Учебное пособие для студентов специальности 5В060800 Экология Костанай, 2011 ббк
жүктеу/скачать 1,15 Mb.
|
abf bio biologiya uch pos sultangazina
- Бұл бет үшін навигация:
- Тема 2 Химический состав живых организмов Цель
| Литература: 2, с.22-24
Контрольные вопросы: 1 В чем заключается суть идеи о самозарождении жизни? 2 Каковы основные задачи систематики? 3 Почему К. Линнея считают основоположником современной систематики? 4 Какова основная заслуга ч. Дарвина в систематике? 5 В чем заключается основное различие между прокариотами и эукариотами? Тема 2 Химический состав живых организмов Цель: - ознакомить с химическими компонентами клетки, характером связи между их химическим строением, физическими и химическими свойствами и ролью в биологических системах План: 1 Неорганические вещества, входящие в состав клетки 2 Функции белков, липидов и углеводов в клетке 1 Одна из специфических особенностей животных и растений заключается в том, что, находясь в состоянии беспрерывного обмена с окружающим миром, они очень избирательно воспринимают необходимые для них вещества. Поэтому одни химические элементы, широко распространенные в земной коре (алюминий, кремний), почти не участвуют в построении тела животного, тогда как другие содержатся в организме в относительно больших количествах. Все наиболее распространенные в организмах элементы относят к группе макроэлементов; в своей совокупности они составляют 99,9% всего живого вещества. В эту группу входят С, N, О, Н, S, Р, К, Са, Na, Mg, Fe и С1; на долю всех остальных элементов (йод, бром, алюминий, марганец, медь и др.) остается всего лишь 0,1 %, и называются они микроэлементами. К ним относятся Си, Со, Zn, Mn, Mo, Ni, Cd, Sr, Ba, Be, U, Ag, Bi, Pb, Sb, B, Li, I, F и др. Наличие воды — совершенно необходимое условие жизнедеятельности. Организм на 70—80% состоит из воды; особенно много ее в клетках зародышей и молодых животных. Потеря значительного количества воды приводит к качественному изменению или даже к полной остановке биологических процессов. Вода не только является растворителем других веществ, но и входит в состав структур протоплазмы. Опыты с мечеными атомами убеждают в том, что половина воды, введенной мыши, выделяется во внешнюю среду в течение 2 1/2 дней, а остальные меченые молекулы воды остаются в организме до 340 суток. 2 Белки. К числу гигантских полимерных молекул, входящих в состав протоплазмы, в первую очередь следует отнести белки. Еще Ф. Энгельс определил жизнь как форму существования белковых тел, характеризующуюся постоянным обменом веществ. Без белков и их соединений с другими веществами жизнь невозможна. В качестве структурных белков они участвуют в построении протоплазмы, составляя до 80% ее сухого веса. В обменных процессах они играют роль ускорителей — ферментов (энзимов). Вступая во временное соединение с веществом, участвующим в данной биохимической реакции, фермент осуществляет синтез или распад молекул, окисление и восстановление, участвует в образовании цепей переноса электронов (подробно все эти явления изучаются в курсе биохимии). Обладая обычно высокой специфичностью, фермент может воздействовать только на одно химическое соединение. Если, например, фермент, обозначенный нами условно буквой а, имеет специфическое сродство к веществу А и превращает его в вещество Б, к которому он сродства уже не имеет, то рядом с ним должен находиться фермент б, переводящий вещество Б в В и т. д. Для участия в каждой цепной реакции типа А – Б - В и т. д. в клетке в определенном порядке должны располагаться соответствующие ферменты а, б, в и т.д. Упорядоченность расположения ферментов обеспечивает строгую согласованность всех биологических процессов. Ферменты способны в миллионы раз ускорять ход биохимических превращений; обладая к тому же специфическим строением, они обеспечивают характерные для живого вещества упорядоченность и избирательность обмена. Можно, конечно, допустить, что данное вещество, поступая в организм, претерпевает в нем самые различные превращения; однако под влиянием фермента одно из этих превращений будет протекать в миллионы раз быстрее всех остальных. Таким образом, фермент как бы направляет течение химического процесса по определенному руслу, а все остальные возможные реакции данного вещества, не ускоряемые ферментом, будут протекать в миллионы раз медленнее и не приобретут серьезного значения в жизни животного. Специфичность является важнейшей особенностью белков. Попав в тело другого животного, белки оказываются для него чужеродными (антигеном) и вызывают защитную реакцию тканей этого животного, заключающуюся в выработке «противоядия», то есть своих специфических белков (антител), обезвреживающих антигены. Эта очень важная особенность белков, их специфичность зависит прежде всего от порядка расположения в молекуле данного белка аминокислот, входящих в ее состав. Характерной особенностью всех аминокислот является то, что у них по крайней мере один атом водорода замещен аминогруппой (NH2). Подобно другим органическим кислотам, они имеют также по меньшей мере одну карбоксильную группу (СООН). Соединившись, обе аминокислоты, точнее говоря остатки обеих аминокислот, образуют дипептид. Таким же путем из соединения трех аминокислот возникает трипептид, а из многих (до 50 аминокислот) — полипептид. Отдельные звенья полипептидной цепи могут вращаться, как на шарнирах, цепь скручивается в спираль, так как между атомом водорода одного завитка спирали и атомом кислорода другого завитка образуются временные связи. Из таких цепей, имеющих весьма разнообразную конфигурацию, складывается еще более сложный комплекс — белковая молекула. В зависимости от того, имеет ли молекула вид вытянутой в длину нити или эта нить свертывается в клубок, различают волокнистые и глобулярные белки. Благодаря боковым группам нитевидные молекулы волокнистых белков могут «сшиваться» друг с другом и образовывать более или менее крупные волокна. Это наблюдается, в частности, у скелетных белков(склеропротеинов), например у входящего в состав волос кератина. При «сшивании» боковые группы оказываются в большинстве замещенными, поэтому волокнистые белки относительно малоактивны. Следует подчеркнуть одно очень важное обстоятельство. Для каждого глобулярного белка характер скручивания молекул всегда строго специфичен, как и порядок чередования аминокислотных остатков в белковой молекуле. В биохимии принята довольно сложная классификация белков; при изучении начальных глав гистологии белки могут быть простыми (протеинами) и сложными (протеиды). Таким образом, молекулу ДНК можно сравнить с лестницей, ступени которой образованы азотистыми основаниями двух смежных нуклеотидов. Пространственные отношения в молекуле таковы, что в промежутке между сахарами двух спаренных нуклеотидов могут разместиться только одно пуриновое и одно пиримидиновое основания, то есть по принятой выше системе обозначения всего должно быть три кольца азотистых оснований: Это значит, что при построении молекулы ДНК нуклеотид, обладающий пуриновым основанием (два кольца), может соединиться лишь с таким нуклеотидом, азотистое основание которого состоит только из одного кольца (пиримидин). Что касается РНК (рибонуклеиновой кислоты), то о ней подробнее будет сказано в следующей главе. Пока следует отметить только, что она отличается от ДНК, во-первых, тем, что состоит из одной, несдвоенной цепи; во-вторых, ее нуклеотиды вместо дезоксирибозы содержат рибозу, а вместо тимина — другой пиримидин, называемый урацилом (У). Встречаются нуклеотиды, содержащие несколько остатков фосфорной кислоты. Одним из таких соединений является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), содержащая три остатка фосфорной кислоты. Присоединение фосфорной кислоты сопряжено с накапливанием значительного количества энергии; наоборот, отщепление от АТФ одного фосфорного остатка, то есть превращение аденозинтрифосфорной кислоты в адено-зиндифосфорную кислоту (АДФ), сопровождается освобождением этой энергии. Поэтому АТФ называют макроэргическим, то есть богатым энергией, соединением, участвующим в регулировании энергетического баланса клетки. Липиды (от греч. lipos — жир) очень распространены в протоплазме; опыт показывает, что без них невозможно нормальное существование клеток. К этой группе органических веществ принадлежат и относительно просто построенные жиры и более сложные соединения — липоиды (жироподобные вещества). Жиры — соединения жирных кислот с глицерином — лишены свободных гидрофильных групп, поэтому редко вступают в химическую связь с белками протоплазмы и находятся в ней преимущественно в виде свободно взвешенных капель. При сгорании они выделяют больше тепла, чем другие органические вещества, и, следовательно, могут служить мощным источником энергии для клетки. Липоиды, кроме глицерина и жирных кислот, содержат и другие вещества (азотистое основание, фосфорную кислоту). Они принимают непосредственное участие в построении протоплазмы, в которой, вероятно, находятся в виде липопротеидов, то есть соединений с белками. При этом один конец молекулы — гидрофобный полюс (буквально «ненавидящий воду») — состоит из насыщенных групп (СН2), не несет электрического заряда и не вступает в связь с молекулами воды или белками. жүктеу/скачать 1,15 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|