Предмет и задачи общей биологии

Содержание

Предмет и задачи общей биологии……………………………………………………………
Неорганические соединения и их роль в жизнедеятельности клетки……………………..
Углеводы и липиды, строение и функции…………………………………………………….
Белки, строение и функции…………………………………………………………………….
Нуклеиновые кислоты и АТФ, строение и функции…………………………………………
Сигнальные вещества………………………………………………………………………….
Клеточная теория. Прокариоты и эукариоты…………………………………………………
Строение и функции клеточных структур ……………………………………………………
Фотосинтез, хемосинтез………………………………………………………………………..
Обеспечение клеток энергией. Гликолиз……………………………………………………...
Реализация наследственной информации в клетке. Биосинтез белка………………………
Деление клетки: митоз и мейоз. Половое и бесполое размножение………………………..
Развитие половых клеток у животных и человека. Двойное оплодотворение растений Особенности оплодотворения у животных…………………………………………………...
Онтогенез…………………………………………………………………………………………
Процессы старения ……………………………………………………………………………...
Основы генетики ………………………………………………………………………………...
История развития эволюционных идей………………………………………………………...
Естественный отбор в природных популяциях ……………………………………………….
Доказательства эволюции органического мира………………………………………………..
Основные направления эволюционного процесса ……………………………………………
Развитие жизни на земле………………………………………………………………………...
Происхождение человека (антропогенез)……………………………………………………...
Экология как наука………………………………………………………………………………
Экологические факторы…………………………………………………………………………
Экологические системы…………………………………………………………………………
Экологические законы и правила……………………………………………………………….
Биосфера………………………………………………………………………………………….
Бионика…………………………………………………………………………………………..
Литература……………………………………………………………………………………….

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ

План лекции:

1. Предмет и задачи общей биологии.

2. Методы изучения.

3. Понятие «жизнь» и свойства живого.

4. Уровни организации живого.

5. Практическое значение биологии.

Предмет и задачи общей биологии.

БИОЛОГИЯ – наука о жизни во всех её проявлениях и закономерностях, управляющих живой природой. Название ее возникло из сочетания двух греческих слов: БИОС – жизнь, ЛОГОС – учение. Эта наука изучает все живые организмы.

Термин «биология» ввёл в научный оборот французский учёный Ж. Б. Ламарк в 1802 году. Предмет изучения биологии – живые организмы (растения, животные, грибы, бактерии), их строение, функции, развитие, происхождение, взаимоотношения со средой.

2. Основными методами изучения биологии являются:

НАБЛЮДЕНИЕ (позволяет описать биологические явления), Под наблюдением следует понимать целенаправленное изучение объекта или явления в естественных или искусственно созданных условиях, в которых не ставится задача выявления действия отдельного фактора. Следовательно, наблюдение протекает без вмешательства исследователя в его ход.

СРАВНЕНИЕ (дает возможность найти общие закономерности в строении, жизнедеятельности различных организмов), предполагает сопоставление организмов и их частей. Именно на принципах сравнительного метода в свое время были основаны систематика, клеточная теория.

ЭКСПЕРИМЕНТ или ОПЫТ (помогает исследователю изучить свойства биологических объектов), более активная форма изучения объекта или явления, протекающая в искусственно измененных условиях. Таким образом, под экспериментом можно понимать активное воздействие исследователя на объект за счет изменения одного из факторов среды на определенную величину с целью изучения ответа данного объекта на это изменение.

МОДЕЛИРОВАНИЕ (имитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения), оно предполагает изучение какого-либо процесса или явления через воспроизведение его самого или его существенных свойств в виде модели. Моделирование позволяет прогнозировать различные ситуации, которые могут возникнуть в природе и. обществе в случае резкого изменения тех или иных внешних факторов (условий).

ИСТОРИЧЕСКИЙ (позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы), выяснение закономерностей появления и развития организмов, становления их структуры и функции.

Общая биология пользуется методами других наук и комплексными методами, которые позволяют изучать и решать поставленные задачи.

Практическое значение общей биологии.

В МЕДИЦИНЕ – изучение и борьба с инфекциями, паразитическими заболеваниями.

В БИОТЕХНОЛОГИИ – биосинтез белков, синтез антибиотиков, витаминов, гормонов.

В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ – селекция высокопродуктивных пород животных и сортов растений.

В СЕЛЕКЦИИ МИКРОООРГАНИЗМОВ.

В ОХРАНЕ ПРИРОДЫ – разработка и внедрение методов рационального и рачительного природоиспользования.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

И ИХ РОЛЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КЛЕТКИ

План лекции:

1. Химические элементы, входящие в состав внутриклеточной среды.

2. Роль некоторых химических элементов в жизни клетки.

3. Понятие о неорганических соединениях клетки: воде и минеральных солях.

Классификация углеводов

МОНОСАХАРИДЫ(простые сахара). Состоят они из одной молекулы. Это твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус. В зависимости от числа углеродных атомов, входящих в молекулу углевода, различают:

ТРИОЗЫ- моносахариды, содержащие 3 атома углерода; в живых организмах важное значение имеют, например, глицерин и его производные (молочная кислота, пировиноградная кислота).

ТЕТРОЗЫ - 4 атома углерода; в процессах жизнедеятельности наиболее важна эрuтроза. Этот сахар в растениях - один из промежуточных продуктов фотосинтеза. Уже на уровне тетроз происходит образование кольцевых молекул углеводов.

ПЕНТОЗЫ - 5 атомов углерода; Эта группа углеводов включает такие важные вещества, как рuбоза и дезоксuрuбоза - сахара, входящие в состав мономеров нуклеиновых кислот - РНК и ДНК.

ГЕКСОЗЫ- 6 атомов углерода. Из гексоз наиболее широко распространены глюкоза, фруктоза и галактоза. Их общая формула C6H1206.

Глюкоза - виноградный сахар в свободном состоянии встречается как в растениях, так и в животных организмах. Она входит в состав полисахаридов. Глюкоза - первичный и главный источник энергии для клеток. Она обязательно находится в крови. Снижение ее количества в крови влечет за собой немедленное нарушение жизнедеятельности нервных и мышечных клеток, иногда сопровождаемое судорогами или обморочным состоянием. Уровень содержания глюкозы в крови регулируется сложным механизмом работы нервной системы и желез внутренней секреции. Глюкоза входит в структуры почти всех клеток органов и тканей, регулирует осмотическое давление. (Осморегуляцuя - процесс, обеспечивающий относительное постоянство концентрации активных веществ во внутренней среде клетки, в организме.)

Фруктоза в большом количестве в свободном виде встречается в плодах, поэтому ее часто называют плодовым сахаром. Особенно много фруктозы в меде, сахарной свекле, фруктах. Путь распада фруктозы в организме короче, чем глюкозы, что имеет важное значение при питании больного сахарным диабетом, когда глюкоза очень слабо усваивается клетками.

Галактоза - пространственный изомер глюкозы. Она входит в состав лактозы - молочного сахара, а также некоторых полисахаридов. Галактоза в печени и других органах превращается в глюкозу.

ПОЛИСАХАРИДЫНесколько молекул моносахаридов, соединяясь между собой с выделением воды, образуют молекулу полисахарида. Поэтому полисахариды относятся к полимерам. Ди-, три- и тетрасахариды составляют группу полисахаридов первого порядка, или олигосахаридов. Более сложные углеводы, содержащие в молекуле значительно большее количество остатков простых сахаров, называются полисахаридами второго порядка. Это сложные вещества с очень большой молекулярной массой.

Полисахариды первого порядка (олигосахариды).Из олигосахаридов нас особенно интересуют дисахариды. К ним относятся сахароза, лактоза и мальтоза.

Сахароза - тростниковый или свекловичный сахар; общая формула C12H22011. Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы. Чрезвычайно широко распространена в растениях (семена, ягоды, корни, клубни, плоды). Играет большую роль в питании многих животных и человека. Очень легко растворима в воде.

Лактоза - молочный сахар, имеет в составе глюкозу и галактозу. Этот дисахарид находится в молоке и является основным источником энергии для детенышей млекопитающих.

Мальтоза - основной структурный элемент крахмала и гликогена. Состоит из двух молекул глюкозы. Под действием фермента мальтоза гидролизуется с образованием двух молекул глюкозы.

Полисахариды второго порядка.Это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа моносахаридов. Как и предыдущая группа углеводов, полисахариды второго порядка могут гидролизоваться до моносахаридов.

В функциональном отношении различают полисахариды резервного и структурного назначения. Типичные резервные полисахариды - крахмал и гликоген. К структурным полисахаридам относят клетчатку (целлюлозу).

Крахмал - резервный полисахарид растений; содержится в большом количестве в клубнях картофеля, плодах, семенах. Находится в виде зернышек слоистого строения, нерастворимых в холодной воде. В горячей воде крахмал образует коллоидный раствор, называемый в быту крахмальным клейстером. Количество остатков глюкозы в молекуле крахмала исчисляется несколькими тысячами.

Гликоген — резервный полисахарид животных и человека, а также в грибов, дрожжей и т. д. В значительных количествах накапливается в печени, мышцах, сердце и других органах. Является поставщиком глюкозы в кровь. По структуре напоминает крахмал, но разветвлен сильнее. Молекула гликогена состоит примерно из 30000 остатков глюкозы.

Клетчатка (целлюлоза) - главный структурный полисахарид клеточных оболочек растений. В ней аккумулировано около 50% всего углерода биосферы. Клетчатка нерастворима в воде, она лишь набухает в ней. Молекула целлюлозы представляет собой не разветвленную вытянутую цепочку моносахаридов. Множество линейных молекул целлюлозы уложено параллельно; они связаны в пучки водородными связями. Этим определяется прочность растительных волокон.

Полисахариды можно подразделить на гомо- и гетерополисахариды. Гомоnолuсахарuды имеют в своем составе моносахариды только одного вида. Например, крахмал и гликоген построены только из молекул глюкозы. Гетероnолuсахарuды представляют собой полимеры, построенные из моносахаридов различных типов и их производных. В живых организмах встречаются комплексы углеводов с белками (гликопротеиды) и жирами (гликолипиды). Они выполняют различные функции

3. Функции углеводов.

Энергетическая функция. Углеводы служат основным источником энергии для организма.

Структурная функция. Во всех без исключения тканях и органах обнаружены углеводы и их производные. Они входят в состав оболочек клеток и субклеточных образований. Принимают участие в синтезе многих важнейших веществ. В растениях полисахариды выполняют и опорную функцию.

Функция запаса питательных веществ. В организме и клетке углеводы обладают способностью накапливаться в виде крахмала у растений и гликогена у животных. Крахмал и гликоген представляют собой запасную форму углеводов и расходуются по мере возникновения потребности в энергии. При полноценном питании в печени может накапливаться до 10% гликогена, а при голодании его содержание может снижаться до 0,2 % массы печени.

Защитная функция. Вязкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными, в частности гликопротеидами. Они предохраняют стенки полых органов (пищевод, кишки, желудок, бронхи) от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов.

4. Определение, структура, содержание жиров.

ЛИПИДЫ (греч. lipos- жир) - органические соединения с различной структурой, но общими свойствами. Объединяют жиры и жироподобные вещества. Они нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях: эфире, бензине, хлороформе и др. Липиды очень широко представлены в живой природе и играют чрезвычайно важную роль в клетке и организме. Содержание жира в клетках обычно не велико и составляет 5-15% от сухой массы. Существуют, однако, клетки, содержание жира в которых достигает почти 90% от сухой массы. Эти наполненные жиром клетки имеются в жировой ткани.

По химической структуре жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицеринa и высокомолекулярных жирных кислот.

ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ делятся на две группы: насыщенные, т. е. не содержащие двойных связей, и ненасыщенные, или неnредельные, содержащие двойные связи. К насыщенным кислотам принадлежат пальмитиновая и стеариновая кислоты, а к ненасыщенным – олеиновая. Растительные жиры или масла богаты непредельными жирными кислотами, поэтому они являются легкоплавкими - жидкими при комнатной температуре. Например, в оливковом масле глицерин связан с остатками олеиновой кислоты. Животные жиры при комнатной температуре твердые, так как содержат главным образом насыщенные жирные кислоты. Например, говяжье сало состоит из глицерина и насыщенных патльмитиновой и стеариновой кислот.

Из формулы жира видно, что его молекула, с одной стороны, содержит остаток глицерина - вещества, хорошо растворимого в воде, а с другой стороны - остатки жирных кислот, углеводородные цепочки которых практически нерастворимы в воде. При нанесении капли жира на поверхность воды в сторону воды обращена глицериновая часть молекулы жира, а из воды «торчат» вверх цепочки жирных кислот. Тончайший слой этих веществ, входящих в состав клеточных мембран, препятствует смешиванию содержимого клетки или отдельных ее частей с окружающей средой.

ЖИРОПОДОБНЫЕ ВЕЩЕСТВА

фосфолunuды - это тоже сложные соединения глицерина и жирных кислот. От настоящих жиров они отличаются тем, что содержат остаток фосфорной кислоты, к которой присоединены азотсодержащие органические соединения. Фосфолипиды – основные компоненты мембран клеток.

глuколuпuды, состоят из углеводов и липидов. Особенно их много в составе ткани мозга и нервных волокон.

лuпопротеuды, представляющие собой комплексные соединения различных белков с жирами.

5. Функции липидов.

Структурная. Липиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей. Они участвуют в образовании многих биологически важных соединений.

Энергетическая. Липиды обеспечивают 25-30% всей энергии, необходимой организму. При полном распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, что примерно в 2 раза больше по сравнению с углеводами и белками.

Функция запасания питательных веществ. Жиры являются своего рода «энергетическими консервами». Жировыми депо могут быть и капли жира внутри клетки, и «жировое тело» у насекомых, и подкожная клетчатка, в которой сосредоточены жировые клетки-липоциты у человека.

Функция терморегуляции. Жиры плохо проводят тепло. Они откладываются под кожей, образуя у некоторых животных огромные скопления. Например, у кита слой подкожного жира достигает 1 м. Это позволяет теплокровному животному жить в холодной воде полярного океана.

Функция эндогенной воды: при окислении 100 г жира выделяются 107 мл воды. Благодаря такой воде существуют многие пустынные животные, например песчанки, тушканчики, с этим связано и накопление жира в горбах у верблюда.

Защитная функция. Слой жира защищает нежные органы от ударов и сотрясений (например, околопочечная капсула, жировая подушка около глаза). Жироподобные соединения покрывают тонким слоем листья растений, не давая им намокать во время обильных дождей.

Регуляторная функция. Например, к липидам относятся половые гормоны человека и животных: зстрадuол (женский) и тестостерон (мужской). Из ненасыщенных жирных кислот в клетках человека и животных синтезируются такие регуляторные вещества, как nростагландuны. Они обладают широким спектром биологической активности: регулируют сокращение мускулатуры внутренних органов, поддерживают тонус сосудов; регулируют функции различных отделов мозга, например центры теплорегуляции.

БЕЛКИ,

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ.

План лекции:

1. Биополимеры.

2. Строение белковой молекулы.

3. Уровни организации белковой молекулы..

4. Функции белков.

Биополимеры.

Многие органические соединения, входящие в состав клетки, характеризуются большим размером молекул - их называют макромолекуламu (греч. тзсгоs - большой). Такие молекулы обычно состоят из повторяющихся, сходных по структуре низкомолекулярных соединений - мономеров (греч. monos - один), ковалентно связанных между собой. Образованная мономерами макромолекула называется полимером (греч. Poly - много).

Виды полимеров: Регулярные - построены из одинаковых мономеров (если мономер обозначить буквой А, то полимер будет выглядеть так А-А-А-А-А...А). Нерегулярные - полимеры, в которых нет определенной закономерности в последовательности мономеров(А-Б-В-Б-А-В...)

Оказалось, что перестановка и новые сочетания нескольких типов мономеров в длинных полимерных цепях обеспечивают построение множества их вариантов и определяют различные свойства макромолекул.

После удаления воды из клетки в сухом остатке на первом месте по содержанию стоят белки. Они составляют 10-20% от сырой массы и 50-80% от сухой массы клетки. Белки называют также протеинами (греч. protos - первый, главный).

2. Строение белковой молекулы.

Белки - это нерегулярные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.В состав большинства белков входят 20 разных аминокислот. В каждой из них содержатся одинаковые группировки атомов: аминогруппа -NH2 и карбоксильная группа -СООН Участки молекул, лежащие вне амино- и карбоксильной групп, которыми отличаются аминокислоты, называются радикалами (R).

В клетке находятся свободные аминокислоты, составляющие аминокислотный фонд, за счет которого происходит синтез новых белков. Этот фонд пополняется аминокислотами, постоянно поступающими в клетку вследствие расщепления белков пищи пищеварительными ферментами или собственных запасных белков.

Соединение аминокислот происходит через общие для них группировки: аминогруппа одной аминокислоты соединяется с карбоксильной группой другой аминокислоты, при соединении их выделяется молекула воды. Между соединившимися аминокислотами возникает связь называемая пептидной, а образовавшееся соединение нескольких аминокислот называют nеnтидом. Соединение из большого числа аминокислот называют nолunеnтuдом. Белок может представлять собой один или несколько полипептидов.

В состав большинства белков входит 300-500 аминокислотных остатков, но есть и более крупные белки, состоящие из 1500 и более аминокислот.

Функции белков.

ФЕРМЕНТАТИВНАЯБыстрое протекание биохимических реакций обеспечивают катализаторы (ускорители реакций) – ферменты. Почти все ферменты являются белками (но не все белки - ферменты!). Каждый фермент обеспечивает одну или несколько реакций одного типа. Каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в минуту. В ходе этих операций ферментный белок не расходуется. Он соединяется с реагирующими веществами, ускоряет их превращения и выходит из реакции неизменным. Известно более 2 тыс. ферментов, и количество их продолжает увеличиваться.

РЕГУЛЯТОРНАЯИзвестно, что в специальных клетках животных и растений производятся регуляторы физиологических процессов - гормоны. Многие гормоны - белки. Следует заметить, что не все гормоны - белки. Некоторые гормоны - производные аминокислот, например адреналин, мелатонин, три- и тетраиодтиронин (гормоны щитовидной железы) и др. Известны гормоны - производные нуклеотидов и липидов. Ряд гормонов усиливает или подавляет активность уже готовых, предсуществующих в клетке ферментов.

ТРАНСПОРТНАЯВкрови, в наружных клеточных мембранах, в цитоплазме и ядрах клеток есть различные транспортные белки. В крови имеются белки-транспортеры, которые узнают и связывают определенные гормоны и несут их к клеткам-мишеням. Такие клетки оснащены рецепторами, узнающими эти гормоны. В цитоплазме и ядрах есть рецепторы гормонов, через которые они осуществляют свое действие. В наружных клеточных мембранах имеются белки-транспортеры, которые обеспечивают активный и строго избирательный транспорт внутрь и наружу клетки сахаров, аминокислот, различных ионов. Известны и другие белки-транспортеры.

ЗАЩИТНАЯБелки служат средствами защиты человека, животных, растений от вызывающих заболевания микроорганизмов. У человека и животных одна из таких главных систем - это иммунная защита. В лимфоидных тканях (вилочковая железа, лимфатические железы, селезенка) производятся лимфоциты - клетки, способные синтезировать огромное разнообразие защитных белков - антител. Такие антитела носят название иммуноглобулинов. Иммуноглобулины состоят из четырех белковых цепей. Они имеют участок, узнающий «пришельца», и участок, обеспечивающий «расправу» с ним. Антитела узнают чужеродные белки и иные биополимеры (полисахариды, полинуклеотиды) и их комплексы, в свободном виде растворенные в жидких средах организма или в составе бактерий и вирусов.

В клетках человека и животных синтезируются также специальные противовирусные белки - интерфероны. Синтез таких белков начинается после встречи клетки с вирусной нуклеиновой кислотой. Интерферон через систему посредников активирует в клетке фермент, расщепляющий вирусные нуклеиновые кислоты, и включает синтез фермента, блокирующего аппарат синтеза вирусных белков.

ДВИГАТЕЛЬНАЯобеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех движениях, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных, движение листьев у растений и т.д.

СТРУКТУРНАЯ или строительная Белки участвуют в образовании всех мембранных и не мембранных органелл клетки, а также внеклеточных структур.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯБелки служат одним из источников энергии в клетке. При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется около 17 кДж. Однако белки используются как источник энергии, обычно, когда истощаются иные источники, такие, как углеводы и жиры.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

АТФ, СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ

План лекции:

1. Определение, значение, виды НК

2. Строение и функции ДНК

3. Строение и функции РНК:

4. АТФ - одно из органических соединений клетки.

Строение и функции ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота- это полимерная молекула, состоящая из тысяч или даже сотен тысяч мономеров - нуклеотидов. Протяженность молекулы ДНК составляет много тысяч нанометров.

Нуклеотид - состоит из остатка азотистого основания, сахара - десоксирибозы и фосфорной кислоты.

Азотистые основания представлены двумя видами: пуриновые основания производные пурина. Из них в состав нуклеиновых кислот входят аденин и гуанин. Пиримидиновые основания, содержащиеся в нуклеиновых кислотах,- цитозин и тимин в ДНК, цитозин и урацил в РНК - это производные пиримидина.

Число пуриновых оснований в ДНК всегда равно числу пиримидиновых, количество аденина равно количеству тимина, а гуанина - количеству цитозина. Такие закономерности получили название правил Чаргаффа.

Нуклеотиды расположены друг от друга на расстоянии 0,34 нм, а на один виток спирали их приходится 10. Диаметр молекулы ДНК составляет около 2 нм.

Сахарофосфатный остов находится на периферии молекулы ДНК, а пуриновые и пиримидиновые основания - в середине. Причем последние ориентированы таким о6рааом, что между основаниями из противоположных цепей могут образовываться водородные связи. Из построенной модели выявилось, что пурин в одной цепи всегда связан водородными связями с противоположным пиримидином в другой цепи. Такие пары имеют одинаковый размер по всей длине молекулы. Не менее важно то, что аденин может спариваться лишь с тимином, а гуанин только с цитозином. При этом между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином ицитозином – три.

Каждая из пар оснований обладает симметрией, позволяющей ей включиться в двойную спираль в двух ориентациях (А = Т и Т = А; Г=Ц и Ц=Г).Если известна последовательность оснований в одной цепи (например, Т-Ц– Г- Ц-А-Т), то благодаря специфичности спаривания (принцип дополнения, т. е. комплементарности) становится известной и последовательность оснований ее партнера второй цепи (А-Г-Ц-Г-Т-А).

Строение и функции РНК.

Рибонуклеиновая кислота-полимер, мономерами которой являются нуклеотиды. РНК представляет собой однонитевую молекулу. Она построена таким же образом, как и одна из цепей ДНК. Нуклеотиды РНК очень близки, хотя и не тождественны, нуклеотидам ДНК. Их тоже четыре, и они состоят из азотистого основания, пентозы и фосфорной кислоты. Три азотистых основания совершенно такие же, как в ДНК: А, Г и Ц. Однако вместо Т у ДНК в РНК присутствует близкий к нему по строению пиримидин - урацил (У). Различие между ДНК и РНК существует также в характере углевода: в нуклеотидах ДНК углевод - дезоксири-боза, а в РНК - рибоза. Связь между нуклеотидами осуществляется, как и в одной из цепей ДНК, т. е. через углевод и остаток фосфорной кислоты. В отличие от ДНК, содержание которой в клетках определенных организмов относительно постоянно, содержание РНК в них колеблется. Оно заметно повышено в клетках, в которых происходит синтез белка. Все виды РНК синтезируются на ДНК, которая служит своего рода матрицей.

Виды РНК

Транспортная РНК (т-РНК). Молекулы т-РНК самые короткие: они состоят всего из 80-100 нуклеотидов. Транспортная РНК в основном содержится в цитоплазме клетки. Функция ее состоит в переносе аминокислот в рибосомы, к месту синтеза белка. Из общего содержания РНК клетки на долю т-РНК приходится около 10%.

Рибосомная РНК (р-РНК). Это самые крупные молекулы РНК: в их состав входит 3-5 тыс. нуклеотидов. Рибосомные РНК составляют существенную часть рибосомы. Из общего содержания РНК в клетке на долю р-РНК приходится около 90%.

Информационная РНК (и-РНК), или матричная (м-РНК). Содержится в ядре и цитоплазме. Функция ее состоит в переносе информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка в рибосомах. На долю и-РНК приходится примерно 0,5-1 % от общего содержания РНК клетки.

4. АТФ

Аденозинтрифосфорная кислота - нуклеотид играющи ведущую роль в энергетике клетки. Аденозинмонофосфорная кислота (АМФ) входит в состав всех РНК; при присоединении еще двух молекул фосфорной кислоты (НзРО4) она превращается в АТФ и становится источником энергии, которая запасается в двух последних остатках фосфатов.

Как во всякий нуклеотид, в АТФ входят остаток азотистого основания (аденин), пентоза (рибоза) и остатки фосфорной кислоты (у АТФ их три). Из состава АТФ под действием фермента АТФ-азы отщепляются остатки фосфорной кислоты.

При отщеплении одной молекулы фосфорной кислоты А ТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорная кислота), а если отщепляются две молекулы фосфорной кислоты, АТФ переходит в АМФ (аденозинмонофосфорная кислота). Реакции отщепления каждой молекулы фосфорной кислоты сопровождаются освобождением 419 кДж/моль.

Значение АТФ в жизни клетки велико, она играет центральную роль в клеточных превращениях энергии. Основной синтез АТФ происходит в митохондриях.

СИГНАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА

План лекции:

1. Общее понятие о сигнальных веществах

2. Феромоны, виды, значение

3. Ферменты

4. Гормоны

1. Общее понятие о сигнальных веществах

СИГНАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА - химические коммуникационные агенты, переносящие информацию между свободно живущими одноклеточными существами; между клетками внутри организма; между многоклеточными организмами. Многие из сигнальных веществ эволюционно-консервативны. Они возникли в эволюции как сигналы, используемые микроорганизмами и далее приобрели новые роли у многоклеточных организмов, включая высших животных и человека.

Феромоны, виды, значение

ФЕРОМОНЫ (греч. Φέρω — «нести» + ορμόνη — «побуждать, вызывать») — продуктЫ внешней секреции, выделяемые некоторыми видами животных и обеспечивающие химическую коммуникацию между особями одного вида. Феромоны — биологические маркеры собственного вида, летучие хемосигналы, управляющие нейроэндокринными поведенческими реакциями, процессами развития, а также многими процессами, связанными с социальным поведением и размножением.

Феромоны модифицируют поведение, физиологическое и эмоциональное состояние или метаболизм других особей того же вида.

Классификация феромонов

По своему воздействию феромоны делятся на два основных типа

1. РЕЛИЗЕРЫ — тип феромонов, побуждающих особь к каким-либо немедленным действиям и используются для привлечения брачных партнёров, сигналов об опасности и побуждения других немедленных действий.

2. ПРАЙМЕРЫ - используются для формирования некоторого определённого поведения и влияния на развитие особей: например, специальный феромон, выделяемый пчелой-маткой. Это вещество подавляет половое развитие других пчёл-самок, таким образом превращая их в рабочих пчёл.

В качестве отдельных названий некоторых типов феромонов можно привести следующие: эпагоны — половые аттрактанты; одмихнионы — метки пути, указывающие дорогу к дому или к найденной добыче, метки на границах индивидуальной территории; торибоны — феромоны страха и тревоги; гонофионы — феромоны, индуцирующие смену пола; гамофионы — феромоны полового созревания; этофионы — феромоны поведения; лихневмоны - феромоны маскирующие животное под другой вид.

Муравьи используют феромоны для обозначения пройденного пути. По специальным меткам, оставляемым по дороге, муравей может найти дорогу обратно в муравейник. Также, метки, делаемые при помощи феромонов показывают муравейнику путь к найденной добыче. Отдельные запахи используются муравьями для подачи сигнала об опасности, что провоцирует у особей либо бегство, либо агрессивность.

Ввиду достаточно сложных поведенческих реакций феромоны позвоночных изучены слабо. Существует предположение, что рецептором феромонов у позвоночных является вомероназальный (якобсонов) орган.

Исследование человеческих феромонов находится пока ещё на зачаточной стадии. Известно, что в поте некоторых мужчин находятся вещества, привлекающие женщин. Также отмечено, что в больши́х женских коллективах менструальный цикл со временем синхронизируется, протекая одновременно у большинства женщин. Эта особенность также приписывается воздействию человеческих феромонов. Поведение высших млекопитающих, в том числе и человека, подчинено многим факторам, и феромоны не играют решающей роли в его регуляции.

Феромоны нашли своё использование в сельском хозяйстве. В сочетании с ловушками разных типов, феромоны, приманивающие насекомых, позволяют уничтожать значительные количества вредителей. На современном рынке парфюмерной продукции присутствуют товары, которые позиционируются как «содержащие феромоны». Прозводители такой продукции утверждают, что ее использование усиливает привлекательность у противоположного пола «на бессознательном уровне».

Ферменты, виды, функции

ФЕРМЕНТЫ или энзи́мы (от лат. fermentum, греч. ζύμη, ἔνζυμον — дрожжи, закваска) — обычно белковые молекулы или молекулы РНК или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам (АТФаза катализирует расщепление только АТФ). Ферментативная активность может регулироваться активаторами и ингибиторами (активаторы — повышают, ингибиторы — понижают). Белковые ферменты синтезируются на рибосомах, а РНК — в ядре.

Функции ферментов

Ферменты — белки, являющиеся биологическими катализаторами. Ферменты присутствуют во всех живых клетках и способствуют превращению одних веществ (субстратов) в другие (продукты). Ферменты выступают в роли катализаторов практически во всех биохимических реакциях, протекающих в живых организмах. Ферменты играют важнейшую роль во всех процессах жизнедеятельности, направляя и регулируя обмен веществ организма.

Подобно всем катализаторам, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакцию, понижая энергию активации процесса. Отличительной особенностью ферментов по сравнению с небелковыми катализаторами является их высокая специфичность. При этом эффективность ферментов значительно выше эффективности небелковых катализаторов - ферменты ускоряют реакцию в миллионы и миллиарды раз, небелковые катализаторы - в сотни и тысячи раз.

Ферменты широко используются в народном хозяйстве — пищевой, текстильной промышленности, в фармакологии.

Классификация ферментов

По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов согласно иерархической классификации ферментов (КФ, EC — Enzyme Comission code). Каждый класс содержит подклассы, так что фермент описывается совокупностью четырёх чисел, разделённых точками. Первое число грубо описывает механизм реакции, катализируемой ферментом:

КФ 1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа

КФ 2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.

КФ 3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза

КФ 4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидро