Биология с основами экологии - Юлия Верхошенцева

Нуклеотиды ДНК и РНК состоят из следующих компонентов:

1. Азотистое основание (в ДНК: аденин, гуанин, цитозин и тимин; в РНК: аденин, гуанин, цитозин и урацил).

2. Сахар – пентоза (в ДНК – дезоксирибоза, в РНК – рибоза).

3. Остаток фосфорной кислоты.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота длинноцепочечный неразветвленный полимер, состоящий из четырех типов мономеров – нуклеотидов А, Т, Г, Ц – связанных друг с другом ковалентной связью через остатки фосфорной кислоты (рисунок 3).

РНК – рибонуклеиновая кислота вместо дезоксирибозы содержит рибозу, а вместо тимина – урацил. РНК, как правило, имеют лишь одну цепь, более короткую, чем цепи ДНК. Двуцепочечные РНК встречаются у некоторых вирусов.

Виды РНК: информационная (матричная) – и – РНК, транспортная – тРНК, рибосомная – р – РНК.

Аденозинтрифосфорная кислота – АТФ. Энергия, поступающая с пищей, запасается клеткой в виде химических связей органических молекул, которые клетка синтезирует. Универсальным источником энергии в клетке являются молекулы глюкозы. Энергия, выделяющаяся при расщеплении глюкозы, запасается в молекулах АТФ – универсальном аккумуляторе энергии. У растений АТФ образуются в хлоропластах в процессе фотосинтеза и в митохондриях. Использование АТФ позволяет организму легко и быстро высвобождать и запасать энергию. По строению АТФ сходна с адениловым нуклеотидом, входящим в состав РНК, только вместо одного остатка фосфорной кислоты (фосфата) в состав АТФ входят три остатка (рисунок 4).

Практическая часть

Самостоятельная работа

Задание 1

Зарисуйте рисунок 2 и сделайте обозначения.

Рисунок 2 – Структуры белка

Задание 2

Рассмотрите и зарисуйте рисунок 3, обозначив ширину спирали ДНК и расстояние между витками спирали [2, 3].

Рисунок 3 – Модель молекулы ДНК

Задание 3

Рассмотрите рисунок 4 и запишите реакцию превращения АТФ в АДФ (рисунок 4).

Рисунок 4 – Превращение АТФ в АДФ

Тесты для самоконтроля:

2.1 К макроэлементам относится:

а) золото;

б) марганец;

в) железо;

г) цинк.

2.2 К микроэлементам относится:

а) медь;

б) уран;

в) кальций;

г) азот.

2.3 К микроэлементам не относится:

а) цинк;

б) медь;

в) калий;

г) марганец.

2.4 К моносахаридам относится вещество:

а) крахмал;

б) гликоген;

в) глюкоза;

г) сахароза.

2.5 К моносахаридам относится вещество:

а) мальтоза;

б) дезоксирибоза;

в) целлюлоза;

г) крахмал.

2.6 К дисахаридам относится вещество:

а) крахмал;

б) гликоген;

в) глюкоза;

г) сахароза.

2.7 К дисахаридам относится вещество:

а) мальтоза;

б) дезоксирибоза;

в) целлюлоза;

г) крахмал.

2.8 В состав молекулы ДНК входят остатки моносахарида:

а) рибозы;

б) дезоксирибозы;

в) глюкозы;

г) фруктозы.

2.9 В состав молекулы РНК входят остатки моносахарида:

а) рибозы;

б) дезоксирибозы;

в) галактозы;

г) глюкозы.

2.10 При полном сгорании 1 г вещества выделилось 38,9 кДж энергии. Это сгорели:

а) углеводы;

б) жиры;

в) или углеводы или липиды, так как при их полном окислении выделяется 38,9 кДж энергии;

г) не углеводы и не липиды, так как при их полном окислении выделяется 17,6 кДж энергии.

2.11 Основу клеточных мембран образуют:

а) жиры;

б) фосфолипиды;

в) воски;

г) белки.

2.12 Вторичную структуру белков стабилизируют связи:

а) ковалентные;

б) водородные;

в) ионные;

г) такие связи отсутствуют.

2.13 Придают аминокислоте кислые и щелочные свойства следующие функциональные группировки:

а) кислые – радикал, щелочные – аминогруппа;

б) кислые – аминогруппа, щелочные – радикал;

в) кислые – карбоксильная группа, щелочные – радикал;

г) кислые – карбоксильная группа, щелочные – аминогруппа.

2.14 Первичную структуру белков стабилизируют связи:

а) ковалентные;

б) водородные;

в) ионные;

г) такие связи отсутствуют.

3 Клеточный уровень организации живого

3.1 Сравнение структуры растительной и животной клеток

Основные вопросы темы :

1 Современное определение клетки.

2 Сущность клеточной теории и ее авторы.

3 Особенности строения растительной клетки.

4 Особенности строения животной клетки.

5 Органеллы клетки и их функции.

6 Транспорт веществ через мембрану.

7 Особенности строения клеточной мембраны растительной и животной, их физико-химические свойства.

8 Отличие растительной клетки от животной.

Термин «клетка» ввел в 1665 г. английский натуралист Р. Гук. Рассматривая в микроскоп собственной конструкции тонкий срез пробкового дерева, Гук увидел, что вещество состоит из ячеек, названных им клетками. В 1838 г. немецкий биолог М. Шлейден первым пришел к замечательному выводу: ядро является обязательным элементом строения всех клеток. Это открытие положило основу для изучения структуры всех клеток.

Практически одновременно с исследованиями М. Шлейдена его соотечественник физиолог Т. Шванн обнаружил похожие на ядра образования и в клетках животных. Данные открытия легли в основу клеточной теории.

По характеру организации ядерного аппарата все клетки делятся на прокариоты и эукариоты. К прокариотам относятся бактерии и сине – зеленые водоросли, к эукариотам – растения, грибы и животные.

Прокариотические клетки устроены сравнительно просто. Они не имеют ядра, область расположения ДНК в цитоплазме называется нуклеоид, единственная молекула ДНК кольцевая и не связана с белками, клетки меньше эукариотических, в состав клеточной стенки входит гликопептид – муреин, мембранные органеллы отсутствуют, их функции выполняют впячивания плазматической мембраны, рибосомы мелкие, микротрубочки отсутствуют, поэтому цитоплазма неподвижна, а реснички и жгутики имеют особую структуру.

Эукариотические клетки имеют ядро, в котором находятся хромосомы – линейные молекулы ДНК, связанные с белками, в цитоплазме расположены различные мембранные органеллы.

Все эукариотические клетки состоят из трех основных частей:

1) клеточная оболочка ограничивает клетку от окружающей среды;

2) цитоплазма составляет внутреннее содержимое клетки;

3) ядро cодержит генетический материал клетки.

Клеточная оболочка. Основу клеточной оболочки составляет плазматическая мембрана (плазмалемма) – биологическая мембрана, ограничивающая внутреннее содержимое клетки от внешней среды (рисунок 9).

Все биологические мембраны представляют собой двойной слой фосфолипидов, гидрофобные концы которых обращены внутрь, а гидрофильные головки – наружу. В него на различную глубину погружены белки, некоторые из которых пронизывают мембрану насквозь. Белки способны перемещаться в плоскости мембраны. Мембранные белки выполняют различные функции: транспорт различных молекул; получение и преобразование сигналов из окружающей среды; поддержание структуры мембран. Наиболее важное свойство мембран – избирательная проницаемость [5, 6].

Плазматические мембраны животных клеток имеют снаружи слой гликокаликса, состоящий из гликопротеинов и гликолипидов, и выполняющий сигнальную и рецепторную функции. Он играет важную роль в объединении клеток в ткани. Плазматические мембраны растительных клеток покрыты клеточной стенкой из целлюлозы. Поры в стенке позволяют пропускать воду и небольшие молекулы, а жесткость обеспечивает клетке механическую опору и защиту.

Плазмалемма не только отделяет содержимое клетки от внешней среды, но и осуществляет транспорт веществ. Через нее в межклеточное пространство выводятся синтезированные для других клеток соединения: белки, углеводы, гормоны, а внутрь поступает вода, ионы солей, органические молекулы. Проникновение молекул в сторону их меньшей концентрации называют пассивным транспортом. Он происходит без затрат энергии и бывает двух видов: простая диффузия (для малых гидрофобных молекул мембрана проницаема) и облегченная диффузия, осуществляемая белками – переносчиками (гидрофильные молекулы, ряд ионов не способны проходить через мембрану). Для проникновения молекул в сторону их большей концентрации требуются затраты энергии АТФ, такой перенос называют активным транспортом, его также осуществляют специфические белки – переносчики. Примером активного транспорта является натрий – калиевый насос.

Захват макромолекул и микрочастиц с изменением конфигурации мембраны называется эндоцитоз. Он может быть двух модификаций: фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз – процесс поглощения твердых частиц (чаще одноклеточными организмами и специализированными клетками многоклеточных организмов). Пиноцитоз – процесс поглощения клеткой жидкости и высокомолекулярных веществ за счет втягивания плазматической мембраны.