Биология_лекции. Тема Сущность и субстрат жизни. Свойства живого. Уровни организации живой материи. Типы клеточной организации

• Название: Тема Сущность и субстрат жизни. Свойства живого. Уровни организации живой материи. Типы клеточной организации
• Анкор: Биология_лекции.docx
• Дата: 27.01.2018
• Размер: 5.67 Mb.
• Имя файла: Биология_лекции.docx
• Тип: Документы; #14937
• страница: 3 из 9

олигосахариды

содержат 2—10 моносахаридных остатков Наиболее важные дисахариды — мальтоза, лактоза и сахароза. Мальтоза образуется из крахмала в процессе его переваривания, она состоит из двух остатков глюкозы. Лактоза (молочный сахар), содержится только в молоке, состоит из глюкозы и галактозы. Сахароза (тростниковый сахар) наиболее распространена в растениях. В ее состав входят глюкоза и фруктоза.

полисахариды

содержат более 10 остатков Мономер крахмала, гликогена, целлюлозы —глюкоза. У гликогена – имеет длина меньше веточек – 11-18 остатков глюкозы и более разветвлен – через каждые 8-10 остатков. За счет этих особенностей гликоген более компактно уложен, что немаловажно для животной клетки. Целлюлоза ферментами человека не переваривается. Но в толстом кишечнике под действием микрофлоры до 75% ее количества гидролизуется с образованием целлобиозы и глюкозы. Глюкоза частично используется самой микрофлорой и окисляется до органических кислот (масляной, молочной), которые стимулируют перистальтику кишечника. Частично глюкоза может всасываться в кровь. Основная роль целлюлозы для человека: стимулирование перистальтики кишечника, формирование каловых масс, стимуляция желчеотделения, абсорбция холестерола и других веществ, что препятствует их всасыванию.

Функции углеводов

строительная	целлюлоза образует стенки растительных клеток хитин — главный структурный компонент наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполняет у грибов
энергетическая	В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служат резервом пищи и энергии.

Липиды.
Это нерастворимые в воде органические вещества, которые можно извлечь из клеток органическими растворителями (эфиром, хлороформом, бензолом). Их объединяет только одно свойство – гидрофобность

Липиды состоят из жирных кислот и спиртов. В частности, лдна молекула глицерина (трехатомного спирта) и три молекулы жирной кислоты образуют одну молекулу липида и три молекулы воды.

По отношению к гидролизу в щелочной среде все липиды подразделяют на две большие группы: омыляемые и неомыляемые.

Омыляемые липиды	Неомыляемые липиды
большая группа стероидов, в состав которой входят холестерол и его производные: стероидные гормоны, стероидные витамины, желчные кислоты.	простые липиды, т.е. состоящие только из спирта и жирных кислот (воска, триацилглицеролы (триглицериды), эфиры холестерола) сложные липиды, включающие, кроме спирта и жирных кислот, вещества иного строения (фосфолипиды, гликолипиды, сфинголипиды).

Настоящие липиды — сложные эфиры жирных кислот и какого-либо спирта.

Жирные кислоты, являющиеся компонентами липидов, в свободном виде в природе встречаются редко.

Жирные кислоты, которые входят в состав липидов, состоят из длинной цепи атомов углерода и водорода, соединенной с карбоксильной группой (—СООН). Именно углеводородные хвосты молекул определяют многие свойства липидов, в том числе и нерастворимость их в воде. Углеводородные хвосты гидрофобны.

Самые распространенные из липидов, встречающихся в природе,— нейтральные жиры. Эти соединения являются эфирами жирных кислот и глицерина СН₂ОН—СНОН—СН₂ОН. Одна, две или три гидроксильные группы глицерина могут вступать в реакцию конденсации с жирной кислотой. Чаще всего в реакцию вступают все три гидроксильные группы, образуя триглицериды.

Триглицериды принято делить на жиры и масла в зависимости от того, остаются ли они твердыми при 20⁰С (жиры) или имеют при этой температуре жидкую консистенцию (масла).

Функции жиров

Энергетическая	расщепления 1 г жиров до СОг и НгО освобождается 38,9 кДж.
транспортная и структурная функции	фосфолипиды, являющиеся компонентами мембран; воск, который используется у растений и животных в качестве водоотталкивающего покрытия; соты пчел
	Липиды, связанные с белками, образуют липопротеины. Гликолипиды образуются в результате соединения липидов с углеводами. Гликолипидные молекулы полярны, что определяет их роль: они являются компонентами клеточных мембран.

Содержание жира в клетке колеблется в пределах 5—15 % от массы сухого вещества. В клетках жировой ткани количество жира возрастает до 90 %. В организме животных, впадающих в спячку, накапливается избыток жира, у позвоночных животных жир отлагается еще и под кожей — в так называемой подкожной клетчатке, где он служит для теплоизоляции. Одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая вода очень важна для обитателей пустынь. Так, жир, которым заполнен горб верблюда, служит в первую очередь не источником энергии, а источником воды.

Широко представлены в животном и растительном мире стероиды. Они выполняют ряд важных биохимических и физиологических функций — это жёлчные кислоты и их соли, половые гормоны, витамин D, холестерол, гормоны коры надпочечников и т.д.

Нуклеиновые кислоты.
Нуклеиновые кислоты — это полимеры, мономерами являются нуклеотиды.

Молекула нуклеотида состоит из трех частей:

• 
  пятиуглеродного сахара (пентозы),
  
• 
  азотистого основания и
  
• 
  фосфорной кислоты
  

Нуклеиновые кислоты являются кислотами потому, что в их молекуле содержится остаток фосфорной кислоты.
Два варианта схематического изображения строения нуклеотида: 1- 5 атомы углерода в молекуле углеводорода (пентозы):

Образование полинуклеотида



В зависимости от вида пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые кислоты (РНК), которые содержат рибозу, и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дезоксирибозу. В обоих типах нуклеиновых кислот содержатся азотистые основания четырех разных видов: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т) или урацил (У). В ДНК присутствует тимин, а в РНК —- урацил.

Азотистое основание	Название нуклеотида	Обозначение
Аденин	Адениловый	А (A)
Гуанин	Гуаниловый	Г (G)
Тимин	Тимидиловый	Т (T)
Цитозин	Цитидиловый	Ц (C)

Строение РНК и ДНК



Нуклеиновые кислоты обладают

• 
  первичной структурой (под которой подразумевается их нуклеотидная последовательность)
  
• 
  вторичной (трехмерной) структурой. Представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль.
  

В сокращённом однобуквенном обозначении эта структура записывается как ...– А – Г – Ц –...

В каждой цепи нуклеотиды соединяются между собой путем образования ковалентных связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты последующего нуклеотида.
СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ (Ф- фосфатная группа)


Объединяются две цепи в единую молекулу при помощи водородных связей, возникающих между азотистыми основаниями, входящими в состав нуклеотидов, образующих разные цепи. При этом азотистые основания соединяются по принципу комплементарности.

В силу комплементарного взаимодействия оснований последовательность нуклеотидов одной цепи определяет собой последовательность нуклеотидов в другой цепи, т.е. две цепи двойной спирали комплементарны друг другу. ДНК — полимер с очень большой молекулярной массой. В одну молекулу могут входить 10 (и более) нуклеотидов. ДНК несет в себе закодированную информацию о последовательности аминокислот в белках, синтезируемых клеткой, и обладает способностью к воспроизведению.

РНК в отличие от ДНК бывает в большинстве случаев одноцепочечной. Двухцепочечные РНК являются хранителями генетической информации у ряда вирусов (т.е. выполняют у них функции хромосом).

Существует несколько форм РНК. Их названия обусловлены выполняемой функцией или расположением в клетке.
Формы РНК

Форма РНК	Функции
рибосомная РНК (рРНК)	На долю рРНК приходится 80–85% (до 90%) от общего содержания РНК в клетке содержат 3000–5000 нуклеотидов; В комплексе с рибосомными белками рРНК образует рибосомы. В эукариотических клетках синтез рРНК происходит в ядрышках. Функции рРНК: необходимый структурный компонент рибосом и, таким образом, обеспечение функционирования рибосом; обеспечение взаимодействия рибосомы и тРНК; первоначальное связывание рибосомы и кодона-инициатора иРНК и определение рамки считывания, формирование активного центра рибосомы.
информационные, или матричные (м(и)РНК)	Разнообразны по содержанию нуклеотидов и молекулярной массе на долю иРНК приходится до 5% от общего содержания РНК в клетке. Функции иРНК: перенос генетической информации от ДНК к рибосомам, матрица для синтеза молекулы белка, определение аминокислотной последовательности первичной структуры белковой молекулы.
Транспортные РНК (тРНК)	На долю тРНК приходится около 10% от общего содержания РНК в клетке. включают 76—95 нуклеотидов Функции тРНК: транспорт аминокислот к месту синтеза белка, к рибосомам, трансляционный посредник. В клетке встречается около 40 видов тРНК, каждый из них имеет характерную только для него последовательность нуклеотидов. Однако у всех тРНК имеется несколько внутримолекулярных комплементарных участков, из-за которых тРНК приобретают конформацию, напоминающую по форме лист клевера. Строение У любой тРНК есть (1) - петля для контакта с рибосомой (2)- антикодоновая петля (3) - петля для контакта с ферментом (4)- акцепторный стебель (5) - антикодон Аминокислота присоединяется к 3-концу акцепторного стебля. Антикодон — три нуклеотида, «опознающие» кодон иРНК. Следует подчеркнуть, что конкретная тРНК может транспортировать строго определенную аминокислоту, соответствующую ее антикодону. Специфичность соединения аминокислоты и тРНК достигается благодаря свойствам фермента аминоацил-тРНК-синтетаза.

комплементарность цепей в молекулах ДНК.


Строение клетки

Строение и свойства органоидов и органелл клетки

Органоиды, органеллы	Строение	Функции
Плазматическая (цитоплазматическая) мембрана	Толщина 8-12 нм состоит из двух мономолекулярных слоев белка и расположенного между ними двойного фосфолипидного слоя. Цельность липидного слоя может прерываться белковыми молекулами — «порами». На поверхности встречаются специальные образования в виде микроворсинок и ресничек (эпителий кишечника и почек). На внешней поверхности клеток животных - гликопротеиды (обеспечивают адгезионную способность – слипание однотипных клеток) В растительных клетках наружной структурой служит жесткая клеточная стенка (целлюлоза) Наличие электрически заряженных групп (разность электрических потенциалов на мембранах) Наличие специфических рецепторов (участки распознания) для гормонов и других соединений	Изолирует клетку от окружающей среды, обладает избирательной проницаемостью, регулирует процесс поступления веществ в клетку; в мембране содержатся многие важные ферменты, системы активного транспорта ионов натрия и калия при помощи АТФазы, а также системы транспорта аминокислот, что обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению клеток в ткани, участвует в пиноцитозе и фагоцитозе; регулирует водный баланс клетки и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности.
Эндоплазматическая сеть (ретикулум)	Ультрамикроскопическая система мембран, образующих трубочки, цистерны, вакуоли, заполненными белковыми гранулами. Строение мембран универсальное (как и наружной), сеть соединена с цитоплазматической мембраной, ядерной мембраной и пластинчатым комплексом. Гранулярная несет рибосомы (синтез рибосом), гладкая — лишена их (синтез липидов и углеводов) Мембранные структуры способны к самовосстановлению	Обеспечивает транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками. Делит клетку на отдельные секции, и которых одновременно происходят различные физиологические процессы и химические реакции. Гранулярная ЭС участвует в синтезе белка. В пластинчатом комплексе образуются лизосомы. В диктиосомах синтезируются полисахариды, а также их комплексы с белками (гликопротеины) и жирами (гликолипиды), которые затем можно обнаружить в гликокаликсе клеточной оболочки.
Рибосомы	Округлой или грибовидной формы, состоящие из двух частей — субъединиц. Не имеют мембранного строения и состоят из белка и рРНК. Субъединицы образуются в ядрышке. Объединяются вдоль молекулы иРНК в цепочки — полирибосомы — В цитоплазме	Универсальные органеллы всех клеток животных и растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на мембранах ЭС; кроме того, содержатся в митохондриях и хлоропластах. В рибосомах синтезируются белки по принципу матричного синтеза; образуется полипептидная цепочка — первичная структура молекулы белка
Митохондрии	Имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя — образует различной формы выросты — кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК	Универсальный органоид, являющийся дыхательным н энергетическим центром. В процессе кислородного (окислительного) этапа диссимиляции в матриксе с помощью ферментов происходит расщепление органических веществ с освобождением энергии, которая идет на синтез АТФ (на кристах)
Лейкопласты	Имеют двухмембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2—3 выроста. Форма округлая. Бесцветны	Характерны для растительных клеток. Служат местом отложения запасных питательных веществ, главным образом крахмальных зерен. На свету их строение усложняется и они преобразуются в хлоропласты. Образуются из пропластид.
Хлоропласт	Имеют двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует систему двухслойных пластин — тилакоидов стромы и тилакоидов гран. В мембранах тилакоидов гран между слоями молекул белков и липидов сосредоточены пигменты — хлорофилл н каротинонды. В белково -липидном матриксе находятся собственные рибосомы. ДНК. РНК. Форма хлоропластов чечевице образная. Окраска зеленая	Характерны для растительных клеток. Органеллы фотосинтеза, способные создавать из неорганических веществ (СО» и Н20) при наличии световой энергии и пигмента хлорофилла органические вещества — углеводы и свободный кислород. Синтез собственных белков. Могут образоваться из пропластид или лейкопластов, а осенью перейти в хромопласты (красные и оранжевые плоды, красные и желтые листья)
Хромопласты	Имеют двухмембранное строение. Собственно хромопласты имеют шаровидную форму, а образовавшиеся из хлоропластов принимают форму кристаллов каротиноидов. типичную для данного вида растения. Окраска красная, оранжевая, желтая	Характерны для растительных клеток. Придают лепесткам цветков окраску, привлекательную для насекомых-опылителей. В осенних листьях и зрелых плодах, отделяющихся от растения. содержатся кристаллические каротинонды — конечные продукты обмена
Комплекс Гольджи	Одномембранные органоиды, состоящие из стопочки плоских цистерн, по краям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки Диктиосомы числом от нескольких десятков (обычно около 20) до нескольких сотен (тысяч) на клетку.	В общей системе мембран любых клеток — наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. В цистернах накапливаются продукты синтеза, распада вещества, поступившие о клетку, а также вещества, которые водятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму: одни используются, другие выводятся наружу. В растительной клетке участвует в построении клеточной стенки Присутствует во всех клетках, кроме эритроцитов и сперматозоидов.
Лизосомы	Одномембранные органоиды округлой формы. Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. В лизосомах находятся лизирующие (растворяющие) ферменты, синтезированные на рибосомах	Переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе и пиноцитозе. Защитная функция. В клетках любых организмов осуществляют автолиз (саморастворение органелл), особенно в условиях пищевого или кислородного голодания. У животных рассасывается хвост. У растений растворяются органеллы при образовавании пробковой ткани, сосудов древесины
Клеточный центр	Органелла немембранного строения. Состоит из двух центриолей. Каждая имеет цилиндрическую форму, стенки образованы девятью триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. Центриоли расположены перпендикулярно друг к другу	Принимает участие в делении клеток животных и низших растений. В начале деления (в профазе) центриоли расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей к центромерам хромосом отходят нити веретена деления. В анафазе эти нити притягивают хроматиды к полюсам. После окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках, удваиваются и образуют клеточный центр
Органоиды движения	Реснички — многочисленные цитоплазматические выросты на поверхности мембраны	Удаление частичек пыли (реснитчатый эпителий верхних дыхательных путей). передвижение (одноклеточные организмы)
	Жгутики — единичные цнтоплаэматичсские выросты на поверхности клетки	Передвижение (сперматозоиды. зооспоры, одноклеточные организмы)
	Ложные ножки (псевдоподии) — амебовидные выступы цитоплазмы	Образуются у животных в разных местах цитоплазмы для захвата пищи, для передвижения
	Миофибриллы — тонкие нити до 1 см длиной и больше	Служат для сокращения мышечных волокон, вдоль которых они расположены
	Цитоплазма, осуществляющая струйчатое н круговое движение	Перемещение органелл клетки по отношению к источнику света (при фотосинтезе), тепла, химического раздражителя
Структурная система ядра
Структуры	Строение	Функции
Ядерная оболочка	Двухслойная пористая. Наружная мембрана переходит в мембраны ЭС. Свойственна всем клеткам животных и растений, кроме бактерий н синезеленых, которые не имеют ядра	Отделяет ядро от цитоплазмы. Регулирует транспорт веществ из ядра в цитоплазму (РНК, субъединнцы рибосом) ш из цитоплазмы в ядро (белки, жиры, углеводы, АТФ, вода, ионы)
Хромосомы (хроматин)	В интерфазной клетке хроматин имеет вид мелкозернистых нитевидных структур, состоящих из молекул ДНК и белковой (нуклеопротсидной) обкладки. В делящихся клетках хроматнновые структуры спирализуются и образуют хромосомы. Хромосома состоит из двух хроматид и после деления ядра станоинтся однохромотидной. К началу следующего деления у каждой хромосомы достраивается вторая хроматида. Хромосомы имеют первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины. У ядрышковых хромосом есть вторичная перетяжка	Хроматнновые структуры — носители ДНК. ДНК состоит из участков — генов, несущих наследственную информацию и передающихся от предков к потомкам через половые клетки. Совокупность хромосом, а следоватсльно, и генов половых клеток родителей передается детям, что обеспечивает устойчивость признаков, характерных для данной популяции, вида. В хромосомах синтезируются ДНК. РНК. что служит необходимым фактором передачи наследственной информации при делении клеток и построении молекул белка
Ядрышко	Состоит из белка и РНК. Образуется на вторичной перетяжке ядрышковой хромосомы. При делении клеток распадается	Формирование половинок рибосом из рРНК и белка. Половинки (субъединнцы) рибосом через поры в ядерной оболочке выходят в цитоплазму и объединяются в рибосомы
Ядерный сок (кариолимфа)	Коллоидный раствор белков, нуклеиновых кислот, углеводов, минеральных солей. Реакция кислая	Участвует в транспорте веществ и ядерных структур, заполняет пространство между ядерными структурами; во время деления клеток смешивается с цитоплазмой