Рисунок. В соответствии с программой Министерства образования и науки Украины (приказ 306 от 20. 05. 2001)
 Скачать 3.46 Mb.
|
|
Тема 2. органические вещества 10 10 Моносахариды Моносахариды, .или .простые са- хара,— . соединения . с . эмпиричес- кой . формулою . C n (H 2 O) n ,которые . не . гидролизуются . . Это . . твердые . кристаллические . вещества, . рас- творимые .в .воде .и .имеющие .слад- кий .вкус . По . количеству . атомов . углерода . моносахариды .делятся: на . триозы . C H 6 O . — . молочная . и . пировиноградные . кислоты, . про- межуточные .продукты .углеводного . обмена; тетрозы . C 4 H 8 O 4 . — . встречаются . редко, .чаще .у .бактерий; пентозы . C 5 H 10 O 5 . — . рибоза, . вхо- дит .в .состав .РНК; C 5 H 10 O 4 .— .дезоксирибоза, .входит . в .состав .ДНК; гексозы . C 6 H 12 O 6 . — . глюкоза, . фруктоза, .галактоза . Глюкоза . Фруктоза . Рибоза . Дезоксирибоза глюкоза . — . первичный . источ- ник . энергии . для . клеток . . Она . обя- зательно . входит . в . состав . почти . всех .клеток, .органов .и .тканей, .ре- гулирует . осмотическое . давление . . Снижение . уровня . глюкозы . в . кро- ви .приводит .к .нарушению .жизне- деятельности . нервных . и . мышеч- ных .клеток . . В . растворах . глюкоза . существует . в .циклической .и .линейной .формах, . между . которыми . устанавливается . химическое .равновесие . линейная и циклическая формы глюкозы H H H OH OH H OH OH CH OH 2 H O H OH H H OH H OH OH CH OH 2 H O Циклическая .α-форма . Линейная .форма .Циклическая .β-форма раздел І 11 11 дисахариды дисахариды . — . . углеводы, . мо- лекулы . которых . состоят . из . двух . молекул . моносахаридов . . Имеют . приятный . сладкий . вкус, . хорошо . растворяются .в .воде . Сахароза .= .Глюкоза .+ .Фруктоза . Мальтоза .= .Глюкоза .+ .Глюкоза Полисахариды Полисахариды . состоят . из . боль- шого . количества . моносахаридов . . Отличаются . между . собой . составом . мономеров, .длиной .и .степенью .раз- ветвленности . .Полисахариды .почти . не .растворяются .в .воде .и .не .имеют . сладкого .вкуса . Крахмал Целлюлоза Полисахариды (по составу) Гомополисахариды . . (один .вид .моносахаридов) Гетерополисахариды . . (разные .виды .моносахаридов) Тема 2. органические вещества 12 12 Функции полисахаридов Функция Характеристика Энергетичес- кая Основной .источник .энергии . .Расщепляются .до .моносахаридов .с .последующим .окис- лением .до .СО 2 .и .Н 2 О . .При .расщеплении .1 .г .углеводов .выделяется .17,6 .кДж .энергии Структурная . Входят .в .состав .оболочек .клеток .и .некоторых .органелл . .У .растений .полисахариды . выполняют .опорную .функцию Запасающая Накапливаются .в .тканях .растений .(крахмал) .и .животных .(гликоген) . .Использу- ются .при .возникновении .потребности .в .энергии Защитная Секреты, .выделяющиеся .разными .железами, .обогащены .углеводами, .например . глюкопротеидами, .защищающими .стенки .полых .органов .(пищевод, .желудок, .брон- хи) .от .механических .повреждений, .проникновения .вредных .бактерий .и .вирусов липиды липиды . — . нерастворимые . в . во- де, .но .хорошо .растворимые .в .непо- лярных . веществах . (эфире, . ацетоне . . и .т . .п .) .органические .соединения . Липиды Жирообразные .вещества: .фосфолипиды, .гликолипиды, . стероиды, .липопротеиды, .воски, .жирные .кислоты Жиры Cтроение и виды жиров Схема .строения .молекулы .жира . .R 1 , .R 2 , .R .— .остатки .жир- ных .кислот, .по .которым .различаются .жиры Наиболее .распространенными .соедине- ниями .среди .липидов .являются .жиры, . в .состав .которых .входят .трехатомный . спирт .глицерин .и .остатки .жирных . . кислот Жиры Твердые Преимущественно .животные .жиры . В .составе .молекул .больше . насыщенных .жирных .кислот Жидкие Преимущественно .растительные .жиры . В .составе .молекул .много . ненасыщенных .жирных .кислот раздел І 1 1 Функции жиров Функция Характеристика Энергетическая При .полном .окислении .1 .г .жира .выделяется .8,9 .кДж .энергии Запасающая Жиры .откладываются .в .тканях, .формируя .резервные .энергетические .запасы . . Запасы .жиров .могут .быть .источником .метаболической .воды .(у .верблюдов) Защитная Жировые .отложения .защищают .организм .и .внутренние .органы .от .механичес- ких .повреждений Теплоизоляци- онная Жировые .отложения, .подкожная .жировая .клетчатка .предотвращают .тепловые . потери Строение и функции жирообразных веществ Фосфолипиды — . .содержат .остаток .фосфорной .кислоты, .входят .в .состав .клеточных .мембран Гликолипиды — . .соединения .липидов .с .углеводами . .Являются .составной .частью .тканей .мозга . и .нервных .волокон Липопротеиды — .комплексные .соединения .разнообразных .белков .с .жирами Стероиды — .важные .компоненты .половых .гормонов, .витамина .D Воска — . .выполняют .защитную .функцию: .у .млекопитающих .— .смазывают .кожу . и .волосы, .у .птиц .— .придают .перьям .водоотталкивающие .свойства, .у .расте- ний .— .предотвращают .чрезмерное .испарение .воды Белки Белки . — . высокомолекулярные . нерегулярные .гетерополимеры, .мо- номерами . которых . являются . ами- нокислоты . .В .состав .белков .входят . 20 .различных .аминокислот . аминокислоти — структурные мономеры белков Схема .строения .молекулы .аминокислоты; .R .— .аминокислотный .радикал, . по .которому .различаются .аминокислоты Аминокислоты . соединяются . между . собой . ковалентной . связью . между . карбоксильной . группой . од- ной . аминокислоты . и . аминогруп- пой . — . другой . . Такая . связь . назы- вается . пептидной . . Аминокислоты . объединяются . с . помощью . пептид- ных .связей .в .пептиды . Схема образования пептидной связи Тема 2. органические вещества 14 14 види белков (по составу) Функциональные . свойства . бел- ков . обусловлены . последователь- ностью . аминокислотных . остатков . и .пространственной .структурой .по- липептидной .цепи . Белки Простые .(протеины) Состоят .только . из .аминокислот Сложные .(протеиды) Состоят .из . аминокислот .и .веществ . небелковой .природы Пространственная структура белков Структура Характеристика Первичная Определяется .порядком .чередования .аминокислот .в .пептидной .це- пи . .Аминокислоты .соединяются .крепкой .пептидной .связью Вторичная Спирально .закрученная .белковая .цепочка . .Завитки .спирали .удер- живаются .водородными .связями .между .СО- .и .NH-группами, .распо- ложенными .на .соседних .витках Третичная Возникает .вследствие .закручивания .вторичной .структуры .в .клубок . (глобулу) . .Клубок .удерживается .гидрофобными, .ионными .и .водо- родными .взаимодействиями Четвертичная Формируется .несколькими .глобулами .белка . .Устойчивую .конфи- гурацию .образуют .гидрофобные, .электростатические .и .водородные . связи раздел І 15 15 нарушение природной структуры белка Под .влиянием .различных .физико- химических .факторов .(действие .кон- центрированных . кислот . и . щелочей, . тяжелых . металлов, . высокой . темпе- ратуры . и . т . . п .) . структура . и . свойства . белков .могут .изменяться . .Процесс .на- рушения .природной .структуры .белка . или . разворачивание . полипептидной . цепи .без .разрушения .пептидных .свя- зей .называется .денатурацией . Денатурация . имеет . необрати- мый . характер . . Однако . на . первых . стадиях, . при . условии . прекраще- ния . действия . отрицательных . фак- торов, . белок . может . восстанавли- вать . свое . нормальное . состояние . (ренатурация) . Процесс . разрушения . первичной . структуры . белков . всегда . необра- тим, .он .называется .деструкцией . Функции белков Функция Характеристика Ферментативная . (биокатализ) Ферменты .обеспечивают .течение .химических .реакций .в .клетке .при .низких . температурах, .невысоком .давлении .и .очень .маленьких .концентрациях Строительная . (структурная) Основной .строительный .материал .клетки .(мембран, .органоидов) Защитная Белки-антитела .способны .«различать» .и .уничтожать .болезнетворные .мик- роорганизмы . .Белки-гистоны .защищают .молекулы .ДНК .от .повреждений . . Белковые .факторы .свертывания .крови .защищают .организм .от .кровопотерь Регуляторная .(гумо- ральная, .гормональ- ная) Наряду .с .нервной .системой .гормоны .белковой .природы .руководят .работой . различных .органов .и .всего .организма .через .систему .химических .реакций Сигнальная Отдельные .белки .клеточных .мембран .осуществляют .прием .сигналов . и .передачу .их .внутрь .клетки Сократительная . (двигательная) Все .виды .движений .вырабатываются .особыми .видами .сократительных . белков Транспортная Транспортные .белки .крови .переносят .кислород .и .органические .вещества Энергетическая При .окислении .1 .г .белка .освобождается .17,2 .кДж .энергии . Схема ферментативной реакции . фермент .(С) .и .субстраты .(А, .В); . фермент-субстратный . . фермент .(С) . комплекс .(АВС), . и .продукт .реакции .(АВ) Тема 2. органические вещества 16 16 нуклеиновые киСлоты В . 1868 . г . . швейцарский . врач . И . . Ф . . Мишер . обнаружил . в . ядрах . лейкоцитов, . входящих . в . состав . гноя, .вещества .кислотной .природы, . которые . он . назвал . нуклеиновыми кислотами .(от .лат . .nucleus .— .ядро) . . Со . временем . нуклеиновые . кисло- ты .были .обнаружены .во .всех .расти- тельных . и . животных . клетках, . ви- русах, .бактериях .и .грибах . нуклеиновые кислоты . — . слож- ные . высокомолекулярные . биопо- лимеры, . мономерами . которых . яв- ляются . нуклеотиды . . Молекула . нуклеотида .состоит .из .трех .частей . Строение нуклеотида Молекула .нуклеотида .состоит .из .трех .частей .— .азотистого .осно- вания, .моносахарида .(пентозы) .и .остатка .фосфорной .кислоты . Участвуют .в .биосинтезе .белка В .зависимости .от .вида .пентозы .в .составе .нуклеотида .различа- ют .дезоксирибонуклеиновые кислоты (днк), .в .состав .кото- рых .входят .остатки .дезоксирибозы, .и .рибонуклеиновые кис- лоты (рнк), .содержащие .остатки .рибозы . В .молекулах .ДНК .и .РНК .есть .остатки .азотистых .оснований: .аде- нина .(А), .гуанина .(Г), .цитозина .(Ц) . .Кроме .того, .в .состав .ДНК .вхо- дит .остаток .тимина .(Т), .а .РНК .— .урацила .(В) . .Три .типа .азотистых . оснований .у .ДНК .и .РНК .общие, .а .четвертыми .они .отличаются Строение молекулы нуклеиновой кислоты Отдельные . нуклеотиды . соеди- няются .между .собой .в .цепь .за .счет . особых . «мостиков», . возникающих . между .остатками .пентоз .двух .сосед- них .нуклеотидов .при .участии .остат- ков .фосфорной .кислоты . Нуклеиновым . кислотам . присуща . первичная .структура .— .определенная . последовательность .размещения .нук- леотидов, .а .также .более .сложное .про- странственное .строение, .которое .фор- мируется .за .счет .водородных .связей . виды нуклеиновых кислот Нуклеиновые кислоты ДНК Содержатся .в .ядре, .митохондриях . и .пластидах . .Носитель .и .хранитель . наследственной .информации РНК Содержатся .в .ядре, .цитоплазме, . митохондриях .и .пластидах Дезоксирибоза Цитозин Остаток . . фосфорной . кислоты раздел І 17 17 рибонуклеиновая кислота В и д ы РН К Информаци- онная .(иРНК) Представляет .собой .копию .определенного .участка .молекулы .ДНК .и .перено- сит .генетическую .информацию .от .ДНК .к .месту .синтеза .полипептидной .цепи . . Молекула .нестабильная .и .быстро .распадается .на .нуклеотиды Транспортная . (тРНК) Присоединяет .аминокислоты, .транспортирует .их .к .месту .синтеза .белковых . молекул . .Каждая .из .аминокислот .транспортируется .своей .тРНК . .Имеет .пос- тоянную .вторичную .структуру .в .форме .листа .клевера Рибосомаль- ная .(рРНК) Взаимодействуя .с .рибосомальными .белками, .обеспечивает .определен- ное .пространственное .расположение .иРНК .и .тРНК .на .рибосоме, .выполняя . структурную .функцию дезоксирибонуклеиновая кислота В . 195 . г . . английские . ученые . Дж . . Уотсон . и . Ф . . Крик . предложи- ли .модель .пространственной .струк- туры .ДНК . .Они .показали, .что .ДНК . состоит .из .двух .полинуклеотидных . цепей, . спирально . закрученных . од- на .вокруг .другой . .Двойная .спираль . стабилизирована .водородными .свя- зями . между . азотистыми . основани- ями . разных . цепей . так, . что . против . аденина .одной .цепи .всегда .стоит .ти- мин . другой, . а . гуанина . — . цитозин . . Многократное .повторение .этих .свя- зей .придает .большую .устойчивость . двойной .спирали .ДНК . .При .опреде- ленных .условиях .(действие .кислот, . щелочей, .нагревание .и .т . .п .) .проис- ходит .денатурация .ДНК .— .разрыв . водородных . связей . между . компле- ментарными .азотистыми .основани- ями . . Денатурированная . ДНК . мо- жет . восстановить . двуспиральное . строение . благодаря . установлению . водородных . связей . между . компле- ментарными . нуклеотидами . — . этот . процесс .называется .ренатурацией . Джеймс .Уотсон .(р . .1928) Френсис .Крик .(1916—2004) Пространственная структура ДНК Четкое .соответствие .нуклеотидов .в .двух .цепях . ДНК .называется .комплементарностью .(от .лат . . комплементум .— .дополнение) . .Расстояние .меж- ду .соседними .азотистыми .основаниями .состав- ляет .0,4 .нм, .шаг .спирали .содержит .10 .пар .ос- нований .и .равен .,4 .нм, .а .ее .диаметр .— .около . 2 .нм . Тема 2. органические вещества 18 18 репликация днк Принцип . комплементарности . лежит .в .основе .способности .молеку- лы .ДНК .к .репликации .— .самоудво- ению . новые .цепи .ДНК 5′ ′ фрагмент . Оказаки исходная . спираль .ДНК ДНК-полимераза 5′ ′ 5′ ′ 5′ Схема репликации ДНК аденозинтрифосфорная кислота Три .остатка . . фосфорной .кислоти Рибоза Аденин АТФ . .АДФ .+ .Р .+ .Q . .АМФ .+ .2Р .+ .Q аденозинтрифосфорная кислота (аТФ) .— .нуклеотид, .в .состав .которо- го .входит .азотистое .основание .аде- нин, .углевод .рибоза .и .три .остатка . фосфорной .кислоты . Молекула .АТФ .является .универсаль- ным .химическим .аккумулятором . энергии .в .клетках . Остатки .фосфорной .кислоты .связаны . макроэргичными связями . .Когда .от . АТФ .отщепляется .один .остаток .фос- форной .кислоты, .образуется .АДФ .— . аденозиндифосфорная .кислота .и .вы- деляется .40 .кДж .энергии раздел І 19 19 раздел ІІ. клеТочный уровень организации жизни Тема1.клетка цитология — наука о СтРоении и функциях клетки клетка . — . структурно-функцио- нальная . единица . живого . орга- низма . . Это . элементарная . живая . система, . которая . способна . к . само- воспроизведению . . Клетка . лежит . в . основе . строения . и . развития . всех . организмов, . это . наименьшая . часть . организма, . наделенная . его . призна- ками . . Клетки . живых . организмов . отличаются . по . форме, . размерам, . особенностям . организации . и . фун- кциям . . Размеры . большинства . кле- ток .от .10 .до .100 .мкм . .Клетки, .из .ко- торых . состоят . разные . организмы, . не .идентичны, .но .все .они .образова- ны .по .одному .принципу, .что .свиде- тельствует . об . общности . происхож- дения .живых .организмов . история изучения клетки Год Ученый Вклад в развитие науки 1665 Г . .Гук Обнаружена .клеточная .структура .пробковой .ткани, .введено . понятие .«клетка» 1674— . 1676 А . .Левенгук Открыты .бактерии .и .простейшие, .описаны .пластиды .(хро- матофоры), .эритроциты, .сперматозоиды .и .разнообразные . микроструктуры .растений .и .животных 1827 К . .Бер Открыты .яйцеклетки .млекопитающих 181 Г . .Броун Открыто .клеточное .ядро . .Описано .ядро .растительной .клетки 189 Т . .Шванн, .Г . .Шлейден Сформулированы .основы .клеточной .теории 1858 Г . .Вирхов Сформулировано .положение .«каждая .клетка .— .из .клетки» 1868 И . .Ф . .Мишер Открыты .нуклеиновые .кислоты 1871 Н . .Н . .Любавин Установлено, .что .белки .состоят .из .аминокислот 1878 В . .Флеминг Открыто .митотическое .деление .животных .клеток 1892 Д . .И . .Ивановский Открыты .вирусы 1898 В . .И . .Беляев Описан .механизм .мейоза .и .митоза .у .растений 1944 О . .Эвери Доказана .генетическая .роль .ДНК .как .носителя .наслед- ственной .информации 195 Дж . .Уотсон, .Ф . .Крик Создана .модель .пространственной .структуры .ДНК, ., .схема . репликации .ДНК Тема 1. клетка 20 20 основные положения клеточной теории клеточная теория — . учение . о .клетках, .как .образованиях, .кото- рые .составляют .основу .строения .ор- ганизмов .животных .и .растений, .то . есть .общность .клеточного .строения . в .живой .природе . Немецкий .биолог .Т . .Шванн .в .189 .г . .сформулировал .основные .положения .клеточной .теории: — . все .живые .организмы .состоят .из .клеток; — . клетки .животных .и .растений .сходны .по .строению .и .химическому .составу . В .1858 .г . .немецкий .патолог .Р . .Вирхов .доказал: — . каждая .клетка .происходит .от .клетки; — . вне .клеток .нет .жизни . Эстонский .ученый .К . .Бэр .в .1827 .г . .открыл .яйцеклетку .млекопитающих .и .доказал, .что .многоклеточ- ные .организмы .начинают .свое .развитие .с .одной .клетки .— .оплодотворенной .яйцеклетки .(зиготы): — . клетка .— .не .только .единица .строения, .но .и .единица .развития .живых .организмов . Положения .современной .клеточной .теории: — . клетка .— .элементарная .единица .строения .и .развития .всех .живых .организмов; — . клетки .всех .одноклеточных .и .многоклеточных .организмов .сходны .по .происхождению .(гомоло- гичны), .строению, .химическому .составу, .основным .процессам .жизнедеятельности; — . каждая .новая .клетка .образуется .исключительно .вследствие .размножения .материнской .путем . деления; — . у .многоклеточных .организмов, .развивающихся .из .одной .клетки .— .зиготы, .споры .— .различные . типы .клеток, .формируются .путем .их .специализации .на .протяжении .индивидуального .развития . особи .и .образуют .ткани; — . из .тканей .формируются .органы, .которые .тесно .связаны .между .собой .и .подчинены .нейрогумо- ральным .и .иммунным .системам .регуляции . Методы цитологических исследований Метод Сущность метода Световая .микроскопия Прохождение .лучей .света .через .объект .исследований . .Увеличение . в .2— .тысячи .раз . .Изучение .общего .плана .строения .клетки .и .ее .орга- нелл, .размеры .которых .меньше .200 .нм . .Применение .красителей, .ко- торые .избирательно .окрашивают .отдельные .органеллы .или .их .ком- поненты . .Метод .прижизненного .изучения .клеток .позволяет .изучить . определенные .процессы .жизнедеятельности .клеток Электронная .микроско- пия Прохождение .потока .электронов .через .объект . .Изучение .строения . клетки .и .её .органелл .под .увеличением .от .500 .тыс . .раз .и .более . .Метод . растровой .(сканирующей) .электронной .микроскопии .позволяет .про- вести .изучение .структуры .поверхности .клеток, .отдельных .органелл . . Поток .электронов .при .этом .не .проходит .через .объект .исследования, . а .отражается .от .его .поверхности Метод .меченых .атомов Введение .в .клетку .веществ .с .радиоактивными .изотопами . .Метод .поз- воляет .проследить .за .миграцией .веществ .в .клетке, .их .превращения- ми, .обнаружить .локализацию .и .характер .биохимических .процессов раздел ІІ 21 21 Строение клеток прокариот и эукариот Цитоплазма Клеточные . мембраны Включения Клетка Поверхностный . аппарат .клетки Органеллы Цитоскелет Наследственный . материал Сравнение эукариотических и прокариотических клеток Структура Эукариотическая клетка Прокариотическая клетка Клеточная .стенка + .(у .растений) + Клеточная .мембрана + + Ядро + .(окружено .мембраной) нуклеоид, . . мембраной .не .окружен Эндоплазматическая .сеть + – Рибосомы + + Комплекс .Гольджи + – Лизосомы + .(у .многих) – Митохондрии + – Вакуоли Обязательные .у .растений, .есть .у .некото- рых .животных отсутствуют Реснички, .жгутики + .(у .всех .организмов, .кроме .высших .растений) + .(у .некоторых .бактерий) Строение бактериальной клетки Цитоплазма Рибосома Нуклеоид Плазмида Жгутик Мезосома Слизистая .капсула Клеточная .стенка Плазматическая .мембрана |