Биология. ИТОГ БИО. Вопрос 1. Биология. Предмет, цели, задачи. Новые биологические дисциплины
 Скачать 2.54 Mb.
|
|
Вопрос №47. Каков химический состав клетки Наибольшее количество приходится на кислород, углерод, водород и азот . Данные элементы называют основными или биогенными. На их долю приходится 95 % массы клеток, причем их относительное содержание гораздо больше, чем в земной коре. Для жизнедеятельности клеток также важны кальций, фосфор, сера, калий, хлор, натрий, магний, йод и железо. Их содержание в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Перечисленные вещества называют макроэлементами. Другие химические элементы : медь, марганец, молибден, кобальт, цинк, бор, фтор, хром, селен, алюминий, йод, железо, кремний — содержатся в исключительно малых количествах (менее 0,01 % массы клеток). Они образуют группу микроэлементов. Органические вещества – это вещества органического происхождения, которые содержатся в клетке и играют очень важную роль в её жизнедеятельности, а также в жизнедеятельности все организма в целом. К органически веществам относятся: • Белки • Жиры • Углеводы • Нуклеиновые кислоты Вопрос №48. Как устроены про- и эукариотические клетки? ❖ Прокариоты: носитель информации – ДНК (кольцевая), нуклеоид. Нет гистонов, обеспечивающих нуклеосомную организацию хроматина. Нет органелл клетки, имеются лишь мелкие рибосомы, клеточная стенка - муреин. Аминь леч фак (+ к карме) ❖ Эукариоты: имеются ядра с оболочкой. Ядерные ДНК заключены в хромосомы. В цитоплазме есть оргоноиды. Вопрос №49. Какова организация универсальной биологической мембраны? Какие модели этой мембраны вам известны? • Клеточная стенка , если таковая у клетки имеется (обычно есть у растительных клеток), покрывает клеточную мембрану. • Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. • Мембраны — структуры инвариабельные, весьма сходные у разных организмов. Некоторое исключение составляют, пожалуй, археи, у которых мембраны образованы глицерином и терпеноидными спиртами. Толщина мембраны составляет 7—8 нм. • Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны). Некоторые белки являются точками контакта клеточной мембраны с цитоскелетом внутри клетки, и клеточной стенкой (если она есть) снаружи. Некоторые из интегральных белков выполняют функцию ионных каналов, различных транспортеров и рецепторов. Рис. Молекулярная организация биологической мембраны: 1 — бимолекулярный слой липидов, 2 — белки Модели клеточной мембраны: а) сэндвича (бутербродная) б) ковровая в) жидкостно-мозаичная (динамическая) - современная Вопрос №50. Что такое органеллы и включения? Какова их роль в клетке? Органоиды и включения. Включения - относительно непостоянные компоненты цитоплазмы. Среди них выделяют: 1) запасные питательные вещества, которые используются самой клеткой в периоды недостаточного поступления питательных веществ извне (при клеточном голоде), — капли жира, гранулы крахмала или гликогена; 2) продукты, которые подлежат выделению из клетки, например, гранулы зрелого секрета в секреторных клетках (молоко в лактоцитах молочных желез); 3) балластные вещества некоторых клеток, которые не выпол¬няют какой-либо конкретной функции (некоторые пигменты, например, липофусцин стареющих клеток). Аминь леч фак (+ к карме) Органоиды (органеллы). Классификации: • общего назначения (присутствуют в каждой клетке) - ЭПС, аппарат Гольджи и др. • специального назначения - присутствуют только в клетках определенного типа. По наличию мембраны: • немембранные - рибосомы, клеточный центр, микробрубочки. • мембранные: а) одномембранные - ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы. б) двумембранные - митохондрии, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейклпласты). Строение и функции органоидов: 1. Эндоплазматическая сеть, эндоплазматический ретикулум (ЭПС, ЭПР) – система канальцев и полостей, пронизывающая всю цитоплазму. Различают: • шероховатую (гранулярную), с расположенными на мембранах рибосомами. Функция: биосинтез белка. • гладкую (агранулярную) - лишенную рибосом. Функция: биосинтез углеводов, липидов). Еще одна функция ЭПС - компартментация цитоплазмы клетки (т.е. разделение цитрплазмы на "отделы", в которых протекают разнонаправленные реакции (не могут осуществляться в "общем объеме" клетки одновременно). 2. Аппарат Гольджи (пластинчатый комплекс) – ограниченные мембранами полости с отходящими от них трубочками и расположенными на их концах пузырьками. Функции: • сортировка, накопление и выведение секреторных продуктов; • завершение посттрансляционной модификации белков (гликозилирование , сульфатирование и т.д.); • накопление молекул липидов и образование липопротеидов; • образование лизосом; • синтез полисахаридов для образования гликопротеидов, восков, камеди, слизей, веществ матрикса клеточных стенок растений (гемицеллюлоза, пектины) и т.п. • формирование клеточной пластинки после деления ядра в растительных клетках; • участие в формировании акросомы; • формирование сократимых вакуолей простейших. 3. Лизосомы - пузырьки, имеют одномембранную оболочку, которая снаружи иногда бывает покрыта волокнистым белковым слоем. Содержат набор ферментов (кислых гидролаз), которые осуществляют при низких значениях рН гидролитическое (в присутствии воды) расщепление веществ (нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов). Основная функция — внутриклеточное переваривание различных химических соединений и клеточных структур. Выделяют первичные (неактивные) и вторичные лизосомы (в них протекает процесс переваривания). Вторичные лизосомы образуются из первичных. Они подразделяются на гетеролизосомы и аутолизосомы. • В гетеролизосомах (или фаголизосомах) протекает процесс переваривания материала, который поступает в клетку извне путем активного транспорта (пиноцитоза и фагоцитоза). • В аутолизосомах (или цитолизосомах) подвергаются разрушению собственные клеточные структуры, которые завершили свою жизнь. Аминь леч фак (+ к карме) Вторичные лизосомы, которые уже перестали переваривать материал, называются остаточными тельцами. В них нет гидролаз, содержится непереваренный материал. При нарушении целостности мембраны лизосом или при заболевании клетки гидролазы поступают внутрь клетки из лизосом и осуществляют ее самопереваривание (автолиз). Этот же процесс лежит в основе процесса естественной гибели всех клеток ( апоптоза ). 4. Пероксисомы - обязательная органелла эукариотической клетки, ограниченная мембраной, содержащая большое количество ферментов, катализирующих окислительно- восстановительные реакции (оксидазы D-аминокислот, уратоксидазы и каталазы). Набор функций пероксисом различается в клетках разных типов. Среди них: • окисление жирных кислот, фотодыхание, разрушение токсичных соединений, синтез желчных кислот, холестерина, а также эфиросодержащих липидов, построение миелиновой оболочки нервных волокон, метаболизме фитановой кислоты и т. д. • Наряду с митохондриями пероксисомы являются главными потребителями O2 в клетке. В пероксисоме обычно присутствуют ферменты, использующие молекулярный кислород для отщепления атомов водорода от некоторых органических субстратов (R) с образованием перекиси водорода (H2O2). Каталаза использует образующуюся H2O2 для окисления множества субстратов — например, фенолов, муравьиной кислоты, формальдегида и этанола. Этот тип окислительных реакций особенно важен в клетках печени и почек, пероксисомы которых обезвреживают множество ядовитых веществ, попадающих в кровоток. Почти половина поступающего в организм человека этанола окисляется до ацетальдегида этим способом. 5. Митохондрии Митохондрия имеет две мембраны: наружную (гладкую) и внутреннюю (образующую выросты — кристы ). У митохондрий внутренним содержимым является матрикс — коллоидное вещество, в котором кроме ферментов содержатся: митохондриальная ДНК (митДНК) и митохондриальные рибосомы. Функция: синтез молекул АТФ ("Запас энергии") 6. Рибосомы - плотные тельца, содержащие белок и рибонуклеиновую кислоту (РНК). Они являются местом синтеза белка. 7. Клеточный центр (центросома) - обычно состоит из 2-ух центриолей. При делении клетки центриоли расходятся к полюсам клетки, образуя нити веретена деления. 8. Ядро • кариолемма (ядерная оболочка) двумембранная и позволяет веществам проходить между ядром и цитоплазмой благодаря своей пористой структуре (ядерные поры). • кариоплазма (ядерный сок). Светлая, вязкая жидкость, которая находится под ядерной оболочкой и в которую погружены остальные ядерные структуры. Представляет собой внутреннюю среду ядра. • ядрышко - сферическое тельце, изолированное или в группах, участвующее в образовании рибосом. • хроматин (раскрученные хромосомы). состоит из длинных нитей ДНК, связанной с гистоновыми белками (H 1, 2A, 2B, 3, 4). Вопрос №51. В чём сходство и различие растительной и животной клетки? Аминь леч фак (+ к карме) • Общее в строении растительных и животных клеток: клетка живая, растет, делится. протекает обмен веществ. И в растительных, и в животных клетках имеется ядро, цитоплазма, эндоплазматическая сеть, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи. • Различия между растительными и животными клетками возникли из-за разных путей развития, питания, возможности самостоятельного движения у животных и относительной неподвижности растений. Вопрос №52. Как организован наследственный материал у про- и эукариот? Локализация: • В прокариотической клетке – в цитоплазме, • В эукариотической клетке – ядро и полуавтономные органоиды: митохондрии и пластиды), Характеристика: • Геном в прокариотической клетке : 1 кольцевидная хромосома – нуклеоид, состоящая из молекулы ДНК (укладка в виде петель) и негистоновых белков, и фрагменты – плазмиды – внехромосомные генетические элементы. • Геном в эукариотической клетке – хромосомы, состоящие из молекулы ДНК и гистоновых белков. Вопрос №53. Что такое ген и какова его структура? Вопрос №54. Что такое генетический код, его свойства? Ген – функциональная единица наследственности, участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре белка или РНК. Свойства гена: • Важнейшим свойством гена является сочетание высокой устойчивости, неизменяемости в ряду поколений со способностью к наследуемым изменениям – мутациям, которые являются источником изменчивости организмов и основой для действия естественного отбора Генетический код – способ записи информации о структуре белков в молекуле ДНК. Система расположения нуклеотидов в молекуле ДНК, контролирующая последовательность расположения аминокислот в молекуле белка. • специальный кодон – инициатор АУГ, служащий сигналом, запускающим трансляцию белка на рибосоме • кодоны-терминаторы – УАА, УАГ и УГА, стоп – сигналы, прекращающие трансляцию. Свойства генетического кода: Аминь леч фак (+ к карме) • Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон). • Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно. • Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки). • Специфичность — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте • Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов. • Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека • Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными. Особенности строения гена у эукариот: • Гены имеют мозаичное строение и состоят из типов участков – экзонов и интронов • Экзоны – участки гена, несущие информацию о структуре белка. • Интроны – участки гена, не несущие информацию о структуре белка, но выполняющие регулирование гена. Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов. Свойства генетического кода: 1. Универсальность (принцип записи един для всех живых организмов) 2. Триплетность (считываются три, рядом расположенные нуклеотида) 3. Специфичность (1 триплет соответствует ТОЛЬКО ОДНОЙ аминокислоте) 4. Вырожденность (избыточность) (1 аминокислота может кодироваться несколькими триплетами) 5. Неперекрываемость (считывание происходит триплет за триплетом без "пробелов" и областей перекрывания, т.е. 1 нуклеотид НЕ может входить в состав двух триплетов). Вопрос №55. Характеристика этапов биосинтеза белка у про- и эукариот Биосинтез белка у эукариот Транскрипция ,постранскрипция, трансляция и посттрансляция. 1. Транскрипция заключается в создании "копии одного гена" - молекулы пре-и-РНК (пре-м- РНК).Происходит разрыв водородных связей между азотистыми основаниями, присоединения к гену-промотору РНК полимеразы, которая "подбирает" нуклеотиды по принципу комплементарности, и антипараллельности. Гены у эукариот содержат участки, содержащие информацию, - экзоны и неинформативные участки - экзоны. В результате транскрипции создается "копия" гена, которая содержит как экзоны, так и интроны. Поэтому молекула, синтезирующаяся в результате транскрипции у эукариот - незрелая и-РНК (пре-и- РНК). 2. Период посттранскрипции он называется процессинг, который заключается в созревании и- РНК. Происходит: Вырезание интронов и сшивание (сплайсинг) экзонов ( сплайсинг называется альтернативным, если экзоны соединяются в другой последовательности, чем были изначально в молекуле ДНК). Аминь леч фак (+ к карме) Происходит "модификация концов" пре-и-РНК: на начальном участке - лидере (5') образуется колпачок или кэп - для узнавания и связывания с рибосомой, на конце 3' - трейлере образуется polyА (множество адениловых оснований) - для транспорта и-РНК из мембраны ядра в цитоплазму. Это зрелая м РНК. 3. Трансляция: • Инициация - связывание и-РНК с малой субъединицей рибосомы - попадание стартового триплета и-РНК - АУГ в аминоацильный центр рибосомы - объединение 2-ух субъединиц рибосомы (большой и малой). • Элонгация АУГ попадает в пептидильный центр , а в аминоацильный центр попадает второй триплет, потом две тРНК с определенными аминокислотами поступают в оба центра рибосомы. В случае комплементарности триплетов на и-РНК (кодона) и т-РНК (антикодон, на центральной петле молекулы т-РНК) между ними образуются водородные связи и данные т-РНК с соответствующими АМК "фиксируются" в рибосоме. Между АМК, прикрепленными к двум т-РНК, возникает пептидная связь, а связь между первой АМК и первой т-РНК разрушается. Рибосмома делает "шаг" по и-РНК ("передвигается на один триплет). Таким образом, вторая т-РНК, к которой прикреплены уже две АМК, перемещается в пептидильный центр, а в аминоацильном центре оказывается третий триплет и-РНК, куда из цитоплазмы поступает следующая т-РНК с соответствующей АМК. Процесс повторяется... до тех пор, пока в аминоацильный центр не попадет один из трех стоп-кодонов (УАА, УАГ, УГА), которые не соответствуют ни одной аминокислоте • Терминация - окончание сборки полипептидной цепи. Результат трансляции - образование полипептидной цепи, т.е. первичной структуры белка. 4. Посттрансляция приобретение молекулой белка соответствующей конформации - вторичной, третичной, четвертичной структур. Особенности биосинтеза белка у прокариот: а) все этапы биосинтеза происходят в цитоплазме, б) отсутствие экзон-интронной организации генов, вследствие чего в результате транскрипции образуется зрелая полицистронная м-РНК, в) транскрипция сопряжена с трансляцией, г) имеется только 1 вид РНК-полимеразы (единый РНК-полимеразный комплекс), тогда как у эукариот 3 вида РНК-полимераз, осуществляющих транскрипцию разных видов РНК. Вопрос №56. Каковы механизмы регуляции активности генов у прокариот – схема Жакоба и Моно Регуляция синтеза у прокариот (Жакоб, Моно). • Выделили у прокариот Оперон : группа структурных и функциональных генов. Т.е. перед геном (генами), несущим информацию о структуре каких-либо белков (структурные гены), находится группа функциональных генов (которые "отвечают", определяют процесс транскрипции). К функциональным генам относят: ген- промотор и ген-оператор и находящийся на некотором расстоянии ген-регулятор Какие механизмы регуляции есть у прокариот? 1. Путем индукции. |