Смотри здесь анимацию о классификации и биологических функциях липидов

Дата: 2025-05-21; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Функции липидов

7. ДНК, строение и функции. Самоудвоение ДНК.

Как правило, ДНК представляет собой спираль, состоящую из двух комплиментарных полинуклеотидных цепей, закрученных вправо. В состав нуклеотидов ДНК входят: азотистое основание, дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты. Азотистые основа­ния делят на пуриновые (аденин и гуанин) и пиримидиновые (тимин и цитозин). Две цепи нуклеотидов соединяются между собой через азотистые основания по принципу комплементарности: между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином — три.

Функции ДНК:

1) обеспечивает сохранение и передачу генетической информа­ции от клетки к клетке и от организма к организму, что связано с ее способностью к репликации;

2) регуляция всех процессов, происходящих в клетке, обеспе­чиваемая способностью к транскрипции с последующей тран­сляцией.

Процесс самовоспроизведения (авто-репродукции) ДНК назы­вается репликацией. Репликация обеспечивает копирование гене­тической информации и передачу ее из поколения в поколение, генетическую идентичность дочерних клеток, образующихся в результате митоза, и постоянство числа хромосом при митоти-ческом делении клетки.

Репликация происходит в синтетический период интерфазы митоза. Фермент репликаза движется между двумя цепями спира­ли ДНК и разрывает водородные связи между азотистыми осно­ваниями. Затем к каждой из цепочек с помощью фермента ДНК-полимеразы по принципу комплементарности достраиваются нуклеотиды дочерних цепочек. В результате репликации образу­ются две идентичные молекулы ДНК. Количество ДНК в клетке удваивается. Такой способ удвоения ДНК называется полукон­сервативным, так как каждая новая молекула ДНК содержит одну «старую» и одну вновь синтезированную полинуклеотидную цепь.

Самоудвоение происходит в интерфазе перед делением. После удвоения каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые во время будущего деления превратятся в дочерние хромосомы. Благодаря самоудвоению каждая из будущих дочерних клеток получит одинаковую наследственную информацию.

8. АТФ – универсальный источник энергообеспечения клетки.

Аденозинтрифосфа́т (сокр. АТФ, англ. АТР) — нуклеотид, играет исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организмах; в первую очередь соединение известно как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. АТФ был открыт в 1929 году группой учёных Гарвардской медицинской школы — Карлом Ломаном, Сайрусом Фиске и Йеллапрагадой Суббарао, а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ и других высокоэнергетических соединений. АТФ — универсальный источник энергообеспечения клетки. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования — присоединения неорганического фосфата к АДФ.

9.РНК, строение, типы РНК, и функции их в клетке.

Строение РНК – полимер, мономерами которого служат нуклеотиды. Три азотистых основания те же, что в составе ДНК (аденин, гуанин, цитозин); четвертое - урацил - присутствует в молекуле РНК вместо тимина. Нуклеотиды РНК содержат вместо дизоксирибозы рибозу. В цепочке РНК нуклеотиды соединяются ковалентными связями между рибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.

В организме РНК находятся в виде комплексов с белками — рибонуклеопротеидов.

Известны 2 типа молекул РНК: 1) Двуцепочные РНК характерны для некоторых вирусов – служат для хранения и воспроизведения наследственной информации (выполняют функции хромосом). 2) У большинства клеток - одноцепочные РНК – осуществляют перенос информации об аминокислотной последовательности в белках от хромосомы к рибосоме.

Одноцепочечные РНК имеют пространственную организацию: за счет взаимодействия азотистых оснований друг с другом, а также с фосфатами и гидроксилами сахарофосфатного остова происходит сворачивание цепи в компактную структуру типа глобулы. Функция: перенос от хромосомы к рибосомам информацию о последовательности АК в белках, которые должны синтезироваться.

Существует несколько типов одноцепочных РНК по выполняемой функции или месту нахождения в клетке:

1. Рибосомная РНК (рРНК) составляет основную часть РНК цитоплазмы (80-90 %). Размеры 3000-5000 пар нуклеотидов. Вторичная структура в виде двухспиральных шпилек. р-РНК является структурным компонентом рибосом - органоиды клетки, где происходит синтез белков. Рибосомы локализованы в цитоплазме, ядрышке, митохондриях, хлоропластах. Состоят из двух субъединиц – большой и малой. Малая субчастица состоит из одной молекулы рРНК и 33 молекул белков, большая субъединица - 3 молекулы рРНК и 50 белков. Белки рибосом выполняют ферментативную и структурную функции. Функции р-РНК: 1) структурный компонент рибосом – их целостность необходима для биосинтеза белков, 2) обеспечивают правильность связывания рибосомы с м-РНК, 3) 2) обеспечивают правильность связывания рибосомы с т-РНК.

2. Матричная (мРНК) – 2-6 % от общего количества РНК. Состоит из участков: 1) цистроны – определяют последовательность АК в кодируемых ими белках, имеют уникальную последовательность нуклеотидов, 2) нетранслируемые области располагаются на концах молекулы, имеют общие закономерности нуклеотидного состава.

5′ → 3′

Кэп – особая структура на 5′ конце м-РНК – это 7-метилгуанозинтрифосфат, образуется ферментативным путем в процессе транскрипции. Функции кэпа: 1) предохраняет 5′ конец от расщепления экзонуклеазами, 2) используется для специфического узнавания м-РНК в процессе трансляции.

Прецистронный нетранслируемый участок – 3-15 нуклеотидов. Функция: обеспечение правильного взаимодействия 5′ конца м-РНК с рибосомой.

Цистрон: содержит инициирующий и терминирующий кодоны – осо-

бые последовательности нуклеотидов, отвечающие за начало и окончание передачи информации с данного цистрона.

Постцистронный нетранслируемый участок – находится на 3′ конце, содержит гексануклеотид (часто ААУААА) и цепочку из 20-250 адениловых нуклеотидов. Функция – поддержание внутриклеточной стабильности м-РНК.

3. Транспортные РНК (тРНК) – 15 % от общей РНК, состоят из 70-93 пар нуклеотидов. Функция: перенос аминокислоты к месту синтеза белка, «узнают» (по принципу комплиментарности) участок мРНК, соответствующий переносимой аминокислоте. Для каждой из 20 АК имеются специфические т-РНК (обычно более одной). Все т-РНК имеют сложную структуру, изображаемую в виде клеверного листа. Клеверный лист содержит 5 участков:

1) 3′ конец – акцепторная ветвь (сюда присоединяется эфирной связью остаток АК),

2) антикидоновая ветвь – располагается напротив акцепторного участка, состоит из трёх неспаренных (имеющих свободные связи) нуклеотидов (антикодон) и специфически спаривается (антипараллельно, комлиментарно) с кодоном м-РНК.

Кодон – набор из 3 нуклеотидов (триплет) в м-РНК, определяющий место данной аминокислоты в синтезируемой полипептидной цепи. Это единица генетического кода, с помощью которого в молекулах ДНК и РНК «записана» вся генетическая информация.

3) Т-ветвь (псевдоурединовая петля - содержит псевдоуредин) – участок, присоединяющийся к рибосоме. 4) Д-ветвь (дегидроуреди6новая петля - содержит дегидроуредин) – участок, обеспечивающий взаимодействие с соответствующим аминокислоте ферментом аминоацил-тРНК-синтетазой. 5) Дополнительная малая ветвь. Функции пока не изучены.

4) Ядерные РНК (яРНК) – компонент ядра клеток. Низкополимерная, стабильная, роль которой пока неясна.

Все виды РНК синтезируются в клеточном ядре на матрице ДНК под действием ферментов полимераз. При этом образуется последовательность рибонуклеотидов, комплементарная последовательности дезоксирибо-нуклеотидов в ДНК – это процесс транскрипции.

10. Обмен веществ в клетке. Энергетический обмен. Этапы энергетического обмена.

Обмен веществ — поступление в клетку веществ, их усвоение и выведение продуктов жизнедеятельности. Вещества из внешней среды поступают через цитоплазматическую мембрану н по каналам эндоплазматическои сети или непосредственно по гиалоплазме транспортируются к клеточным органоидам и ядру. Их дальнейшие превращения происходят под воздействием многочисленных ферментов, которые синтезируются в клетке на рибосомах эндоплазматическои сети.

Энергия, необходимая для процессов обмена, вырабатывается, накапливается и распределяется митохондриями. Продукты жизнедеятельности клетки по каналам эндоплазматическои сети поступают к цитоплазматической мембране, через которую и выводятся, либо образуют в цитоплазме клеточные включения. Белковые секреты обычно транспортируются к пластинчатому комплексу, в котором накапливаются и обособляются в виде секреторных гранул.

Разнообразные ферменты, способные расщеплять (гидролизировать) макромолекулярные комплексы клетки, содержатся в лизосомах. При разрыве лизосомноп мембраны (например, в результате повреждения клетки) ферменты высвобождаются и происходит переваривание ими клеточного содержимого. Этим можно объяснить лизис мертвых или умирающих клеток.

АТФ обеспечивает энергией все функции клетки: механическую работу, биосинтез веществ, деление и т, д. В среднем содержание АТФ в клетке составляет около 0,05% ее массы, но в тех клетках, где затраты АТФ велики (например, в клетках печени, поперечно-полосатых мышц), ее содержание может доходить до 0,5%. Синтез АТФ в клетках происходит главным образом в митохондриях. Как вы помните (см. 1.7), на синтез 1 моля АТФ из АДФ необходимо затратить 40 кДж.

Энергетический обмен в клетке подразделяют на три этапа. Первый этап — подготовительный. Во время него крупные пищевые полимерные молекулы распадаются на более мелкие фрагменты. Полисахариды распадаются на ди- и моносахариды, белки —• до аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот. В ходе этих превращений энергии выделяется мало, она рассеивается в виде тепла, и АТФ не образуется.

Второй этап — неполное бескислородное расщепление веществ. На этом этапе вещества, образовавшиеся во время подготовительного этапа, разлагаются при помощи ферментов в отсутствие кислорода. Разберем этот этап на примере гликолиза — ферментативного расщепления глюкозы. Гликолиз происходит в животных клетках и у некоторых микроорганизмов. Суммарно этот процесс можно представить в виде следующего уравнения:

С6Н12О6 + 2Н3Р04 + 2АДФ → 2С3Н603 + 2АТФ + 2Н2О

Таким образом, при гликолизе из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы трехуглеродной пировиноградной кислоты (С3Н4О3), которая во многих клетках, например в мышечных, превращается в молочную кислоту (С3Н6О3), причем высвободившейся при этом энергии достаточно для превращения двух молекул АДФ в две молекулы АТФ. Несмотря на кажущуюся простоту, гликолиз — процесс многоступенчатый, насчитывающий более десяти стадий, катализируемых разными ферментами. Только 40% выделившейся энергии запасается клеткой в виде АТФ, а остальные 60% — рассеиваются в виде тепла. Благодаря многостадийности гликолиза выделяющиеся небольшие порции тепла не успевают нагреть клетку до опасного уровня. Гликолиз происходит в цитоплазме клеток.

У большинства растительных клеток и некоторых грибов второй этап энергетического обмена представлен спиртовым брожением:

С6Н12О6+2Н3РО4+2АДФ→2С2Н5ОН +2С02 + 2АТФ + 2H2О

Исходные продукты спиртового брожения те же, что и у гликолиза, но в результате образуется этиловый спирт, углекислый газ, вода и две молекулы АТФ. Есть такие микроорганизмы, которые разлагают глюкозу до ацетона, уксусной кислоты и других веществ, но в любом случае «энергетическая прибыль» клетки составляет две молекулы АТФ.

Третий этап энергетического обмена — полное кислородное расщепление, или клеточное дыхание. При этом вещества, образовавшиеся на втором этапе, разрушаются до конечных продуктов — СО2 и Н2О. Этот этап можно представить себе в следующем виде:

2С3Н6О3 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36 АДФ → 6СО2 + 42 Н2О + 36АТФ.

Таким образом, окисление двух молекул трехуглеродной кислоты, образовавшихся при ферментативном расщеплении глюкозы до СО2 и Н2О, приводит к выделению большого количества энергии, достаточного для образования 36 молекул АТФ. Клеточное дыхание происходит на кристах митохондрий. Коэффициент полезного действия этого процесса выше, чем у гликолиза, и составляет приблизительно 55% . В результате полного расщепления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.

Для получения энергии в клетках, кроме глюкозы, могут быть использованы и другие вещества: липиды, белки. Однако ведущая роль в энергетическом обмене у большинства организмов принадлежит сахарам.

АТФ. Макроэргическая связь. Неполное кислородное ферментативное расщепление глюкозы. Гликолиз. Полное кислородное расщепление глюкозы. Клеточное дыхание.

11. Особенности обмена в растительной клетке. Фотосинтез.

Растительная клетка имеет много общих черт как в строении, так и метаболических процессах с животной клеткой. Структурные различия заключаются наличием у растительной клетке целлюлозной оболочки, большой по объему вакуоли, отсутствием центриолей при делении. Функциональные различия, в основном, относятся к клеткам содержащих пигменты, способные усваивать кванты света и трансформировать усвоенную лучистую энергию в химическую энергии АТФ(аденозинтрифосфат) и восстановленный НАДФН (никотинамид-адениндинуклеотидфосфат), которые используются на образование органических веществ из неорганических двуокиси углерода ( СО2) и воды ( Н2О). Образованные органические вещества в этом процессе, называемого фотосинтезом, затем превращаются в многообразные органические вещества идущие на жизненные процессы как самой клетки ( автотрофия), так и клеток растения, которые не содержат пигментов и зависят от поступления готовых питательных веществ (гетеротрофия). Отсюда, основной особенностью обмена веществ растительной клетки является её способность улавливать световую энергию с участием пигментов и запасать эту энергию в химические связи органических веществ АТФ и НАДФ∙Н. Однако надо отметить, что эта способность закодирована в геноме любой растительной клетки фотосинтезирующего растения (тотипотентность), но в силу дифференцировки и специализации в выполнении функций ( клетки корня, меристематических, проводящих, покровных и запасающих тканей и др.) не реализуется, находится в репрессированном состоянии. Так что по сути можно признать все клетки растений, генетически потенциально автотрофны. Этим свойством не обладает ни одна клетка животного организма.

Обмен веществ и его регуляция.

В основе специфических свойств каждой клетки, каждого организма, которые передаются по наследству, лежит специфика обмена веществ. обмен веществ - это совокупность всех происходящих в организме химических процессов, Химические реакции, составляющие обмен веществ, составляющие обмен веществ, тесно взаимосвязаны и согласованы друг с другом. На протекание реакций обмена веществ оказывают влияние внешние условия ( температура, влажность, освещение), а так же внутреннее состояние клетки (обводненность, возраст клетки, её физиологическое состояние и др ). В этих условиях растительный организм должен приспосабливаться, изменять скорость и направленность обмена. Значит, организм должен обладать способностью регулировать обмен веществ.

Важнейшими факторами , обеспечивающих практически весь обмен веществ, являются ферменты, которые относятся к регуляторн6ым соединениям клетки. Несмотря на то, что химизм и механизм работы ферментов растительных и животных клеток одинаков, но для растительных клеток они имеют специфичность и особенность каталитического действия. Поэтому есть необходимость рассмотреть ферменты, их основные свойства, значение, каталитическое действие и особенности функций растительных ферментов.

По химической природе, ферменты являются простыми или сложными белками. Поэтому они не устойчивы к высоким температурам. При 50-600 большинство ферментов разрушаются и теряют активность. В более низких концентрациях их активность повышается, с повышением температуры. Их действие зависит от pH среды для одних ферментов оптимальна слабокислая среда, для других – щелочная. Растительные ферменты обычно активно работают в слабокислой среде. Простые ферменты, например, уреаза, состоят только из белка. Сложные ферменты, кроме белковой части (апоферемнта), содержат небелковую часть (кофактор). То есть бывают однокомпонентные ферменты (простые ) и двухкомпонентные – сложные. Небелковый компонент ( металлы железо, цинк , медь ), прочно связанный с белковой частью, называют простетической группой. Слабо связанный компонент ( во многих случаях витамины или их производные, в частности Пантотеновая кислота (В5, никотиновая кислота (РР), тиамин (В1) ,рибофлавин(В2), кобаламин В12 ), пиридоксин (В6) , биотин (Н).

Важнейшим свойством ферментов является их специфичность. Это определяется по типу реакции, которую может катализировать тот, или иной фермент, т.е. фермент работает избирательно. Например, фермент аминотрансфераза переносить аминогруппы от аминокислоты, но не способен отщеплять и переносить карбоксильную группу. Избирательность проявляется и в выборе субстрата, так называемая субстратная специфичность. Специфичность действия фермента, т.е. определять субстрат, зависит от белка, последовательности в нем аминокислот. У простых ферментов и специфичность, и активность зависит от структуры белка, а у сложных специфичность определяется апоферментом, а активность - коферментом.

Специфичность ферментов имеет исключительно важное значение, т.к. позволяет осуществлять упорядоченный обмен веществ. Реакция осуществляется только тогда, когда есть данный фермент, или он находится в активной форме.

Упорядоченность обмена веществ связана еще и тем, что ферменты в клетке рассредоточены по определенным компартментам клетки, т.е. имеют свою топографию. Например дыхательные ферменты сосредоточены в митохондриях, и каждый фермент цикла расположен в определенном порядке и отдельно на выроста мембран – кристах. Ферменты синтеза белка на рибосомах, а гидролитические – в лизосомах и т.д.

Рис. Снижение энергии активации,(∆Gα) для экзергонической реакции А→ В + С в присутствии катализатора (фермента). ∆Gα > ∆Gα′ + ∆Gα"

Набор и активность ферментов в растении в течение онтогенеза меняется, он может меняться сезонно, в течение суток, В период вегетативного роста одни преобладают фермента, вступление растения в репродукционный период связан с появлением новых ферментов, в период созревания плодов будут функционировать другие и т д.

Активность ферментов зависит от их состояния в растении. Применение метода инфильтрации, который заключается в том, что в орган растения под вакуумом вводятся различные вещества: метаболиты, ферменты, ингибиторы и т.д, при котором не нарушается целостность клетки и её компонентов, дало возможность изучить работу ферментов в живой клетке (Опарин А.И., Курсанов А.Г., Сисакян И.М., Рубин Б.А. и др.). Было установлено, что в зависимости от состояния фермента в клетке, зависит характер их активности. Для гидролитических ферментов характерна их активность в свободном, не связанном с клеточными структурами или мембранами состоянии, в связанном состоянии они не активны. Для ферментов, осуществляющие синтетические процессы, напротив, активность определяется связью и контактами с мембранами органелл и цитоплазмы. Наглядным примером могут служить созревающие плоды плодовых культур, у которых до созревания идет накопление сложных углеводов, и они не имеют сладкого вкуса, работают ферменты синтеза, при созревании, ткань плода размягчается, плоды приобретают сладкий вкус вследствие образования в них простых сахаров, образуемых при работе гидролитических ферментов, переходящих в свободное состояние. Поэтому если механически повреждены яблоки, груши, арбузы, корнеплоды свеклы, клубни картофеля быстро загнивают при хранении. Если побить незрелое кислое яблоко, то через несколько минут ткань его буреет и оно приобретает сладкий вкус.

Механизм работы ферментов.В основе работы ферментов лежит снижение энергии активации молекул, ступающих в реакцию. Для каждой реакции необходима энергия. Это происходит потому, что молекулы соединяясь с ферментом снижает уровень окислительно-окислительного потенциала становятся способными вступать в реакцию с другими соединениями( рис. ).

Образование фермент-субстратного комплекса вызывает переход субстрата в более реакционное состояние, его активности. Энергия, которую

необходимо придать молекулам А и В для их превращения сверх имеющейся у них, называется энергией активации.

А + В + Ф → АФ + В → АФВ → АВ + Ф

Фермент благодаря созданию фермент-субстратного комплекса, проводит реакцию обходным путем и тем самым снижает энергию активации. Так для

гидролиза белка с помощью кислоты составляет 840 000 кДж /моль, а при ферментном разложении – 5040 кДж/мол. Реакция разложения перекиси водорода ( 2Н2О2 = 2Н2О +О2) имеет энергию активации 70 кДж/моль, а в присутствии фермента каталазы – 7 кДж/ моль.

Фермент может осуществить реакцию если его активный центр, занимающий по сравнению с самим ферментов, небольшую часть, соответствует участку субстрата, который должен соответствовать конфигурации реакционному центру фермента. Еще в 1911 году немецкий химик Эмиль Фишер выдвинул положение, объясняющее субстратную специфичность: фермент должен подходить к субстрату как « ключ к замку». Но пространственные соотношения молекулы фермента и субстрата возникает лишь в процессе их взаимодействия, которое в 1958 году Д. Кошланд назвал это индуцированным соответствием. Если функциональные группы фермента соединяются с двумя частями субстрата А-В, изменяя конфигурацию в комплексе с этим веществом удаляет их друг от друга, то в результате растяжения связь в субстрате разрывается и одновременно присоединяется вода. Рис. Так идет гидролиз. В случае соединения двух частей субстрата реакция идет обратно. В этом случае вещества А и В присоединяются к активному центру фермента, сближаются и вода как бы выжимается, образуя соединение АВ.

Таким образом работа фермента имеет три фазы: 1) образование фермент-субстратного комплекса; 2) преобразование промежуточного соединения в один или несколько активных комплексов; 3) выделение продуктов реакции и регенерации молекулы фермента.

Разнообразие ферментов в клетке чрезвычайно высоко, однако их можно разделить на 6 классов: 1) оксидоредуктазы – катализирующий окислительно-восстановительные реакции; 2) трансферазы – катализирующие перенос атомных группировок от одного соединения к другому; 3) гидролазы – осуществляющие распад различных органических соединений с участием воды ( гидролиз); 4) лиазы – катализирующие присоединения какой-либо атомной группировки к органическим соединениям или отщепляющие от субстратов определенную группу без участия воды; 5) изомеразы – катализирующие внутримолекулярный перенос групп с образованием изомерных форм; 6) лигазы , или синтетазы,- катализирующие синтез органических соединений, происходящий при участии АТФ ( с использованием энергии этого соединения).

Ферменты - это не только катализаторы, но и регуляторы процессов обмена. Являясь регуляторами, ферменты сами находятся под контролем и регуляцией.

У одних и тех же ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию, одного вида организма, встречаются ферменты, которые различаются по ряду физико-химическим свойствам, получили название изоферменты. Они различаются по реакции на внешние условия (температуру, значение рН). По-видимому, значение изоферментов позволяет организмам лучше приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

Ферменты это не только катализаторы но и регуляторы процессов обмена. Являясь регуляторами, ферменты сами находятся под постоянным контролем и регуляцией. Однако, в более широком смысле термин «регуляция» включает в себя и процессы управление Регуляция обеспечивает гомеостаз организма, тор есть сохранение постоянства параметров внутри среды, она необходима для его развития и адаптации к изменяющимся условиям среды. На всех уровнях гомеостаз обеспечивается отрицательными обратными связями. Например, усиление интенсивности транспирации приводит к дефициту воды в тканях листа, это вызывает закрытие устьиц, что снижает испарение воды и восстанавливает оптимальный водный режим растении.

Фотосинтез (от фото... и синтез), образование высшими растениями, водорослями, фотосинтезирующими бактериями сложных органических веществ, необходимых для жизнедеятельности как самих растений, так и всех др. организмов, из простых соединений (например, углекислого газа и воды) за счёт энергии света, поглощаемой хлорофиллом и др. фотосинтетическими пигментами. Один из важнейших биологических процессов, постоянно и в огромных масштабах совершающийся на нашей планете. В результате Ф. растительность земного шара ежегодно образует более 100 млрд. т органического веществ (около половины этого количества приходится на долю Ф. растений морей и океанов), усваивая при этом около 200 млрд. т CO2 и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд. т свободного кислорода. Полагают, что благодаря Ф. образуется весь кислород атмосферы. Ф. – единственный биологический процесс, который идёт с увеличением свободной энергии системы; все остальные (за исключением хемосинтеза) осуществляются за счёт потенциальной энергии, запасаемой в продуктах Ф. Количество энергии, ежегодно связываемой фотосинтезирующими организмами океана и суши (около 3×1021дж), во много раз больше той энергии, которая используется человечеством (около 3×1020дж).

12. Синтез белка в клетке.

Биосинтез белков идет в каждой живой клетке. Наиболее активен он в молодых растущих клетках, где синтезируются белки на построение их органоидов, а также в секреторных клетках, где синтезируются белки-ферменты и белки-гормоны.

Основная роль в определении структуры белков принадлежит ДНК. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка, называют геном. Молекула ДНК содержит несколько сотен генов. В молекуле ДНК записан код о последовательности аминокислот в белке в виде определенно сочетающихся нуклеотидов. Код ДНК удалось расшифровать почти полностью. Сущность его состоит в следующем. Каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК из трех рядом стоящих нуклеотидов.

Например, участок Т—Т—Т соответствует аминокислоте лизину, отрезок А—Ц—А — цистину, Ц—А—А — валину н т. д. Разных аминокислот — 20, число возможных сочетаний из 4 нуклеотидов по 3 равно 64. Следовательно, триплетов с избытком хватает для кодирования всех аминокислот.

Синтез белка — сложный многоступенчатый процесс, представляющий цепь синтетических реакций, протекающих по принципу матричного синтеза.

Поскольку ДНК находится в ядре клетки, а синтез белка происходит в цитоплазме, существует посредник, передающий информацию с ДНК на рибосомы. Таким посредником является и-РНК. :

В биосинтезе белка определяют следующие этапы, идущие в разных частях клетки:

1.Первый этап — синтез и-РНК происходит в ядре, в процессе которого информация, содержащаяся в гене ДНК, переписывается на и-РНК. Этот процесс называется транскрипцией (от лат. «транскриптик» — переписывание).

2.На втором этапе происходит соединение аминокислот с молекулами т-РНК, которые последовательно состоят из трех нуклеотидов — антикодонов, с помощью которых определяется свой триплет-кодон.

3.Третий этап — это процесс непосредственного синтеза полипептидных связей, называемый трансляцией. Он происходит в рибосомах.

4.На четвертом этапе происходит образование вторич ной и третичной структуры белка, то есть формирование окончательной структуры белка.

Таким образом, в процессе биосинтеза белка образуются новые молекулы белка в соответствии с точной информацией, заложенной в ДНК. Этот процесс обеспечивает обновление белков, процессы обмена веществ, рост и развитие клеток, то есть все процессы жизнедеятельности клетки.

Хромосомы (от греч. «хрома» — цвет, «сома» — тело) — очень важные структуры ядра клетки. Играют главную роль в процессе клеточного деления, обеспечивая передачу наследственной информации от одного поколения к другому. Они представляют собой тонкие нити ДНК, связанные с белками. Нити называются хроматидами, состоящими из ДНК, основных белков (гистонов) и кислых белков.

В неделящейся клетке хромосомы заполняют весь объем ядра и не видны под микроскопом. Перед началом деления происходит спирализация ДНК и каждая хромосома становится различимой под микроскопом. Во время спирализации хромосомы сокращаются в десятки тысяч раз. В таком состоянии хромосомы выглядят как две лежащие рядом одинаковые нити (хроматиды), соединенные общим участком — центромерой.

Для каждого организма характерно постоянное количество и структура хромосом. В соматических клетках хромосомы всегда парные, то есть в ядре есть две одинаковые хромосомы, составляющие одну пару. Такие хромосомы называют гомологичными, а парные наборы хромосом в соматических клетках называют диплоидными.

Так, диплоидный набор хромосом у человека состоит из 46 хромосом, образуя 23 пары. Каждая пара состоит из двух одинаковых (гомологичных) хромосом.

Особенности строения хромосом позволяют выделить их 7 групп, которые обозначаются латинскими буквами А, В, С, D, Е, F, G. Все пары хромосом имеют порядковые номера.

У мужчин и женщин есть 22 пары одинаковых хромосом. Их называют аутосомы. Мужчина и женщина отличаются одной парой хромосом, которые называют половыми. Они обозначаются буквами — большая X (группа С) и маленькая Y (группа С,). В женском организме 22 пары аутосом и одна пара (XX) половых хромосом. У мужчин — 22 пары аутосом н одна пара (XY) половых хромосом.

В отличие от соматических клеток, половые клетки содержат половинный набор хромосом, то есть содержат по одной хромосоме каждой пары! Такой набор называют гаплоидным. Гаплоидный набор хромосом возникает в процессе созревания клеток.

13. Формы размножения организмов.

Половое и бесполое размножение. Многообразие способов бесполого размножения (вегетативное, почкование, спорообразование). Образование половых клеток. Мейоз. Особенности образования и строения мужских и женских половых клеток. Оплодотворение. Развитие половых клеток и двойное оплодотворение у цветковых растений.

Размножение - это способность всех организмов воспроизводить себе подобных, что обеспечивает непрерывность и приемлемость жизни. Основные способы размножения представлены: