Этапы энергетического обмена клетки
Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка.
Различные виды РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка. Информацию о первичной структуре белка несет ген- участок молекулы ДНК. Из ядра в цитоплазму эта информация переноситься с помощью иРНК, которая транскрибируется на одной из цепи гена. В цитоплазме иРНК соединяется с рибосомами и служит матрицей для образования белка определяющегося первичной структурой. Каждая аминокислота доставляется к рибосомам с помощью своей тРНК. рРНК составляют большую и малую субъединицы рибосом.
Генетический код и его свойства. Генетический код зависит от температуры, рН среды, влияние различных факторов. Генетический код- система записи аминокислотной последовательности белка, с помощью триплетов, нуклеотидов, ДНК(иРНК). Свойства: 1)триплетность- каждая аминокислота кодируется тремя последовательно расположенными нуклеотидами. 2)универсальность- у всех организмов от бактерий до человека, одни и те же реплеты кодируют одни и те же аминокислоты. 3)непрерывность 4)не перекрываемость, т.е. ни один из нуклеотидов входящих в состав одного триплета не входит в состав другого. 5)выражденность- все аминокислоты(кроме триптофана и метионина) кодируются более чем одним триплетом. 6)однозначность- каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.
Три триплеты не кодируют аминокислоты и являются терминальными стоп кодонами. Они указывают на окончание информации о белке. Триплет АУГ является инициирующим, т.к. большинство белков начинается с митианина.
Этапы энергетического обмена клетки.
1)Подготовительный- локализация в цитоплазме, пути распада (крахмал, гликоген, жиры, белки(гидролиз)), конечные продукты(глюкоза, глицерин, жирные кислоты, аминокислоты), энергетический эффект 0 АТФ. 2)анаэробный- локализация в цитоплазме, пути распада(глюкоза(гликолиз, брожение)), конечные продукты(ПВК, этиловый спирт, СО2, молочная кислота), энергетический эффект 2 АТФ. 3)аэробный- локализация в митохондриях, пути распада(ПВК(окислительное декарбоксилирование ПВК,ЦТК), дыхание), конечные продукты(СО, Н2О), энергетический эффект 30 АТФ. Всего 38 АТФ.
17)Энергетический эффект распада углеводов. Сопоставление процессов брожения, гликолиза, дыхания по этому показателю.
Пути распада: 1)гидролиз(крахмал) присоединяется Н2О по месту разрыва гликозидной связи, ферменты- гидролазы(гликозидазы), конечный продукт- глюкоза. 2)фосфоролиз(гликоген) перенос остатка глюкозы на Н3РО4 с не восстанавливающего конца молекулы гликогена, ферменты- трансферазы(фосфорилазы), конечный продукт- глюкозо-1-фосфат. Пути распада глюкозы: 1)дихотамический(С6= С3+С3); 2)апотамический(С6= С1+С5).
Гликолиз- анаэробный распад глюкозы до пировиноградной кислоты. С6Н12О6+2Н3РО4+2АДФ+2НАД+=2С3Н4О3+2АТФ+2Н2О+2НАДН2 энергетический выход- 2 АТФ. Спиртовое брожение — химическая реакция брожения, осуществляемая дрожжами, в результате которой одна молекула глюкозы преобразуется в 2 молекулы этанола и в 2 молекулы углекислого газа. Реакция спиртового брожения подобна гликолизу.
Аэробный дихотомический распад- дыхание. Анаэробный дихотомический распад- брожение, гликолиз, гликогенолиз. До момента образования ПВК аэробные и анаэробные пути идут одинаково, с одними и теми же ферментами. Затем в анаэробных условиях ПВК восстанавливается до молочной кислоты или этилового спирта, а в аэробных условиях- последовательно окисляется до СО2 и Н2О в ходе дыхания. Эффект Пастера- в присутствии О2 брожение подавляется.
18)Энергетический эффект окисления триглицеридов.
Главный путь синтеза жиров в организме путем реакции трансацелирования. В этом участвуют ферменты ацилтрансферазы. Синтез идет в цитоплазме, на мембранах ЭПС, в печени, слизистой кишечника и жировой ткани. Исходные вещества- разнообразное ацетилКоА и α-глицерофосфат.
Α-глицерофосфат образуется: 1)в ходе гликолиза при восстановлении диоксиацетонфосфата; 2)в ходе темновой фазы фотосинтеза.
Химизм: формула.
Существует и другой путь синтеза жиров из β-моноглицерида. Сначала образуется ди-, потом триглицерид. Этот путь энергетически более выгоден, чем фосфотидный.
19)Содержание и распределение воды в клетке и тканях. Большая часть воды в организме локализована в его клетках. Эту воду называют внутриклеточной. Вода, сосредоточенная в межклеточной пространстве или входящая в состав биологических жидкостей, называется внеклеточной. Так, в организме человека 2/3 составляет внутриклеточная, а 1/3- внеклеточная вода. Около 1/3 внутриклеточной воды приходиться на вакуоль, а остальная ее часть локализована в протоплазме и клеточной стенке. Из субклеточных частиц наименьшим содержанием воды отличаются ядрышко и липидные включения; ядерный сок, матрикс митохондрий и гиалоплазма достаточно богаты водой, тогда как в липопротеиновых структурах эндоплазматического ретикулума ее содержание невысоко. Состояние воды: молекулы органических соединений в клетке постоянно окружены молекулами воды и взаимодействуют с ними. В близи гидрофобных участков макромолекул вода организуется в льдоподобную структуру, способствующую поддержанию третичной структуры ряда биополимеров, особенно белков. Слабосвязанная вода- вода диффузионных слоев гидратационных оболочек, структурированная вода, т.е. вода, которая служит растворителем и замерзает при температурах, близких к 0. Прочнозвязанная- вода первого гидратационного слоя, почти не способная быть растворителем и замерзает при -25. Роль воды в процессах жизнедеятельности: вода, вместе с другими соединениями участвует в качестве основного компонента в формировании единой внутриклеточной структуры, благодаря которой достигается характерная для живого тонкая упорядоченность процессов. Закономерности связывания воды с биологически активными веществами лежат в основе регуляции и саморегуляции ряда биохимических и физиологических процессов. Являясь той основной средой, в которой внутри клетки распределены молекулы разнообразных биополимеров, вода участвует в формировании золей и гелей протоплазмы. Переход золей в гели и обратно сопровождается часто явлением тиксотропии, т.е. разжижением геля под влиянием механических сил и обратным его застыванием. Обладая низкой вязкостью, подвижностью и способностью растворять большое число неорганических и органических соединений, вода выполняет в организме транспортные функции. Она же служит для выведения из организмов продуктов распада. Вода в живой природе является средой, в которой протекают многочисленные и разнообразные химические процессы. Большая диэлектрическая постоянная воды обеспечивает электролитическую диссоциацию веществ, способных распадаться на ионы. Во многих случаях вода сама является участником химических реакций: гидролиза, гидратации, дегидратации, окисления и многие реакции синтеза, идущие либо с поглощением, либо с выделением воды. Высокая теплопроводность воды и значительное поглощение теплоты в процессе ее испарения являются основой использования воды растениями и животными для регуляции и выравнивания температуры тела. Регуляция водного обмена: некоторые катионы специфически влияют на задержку и отдачу воды клетками и тканями. Так, Na вызывает накопление воды в клетках и тканях, тогда как К и Са оказывают прямо противоположное действие. В организме животных мощное влияние на баланс воды оказывают гормоны: диуретический гормон, выделяемый передней долей гипофиза, способствует усиленному выделению воды из организма с мочой, а антидиуретический гормон, образуемый задней долей гипофиза, повышает обратное всасывание воды в почечных канальцах и резко сокращает диурез. Так же в коже и печени животных и человека располагаются депо воды, и при ее избыточном поступлении здесь накапливаются водные резервы. В растениях запасная вода концентрируется в межклеточных пространствах, а уровень ее испарения регулируется устьичным аппаратом.