Клетка - элементарная единица живого. Клетка как единица строения, функционирования, развития.
Клетка - элементарная единица живого. Клетка как единица строения, функционирования, развития.
Современная клеточная теория: 1) Жизнь существует в форме клеток, через нее производится: поглощение, превращение, запасание и использование вещества и энергии. 2)В основе непрерывности жизни лежит клетка. 3) существует зависимость между структурой и функциями.
Клетка - обособленная, наименьшая по размерам структура, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений. Клетка, т.о., несет полную характеристику жизни. Вне клетки не существует настоящей ж/д. Поэтому ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы.
Занимая в мире живых существ положение элементарной единицы, клетка отличается сложным строением. По строению клетки живые организмы делят на прокариот и эукариот. Клетки и тех и других окружены плазматической мембраной, снаружи от которой во многих случаях имеется клеточная стенка. Внутри клетки находится цитоплазма. Однако клетки прокариот устроены значительно проще, чем клетки эукариот.
Эукариоты имеют оформленное ядро, окруженное ядерной оболочкой – двуслойной мембраной. Молекулы ДНК- двухцепочечные, незамкнутые (линейные). Их ДНК, связанная с белком, организована в хромосомы, которые располагаются в ядре. Помимо этого в ядре обнаруживаются ядрышко и ядерный сок. Кроме ядра часть генетической информации содержится в ДНК митохондрий и хлоропластов. В ЦП эукариот также нах-ся различные органеллы: 2-мембранные- мтх, пластиды; 1-мембранные- эпс, ап.Гольджи, плазмолемма, тонопласт, сферосомы и лизосомы; немембранные -рибосомы, центросомы. Прокариоты (р-р 0,3–5 мкм) не имеют оформленного ядра. Ядрышек нет, рибосомы мельче. Основной генетический материал находится в цитоплазме в виде кольцевой молекулы ДНК, которая не окружена ядерной оболочкой, и прикрепляется к пм. Кроме нуклеоида в часто встречается небольшая кольцевая молекула ДНК-плазмида. Плазмиды могут перемещаться из одной клетки в другую и встраиваться в основную молекулу ДНК. Некоторые прокариоты имеют выросты пм, н-р, мезосомы, контактирующие с кольцевой хромосомой и принимающие участие в ее делении. Кроме того, участвует в фотосинтезе и аэробном дыхании бактерий.
Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм. Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия.
Свойства генетического кода. Доказательства триплетности кода. Расшифровка кодонов. Терминирующие кодоны. Понятие о генетической супрессии.
Генетический код - способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов. В ДНК используется 4 нуклеотида — А, G, С, T. Они составляют алфавит генетического кода.
Свойства генетического кода
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).
Однозначность — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте. (Свойство не является универсальным. Кодон UGA у Euplotes crassus кодирует две аминокислоты - цистеин и селеноцистеин)
Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.
Универсальность — У всех живых организмов одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты.
Получение у фагов Т4 мутаций, вызванных выпадением или добавлением оснований явилось доказательством триплетности кода (1 свойство). Эти выпадения и добавления, приводящие к сдвигам рамки при «чтении» кода устранялось только восстановлением правильности кода, это предотвращало появление мутантов.
Три кодона вообще не кодируют никакую аминокислоту («нонсенс - кодоны») и действуют как «стоп - сигнал». Стоп - кодон - это концевая точка функциональной единицы ДНК - цистрона. Терминирующие кодоны одинаковы у всех видов и представлены как UAA, UAG, UGA.
Генетическая супрессия - явление, препятствующее проявлению у организма признака, возникшего в результате мутации; приводит к частичному или полному восстановлению нормального фенотипа.
(Пары оснований днк: А-Т, Т-А, G-C, C-G - могут закодировать лишь 4 аминокислоты, если каждая пара соответствует одной аминокислоте. Как известно, в белки входят 20 основных аминокислот. Если предположить, что каждой аминокислоте соответствует 2 пары оснований, то можно закодировать 16 аминокислот (4*4) - этого опять недостаточно. Если же код триплетен, то из 4-х пар оснований можно составить 64 кодона (4*4*4), чего с избытком хватает для кодирования 20 аминокислот)
Энергетический обмен. Строение и функции АТФ. Энергетическое использование органических веществ. Строение и функционирование митохондрий. Фотосинтез: световая и темновая фазы. Строение и функционирование хлоропласта. Значение фотосинтеза.
Процесс использования поступивших в клетку веществ представляет собой совокупность всех химических реакций, протекающих в клетке. Различают две стороны обменных процессов: пластический и энергетический обмены.
Пластический обмен, или анаболизм, представляет собой совокупность реакций биосинтеза (фотосинтез, биосинтез белка, хемосинтез), протекающих с затратами энергии и обеспечивающих клетку структурным материалом. Энергетический обмен(катаболизм) – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Она образуется в результате реакции фосфорилирования. АТФ(аденозинтрифосфат) - органическое соединение из группы нуклеозидтрифосфатов, играющее главную роль в целом ряде биохимических процессов, прежде всего в обеспечении клеток энергией. Молекула АТФ представляет собой аденин, к которому присоединены три молекулы ортофосфорной кислоты. Аденин входит в состав многих других соединений, широко распространенных в живой природе, в том числе нуклеиновых кислот. АТФ не играет сколько-нибудь заметной роли в хранении энергии, исполняя скорее транспортные функции в клеточном энергетическом обмене. Применительно к позвоночным животным и человеку, основной ролью АТФ является обеспечение двигательной активности мышечных волокон. Он играет существенную роль в передаче сигнала между нервными клетками, в некоторых других межклеточных взаимодействиях, в регуляции действия ферментов и гормонов. Является одним из исходных продуктов для синтеза протеинов. Митохондрии - это органеллы размером с бактерию (около 1 х 2 мкм). Они найдены в большом количестве почти во всех эукариотических клетках. Митохондрия ограничена двумя мембранами - гладкой внешней и складчатой внутренней, имеющей очень большую поверхность. Складки внутренней мембраны глубоко входят в матрикс митохондрий, образуя поперечный перегородки - кристы. Пространство между внешней и внутренней мембранами обычно называют межмембранным пространством. Главной функцией митохондрий является захват богатых энергией субстратов (жирные кислоты, пируват, углеродный скелет аминокислот) из цитоплазмы и их окислительное расщепление с образованием СО2 и Н2О, сопряженное с синтезом АТФ. Митохондрии поставляют клетке продукты промежуточного метаболизма. Фотосинтез— синтез органических веществ из углекислого газа и воды с обязательным использованием энергии света. Значение фотосинтеза: Атмосфера насыщается кислородом.Кислородное дыхание является самым выгодным способом энергетического обмена. Кислородная атмосфера (за счет озонового экрана) защищает живые организмы от губительного ультрафиолетового излучения. Из атмосферы поглощается углекислый газ, который мог бы вызвать парниковый эффект (перегрев Земли).
Фотосинтез — сложный многоступенчатый процесс; реакции фотосинтеза подразделяют на две группы: реакции световой фазы и реакции темновой фазы. в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами: 1) синтезом АТФ; 2) образованием НАДФ·Н2; 3) образованием кислорода. Кислород диффундирует в атмосферу, АТФ и НАДФ·Н2 транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы. Эта фаза происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-переносчиков электронов и фермента — АТФ-синтетазы. Темноваяфаза протекает в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света, поэтому они происходят не только на свету, но и в темноте. Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую к образованию глюкозы и других органических веществ.
Хлоропласты —пластиды высших растений, в которых идет процесс фотосинтеза. Хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы, размер их около 4-6 мкм. Находятся они в паренхимных клетках листьев и других зеленых частей высших растений. Снаружи хлоропласт покрыт оболочкой, состоящей из двух липопротеиновых мембран, внешней и внутренней. Обе мембраны имеют толщину около 7нм, они отделены друг от друга межмембранным пространством около 20-30нм. Внутренняя мембрана хлоропластов, как и других пластид образует складчатые впячивания внутрь матрикса или стромы. В зрелом хлоропласте высших растений видны два типа внутренних мембран. Это- мембраны, образующие плоские, протяженные ламеллы стромы, и мембраны тилакоидов, плоских дисковидных вакуолей или мешков. ламелла стромы может представлять собой плоский полый мешок или же иметь вид сети из разветвленных и связанных друг с другом каналов, располагающихся в одной плоскости. Обычно ламеллы стромы внутри хлоропласта лежат параллельно и не образуют связей между собой. Основная функция хлоропластов, состоит в улавливании и преобразовании световой энергии. важной функцией является, усвоение углекислоты в хлоропласте
38. ПОЛ и АФК в клетках, значение электрохимического потенциала мембраны, рецепция в клетках, описание стационарного состояния клетки.
Активные формы кислорода (АФК) образуются во многих клетках в результате последовательного одноэлектронного присоединения 4 электронов к 1 молекуле кислорода. Конечный продукт этих реакций - вода, но по ходу реакций образуются химически активные формы кислорода. Наиболее активен гидроксильный радикал, взаимодействующий с большинством органических молекул. Он отнимает от них электрон и инициирует таким образом цепные реакции окисления. Эти свободнорадикальные реакции окисления могут выполнять полезные функции, например, когда клетки белой крови с участием активных форм кислорода разрушают фагоцитированные клетки бактерий. Но в остальных клетках свободнорадикальное окисление приводит к разрушению органических молекул, в первую очередь липидов, и, соответственно, мембранных структур клеток, что часто заканчивается их гибелью. Поэтому в организме функционирует эффективная система ингибирования перекисного окисления липидов (ПОЛ).Реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ) являются свободнорадикальными и постоянно происходят в организме. Свободнора-дикальное окисление нарушает структуру многих молекул. В белках окисляются некоторые аминокислоты. В результате разрушается структура белков, между ними образуются ковалент-ные "сшивки", всё это активирует протеолитические ферменты в клетке, гидролизующие повреждённые белки. Активные формы кислорода легко нарушают и структуру ДНК. Неспецифическое связывание Fe2+ молекулой ДНК облегчает образование гидроксильных радикалов, которые разрушают структуру азотистых оснований. Но наиболее подвержены действию активных форм кислорода жирные кислоты, содержащие двойные связи, расположенные через СН2-группу. Именно от этой СН2-группы свободный радикал (инициатор окисления) легко отнимает электрон, превращая липид, содержащий эту кислоту, в свободный радикал. ПОЛ - цепные реакции, обеспечивающие расширенное воспроизводство свободных радикалов, частиц, имеющих неспаренный электрон, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления.
39. Структурная геномика – содержание и организация геномной информации.
Гено́мика — раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Структурная геномика — содержание и организация геномной информации. Имеет целью изучение генов с известной структурой для понимания их функции, а также определение пространственного строения максимального числа «ключевых» белковых молекул и его влияния на взаимодействия. Структурная геномика пытается определить структуру каждого белка, закодированного геномом, вместо того, чтобы сосредоточиться на одном определенном белке. С доступными последовательностями полного генома предсказание структуры может быть сделано более быстро используя комбинацию экспериментальных и моделирующих подходов, особенно потому что доступность большого количества упорядоченных геномов и ранее решенных структур белка позволяет ученым основываться на структурах ранее решенных гомологов.
Поскольку структура белка близко связана с функцией белка, структурная геномика позволяет узнать функции белка. В дополнение к объяснению функций белка структурная геномика может использоваться, чтобы идентифицировать новые сгибы белка и потенциальные цели для изобретения лекарства.
Клетка - элементарная единица живого. Клетка как единица строения, функционирования, развития.
Современная клеточная теория: 1) Жизнь существует в форме клеток, через нее производится: поглощение, превращение, запасание и использование вещества и энергии. 2)В основе непрерывности жизни лежит клетка. 3) существует зависимость между структурой и функциями.
Клетка - обособленная, наименьшая по размерам структура, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений. Клетка, т.о., несет полную характеристику жизни. Вне клетки не существует настоящей ж/д. Поэтому ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы.
Занимая в мире живых существ положение элементарной единицы, клетка отличается сложным строением. По строению клетки живые организмы делят на прокариот и эукариот. Клетки и тех и других окружены плазматической мембраной, снаружи от которой во многих случаях имеется клеточная стенка. Внутри клетки находится цитоплазма. Однако клетки прокариот устроены значительно проще, чем клетки эукариот.
Эукариоты имеют оформленное ядро, окруженное ядерной оболочкой – двуслойной мембраной. Молекулы ДНК- двухцепочечные, незамкнутые (линейные). Их ДНК, связанная с белком, организована в хромосомы, которые располагаются в ядре. Помимо этого в ядре обнаруживаются ядрышко и ядерный сок. Кроме ядра часть генетической информации содержится в ДНК митохондрий и хлоропластов. В ЦП эукариот также нах-ся различные органеллы: 2-мембранные- мтх, пластиды; 1-мембранные- эпс, ап.Гольджи, плазмолемма, тонопласт, сферосомы и лизосомы; немембранные -рибосомы, центросомы. Прокариоты (р-р 0,3–5 мкм) не имеют оформленного ядра. Ядрышек нет, рибосомы мельче. Основной генетический материал находится в цитоплазме в виде кольцевой молекулы ДНК, которая не окружена ядерной оболочкой, и прикрепляется к пм. Кроме нуклеоида в часто встречается небольшая кольцевая молекула ДНК-плазмида. Плазмиды могут перемещаться из одной клетки в другую и встраиваться в основную молекулу ДНК. Некоторые прокариоты имеют выросты пм, н-р, мезосомы, контактирующие с кольцевой хромосомой и принимающие участие в ее делении. Кроме того, участвует в фотосинтезе и аэробном дыхании бактерий.
Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм. Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия.