Пособие ПО часть1 (1) (תוקן). Учебники и учебные пособия по общей биологии, адаптированные к программе подготовительного отделения для иностранных учащихся, начинающих изучать русский язык и готовящихся
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Тема 5. Органические вещества клетки. Нуклеиновые кислоты и АТФ Нуклеиновые кислоты находятся в ядре клетки, Биологическое значение этих кислот очень большое. Они сохраняют и передают наследственную информацию клетки. Нуклеиновые кислоты представлены двумя видами: дезоксирибонуклеиновая кислота - ДНК (DNA) и рибонуклеиновая кислота – PHK (RNA). Нуклеиновая кислота - это полимер. Мономер зтой кислоты - нук- леотид. Нуклеотид состоит из азотистого основания, углевода и остатка фосфорной кислоты. В молекуле ДНК углевод представлен дезоксирибо-зой. В молекуле РНК углевод представлен рибозой. Молекула дезоксирибозы в ДНК имеет пять атомов углерода. Каждый атом имеет свой номер. Третий и пятый атомы определяют направление цепи - от 3' к 5’. В другой цепи молекула дезоксирибозы перевернута, поэтому цепь имеет обратное направление. Цепи ДНК антипараллельны. Азотистые основания нуклеиновых кислот - это аденин (A), тимин (T), цитозин (C), гуанин (G) и урацил (U). К одной молекуле углевода присоединяется одно из азотистых оснований. В каждой молекуле нуклеиновой кислоты имеется только четыре вида разных азотистых оснований. В молекуле ДНК - это аденин, гуанин, цитозин и тимин. В молекуле РНК - это аденин, гуанин, цитозин и урацил. Нуклеотиды соединяются остатками фосфорной кислоты и образуют полинуклеотидную цепь. Молекула ДНК имеет две очень длинные цепи. Они спирализованы одна вокруг другой и образуют двойную спираль. Молекула РНК имеет только одну короткую цепь. Полинуклеотидные цепи молекулы ДНК соединяются водородными связями между азотистыми основаниями. Аденин одной цепи соединяется с тимином другой цепи двумя водородными связями. Между гуанином и цитозином возникают три водородных связи. Соединение азотистых оснований в определенном сочетании называется принципом комплемен- тарности. Это сочетание определено числом водородных связей между азотистыми основаниями. Аденин комплементарен тимину, а гуанин - цитозину. Принцип комплементарности универсален. На этом принципе основан синтез новых молекул ДНК, РНК и белков. Процесс синтеза этих молекул называется матричным процессом. Матрица - это одна цепь ДНК или РНК. На ней по принципу комплементарности образуется новая молекула. Например, каждая молекула ДНК имеет одну прежнюю цепь-матрицу и одну новую цепь. Матричные процессы - это репликация, транскрипция и трансляция. Репликация - это синтез молекул ДНК. Транскрипция - это синтез молекул РНК. Трансляция - это синтез молекул белка. Репликация происходит в ядре. Это сложный биохимический процесс. Он идет полуконсервативным способом. Это значит, что на каждой цепи ДНК по принципу комплементарности с помощью специальных ферментов образуется новая цепь. Репликация одновременно происходит во многих участках молекулы ДНК - репликонах. Эта особенность позволяет за очень короткое время синтезировать молекулу ДНК. Репликон - это структурно-функциональная единица репликации. В пределах каждого репликона фермент топоизомераза деспирализу- ет молекулу ДНК, а другой фермент - геликаза разрывает водородные связи между нуклеотидами двух цепей. В результате образуется реплика- ционный глазок. Он состоит из двух одинаковых репликационных вилок. В каждой репликационной вилке фермент ДНК-полимераза по принципу комплементарности на цепях подбирает нуклеотиды и собирает новые цепи. На цепи направления от 3-го к 5-му концу ДНК-полимераза работает непрерывно, синтезируя новую цепь. На другой цепи противоположного направления от 5-го к 3-му концу ДНК-полимераза синтезирует новую цепь небольшими участками. Это фрагменты Оказаки. Поэтому синтез на этой цепи идет медленнее, чем на другой. Такая цепь называется запаздывающей, а первая - лидирующей. В клетке ДНК выполняет две важные функции: Молекулы ДНК содержат генетическую информацию о структуре РНК и белков клетки. На молекулах ДНК происходит синтез РНК. В клетке имеются три вида РНК: Информационная РНК (и-РНК). Эта РНК содержит информацию о строении молекулы белка. Рибосомальная РНК (р-РНК). Эта РНК входит в структуру рибосом. Транспортная РНК (т-РНК). Эта РНК находится в цитоплазме клетки. Она переносит отдельные аминокислоты к месту синтеза молекулы белка на рибосомах. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) - это биологический аккумулятор энергии клетки. Молекула АТФ небольшая и состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Химические связи между остатками фосфорной кислоты содержат энергию. При разрушении этих связей энергия освобождается и используется клеткой. Молекула АТФ синтезируется в процессе энергетического обмена в клетке. Биологические термины и словосочетания Нуклеиновая кислота: Азотистые основания: дезоксирибонуклеиновая кислота аденин (ДНК) тимин рибонуклеиновая кислота (РНК) цитозин принцип комплементарности урацил аденозинтрифосфорная кислота гуанин репликация транскрипция трансляция Контрольные вопросы и задания Какие нуклеотиды входят в состав молекулы ДНК? Каким способом соединяются две цепи ДНК? Что такое репликация? В чем различия молекул ДНК и РНК? Что такое принцип комплементарности? Почему АТФ — это источник энергии клетки? Назовите виды РНК и укажите их функции. Тема 6. Морфологическое строение клетки. Строение и функции клеточной мембраны. Поверхностный аппарат клетки Все прокариотические и эукариотические организмы состоят из клеток. Клетки осуществляют рост, развитие, обмен веществ и энергии, хранят и реализуют наследственную информацию. По форме и размерам клетки значительно отличаются друг от друга. Многие морфологические части клетки в своем составе имеют мембрану. Мембрана образована молекулами белков и липидов. Эти молекулы расположены в определенном порядке и соединены химическими связями. В мембране находятся молекулы липидов. Каждая молекула липидов имеет два хвостика и головку. Молекулы липидов расположены в два ряда. Головки молекул каждого ряда образуют слой. С помощью хвостиков эти два слоя молекул липидов соединяются друг с другом и образуют билипидный слой мембраны. В билипидном слое находятся молекулы белков. Они могут погружаться в него на различную глубину или находиться на его поверхности. Молекулы липидов и белков способны двигаться в мембране клетки. Это связано с различными функциями мембраны. Белки на поверхности билипидного слоя - это периферические белки. Белки, погруженные в билипидный слой - это полуинтегральные белки, а белки, пронизывающие этот слой - интегральные. Все клеточные мембраны в зависимости от расположения белков в билипидном слое и их количественного соотношения разделяют на три вида - модели. Первая модель - бутербродная, или модель сэндвича. Такая мембрана имеет только периферические белки, а количество белков и липидов примерно одинаковое. Вторая модель - жидкостно-мозаичная. Мембрана имеет периферические, полуинтегральные и интегральные белки. Количество белков в ней несколько больше количества липидов. Третья модель - липопротеинового коврика. Для нее характерны только интегральные белки, и их в этой модели значительно больше, чем липидов. Поверхностный аппарат клетки (ПАК) состоит из трех частей: мембраны, гликокаликса и опорно-сократительного аппарата. Мембрана поверхностного аппарата клетки имеет жидкостно-мозаичное строение и называется плазмолеммой. Гликокаликс располагается над плазмолеммой. Это комплекс углеводов, липидов и белков. Он выполняет функции связи клетки с другими клетками и внешней средой. Опорно-сократительный аппарат клетки располагается под плазмолеммой. Он состоит большого числа различных белковых структур. Одни из них - скелетные фибриллы, образуют скелет клетки и создают опору. С помощью других структур клетка может двигаться. Третьи структуры - микротрубочки, выполняют транспортную функцию. Клеточная мембрана выполняет несколько функций: Защитная, или барьерная функция. Клеточная мембрана отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды и защищает клетку от проникновения вредных веществ и бактерий. Транспортная функция. Между внешней средой и цитоплазмой клетки постоянно проходит обмен различными веществами. Эти вещества могут проходить в клетку различными способами. Свободный транспорт (диффузия) - это транспорт маленьких молекул: воды, газов, спиртов и ядов. Они проходят в клетку непосредственно через мембрану. Для этого не требуется энергии АТФ. Диффузия происходит по градиенту концентрации: из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией. Скорость движения веществ при диффузии прямо пропорциональна разнице их концентраций по обе стороны мембраны - в цитоплазме клетки и во внешней среде. Пассивный транспорт - это транспорт крупных молекул органических веществ. Движение молекул веществ зависит от разницы концентраций этих веществ во внешней среде и в клетке и происходит по градиенту концентрации. Для этого не требуется энергия АТФ. Пассивный транспорт идет через специальные каналы в мембране клетки, образованные белками-переносчиками. Активный транспорт. Этот вид транспорта происходит при помощи специальных белков-переносчиков против градиента концентрации. Для этого необходима энергия АТФ. С помощью активного транспорта через мембрану проходят ионы различных веществ. Транспорт в мембранной упаковке - это перенос веществ в мембранных пузырьках. Для этого необходима энергия АТФ. Процесс поглощения клеткой крупных частиц вещества из внешней среды с помощью мембраны называется фагоцитозом. При этом клетка окружает частицу выростами мембраны и образует фагоцитарную вакуоль. Она отделяется от мембраны и проходит в цитоплазму. Процесс поглощения мелких частиц называется пиноцитозом. При этом частица погружается в мембрану и окружается мембраной. Образуется пиноцитарная вакуоль. Она отделяется от мембраны и проходит в цитоплазму. Движение веществ в клетку из внешней среды называется эндоцитозом, из клетки наружу – экзоцитозом, через клетку – трансцитозом. Биологические термины и словосочетания прокариотические организмы эукариотические организмы билипидный слой поверхностный аппарат клетки: диффузия гликокаликс пассивный транспорт клеточная мембрана активный транспорт опорно-сократительный аппарат эндоцитоз экзоцитоз модели мембран: трансцитоз бутербродная - сэндвича фагоцитоз жидкостно-мозаичная фагоцитарная вакуоль липопротеинового коврика пиноцитоз пиноцитарная вакуоль Контрольные вопросы и задания Из каких частей состоит клетка? Какие вещества входят в состав клеточной мембраны? Какое строение имеют молекулы липидов клеточной мембраны? Что такое билипидный слой? Какие функции выполняет гликокаликс? Какие функции выполняет опорно-сократительный аппарат? Что такое защитная функция клеточной мембраны? Как происходит активный транспорт? При каком виде транспорта не требуется энергии на передвижение веществ через мембрану? Нарисуйте схему фагоцитоза и пиноцитоза. Тема 7. Цитоплазма клетки. Органоиды и включения. Эндоплазматическая сеть Цитоплазма - это внутренняя среда клетки. В состав цитоплазмы входят гиалоплазма, органоиды и включения. Гиалоплазма состоит из полужидкого вещества. Это вещество содержит большое количество воды и органических веществ, а также различных ионов. Гиалоплазма выполняет транспортную функцию. Все вещества клетки проходят через гиалоплазму. Она соединяет все клеточные органоиды, включения и ядро в одно целое. Органоиды - это постоянные компоненты клетки, которые имеют определенную структуру и выполняют определенные функции. Эндоплазматическая сеть - это органоид клетки. Она находится в ци- топлазме клетки и состоит из мембран. Мембраны эндоплазматической сети жидкостно-мозаичной модели. Они образуют плоские цистерны и каналы. Эндоплазматическая сеть выполняет транспортную, разделительную и синтезирующую функции. Эндоплазматическая сеть транспортирует синтезируемые клеткой вещества к различным органоидам клетки. В цистернах эндоплазматической сети могут накапливаться и синтезироваться необходимые для клетки вещества. Вредные вещества постоянно поступают в каналы эндоплазматической сети. Эти вещества выводятся из клетки. Эндоплазматическая сеть разделяет цитоплазму клетки на отдельные части. В каждой части происходят определенные биохимические реакции. Эта особенность увеличивает эффективность работы клетки. Эндоплазматическая сеть каждой клетки состоит из трех отделов. Они различаются по морфологическому строению и функциям: это шероховатая, гладкая и промежуточная эндоплазматическая сеть. Гранулярная эндоплазматическая сеть состоит из плоских цистерн. На мембранах этих цистерн расположены рибосомы, на которых синтезируются белки. Эти белки поступают в цистерны эндоплазматической сети и транспортируются по ней или выводятся в цитоплазму. Гладкая эндоплазматическая сеть состоит из каналов и участвует в синтезе липидов и углеводов, а также регулирует концентрацию ионов кальция в клетке. Промежуточная эндоплазматическая сеть состоит из цистерн и не имеет рибосом. В ней накапливаются органические вещества, которые затем передаются в мембранных пузырьках в комплекс Гольджи. Биологические термины и словосочетания включения органоиды эндоплазматическая сеть: гиалоплазма гранулярная канал гладкая цистерна промежуточная Контрольные вопросы и задания Что такое цитоплазма? Какую функцию выполняет цитоплазма клетки? Какое строение имеет эндоплазматическая сеть? Какие функции выполняют все отделы эндоплазматической сети? В чем отличие гранулярной эндоплазматической сети от гладкой эндоплазматической сети? Почему гладкая эндоплазматическая сеть называется гладкой? В синтезе каких органических веществ принимает участие гладкая эндоплазматическая сеть? Нарисуйте небольшой участок эндоплазматической сети в клетке. Укажите гранулярную, гладкую и промежуточную эндоплазматическую сеть. Тема 8. Комплекс Гольджи. Лизосомы Комплекс Гольджи - это крупный органоид клетки. Он находится около ядра клетки. Комплекс Гольджи состоит из большого числа плоских цистерн, каналов и пузырьков. Каналы заканчиваются пузырьками. Все структуры этого органоида образованы мембранами жидкостно-мозаичной модели. Цистерны по нескольку штук соединяются в диктиосомы. Каждая диктиосома кружена большим количеством мембранных пузырьков. Эти пузырьки образуют вакуолярную зону комплекса Гольджи. Комплекс Гольджи разделен на три отдела: цис-отдел, медиальный отдел и транс-отдел. Цис-отдел находится около ядра клетки и имеет большое количество пузырьков. Они приносят в комплекс Гольджи необходимые белки и другие органические вещества из эндоплазматической сети. Медиальный отдел - это средняя часть комплекса Гольджи. В цистерны этого отдела поступают вещества из цис-отдела и подвергаются здесь химическим изменениям. Транс-отдел - это наиболее удаленная от ядра часть комплекса Гольджи. В цистернах этого отдела заканчиваются химические изменения вещества и синтезируются полисахариды. Все образовавшиеся вещества накапливаются в пузырьках и транспортируются в цитоплазму или выходят из клетки. В клетке комплекс Гольджи выполняет различные функции: Транспортная функция. В комплекс Гольджи по каналам эндоплазматической сети поступают различные вещества. В цистернах органоида изменяется химический состав этих веществ и количество воды. В пузырьках они могут сохраняться, накапливаться и транспортироваться. Секреторная функция. В комплексе Гольджи образуются гормоны, ферменты и яды. Гормоны поступают в кровь и участвуют в регуляции процесса обмена веществ в организме. Ферменты поступают в клетки различных органов. Например, в кишечнике ферменты участвуют в процессе пищеварения. Ферменты покрываются мембраной и образуются лизосомы. Они поступают в цитоплазму клетки. С помощью яда организмы защищаются от врагов и добывают пищу. Синтезирующая функция. В комплексе Гольджи синтезируются углеводы. Эти вещества поступают в клеточную мембрану и входят в состав гликокаликса. Защитная функция. В комплекс Гольджи поступают специальные белки. Эти белки превращаются в антитела. Антитела поступают в кровь. Они защищают организм от бактерий, вирусов и чужеродных белков. Лизосомы - это маленькие органоиды. Они имеют вид пузырьков и оболочку из мембраны. Внутри лизосом находятся различные гидролитические ферменты. С помощью этих ферментов происходит внутриклеточное расщепление питательных веществ. Ферменты, которые являются белками, образуются на рибосомах гранулярной эндоплазматической сети. Они транспортируются по каналам этой сети, а затем в мембранных пузырьках попадают в комплекс Гольджи, где подвергаются химическим изменениям. Процесс внутриклеточного расщепления питательных веществ начинается после слияния лизосомы с фагоцитарной или пиноцитарной вакуолями. В результате этого образуется внутриклеточная пищеварительная вакуоль. Ферменты лизосом принимают участие в разрушении поврежденных или измененных частей клетки – это аутофагический цикл. Когда лизосома соединяется с фагоцитарной вакуолью для переваривания чужеродных веществ – это гетерофагический цикл. Лизосомы могут уничтожать группы клеток и целые органы в процессе эмбрионального развития организма. При повреждении мембраны лизосомы ее ферменты попадают в цитоплазму клетки. В этом случае клетка погибает. Биологические термины и словосочетания гормон фермент антитело комплекс Гольджи лизосома: цис-отдел пищеварительная вакуоль медиальный отдел аутофагический цикл транс-отдел гетерофагический цикл диктиосома Контрольные вопросы Где в клетке находится комплекс Гольджи? Какие отделы имеет комплекс Гольджи? Из каких структур состоит комплекс Гольджи? В чем значение секреторной функции комплекса Гольджи? Почему в комплексе Гольджи не происходит синтез белков? Какие органические вещества синтезируются в комплексе Гольджи? Что такое антитело? Какое строение имеет лизосома? Где в клетке образуются лизосомы? Как образуется внутриклеточная пищеварительная вакуоль? Что происходит с клеткой при разрушении мембраны лизосомы? |