Только лучшие рефераты рунета    
 
 

Партнеры:



 
 






Общая биология, учебное пособие для 10-11 классов

СОДЕРЖАНИЕ:

1.      Клетка

4

1.      Основы клеточной теории

4

·  Химический состав клетки

4

1.      Элементарный состав клетки

4

·  Неорганические вещества клетки

5

·  Углеводы

6

·  Жиры и жироподобные вещества

7

·  Белки

8

·  Нуклеиновые кислоты

9

1.2.7.Аденозинтрифосфат

12

·  Ген. Принцип генетического кодирования

12

·  Строение клетки

15

·  Клеточный цикл

19

1.      Митоз

20

·  Мейоз

21

·  Сперматогенез

22

·  Овогенез

23

·  Оплодотворение

24

·  Метаболизм клетки

24

1.      Редупликация

25

·  Транскрипция

26

·  Биосинтез белка

26

·  Реакции фосфорилирования

27

·  Фотосинтез

28

·  Гликолиз

31

·  Дыхание

31

·  Вирусы

33

·  Организм и его развитие

34

1.      Эмбриогенез

34

·  Постэмбриогенез

36

·  Генетика

38

1.      Изменчивость

38

1.      Типы изменчивости

38

·  Норма реакции

39

·  Закон гомологических рядов

39

·  Наследственность

40

1.      Законы наследственности

40

·  Наследование, сцепленное с полом

47

·  Составление генетических карт

49

·  Генотип и фенотип

50

·  Селекция

51

·  Генетика человека

53

·  Эволюция органического мира

55

1.      Теория эволюции

56

·  Формы борьбы за существование

58

·  Формы естественного отбора

59

·  Направления эволюции

61

·  Результаты эволюции

62

·  Вид

64

1.      Критерии вида

64

·  Способы видообразования

66

·  Популяционная структура вида

67

·  Вымирание видов. Сохранение генофонда

68

·  Экология

70

1.      Экосистема

70

1.      Структура сообщества

70

·  Свойства экосистем

72

·  Развитие экосистем

74

·  Пищевые цепи

75

·  Динамика численности популяций

76

·  Агроценоз

77

·  Учение о биосфере

78

 

 

4

1. КЛЕТКА

1.1 ОСНОВЫ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ

        Современная клеточная теория состоит из следующих обобщений.

1.      Клетка - это элементарная частица жизни. Проявление жизни возможно только на уровне не ниже клеточного.

2.      Клетки всех живых существ имеют единый план строения. Он включает в себя цитоплазму с различными органеллами и мембрану. Функциональную основу любой клетки составляют белки и нуклеиновые кислоты.

3.      Клетка происходит только от клетки (Р. Вирхов, 1858) в результате деления.

4.      Клетки многоклеточных организмов отличаются деталями строения, что вызвано выполнением ими различных функций. Клетки, имеющие общее происхождение, строение и выполняющие одинаковые функции в организме, образуют ткань (нервная, мышечная, покровная). Ткани образуют различные органы.

1.2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

1.2.1. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

        В состав любой клетки входят более 60 элементов периодической таблицы Менделеева. По частоте встречаемости элементы можно поделить на три группы:

1.      Основные элементы . Это углерод ( С ), водород ( Н ), азот ( N ), кислород ( О ). Их содержание в клетке превышает 97%. Они входят в состав всех органических веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) и составляют их основу.

2.      Макроэлементы . К ним относятся железо ( Fe ), сера ( S ), кальций ( Ca ), калий ( K ), натрий ( Na ), фосфор ( P ), хлор ( Cl ). На долю макроэлементов приходится около 2%. Они входят в состав многих органических и неорганических веществ.

3.      Микроэлементы . Имеют самое большое разнообразие (их более 50-ти), но в клетке даже взятые все вместе они не превышают 1%. Микроэлементы в чрезвычайно малых количествах входят в состав многих ферментов, гормонов или специфичных тканей, но определяют

их свойства. Так, фтор ( F ), входит в состав зубной эмали, укрепляя ее.

5

Йод ( I ) участвует в строении гормона

щитовидной железы тироксина, магний ( Mg ) входит в состав хлорофилла растительной клетки, медь ( Cu ) и селен ( Se ) встречаются в ферментах, защищающих клетки от мутаций, цинк ( Zn ) связан с процессами памяти.

Все элементы клетки входят в состав различных молекул, образуют вещества, которые делятся на два класса: неорганические и органические.

1.2.2. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ

Неорганические вещества имеют малый молекулярный вес, встречаются и синтезируются как в живой клетке, так и в неживой природе. В клетке эти вещества представлены главным образом водой и растворенной в ней солями.

Вода составляет около 70% клетки. Благодаря своему особому свойству поляризации молекул вода играет огромную роль в жизни клетки.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Электрохимическая структура молекулы такова, что на кислороде имеется небольшой избыток отрицательного заряда, а на атомах водорода - положительного, то есть молекула воды имеет две части, которые притягивают другие молекулы воды разноименно заряженными частями. Это приводит к увеличению связи между молекулами, что в свою очередь определяет жидкое агрегатное состояние при температурах от 0 до 100 0 С, несмотря на относительно малый молекулярный вес. Вместе с тем, поляризованные молекулы воды обеспечивают лучшую растворимость солей.

Роль воды в клетке:

1.      Вода является средой клетки, в ней протекают все биохимические реакции.

2.      Вода осуществляет транспортную функцию.

    1. Вода является растворителем неорганических и некоторых органических веществ.

4.      Вода сама участвует в некоторых реакциях (например, фотолиз воды).

6

Соли находятся в клетке, как правило, в растворенном виде, то есть в виде анионов (отрицательно заряженных ионов) и катионов (положительно заряженных ионов). Важнейшими анионами клетки являются гидроскид ( OH - ), карбонат ( CO 3 2- ), гидрокарбонат ( CO 3 - ), фосфат ( PO 4 3- ), гидрофосфат ( HPO 4 2- ), дигидрофосфат ( H 2 PO 4 - ). Роль анионов огромна. Фосфат обеспечивает образование макроэргических связей (химических связей с большой энергией). Карбонаты обеспечивают буферные свойства цитоплазмы. Буферность - это способность поддерживать постоянной кислотность раствора.

К важнейшим катионам относятся протон ( H + ), калий ( K + ), натрий ( Na + ). Протон участвует во многих биохимических реакциях, а так же своей концентрацией определяет такую важную характеристику цитоплазмы как ее кислотность. Ионы калия и натрия обеспечивают такой важное свойство клеточной мембраны как проводимость электрического импульса.

1.2.3. УГЛЕВОДЫ

Органические вещества клетки представлены различными биохимическими полимерами , то есть такими молекулами, которые состоят из многочисленных повторений более простых, сходных по структуре участков ( мономеров ). Органическими составляющими клетки являются углеводы, жиры и жироподобные вещества, белки и аминокислоты, нуклеиновые кислоты и нуклеиновые основания.

К углеводам относятся органические вещества, имеющие общую химическую формулу C n (H 2 O) n . По строению углеводы делят на моносахара, олигосахара и полисахара. Моносахара представляют собой молекулы в виде одного кольца, включающего, как правило, пять или шесть атомов углерода. Пятиуглеродные сахара – рибоза, дезоксирибоза. Шестиуглеродные сахара – глюкоза, фруктоза, галактоза. Олигосахара – это результат объединения небольшого числа моносахаров (дисахара, трисахара и т.п.) наиболее распространенными являются, например, тростниковый (свекловичный) сахар - сахароза, состоящая из двух молекул глюкозы и

7

фруктозы; солодовый сахар – мальтоза, образованная двумя молекулами глюкозы; молочный сахар – лактоза, образован молекулой галактозы и молекулой глюкозы.

Полисахара – крахмал, гликоген, целлюлоза, состоят из огромного количества моносахаров, связанных между собой в более или менее разветвленные цепи.

        Роль углеводов в клетке.

1.      Энергетическая. Моно - и олигосахара являются важным источником энергии для любой клетки. Расщепляясь, они выделяют энергию, которая запасается в виде молекул АТФ, которые используется во многих процессах жизнедеятельности клетки и всего организма. Конечными продуктами расщепления всех углеводов являются углекислый газ и вода.

2.      Запасательная. Моно- и олигосахара благодаря своей растворимости быстро усваиваются клеткой, легко мигрируют по организму, поэтому непригодны для длительного хранения. Роль запаса энергии играют огромные нерастворимые в воде молекулы полисахаров. У растений, например, это - крахмал, а у животных и грибов – гликоген. Для использования этих запасов организм должен сначала превратить полисахара в моносахара.

3.      Строительная. Подавляющее большинство растительных клеток имеют плотные стенки из целлюлозы, обеспечивающей растениям прочность, упругость и защиту от большой потери влаги.

4.      Структурная. Моносахара могут соединяться с жирами, белками и другими веществами. Например, рибоза входит в состав всех молекул РНК, а дезоксирибоза – в ДНК.

1.2.4. ЖИРЫ и ЖИРОПОДОБНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Жиры, как и сахара также состоят из атомов углерода, кислорода и водорода, но относительное содержание в них кислорода меньше. Молекула жира образуется четырьмя компонентами: глицерином и связанными с ним тремя жирными кислотами. Жирные кислоты представляют длинные полимерные цепи из атомов углерода. Каждая такая цепь заканчивается карбоксильной группой. От строения жирных кислот зависят свойства жира. Если жирные

8

кислоты, входящие в состав жира имеют ненасыщенные (двойные) связи, то такой жир при комнатной температуре жидкий, например подсолнечное, оливковое, льняное и другие растительные масла. Если же жирные кислоты имеют только насыщенные связи, то они при тех же условиях – твердые вещества: говяжье, баранье, свиное сало, сливочное масло и другие животные жиры.

        Важнейшим свойством всех жиров является гидрофобность, то есть способность отталкивать воду.

        К жироподобным веществам относится разнообразная группа органических веществ: фосфолипиды, каротиноиды, стероиды, которые, несмотря на существенные различия в строении имеют также хорошо выраженные гидрофобные свойства.

Функции жиров и жироподобных веществ в клетке и в организме следующие.

1.      Строительная. Мембрана клетки и все мембранные органеллы клетки содержат два слоя фосфолипидов.

2.      Энергетическая. При расщеплении жира выделяется в два раза больше энергии, чем при расщеплении одинакового количества углеводов, поэтому жиры являются более экономичной формой хранения химической энергии. Конечными продуктами расщепления всех жиров являются углекислый газ и вода.

3.      Теплоизоляционная. Жир плохо проводит тепло, поэтому подкожные запасы жира предохраняют животных, обитающих в высоких широтах (киты, моржи, тюлени) от потери тепла.

4.      Витаминная. Ряд витаминов представляют собой жироподобные вещества. К ним относятся витамин Е , бетта-каротин (провитамин А), витамин А , витамин D .

5.      Гормональная. Мужские и женские половые гормоны позвоночных животных являются стероидами.

1.2.5. БЕЛКИ

        Белки это биологические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Одна молекула белка может содержать тысячи молекул аминокислот. В природе встречается 20 различных аминокислот (глицин, лейцин, аланин, фенилаланин, серин и

9

др.) Каждая аминокислота имеет аминогруппу ( -NH 2 ), карбоксильную группу ( -COOH ) и так называемый радикал. Аминокислоты отличаются друг от друга строением радикалов, количеством амино- и карбоксильных групп. В молекуле белка аминокислоты расположены линейно, связываясь между собой так, что аминогруппа одной аминокислоты ковалентно соединяется с карбоксильной группой соседней аминокислоты. Такая связь между двумя различными аминокислотами называется пептидной . При ее образовании выделяется одна молекула воды.

        Белки имеют несколько уровней организации: первичный, вторичный, третичный и четвертичный. Первичная структура белка – это цепь связанных пептидными связями молекул аминокислот. Вторичная структура – это результат спирального скручивания первичной структуры, она образованна и поддерживается благодаря водородным связям между различными витками цепи. Третичная структура белка – это результат сложной укладки вторично скрученной белковой молекулы в структуру различной конфигурации (например, в виде петли, клубка, кольца и пр.). Третичная структура поддерживается благодаря ковалентным связям между атомами серы, принадлежащим разным аминокислотам. Белки проявляют свои биологические свойства именно на третичной структуре. Некоторые белки имеют и четвертичную организацию, которая является результатом объединение нескольких третичных структур. Как правило, в создании четвертичной структуры принимает участие атом металла. Например, белок крови гемоглобин состоит из четырех молекул миоглобина, связанных атомом железа. Разрушение третичной и вторичной структур белка называется денатурацией. Она наблюдается при нагреве белка или изменении кислотности раствора, в котором белок находится. Денатурация – процесс обратимый: при восстановлении прежних условий белок восстанавливает свою структуру. Разрушение первичной структуры (пептидных связей) называется расщеплением белка. Этот процесс необратим.

10

        Функции белков в клетке следующие.

1.      Ферментативная. Важнейшая функция белка. Фермент - это катализатор биохимической реакции. Он ускоряет протекание реакции в клетке в сотни и тысячи раз, сам при этом не участвует в реакции. Важно запомнить две особенности всех биохимических реакций, протекающих в клетке: 1. все эти реакции протекают только в присутствии ферментов; 2. все ферменты клетки – это белки.

Ферменты обладают следующими свойствами: а) каждый фермент может ускорять только один тип биохимической реакции, б) каждый фермент работает в строго определенных температурных и кислотных условиях.

2.      Строительная. Все мембранные структуры клетки содержат в своем составе белки. Нередко трудно разграничить строительную и ферментативную функции белка, так как, многие белки мембран являются ферментами.

3.      Транспортная. Некоторые белки способны осуществлять перенос различных молекул или элементарных частиц. Например, белки-цитохромы отвечают за перенос электронов; гемоглобин – за перенос кислорода и углекислого газа.

4.      Защитная. В крови животных находятся специальные белки, способные нейтрализовать возбудителей болезней, склеиваться с чужеродными и вредными веществами. Такие белки называются антителами .

5.      Гормональная. Некоторые белки играют роль гормонов. Например, гормон поджелудочной железы инсулин, регулирующий содержание сахара в крови.

6.      Энергетическая. Все белки в клетке рано или поздно расщепляются до конечных продуктов распада: углекислого газа, воды, аммиака, сероводорода и солей. В результате такого расщепления выделяется энергия, часть которой запасается в виде молекул АТФ.

11

1.2.6. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

        Нуклеиновые кислоты это биологические полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Молекулы нуклеиновых кислот, как правило, больше молекул белков. В клетке встречаются две разновидности нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота ( ДНК ) и рибонуклеиновая кислота ( РНК ). Каждая из них образована многократным повторением нуклеотидов четырех типов.

        Каждый нуклеотид состоит из трех частей:

a.       Азотистое основание;

b.      Пятиуглеродный сахар;

c.       Фосфат.

В нуклеотидах ДНК встречаются четыре типа азотистых основания, по названию которых даются названия нуклеотидам: адениновое основание – встречается в аденине ( А ), тиминовое основание – в тимине ( т ), цитозиновое – в цитозине ( Ц ), гуаниновое – в гуанине ( Г ). Эти азотистые основания обладают уникальным свойством: они способны образовывать комплиментарные связи , то есть связи строго соответствия одного основания другому. Так, например, адениновое основание может связаться только с тиминовым, а цитозиновое – с гуаниновым. Химически комплиментарные связи являются водородными.

        В молекулах РНК также встречаются четыре типа азотистых оснований, но тимин заменен урацилом.

        В нуклеотидах бывают две разновидности пятиуглеродного сахара: в ДНК – дезоксирибоза, в РНК – рибоза. Эти сахара совместно с фосфатами обеспечивают ковалентные связи нуклеотидов в цепочке нуклеиновой кислоты.

        Таким образом, ДНК отличается от РНК по составу. В ДНК встречается дезоксирибоза и есть тимин. В РНК тимин заменен урацилом, а вместо дезоксирибозы встречается рибоза. Отличия между нуклеиновыми кислотами заключаются также и в структуре молекул. Так если РНК представляют собой одинарную цепочку нуклеотидов, то ДНК образована двойной цепочкой из двух поли-

12

мерных нитей спирально скрученных друг относительно друга направо. Обе нити являются комплиментарными друг другу: то есть напротив тимина одной нити находится аденин другой нити, а напротив гуанина одной нити лежит цитозин другой. Водородные связи между комплиментарными нуклеотидами довольно слабы, но повторенные многократно по всей длине молекулы ДНК они обеспечивают достаточно прочную связь между обеими нитями (Рис. 1).

А-А-Т-Г-Г-А-А-Г-Т-Г

.. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

.. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

Т-Т-А-Ц-Ц-Т-Т-Ц-А-Ц

Рисунок 1 . Строение участка молекулы ДНК. Точками обозначены водородные связи комплиментарных нуклеотидов, расположенных в разных цепях, а черточками – ковалентные связи между соседними нуклеотидами одной цепи.

        Молекулы ДНК в клетках находятся в постоянной связи со специальными белками, защищающими ДНК от мутаций, а также обеспечивающими ее удвоение и другие реакции. ДНК может существовать в одном из двух состояний:

  1. В виде хроматина – тонких невидимых в световой микроскоп нитей;
  2. В виде хромосом – толстых укороченных, хорошо различимых в световой микроскоп образований. Каждая хромосома образуется в результате специальной укладки, скручивания одной из хроматиновой нити. Все хромосомы клетки имеют утолщенные участки – теломеры и тонкие перехваты между ними – центромеры . (Рис 2).

Превращение хроматина в хромосомы происходит только в период деления клетки. В это время хорошо заметно, что хромосомы отличаются друг от друга деталями строения: длиной, размерами теломер. Эти различающиеся внешним строением хромосо-

13

мы, отличаются и более существенными свойствами: они несут в себе совершенно различные гены. Такие хромосомы, не имеющие общих генов, называются хромосомами разного сорта или негомологичными хромосомами .

центромера

теломеры

Рисунок 2 . Строение хромосомы.

        Все виды живых организмов имеют строго определенное число негомологичных хромосом. Например, любая клетка человека имеет 23 негомологичных хромосомы, клетки голубя – 40, клетки березы – 42, а клетки лука – 8. Однако в клетках всех организмов хромосом в два раза больше, чем число негомологичных хромосом, так как каждый сорт хромосом представлен двумя штуками. Хромосомы одного сорта называются гомологичными. Гомологичные хромосомы имеют одинаковое внешнее строение и сходный состав генов. Удвоенный набор хромосом принято называть диплоидным . Полный, диплоидный, набор клетки человека 46 хромосомами, у голубя –80, у березы 84, у лука 16.

        Функции и места локализации нуклеиновых кислот в клетке различны. ДНК находится в ядре клетки и выполняет функции хранения наследственной информации и передачи ее дочерним клеткам при делении материнской. РНК в клетке представлена тремя разновидностями: информационной (и-РНК), транспортной (т-РНК) и рибосомной (р-РНК). Все они синтезируются в ядре на особых участках ДНК, а затем поступают в цитоплазму, где вы-

14

полняют различные функции. Информационная РНК является копией гена и играет роль матрицы при синтезе белка. Транспортная РНК отвечает за доставку аминокислот к месту синтеза белка. Рибосомная РНК способствует образованию последовательности из аминокислот в цепочке синтезируемого белка.

1.2.7. АДЕНОЗИНТРИФОСФАТ

Все нуклеиновые основания могут участвовать не только в строительстве нуклеиновых кислот, но и соединяться с одним, двумя или тремя фосфатами ( Р 3 О 4 3- ), образуя очень важные для клетки молекулы, например аденозинтрифосфат ( АТФ ). Эта молекула является универсальным носителем энергии в виде химической связи фосфатов. АТФ обеспечивает протекание многих реакций синтеза органических соединений, отдавая часть своей энергии с одним фосфатом. При этом сама молекула АТФ превращается в молекулу АДФ (аденозиндифосфат). В свою очередь АДФ может отдать еще один фосфат (а, следовательно, и энергию) для другой реакции, превратившись теперь в молекулу АМФ (аденозинмонофосфат). В химической связи двух фосфатов с аденозином заключается большая энергия, поэтому такие связи принято называть макроэргическими . Уникальность молекул носителей энергии заключается не только в их способности отдавать энергию, но и запасать энергию выделяющуюся в самых разнообразных реакциях. Не трудно понять, что процесс накопления энергии идет в направлении постепенного присоединения фосфатов к аденозину: АМФ + фосфат ® АДФ, АДФ + фосфат ® АТФ. Эти реакции присоединения фосфатов называются реакциями фосфорилирования . В зависимости от источника энергии для этих реакций фосфорилирование бывает следующих типов:

1.      Циклическое фосфорилирование : запасается энергия электрона, возбужденного светом (при фотосинтезе).

2.      Гликолитическое фосфорилирование : запасается энергия бескислородного расщепления молекулы глюкозы (при гликолизе).

3.      Окислительное фосфорилирование: запасается энергия окис-

15

ления кислородом молекул молочной кислоты (при дыхании).

1.3. ГЕН, ПРИНЦИП ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДИРОВАНИЯ

        Все признаки организма, его свойства прямо или косвенно связаны с белками, входящими в состав его органов, тканей, каждой клетки. Как мы уже знаем, организмы состоят не только из белков, а из множества других веществ, например жиров, жироподобных веществ, углеводов, нуклеиновых кислот и других органических и неорганических веществ. Однако все органические, а также некоторые неорганические вещества образуются в клетке только благодаря ферментативной роли белков. Иными словами, наличие или отсутствие в организме какого-либо вещества зависит от того, есть ли в этом организме определенный фермент (или несколько ферментов) который обеспечивает синтез такого вещества. Следовательно, можно сказать, что все индивидуальные свойства организма связаны со строго индивидуальным набором определенных белков. В организме человека, например, синтезируется до 100 000 различных белков. Каким же образом все живые существа на земле передают своему потомству признаки строения, особенности развития, дыхания, питания, размножения... Очевидно, что для достижения такой цели достаточно уметь передавать другим поколениям информацию о строении своих белков. Природа около двух с половиной миллиардов лет назад научилась это делать. Структура любого белка зашифрована в молекуле ДНК (или РНК у некоторых вирусов). Участок ДНК, в котором закодировано строение одного белка называется геном . В молекуле ДНК множество генов, следовательно, столько же и белков закодировано. Не трудно догадаться, что в ядре клетки человека содержатся около 100 000 генов. Каков же –принцип генетического кодирования строения белка?

Мы знаем, что белки образованы длинными цепочками из аминокислот, а гены – цепочками из нуклеотидов. Если допустить, что один нуклеотид кодирует одну аминокислоту, то мы можем ожидать белки, состоящие всего из четырех различных аминокис-

16

лот, поскольку в ДНК встречаются четыре разновидности нуклеотидов ( А, Т, Ц, Г ). Но в состав белков входят 20 различных аминокислот, следовательно, в природе должно существовать не менее 20 различных единиц кода (кодонов). Предположим, что единицей кода (кодоном) является не один нуклеотид, а определенное сочетание из двух нуклеотидов. Например, сочетание АА кодирует одну аминокислоту, сочетание АТ – другую, сочетание ТА – третью и так далее. В этом случае подсчет возможных сочетаний таких дуплетов (пар) нуклеотидов показывает, что общее их число будет 16, что так же недостаточно для кодирования двадцати аминокислот.

        Для обеспечения всего многообразия белков, в состав которых входят до 20 различных аминокислот, природа выработала триплетный принцип кодирования наследственной информации. Он встречается у всех живых форм населяющих нашу планету! Триплетный принцип кодирования заключается в том, что единицей кода является сочетание из трех нуклеотидов. Такой триплетный кодон кодирует одну аминокислоту. Однако четыре нуклеотида дают нам 64 сочетания по три, то есть единиц кода больше, чем необходимо почти в три раза. Следовательно, для кодирования одной аминокислоты можно использовать три и даже более кодонов. Так и происходит в природе (см. таблицу 1). Однако не может быть обратного, то есть, какой либо триплет не может кодировать более одной аминокислоты, так как в этом случае смысл кодирования был бы полностью нарушен, допускалась бы замена аминокислот при синтезе одного белка, а, следовательно, и свойства белка в разное время синтеза менялись. В этих условиях была бы невозможной передача наследственной информации новым клеткам и организмам. Так мы определили два важнейшие свойства генетического кода:

1.      Вырожденность кода – кодирование какой-либо аминокислоты, несколькими различными триплетами,

2.      Специфичность кода – кодирование каким-либо триплетом строго определенной аминокислоты.

17

Таблица 1 . Примеры некоторых аминокислот и кодонов, их кодирующих. (Кодоны, как и принято, будем записывать начальными буквами нуклеотидов информационной РНК, а не ДНК).

Аминокислоты

Обозначения

Кодирующие триплеты

Валин

Вал

ГУУ, ГУЦ, ГУА

Лейцин

Лей

УУГ, ЦУГ, ЦУЦ

Аланин

Ала

ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА

Серин

Сер

УЦУ, АГУ, АГЦ

Глицин

Гли

ГГА, ГГЦ, ГГГ, ГГУ

Аргинин

Арг

ЦГА, АГА, АГГ, ЦГГ

Гистеин

Гис

ЦАУ, ЦАЦ, ЦАА

Воспользовавшись таблицей 1 проиллюстрируем принцип триплетного генетического кодирования на рисунке 4.

Участок и-РНК: ГУУГЦУГУЦГГАЦГАЦГАЦАЦГГЦ

Участок: белка Вал – Ала – Вал – Гли – Арг – Арг – Гис – Гли

Рисунок 4 . Принцип генетического кодирования на примере участка информационной РНК, кодирующей белок.

1.4. СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ

        Клетки всех живых существ на земле можно поделить на два принципиально разных типа: ядерные (эукариотические) и безъядерные (прокариотические). Прокариотические клетки – самые древние на нашей планете, это клетки бактерий и синезеленых водорослей. Для них характерны следующие черты:

1.      Отсутствие ядра.

2.      Наличие ДНК кольцевого вида.

3.      Многократное повторение одинаковых генов в ДНК.

18

4.      Отсутствие самоделящихся органелл клетки: центриолей, митохондрий, пластид.

5.      Деление клетки путем амитоза (прямого деления).

Из эукариотических клеток образованы организмы растений, грибов и животных. Они появились позднее прокариот. Для них характерны такие признаки как:

1.      Наличие ядра, где всегда находятся молекулы ДНК. Некоторые клетки вторично утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих и тромбоциты).

2.      ДНК всегда в виде одной или нескольких нитей, незамкнутых на концах.

3.      Гены в каждой молекуле ДНК, как правило, не повторяются.

4.      В клетках всегда имеются самоделящиеся органеллы, обладающие собственными молекулами ДНК(!): центриоли, митохондрии, пластиды. Последние встречаются только в растительных клетках.

5.      Деление клетки путем митоза (непрямого деления), в результате которого все гены равномерно распределяются между новыми клетками.

6.      Эукариотические клетки в десятки и сотни раз крупнее прокариотических.

Рассмотрим более подробно строение эукариотической клетки.

Клетка имеет мембрану, цитоплазму и ядро.

МЕМБРАНА – органелла клетки, имеющая четырехслойное строение. Наружный и внутренний слои белковые. Между ними лежат два слоя из жироподобных веществ – липоидов. Один из концов молекулы липоида имеет хорошо выраженные гидрофобные свойства. В мембране все липоиды расположены так, что своими гидрофобными концами каждый слой сориентирован в противоположную сторону от другого. В разных местах клеточной мембраны встроены особые крупные молекулы белков, которые занимают всю ее толщину. Мембраны многих клеток снаружи покрываются дополнительными защитными оболочками, состоящи-

19

ми либо из углеводов (например, из целлюлозы в растительных клетках), либо из сложных веществ – глюкопротеидов (пелликула инфузорий и жгутиконосцев). Здоровье клетки, длительность ее жизни во многом зависят от состояния мембраны.

Свойства мембран.

1.      Полная проницаемость для воды. Мембрана всегда пропускает воду внутрь клетки или наружу, в зависимости от того, где концентрация воды больше. Такое движение вещества из области высокой его концентрации в область более низкой называется диффузией . Диффузия вещества не требует затрат энергии.

2.      Избирательная проводимость растворенных веществ:

a.       Отрицательно заряженные частицы быстрее и легче проникают через мембрану.

b.      Вещества растворимые в жирах легче проникают через мембрану, чем вещества растворимые в воде.

c.       Мелкие молекулы легче проникают через мембрану, чем крупные.

3.      Активный транспорт веществ. Некоторые вещества способны проникать через мембрану в направлении обратном их диффузии, то есть из места низкой в место с более высокой концентрацией. Путем активного транспорта из клетки постоянно выводится избыток ионов натрия, водорода и хлора. А фосфаты, глюкоза, аминокислоты, наоборот активно проникают в цитоплазму. Активный транспорт всегда сопряжен с затратой энергии.

4.      Мембрана в процессе жизнедеятельности клетки может частично утрачиваться, в результате образования пищеварительных вакуолей (пузырьков).

5.      Мембрана регулярно восстанавливается в результате работы специальных органелл, синтезирующих мембранные вакуоли. Эти вакуоли УвлипаютФ в любом месте клеточной мембраны, восстанавливая ее прежние размеры и свойства.

6.      Многие мембраны, не покрытые плотными оболочками, способны образовывать временные выросты, называемые ложноножками (псевдоподиями).

20

Функции мембран:

1.      Фагоцитоз – захват ложноножками твердых частичек пищи. В результате образуется пищеварительная вакуоль, плавающая в цитоплазме.

2.      Пиноцитоз – поглощение растворенных веществ.

3.      Защитная. Мембрана защищает клетку от проникновения в нее чужеродных, опасных веществ.

4.      Дыхательная. Через мембрану в клетку поступает кислород, а выделяется углекислый газ.

 

Следующая страница



 
     
 

2021 © Copyright, Abcreferats.ru
E-mail:

 

Яндекс.Метрика