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.
