Зошто молекулите на протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати и липиди се сметаат за биополимери само во клетката? Што е прво: нуклеинска киселина или протеин Кои супстанции слични на масти знаете?
Тековна страница: 2 (книгата има вкупно 16 страници) [достапен пасус за читање: 11 страници]
Биологија– науката за животот е една од најстарите науки. Човекот има акумулирано знаење за живите организми во текот на илјадници години. Како што се акумулирало знаењето, биологијата се диференцирала во независни науки (ботаника, зоологија, микробиологија, генетика итн.). Значењето на граничните дисциплини што ја поврзуваат биологијата со другите науки - физиката, хемијата, математиката итн., сè повеќе се зголемува.Како резултат на интеграцијата се појавија биофизиката, биохемијата, вселенската биологија итн.
Во моментов, биологијата е сложена наука, формирана како резултат на диференцијација и интеграција на различни дисциплини.
Во биологијата се користат различни методи на истражување: набљудување, експеримент, споредба итн.
Биологијата ги проучува живите организми. Тие се отворени биолошки системи кои примаат енергија и хранливи материи од околината. Живите организми реагираат на надворешни влијанија, ги содржат сите информации што им се потребни за развој и размножување и се прилагодени на одредено живеалиште.
Сите живи системи, без разлика на нивото на организација, имаат заеднички карактеристики, а самите системи се во континуирана интеракција. Научниците ги разликуваат следните нивоа на организација на живата природа: молекуларно, клеточно, органско, популационен вид, екосистем и биосфера.
Поглавје 1. Молекуларно ниво
Молекуларното ниво може да се нарече почетно, најдлабоко ниво на организација на живите суштества. Секој жив организам се состои од молекули на органски материи - протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати, масти (липиди), наречени биолошки молекули. Биолозите ја проучуваат улогата на овие суштински биолошки соединенија во растот и развојот на организмите, складирањето и преносот на наследни информации, метаболизмот и конверзијата на енергија во живите клетки и други процеси.
Во ова поглавје ќе научите
Што се биополимери;
Каква структура имаат биомолекулите?
Кои функции ги извршуваат биомолекулите?
Што се вируси и кои се нивните карактеристики?
§ 4. Молекуларно ниво: општи карактеристики
1. Што е хемиски елемент?
2. Што се нарекуваат атом и молекула?
3. Кои органски материи ги знаете?
Секој жив систем, без разлика колку е сложено организиран, се манифестира на ниво на функционирање на биолошките макромолекули.
Со проучување на живите организми, научивте дека тие се состојат од истото хемиски елементи, како неживи. Во моментов се познати повеќе од 100 елементи, повеќето од нив се наоѓаат во живите организми. Најчестите елементи во живата природа вклучуваат јаглерод, кислород, водород и азот. Токму овие елементи формираат молекули (соединенија) на т.н органска материја.
Основата на сите органски соединенијајаглеродот служи. Може да дојде во контакт со многу атоми и нивни групи, формирајќи синџири кои се разликуваат по хемиски состав, структура, должина и форма. Молекулите се формираат од групи атоми, а од вторите - посложени молекули кои се разликуваат по структура и функција. Овие органски соединенија кои ги сочинуваат клетките на живите организми се нарекуваат биолошки полимериили биополимери.
Полимер(од грчки политики- бројни) - синџир кој се состои од бројни врски - мономери, од кои секоја е релативно едноставна. Полимерната молекула може да се состои од многу илјадници меѓусебно поврзани мономери, кои можат да бидат исти или различни (сл. 4).
Ориз. 4. Шема на структура на мономери и полимери
Карактеристиките на биополимерите зависат од структурата на нивните молекули: од бројот и разновидноста на мономерните единици кои го формираат полимерот. Сите тие се универзални, бидејќи се изградени според истиот план за сите живи организми, без разлика на видот.
Секој тип на биополимер се карактеризира со специфична структура и функција. Да, молекули протеинисе главни структурни елементиклетките и ги регулираат процесите што се случуваат во нив. Нуклеински киселиниучествуваат во преносот на генетски (наследни) информации од клетка до клетка, од организам до организам. ЈаглехидратиИ маститеТие се најважните извори на енергија неопходни за животот на организмите.
Точно на молекуларно нивоСите видови на енергија се претвораат и метаболизмот се јавува во клетката. Механизмите на овие процеси се исто така универзални за сите живи организми.
Во исто време, се покажа дека различните својства на биополимерите што ги сочинуваат сите организми се должат на различни комбинации на само неколку видови мономери, формирајќи многу варијанти на долги полимерни синџири. Овој принцип лежи во основата на разновидноста на животот на нашата планета.
Специфичните својства на биополимерите се појавуваат само во жива клетка. Откако ќе се изолираат од клетките, биополимерните молекули ја губат својата биолошка суштина и се карактеризираат само со физичко-хемиските својства на класата на соединенија на кои припаѓаат.
Само со проучување на молекуларното ниво може да се разбере како се одвивале процесите на потеклото и еволуцијата на животот на нашата планета, кои се молекуларните основи на наследноста и метаболичките процеси во живиот организам.
Континуитетот помеѓу молекуларното ниво и следното клеточно ниво е обезбеден со фактот дека биолошките молекули се материјалот од кој се формираат супрамолекуларните - клеточни - структури.
Органски материи: протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати, масти (липиди). Биополимери. Мономери
Прашања
1. Кои процеси ги проучуваат научниците на молекуларно ниво?
2. Кои елементи преовладуваат во составот на живите организми?
3. Зошто молекулите на протеините, нуклеинските киселини, јаглехидратите и липидите се сметаат за биополимери само во клетката?
4. Што се подразбира под универзалност на биополимерните молекули?
5. Како се постигнува разновидноста на својствата на биополимерите што ги сочинуваат живите организми?
Задачи
Кои биолошки обрасци може да се формулираат врз основа на анализата на текстот на параграфот? Дискутирајте ги со членовите на одделението.
§ 5. Јаглехидрати
1. Кои материи поврзани со јаглехидратите ги знаете?
2. Каква улога играат јаглехидратите во живиот организам?
3. Како резултат на кој процес се формираат јаглехидратите во клетките на зелените растенија?
Јаглехидрати, или сахариди, е една од главните групи на органски соединенија. Тие се дел од клетките на сите живи организми.
Јаглехидратите се составени од јаглерод, водород и кислород. Тие го добиле името „јаглехидрати“ затоа што повеќето од нив имаат ист однос на водород и кислород во молекулата како и во молекулата на водата. Општата формула на јаглехидратите е C n (H 2 0) m.
Сите јаглехидрати се поделени на едноставни, или моносахариди, и сложени, или полисахариди(сл. 5). Од моносахаридите, најважни за живите организми се рибоза, деоксирибоза, гликоза, фруктоза, галактоза.
Ориз. 5. Структура на молекулите на прости и сложени јаглехидрати
ди-И полисахаридисе формираат со комбинирање на две или повеќе молекули на моносахариди. Значи, сахароза(шеќер од трска), малтоза(шеќер од слад), лактоза(млечен шеќер) - дисахариди, формирана како резултат на фузија на две молекули на моносахариди. Дисахаридите се слични по својства на моносахаридите. На пример, и двата хоронија се растворливи во вода и имаат сладок вкус.
Полисахаридите се состојат од голем бројмоносахариди. Тие вклучуваат скроб, гликоген, целулоза, хитинитн (сл. 6). Со зголемување на бројот на мономери, растворливоста на полисахаридите се намалува и слаткиот вкус исчезнува.
Главната функција на јаглехидратите е енергија. При разградувањето и оксидацијата на молекулите на јаглени хидрати се ослободува енергија (со разградување на 1 g јаглени хидрати - 17,6 kJ), со што се обезбедуваат виталните функции на телото. Кога има вишок на јаглехидрати, тие се акумулираат во клетката како резервни материи (скроб, гликоген) и по потреба се користат од телото како извор на енергија. Може да се забележи зголемено разградување на јаглехидратите во клетките, на пример, за време на ртење на семето, интензивна работа на мускулите и продолжен пост.
Јаглехидратите се користат и како градежен материјал. Така, целулозата е важна структурна компонента на клеточните ѕидови на многу едноклеточни организми, габи и растенија. Поради својата посебна структура, целулозата е нерастворлива во вода и има висока јачина. Во просек, 20-40% од материјалот во ѕидовите на растителните клетки е целулоза, а памучните влакна се речиси чиста целулоза, поради што се користат за правење текстил.
Ориз. 6. Шема на структурата на полисахаридите
Хитинот е дел од клеточните ѕидови на некои протозои и габи; исто така се наоѓа кај одредени групи животни, како што се членконогите, како важна компонента на нивниот егзоскелет.
Познати се и сложените полисахариди кои се состојат од два вида едноставни шеќери, кои редовно се менуваат во долги синџири. Таквите полисахариди вршат структурни функции во потпорните ткива на животните. Тие се дел од меѓуклеточната супстанција на кожата, тетивите и 'рскавицата, давајќи им сила и еластичност.
Некои полисахариди се дел од клеточните мембрани и служат како рецептори, дозволувајќи им на клетките да се препознаат едни со други и да комуницираат.
Јаглехидрати или сахариди. Моносахариди. Дисахариди. Полисахариди. Рибоза. Деоксирибоза. Гликоза. Фруктоза. Галактоза. Сахароза. Малтоза. Лактоза. Скроб. Гликоген. Хитин
Прашања
1. Каков состав и структура имаат молекулите на јаглени хидрати?
2. Кои јаглехидрати се нарекуваат моно-, ди- и полисахариди?
3. Какви функции извршуваат јаглехидратите во живите организми?
Задачи
Анализирајте ја Слика 6 „Структурен дијаграм на полисахариди“ и текстот на параграфот. Какви претпоставки можете да направите врз основа на споредба на структурните карактеристики на молекулите и функциите што ги извршуваат скроб, гликоген и целулоза во жив организам? Разговарајте за ова прашање со вашите соученици.
§ 6. Липиди
1. Кои материи слични на маснотии ги знаете?
2. Која храна е богата со масти?
3. Која е улогата на мастите во организмот?
Липиди(од грчки липози- масти) е голема група на материи слични на масти кои се нерастворливи во вода. Повеќето липиди се состојат од масни киселини со висока молекуларна тежина и трихидричен алкохол глицерол (сл. 7).
Липидите се присутни во сите клетки без исклучок, извршувајќи специфични биолошки функции.
Масти- наједноставните и најраспространетите липиди - играат важна улога како извор на енергија. Кога се оксидираат, тие обезбедуваат повеќе од двојно повеќе енергија од јаглехидратите (38,9 kJ при разградување на 1 g маснотии).
Ориз. 7. Структура на молекулата на триглицеридите
Мастите се главната форма складирање на липидиво кафез. Кај 'рбетниците, приближно половина од енергијата што ја трошат клетките во мирување доаѓа од оксидација на маснотии. Мастите може да се користат и како извор на вода (од оксидацијата на 1 g маснотии се добиваат повеќе од 1 g вода). Ова е особено вредно за арктичките и пустинските животни кои живеат во услови на недостиг на слободна вода.
Поради нивната ниска топлинска спроводливост, липидите работат заштитни функции, односно служат за топлинска изолација на организмите. На пример, многу 'рбетници имаат добро дефиниран поткожен масен слој, што им овозможува да живеат во ладни клими, а кај китоните исто така игра друга улога - промовира пловност.
Липидите вршат и градежна функција, бидејќи нивната нерастворливост во вода ги прави основни компоненти на клеточните мембрани.
Многумина хормони(на пр., надбубрежните кортекс, гонадите) се липидни деривати. Затоа, липидите се карактеризираат регулаторна функција.
Липиди. Масти. Хормони. Функции на липидите: енергија, складирање, заштитни, градежни, регулаторни
Прашања
1. Какви материи се липидите?
2. Каква структура имаат повеќето липиди?
3. Какви функции извршуваат липидите?
4. Кои клетки и ткива се најбогати со липиди?
Задачи
Откако ќе го анализирате текстот на параграфот, објаснете зошто многу животни пред зимата и рибите преселници пред да се мрестат, имаат тенденција да акумулираат повеќе маснотии. Наведете примери на животни и растенија кај кои оваа појава е најизразена. Дали вишокот маснотии е секогаш добар за телото? Дискутирајте за овој проблем на час.
§ 7. Состав и структура на протеините
1. Која е улогата на протеините во телото?
2. Која храна е богата со протеини?
Меѓу органските материи верверички, или протеини, се најбројни, најразновидни и од огромно значење биополимери. Тие сочинуваат 50-80% од сувата маса на клетката.
Протеинските молекули се големи по големина, поради што се нарекуваат макромолекули. Покрај јаглеродот, кислородот, водородот и азот, протеините може да содржат сулфур, фосфор и железо. Протеините се разликуваат едни од други по бројот (од сто до неколку илјади), составот и низата на мономери. Протеинските мономери се аминокиселини (сл. 8).
Бесконечна разновидност на протеини се создава со различни комбинации од само 20 амино киселини. Секоја аминокиселина има свое име, посебна структура и својства. Нивните општа формуламоже да се претстави во следнава форма:
Молекулата на аминокиселината се состои од два дела идентични со сите амино киселини, од кои едниот е амино група (-NH 2) со основни својства, а другиот е карбоксилна група (-COOH) со кисели својства. Делот од молекулата наречен радикал (R) има различна структура за различни амино киселини. Присуството на базни и кисели групи во една молекула на аминокиселина ја одредува нивната висока реактивност. Преку овие групи, амино киселините се комбинираат за да формираат протеини. Во овој случај, се појавува молекула на вода и се формираат ослободените електрони пептидна врска. Затоа се нарекуваат протеините полипептиди.
Ориз. 8. Примери за структурата на амино киселините - мономери на протеинските молекули
Протеинските молекули можат да имаат различни просторни конфигурации - структура на протеини, а во нивната структура има четири нивоа структурна организација(сл. 9).
Редоследот на аминокиселините во полипептидниот синџир е примарна структураверверица. Тој е единствен за секој протеин и ја одредува неговата форма, својства и функции.
Повеќето протеини имаат спирален облик како резултат на формирање на водородни врски помеѓу CO и NH групи на различни амино киселински остатоци од полипептидниот синџир. Водородните врски се слаби, но заедно обезбедуваат прилично силна структура. Оваа спирала е секундарна структураверверица.
Терцијарна структура– тридимензионално просторно „пакување“ на полипептиден синџир. Резултатот е бизарна, но специфична конфигурација за секој протеин - топчеста топка. Јачината на терциерната структура е обезбедена со различните врски што се појавуваат помеѓу радикалите на аминокиселините.
Ориз. 9. Шема на структура на протеинска молекула: I, II, III, IV – примарни, секундарни, терциерни, квартерни структури
Кватернарна структуране е типично за сите протеини. Настанува како резултат на комбинацијата на неколку макромолекули со терциерна структура во комплексен комплекс. На пример, хемоглобинот во човечката крв е комплекс од четири протеински макромолекули (сл. 10).
Оваа сложеност на структурата на протеинските молекули е поврзана со разновидноста на функциите својствени за овие биополимери.
Повреда на природната структура на протеинот се нарекува денатурација(сл. 11). Може да се појави под влијание на температурата, хемиски супстанции, зрачна енергија и други фактори. Со слаб удар се распаѓа само квартерната структура, со посилен удар терцијарното, а потоа и секундарното, а протеинот останува во форма на полипептиден синџир.
Ориз. 10. Шема на структурата на молекулата на хемоглобинот
Овој процес е делумно реверзибилен: ако примарната структура не е уништена, тогаш денатурираниот протеин може да ја врати својата структура. Следи дека сите структурни карактеристики на протеинската макромолекула се одредуваат според неговата примарна структура.
Освен едноставни протеини, кој се состои само од амино киселини, исто така има комплексни протеини, кои може да вклучуваат јаглехидрати ( гликопротеини), масти ( липопротеини), нуклеински киселини ( нуклеопротеини) и сл.
Улогата на протеините во животот на клетката е огромна. Модерна биологијапокажа дека сличностите и разликите меѓу организмите на крајот се одредени од множеството протеини. Колку организмите се поблиску еден до друг во систематска положба, толку повеќе се слични нивните протеини.
Ориз. 11. Денатурација на протеини
Протеини или протеини. Едноставни и сложени протеини. Амино киселини. Полипептид. Примарни, секундарни, терциерни и кватернарни структури на протеини
Прашања
1. Кои материи се нарекуваат протеини или протеини?
2. Која е примарната структура на протеинот?
3. Како се формираат секундарни, терциерни и кватернарни протеински структури?
4. Што е денатурација на протеини?
5. На која основа протеините се делат на едноставни и сложени?
Задачи
Знаете дека белката на пилешкото јајце главно се состои од протеини. Размислете што ја објаснува промената во структурата на протеините на варено јајце. Наведете други примери што знаете за тоа каде структурата на протеините може да се промени.
§ 8. Функции на протеините
1. Која е функцијата на јаглехидратите?
2. Кои функции на протеините ги знаете?
Протеините вршат исклучително важни и разновидни функции. Ова е можно во голема мера поради разновидноста на формите и составот на самите протеини.
Една од најважните функции на протеинските молекули е градба (пластика). Протеините се дел од сите клеточни мембрани и клеточни органели. Ѕидовите на крвните садови, 'рскавицата, тетивите, косата и ноктите се состојат претежно од протеини.
Од големо значење каталитички, или ензимска, протеинска функција. Специјални протеини - ензими се способни да ги забрзаат биохемиските реакции во клетките десетици и стотици милиони пати. Познати се околу илјада ензими. Секоја реакција се катализира од специфичен ензим. Ќе дознаете повеќе за ова подолу.
Моторна функцијавршат специјални контрактилни протеини. Благодарение на нив, цилиите и флагелите се движат во протозои, хромозомите се движат за време на клеточната делба, мускулите се собираат во повеќеклеточните организми, а другите видови на движење кај живите организми се подобруваат.
Тоа е важно транспортна функцијапротеини. Така, хемоглобинот носи кислород од белите дробови до клетките на другите ткива и органи. Во мускулите, покрај хемоглобинот, постои уште еден протеин за транспорт на гас - миоглобин. Серумските протеини го промовираат транспортот на липиди и масни киселини, биолошки различни активни супстанции. Транспортните протеини во надворешната мембрана на клетките носат различни материи од околината во цитоплазмата.
Специфични протеини вршат заштитна функција. Тие го штитат телото од инвазија на странски протеини и микроорганизми и од оштетување. Така, антителата произведени од лимфоцитите ги блокираат туѓите протеини; фибринот и тромбинот го штитат телото од загуба на крв.
Регулаторна функцијасвојствени за протеините - хормони. Тие одржуваат постојани концентрации на супстанции во крвта и клетките, учествуваат во растот, репродукцијата и другите витални процеси. На пример, инсулинот го регулира шеќерот во крвта.
Протеините исто така имаат сигнална функција. Клеточната мембрана содржи протеини кои можат да ја променат нивната терциерна структура како одговор на факторите на околината. Така се примаат сигнали од надворешната средина и информациите се пренесуваат во ќелијата.
Протеините можат да вршат енергетска функција, како еден од изворите на енергија во клетката. Кога 1 g протеин целосно ќе се разложи на финални производи, се ослободува 17,6 kJ енергија. Сепак, протеините се користат исклучително ретко како извор на енергија. Амино киселините кои се ослободуваат кога протеинските молекули се разградуваат се користат за изградба на нови протеини.
Функции на протеините: градежни, моторни, транспортни, заштитни, регулаторни, сигнални, енергетски, каталитички. Хормон. Ензим
Прашања
1. Што ја објаснува разновидноста на функциите на протеините?
2. Кои функции на протеините ги знаете?
3. Каква улога играат хормонските протеини?
4. Каква функција вршат ензимските протеини?
5. Зошто протеините ретко се користат како извор на енергија?
§ 9. Нуклеински киселини
1. Која е улогата на јадрото во клетката?
2. Со какви клеточни органели се поврзува преносот на наследни карактеристики?
3. Кои материи се нарекуваат киселини?
Нуклеински киселини(од лат. јадро– јадро) за прв пат се откриени во јадрата на леукоцитите. Последователно, беше откриено дека нуклеинските киселини се содржани во сите клетки, не само во јадрото, туку и во цитоплазмата и разни органели.
Постојат два вида нуклеински киселини - деоксирибонуклеински(скратено ДНК) И рибонуклеински(скратено РНК). Разликата во имињата се објаснува со фактот дека молекулата на ДНК содржи јаглени хидрати деоксирибоза, а молекулата на РНК е рибоза.
Нуклеинските киселини се биополимери кои се состојат од мономери - нуклеотиди. Нуклеотидните мономери на ДНК и РНК имаат слична структура.
Секој нуклеотид се состои од три компоненти поврзани со силни хемиски врски. Ова азотна база, јаглени хидрати(рибоза или деоксирибоза) и остаток на фосфорна киселина(сл. 12).
Дел ДНК молекулиПостојат четири типа на азотни бази: аденин, гванин, цитозинили тимин. Тие ги одредуваат имињата на соодветните нуклеотиди: аденил (A), гуанил (G), цитидил (C) и тимидил (Т) (сл. 13).
Ориз. 12. Шема на структурата на нуклеотидите - мономери на ДНК (А) и РНК (Б)
Секоја нишка на ДНК е полинуклеотид кој се состои од неколку десетици илјади нуклеотиди.
Молекулата на ДНК има сложена структура. Се состои од два спирално искривени синџири, кои се поврзани едни со други по целата должина со водородни врски. Оваа структура, карактеристична само за молекулите на ДНК, се нарекува двојна спирала.
Ориз. 13. ДНК нуклеотиди
Ориз. 14. Комплементарно поврзување на нуклеотиди
Кога се формира двојна спирала на ДНК, азотните бази на едниот синџир се распоредени во строго дефиниран редослед наспроти азотни бази на другиот. Во овој случај, се открива важна шема: тиминот на друг синџир секогаш се наоѓа спроти аденинот на еден синџир, цитозинот секогаш се наоѓа спроти гванин и обратно. Ова се објаснува со фактот дека нуклеотидните парови аденин и тимин, како и гванин и цитозин, строго одговараат еден на друг и се комплементарни, или комплементарни(од лат. комплементум- додавање), едни со други. И самата шема се нарекува принципот на комплементарност. Во овој случај, секогаш се појавуваат две водородни врски помеѓу аденин и тимин, и три помеѓу гванин и цитозин (сл. 14).
Следствено, во секој организам бројот на аденил нуклеотиди е еднаков на бројот на тимидил нуклеотиди, а бројот на гванил нуклеотиди е еднаков на бројот на цитидил нуклеотиди. Знаејќи ја низата на нуклеотиди во еден синџир на ДНК, принципот на комплементарност може да се користи за да се утврди редоследот на нуклеотидите во друг синџир.
Со помош на четири типа нуклеотиди, ДНК ги запишува сите информации за телото, кои се пренесуваат на следните генерации. Со други зборови, ДНК е носител на наследни информации.
Молекулите на ДНК главно се наоѓаат во јадрата на клетките, но мали количини се наоѓаат во митохондриите и пластидите.
Молекулата на РНК, за разлика од молекулата на ДНК, е полимер кој се состои од еден синџир со многу помали димензии.
РНК мономерите се нуклеотиди кои се состојат од рибоза, остаток на фосфорна киселина и една од четирите азотни бази. Три азотни бази - аденин, гванин и цитозин - се исти како оние на ДНК, а четвртата - урацил.
Формирањето на РНК полимер се случува преку ковалентни врски помеѓу рибозата и остатоците од фосфорна киселина од соседните нуклеотиди.
Постојат три типа на РНК, кои се разликуваат по структура, молекуларна големина, локација во клетката и извршени функции.
Рибозомална РНК (rRNA) се дел од рибозомите и учествуваат во формирањето на нивните активни центри, каде што се случува процесот на биосинтеза на протеините.
Трансфер на РНК (tRNA) - најмал по големина - транспорт на амино киселини до местото на синтеза на протеини.
Информации, или шаблон, РНК (mRNA) се синтетизираат на дел од еден од синџирите на молекулата на ДНК и пренесуваат информации за структурата на протеинот од клеточното јадро до рибозомите, каде што се имплементираат овие информации.
Така, различни типови на РНК претставуваат единствен функционален систем насочен кон спроведување на наследни информации преку синтеза на протеини.
Молекулите на РНК се наоѓаат во јадрото, цитоплазмата, рибозомите, митохондриите и пластидите на клетката.
Нуклеинска киселина. Деоксирибонуклеинска киселина или ДНК. Рибонуклеинска киселина или РНК. Азотни бази: аденин, гванин, цитозин, тимин, урацил, нуклеотид. Двојна спирала. Комплементарност. Трансферна РНК (тРНК). Рибозомална РНК (rRNA). Гласничка РНК (mRNA)
Прашања
1. Каква е структурата на нуклеотидот?
2. Каква е структурата на молекулата на ДНК?
3. Кој е принципот на комплементарност?
4. Кои се сличностите и разликите во структурата на молекулите на ДНК и РНК?
5. Какви видови на РНК молекули знаете? Кои се нивните функции?
Задачи
1. Наведете го вашиот пасус.
2. Научниците открија дека фрагмент од синџир на ДНК го има следниот состав: C-G G A A A T T C. Користејќи го принципот на комплементарност, пополнете го вториот синџир.
3. Во текот на студијата, беше откриено дека во молекулата на ДНК што се испитува, аденините сочинуваат 26% од вкупен бројазотни бази. Пресметајте го бројот на други азотни бази во оваа молекула.
Погледнете го коренот!
Козма Прутков
Кои хемиски елементи ја сочинуваат живата клетка? Каква улога играат шеќерите и липидите? Како се структурирани протеините и како нивните молекули добиваат одредена просторна форма? Што се ензими и како тие ги препознаваат нивните супстрати? Каква е структурата на молекулите на РНК и ДНК? Кои карактеристики на молекулата на ДНК и дозволуваат да игра улога на носител на генетски информации?
Лекција-предавање
СОСТАВ И МОЛЕКУЛАРЕН СОСТАВ НА ЖИВИ НЕШТА. Запознавањето со живите системи го започнуваме од молекуларно генетско ниво. Ова е нивото на молекули кои ја формираат структурната и функционалната основа на клетките на живите организми.
Ретровирус. Вирусите покажуваат неверојатни геометриски форми!
Да се потсетиме дека од сите познати елементи вклучени во Периодичен системД.И.Менделев, во жива ќелија се пронајдени околу 80. Згора на тоа, меѓу нив нема ниту една која би отсуствувала во нежива природа. Ова служи како еден од доказите за заедништвото на живата и неживата природа.
Повеќе од 90% од масата на клетката е составена од јаглерод, водород, азот и кислород. Сулфур, фосфор, калиум, натриум, калциум, магнезиум, железо и хлор се наоѓаат во многу помали количини во клетката. Сите други елементи (цинк, бакар, јод, флуор, кобалт, манган итн.) заедно сочинуваат не повеќе од 0,02% од клеточната маса. Затоа се нарекуваат микроелементи. Микроелементите се дел од хормони, ензими и витамини, односно соединенија со висока биолошка активност.
На пример, недостатокот на јод во телото, неопходен за производство на тироиден хормон - тироксин, доведува до намалување на производството на овој хормон и, како последица на тоа, до развој на сериозни болести, вклучително и кретенизам.
Поголемиот дел од содржината на клетките е вода. Многу супстанции влегуваат или излегуваат од клетката во форма на водени раствори; повеќето интрацелуларни реакции се случуваат и во водена средина. Покрај тоа, водата е директно вклучена во голем број на хемиски реакции, донирајќи H + или OH - јони на добиените соединенија. Поради високиот топлински капацитет, водата ја стабилизира температурата во ќелијата, што ја прави помалку зависна од температурните флуктуации во околината што ја опкружува ќелијата.
Покрај водата, која сочинува 70% од волуменот на клетката, содржи и органски материи - јаглеродни соединенија. Меѓу нив има мали молекули кои содржат до 30 јаглеродни атоми и макромолекули. Првите вклучуваат едноставни шеќери (моносахариди), липиди, амино киселини и нуклеотиди. Тие служат како структурни компоненти за изградба на макромолекули, а покрај тоа, играат значајна улога во метаболичките процеси и енергијата на живата клетка.
А сепак, основата на животот на молекуларно ниво се протеините и нуклеинските киселини, за кои ќе разговараме подетално.
АМИНО КИСЕЛИНИ И ПРОТЕИНИ. Вервериците имаат посебна улога во живата природа. Тие служат како градежен материјал на клетката и речиси ниту еден од процесите што се случуваат во клетките не може да се случи без нивно учество.
Протеинската молекула е синџир на аминокиселини, а бројот на врски во таков синџир може да се движи од десетици до неколку илјади. Соседните амино киселини се поврзани едни со други посебен тип хемиска врска, кој се нарекува пептид. Оваа врска се формира за време на процесот на синтеза на протеини, кога карбоксилната група од една амино киселина се врзува за соседната амино група на друга аминокиселина (сл. 32).
Ориз. 32. Пептидна врска
Сите 20 видови на амино киселини се вклучени во изградбата на протеините. Сепак, редоследот на нивната алтернација во протеинскиот синџир е многу различен, што создава можност за огромен број комбинации и, следствено, за изградба на бројни видови протеински молекули. Треба да се напомене дека само растенијата се способни да ги синтетизираат сите 20 аминокиселини неопходни за изградба на протеини. Животните добиваат голем број на амино киселини, наречени есенцијални амино киселини, со јадење на растенија.
Редоследот на аминокиселините во протеинската молекула е означен како примарна структураверверица (сл. 33). Исто така има секундарна структурапротеин, кој се подразбира како природата на просторното уредување на поединечни фрагменти од синџирот на аминокиселини. Во секундарната структура, деловите од протеинската молекула се обликувани како спирали или преклопени слоеви. Во нивното формирање важна улога играат водородните врски воспоставени помеѓу кислородот и водородот на пептидните врски (-N-H...0=C-) на различни амино киселини.
Ориз. 33. Структура на протеини
Под терцијарна структурапротеинот се однесува на просторното уредување на целиот синџир на аминокиселини.
Терциерната структура има директно влијание врз обликот на протеинската молекула, која може да биде слична на нишка или тркалезна. Во вториот случај, молекулата е преклопена на таков начин што нејзините хидрофобни области се внатре, а нејзините поларни хидрофилни групи се на површината. Добиената просторна структура се нарекува топчеста топка.
Конечно, некои протеини може да содржат неколку глобули, од кои секоја е формирана од независен синџир на амино киселини. Комбинацијата на неколку глобули во еден комплекс е означена со терминот кватернарна структураверверица. На пример, молекулата на протеинот на хемоглобинот се состои од четири глобули кои содржат непротеински дел - хем.
Протеинската молекула е способна да се самоорганизира во сложена просторна структура, чија конфигурација е специфична и одредена од секвенцата на амино киселините, т.е., примарната структура на протеинот.
Самоорганизацијата е една од уникатни својствапротеини, што лежи во основата на многу од функциите што ги извршуваат. Особено, механизмот на препознавање преку сопствените ензими (биолошки катализатори) се заснова на специфичноста на просторната структура на протеинската молекула. супстратт.е. молекула која по интеракција со ензим претрпува одредени хемиски трансформации и се претвора во производ.
Ензимите се протеини, чиј одреден дел од молекулата го формира активниот центар. Тој врзува супстрат специфичен за даден ензим и го претвора во производ. Во овој случај, ензимот може да го разликува својот супстрат поради посебната просторна конфигурација на активниот центар, специфичен за секој ензим. Можете да замислите дека супстратот одговара на ензимот како клуч на бравата.
Вие сте убедени дека сите својства на протеинот се засноваат на неговата примарна структура - низата амино киселини во молекулата. Може да се спореди со збор кој е напишан во азбука која се состои од 20 букви од аминокиселини. И ако има зборови, тогаш може да има шифра со која овие зборови може да се кодираат. Како? Запознавањето со структурата на нуклеинските киселини ќе помогне да се одговори на ова прашање.
НУКЛЕОТИДИ И НУКЛЕИЧНИ КИСЕЛИНИ. Нуклеотидите се состојат од циклично соединение кое содржи азот (азотна база), шеќер со пет јаглерод и остаток на фосфорна киселина. Од нив се градат макромолекули на нуклеинска киселина.
Составот на молекулите РНК(рибонуклеинска киселина) вклучува нуклеотиди изградени на шеќерната рибоза и кои содржат аденин (A), гванин (G), цитозин (C) и урацил (U) како азотни бази. Нуклеотиди кои сочинуваат молекула ДНК(деоксирибонуклеинска киселина), содржат деоксирибоза, а наместо урацил - тимин (Т).
Поврзувањето на нуклеотидите едни со други во молекулата на ДНК (РНК) се јавува поради поврзувањето на фосфорниот остаток на еден нуклеотид со деоксирибозата (рибоза) на друг (сл. 34).
Ориз. 34. Состав на синџир и структура на молекулата на ДНК
Во текот на студиите за составот на молекулите на ДНК, беше откриено дека во секоја од нив бројот на аденин азотни бази (А) е еднаков на бројот на тимин (Т), а бројот на гванин (G) е еднаков до бројот на цитозин (C). Ова откритие послужи како предуслов за создавање на модел на молекулата на ДНК од страна на Џеј Вотсон и Ф. Крик во 1953 година - познатата двојна спирала.
Според овој модел, молекулата на ДНК се состои од два синџири кои се превиткуваат во десна спирала (сл. 35).
Ориз. 35. Модел на структура на ДНК
Секој синџир содржи низа од нуклеотиди што строго одговара (комплементарно) на низата од другиот синџир. Оваа кореспонденција се постигнува со присуство на водородни врски помеѓу азотни бази на два синџири насочени еден кон друг - A и T или G и C.
Комуникацијата помеѓу други парови на азотни бази е невозможна, бидејќи просторната структура на молекулите на азотни бази е таква што само A и T, како и G и C, можат да се приближат еден до друг доволно за да формираат водородни врски едни со други.
Најважната карактеристика на ДНК е можноста за нејзино самодуплирање - репликација, што се спроведува со учество на група ензими (сл. 36).
Ориз. 36. Шема за репликација на ДНК
Во одредени области, вклучително и на еден од краевите, на двоверижна спирална ДНК молекула, водородните врски меѓу синџирите се прекинати. Се раздвојуваат и се опуштаат.
Овој процес постепено ја презема целата молекула. Бидејќи синџирите на матичната молекула се разликуваат на нив, како на матрица, од оние достапни во животната срединануклеотиди, синџири ќерка се изградени. Склопувањето на нов синџир се одвива во строга согласност со принципот на комплементарност: против секое А има T, против G - C, итн. оригиналната молекула на ДНК, а втората е нова. Во овој случај, двете ДНК молекули формирани за време на репликацијата се идентични со оригиналната.
Способноста на молекулата на ДНК да се самокопира е основа за пренос на наследни информации од живите организми. Редоследот на нуклеотидните бази во молекулата на ДНК служи како код што ги шифрира информациите за протеините неопходни за функционирање на телото.
За разлика од ДНК, молекулата на РНК се состои од еден полинуклеотиден синџир. Постојат неколку видови на РНК кои вршат различни функции во клетката. Копија на РНК на дел од синџирот на ДНК се нарекува информација или гласник РНК(mRNA) и игра улога на посредник во преносот на генетските информации од ДНК до клеточните структури кои синтетизираат протеин - рибозоми. Покрај тоа, клетката содржи рибозомална РНК(rRNA), кои заедно со протеините формираат рибозоми, трансфер на РНК(tRNA), транспортирање на амино киселини до местото на синтеза на протеини и некои други.
Молекулата на ДНК се состои од две комплементарни нишки на нуклеотиди намотани во спирала, кои се држат заедно со водородни врски. формирајќи А-ТИ G-C паровиоснови. Нуклеотидната секвенца на синџирот на ДНК служи како код кој ги кодира генетските информации. Дешифрирањето на оваа информација се врши со учество на молекули на РНК. Способноста на ДНК да се самокопира (реплицира) дава можност за пренос на генетски информации во жива природа.
- Зошто протеините се нарекуваат молекули на животот?
- Која е улогата просторни структурипротеини во процесите на живот на клетките?
- Кој принцип лежи во основата на процесите на репликација на ДНК?
Прашање 1. Кои процеси ги проучуваат научниците на молекуларно ниво?
На молекуларно ниво се изучуваат најважните процеси во животот на телото: неговиот раст и развој, метаболизмот и конверзија на енергија, складирање и пренос на наследни информации, варијабилност. Елементарна единицана молекуларно ниво, генот служи како фрагмент од молекула на нуклеинска киселина, во која се евидентира одредена количина на биолошки информации во квалитативна и квантитативна смисла.
Прашање 2. Кои елементи преовладуваат во составот на живите организми?
Живиот организам содржи повеќе од 70-80 хемиски елементи, но доминираат јаглеродот, кислородот, водородот, азот и фосфорот.
Прашање 3. Зошто молекулите на протеините, нуклеинските киселини, јаглехидратите и липидите се сметаат за биополимери само во клетката?
Молекулите на протеините, нуклеинските киселини, јаглехидратите и липидите се полимери бидејќи се состојат од повторувачки мономери. Но, само во жив систем (клетка, организам) овие супстанции ја манифестираат својата биолошка суштина, поседувајќи голем број специфични својства и извршувајќи многу важни функции. Затоа, во живите системи таквите супстанции се нарекуваат биополимери. Надвор од жив систем, овие супстанции ги губат своите биолошки својства и не се биополимери.
Прашање 4. Што се подразбира под универзалност на биополимерните молекули?
Без оглед на нивото на сложеност и функциите што се извршуваат во ќелијата, сите биополимери ги имаат следните карактеристики:
нивните молекули имаат малку долги гранки, но многу кратки;
полимерните синџири се силни и не се распаѓаат спонтано;
способни да носат различни функционални групи и молекуларни фрагменти кои обезбедуваат биохемиска функционална активност, т.е. способност за извршување на биохемиски реакции и трансформации неопходни за клетката во средина на интрацелуларниот раствор;
имаат флексибилност доволна за да формираат многу сложени просторни структури неопходни за извршување на биохемиски функции, т.е. за работа на протеините како молекуларни машини, нуклеинските киселини како програмски молекули итн.;
Врските C-H и C-C на биополимерите, и покрај нивната јачина, се исто така батерии на електронска енергија.
Главното својство на биополимерите е линеарноста на полимерните синџири, бидејќи само линеарните структури лесно се кодираат и „склопуваат“ од мономери. Дополнително, ако полимерната нишка е флексибилна, тогаш од неа е прилично лесно да се формира саканата просторна структура, а откако вака конструираната молекуларна машина ќе се амортизира и ќе се скрши, може лесно да се расклопи во нејзините составни елементи за да се употребете ги повторно. Комбинацијата на овие својства се наоѓа само во полимерите базирани на јаглерод. Сите биополимери во живите системи се способни да дејствуваат одредени својстваи извршуваат многу суштински функции. Карактеристиките на биополимерите зависат од бројот, составот и редоследот на распоредот на нивните составни мономери. Способноста да се промени составот и редоследот на мономерите во структурата на полимерот овозможува постоење на огромна разновидност на опции за биополимер, без оглед на видот на организмот. Кај сите живи организми биополимерите се градат според единствен план.
Кои елементи преовладуваат во живите организми?
Зошто молекулите на протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати и липиди се сметаат за биополимери само во клетката?
Што се подразбира под зборот универзалност на биополимерните молекули?
а) низа на алтернација на амино киселини
б) бројот на амино киселини во молекулата
в) формата на терциерната структура
г) сите наведени карактеристики
3. Во кој случај составот на ДНК нуклеотид е правилно индициран?
а) рибоза, остаток на фосфорна киселина, тимин
б) фосфорна киселина, урацил, деоксирибоза
в) остаток на фосфорна киселина, деоксирибоза, аденин
г) фосфорна киселина, рибоза, гванин
4. Мономери на нуклеинските киселини се:
а) азотни бази
б) рибоза или деоксирибоза
в) деоксирибозни и фосфатни групи
г) нуклеотиди
5. Амино киселините во протеинската молекула се поврзани преку:
а) јонска врска
б) пептидна врска
в) водородна врска
6. Која е функцијата на трансферната РНК?
а) ги пренесува аминокиселините во рибозомите
б) пренесува информации од ДНК
в) формира рибозоми
г) сите наведени функции
7. Ензимите се биокатализатори кои се состојат од:
а) протеини б) нуклеотиди в) липиди в) масти
8. Полисахаридите вклучуваат:
а) скроб, рибоза
б) гликоген, гликоза
в) целулоза, скроб
г) скроб, сахароза
9. Јаглеродот како елемент е вклучен во:
а) протеини и јаглехидрати
б) јаглехидрати и липиди
в) јаглехидрати и нуклеински киселини
г) сите органски соединенија на клетката
10. Клетката содржи ДНК:
а) во јадрото и митохондриите
б) во јадрото, цитоплазмата и разни органели
в) во јадрото, митохондриите и цитоплазмата
г) во јадрото, митохондриите, хлоропластите
ШТО Е МОНОМЕТАР НА НУКЛЕИЧНИ КИСЕЛИНИ? ОПЦИИ (АМИНО КИСЕЛИНА, НУКЛЕОТИД, МОЛЕКУЛА НА ПРОТЕИН?) ШТО Е ВКЛУЧЕНОСОСТАВ НА НУКЛЕОТИД
ОПЦИИ: (АМИНО КИСЕЛИНА, АЗОТНА БАЗА, ОСТАТОК НА ФОСФОРНА КИСЕЛИНА, ЈАГЛЕХИДРАТИ?)
Помогни ми те молам!1. Науката што ги проучува клетките се нарекува:
А) Генетика;
Б) Избор;
Б) екологија;
Б) Цитологија.
2. Органски материи на клетката:
А) Вода, минерали, масти;
Б) Јаглехидрати, липиди, протеини, нуклеински киселини;
В) Јаглехидрати, минерали, масти;
Г) Вода, минерали, протеини.
3. Од сите органски материи, најголемиот дел од клетката се состои од:
А) Протеини.
Б) Јаглехидрати
Б) Масти
Г) Вода.
4. Заменете ги означените зборови со еден збор:
А) Малите молекули на органски материи формираат сложени молекули во клетката.
Б) Постојаните структурни компоненти на клетката вршат витални функции за клетката.
В) Високо уредената, полутечна внатрешна средина на клетката обезбедува хемиска интеракција на сите клеточни структури.
Г) Главниот фотосинтетички пигмент им дава зелена боја на хлоропластите.
5. Акумулација и пакување хемиски соединенијаво кафезот вршат:
А) Митохондрии;
Б) Рибозоми;
Б) Лизозоми;
Г) комплекс Голџи.
6. Функциите на интрацелуларното варење ги извршуваат:
А) Митохондрии;
Б) Рибозоми;
Б) Лизозоми;
Г) комплекс Голџи.
7. „Склопувањето“ на молекула на полимерен протеин се врши:
А) Митохондрии;
Б) Рибозоми;
Б) Лизозоми;
Г) комплекс Голџи.
8. Множеството хемиски реакции кои резултираат со разградување на органските материи и ослободување на енергија се нарекува:
А) Катаболизам;
Б) анаболизам;
Б) Метаболизам;
Г) Асимилација
9. „Копирањето“ генетски информации од молекула на ДНК со создавање на mRNA се нарекува:
А) Емитување;
Б) Транскрипција;
Б) Биосинтеза;
Г) Гликолиза.
10. Процесот на формирање на органски материи во светлина во хлоропластите со употреба на вода и јаглерод диоксид се нарекува:
А) Фотосинтеза;
Б) Транскрипција;
Б) Биосинтеза;
Г) Гликолиза.
11. Ензимскиот и без кислороден процес на разградување на органските материи се нарекува:
А) Фотосинтеза;
Б) Транскрипција;
Б) Биосинтеза;
Г) Гликолиза.
12. Наведете ги главните одредби на клеточната теорија.
Се вчитува...