Строение и функция белка в клетке

Структура белковой молекулы Под структурой белковой молекулы понимают ее аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности молекулы, которая должна умещаться различных отделах и органоидах клетки, причем не одна, а вместе с огромным количеством других молекул. Структурная одна из основных функций белков Белки входят состав клеточных мембран белок кератин образует волосы и ногти белки коллаген и эластин хрящи и сухожилия.

строение и функция белка в клетке

Учитель химии Белки это сложные высокомолекулярные природные соединения, построенные из аминокислот В состав белков входит 20 различных аминокислот, отсюда следует огромное многообразие белков при различных комбинациях аминокислот Как из 33 букв алфавита мы можем составить бесконечное число слов, так из 20 аминокислот бесконечное множество белков В организме человека насчитывается до 100 000 белков Белки подразделяют на протеины простые белки и протеиды сложные белки Число аминокислотных остатков, входящих молекулы, различно инсулин 51, миоглобин 140 Отсюда M r белка от 10 000 до нескольких миллионов Историческая справка Первая гипотеза о строении молекулы белка была предложена 70х годах XIX Это была уреидная теория строения белка В 1903 немецкий ученый Э Г Фишер предложил пептидную теорию, которая стала ключом к тайне строения белка Фишер предположил, что белки представляют собой полимеры из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью NH CO Идея о том, что белки это полимерные образования, высказывалась еще 1888 русским ученым А Я Данилевским Эта теория получила подтверждение последующих работах Согласно полипептидной теории белки имеют определенную структуру Демонстрация кинофрагмента Первичная, вторичная, третичная структура белка Многие белки состоят из нескольких полипептидных частиц, которые складываются единый агрегат Так, молекула гемоглобина С 738 Н 1166 S 2 Fe 4 O 208 состоит из четырех субъединиц Отметим, что M r белка яйца 36 000, M r белка мышц 1.

строение и функция белка в клетке

Если воздействия на белок слабые изменение температуры на 1, то происходит обратимая денатурация. Ферментативная функция Многие белки служат биокатализаторами, ускоряют протекание различных хи мических реакций организме. Регуляторная функция Часть гормонов белки Они участвуют регуляции активности клетки и организма Например, инсулин регулирует обмен глюкозы. Многие живые существа для обеспечения защиты выделяют белки, называемые токсинами, которые большинстве случаев являются сильными ядами В свою очередь, некоторые организмы способны вырабатывать антитоксины, которые подавляют действие этих ядов. Белки могут выполнять энергетическую функцию, являясь одним из источников энергии клетке При полном расщеплении 1 белка до конечных продуктов выделяется 17, 6 кДж энергии Но качестве источника энергии белки используются крайне редко Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, используются для построения новых белков. Белок яйца является типичным протеином Выясните, что с ним произойдет, если на него подействовать водой, спиртом, ацетоном, кислотой, щелочью, растительным маслом, высокой температурой и. Так как молекулы белков, построенные из аминокислот, необычайно велики и сложны, то для их изображения используют специальную общепринятую символику Каждая аминокислота обозначается тремя латинскими буквами.

Аминокислотный состав, структура белковой молекулы определяют его свойства Белки сочетают себе основные и кислотные свойства, определяемые радикалами аминокислот чем больше кислых аминокислот белке, тем ярче выражены его кислотные свойства Способность отдавать и присоединять Н определяют буферные свойства белков один из самых мощных буферов гемоглобин эритроцитах, поддерживающий рН крови на постоянном уровне Есть белки растворимые фибриноген, есть нерастворимые, выполняющие механические функции фиброин, кератин, коллаген Есть белки активные химическом отношении ферменты, есть химически неактивные, устойчивые к воздействию различных условий внешней среды и крайне неустойчивые. Клеточная оболочка обеспечивает механическую опору и защиту, скрепляет друг с другом соседние клетки, объединяет протопласты соседних клеток единую систему. Клеточное дыхание, или тканевое дыхание, или внутреннее дыхание это совокупность управляемых окислительновосстановительных реакций клетке, главным назначением и результатом которых является образование энергии.

Первая гипотеза о строении молекулы белка была предложена 70х годах XIX Это была уреидная теория строения белка В 1903 немецкий ученый Э Г Фишер предложил пептидную теорию, которая стала ключом к тайне строения белка Фишер предположил, что белки представляют собой полимеры из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью NH CO Идея о том, что белки это полимерные образования, высказывалась еще 1888 русским ученым А Я Данилевским Эта теория получила подтверждение последующих работах Согласно полипептидной теории белки имеют определенную структуру Демонстрация кинофрагмента Первичная, вторичная, третичная структура белка Многие белки состоят из нескольких полипептидных частиц, как говорилось ранее которые складываются единый агрегат Так, молекула гемоглобина С 738 Н 1166 S 2 Fe 4 O 208 состоит из четырех субъединиц Отметим, что M r белка яйца 36 000, M r белка мышц 1. Третичная структура реальная трехмерная конфигурация, которую принимает пространстве закрученная спираль за счет гидрофобных связей, у некоторых белков S Sсвязи бисульфидные связи рис. Идёт приём заявок на международный конкурс по математике Весенний марафон для учеников 111 классов и дошкольников.

Понятия белок и пептид близки между собой, однако между ними имеются и различия Пептидами обычно называют олигопептиды, те, чья цепь содержит наибольшее число аминокислотных остатков 1015, а белками называют пептиды, со держащие большое число аминокислотных остатков до нескольких тысяч иимеющие определенную компактную пространственную структуру, так как длинная полипептидная цепь является энергетически невыгодным состоянием Выделяются четыре уровня пространственной организации структуры бел ков Все структуры формируются каналах эндоплазматической сети При воздействии неблагоприятных факторов среды облучение, повышенная температура, химические вещества структуры белка могут разрушаться происходит денатурация Если этот процесс не затрагивает первичной структуры, он обратим, и по окончании воздействия молекула самопроизвольно восстанавливается Первичная же структура невосстановима, так как формируется только на рибосомах при участии сложнейшего механизма биосинтеза белков В зависи мости от пространственной структуры белки бывают фибрил лярные виде волокон строительные белки и глобулярные виде шара ферменты, антитела, некоторые гормоны. Фибриллярные белки обычно нитевидные или винтообразные, плохо растворимы воде Их немного, они выполняют организме защитную, опорную, строительную функции. Функции белков Энергетическая при полном расщеплении 1 белка выделяется 17, 6 кДж энергии Структурная белки входят состав всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также.

строение и функция белка в клетке

Важнейшие группы ферментов Номер и название классов Катализируемые реакции Примеры 1 Оксидоредуктазы 2 Трансферазы 3 Гидролазы 4 Лиазы 5 Изомер. В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают полноценными содержат весь набор аминокислот неполноценными какието аминокислоты их составе отсутствуют Если белки состоят только из аминокислот, их называют простыми Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент простетическую группу, их называют сложными Простетическая группа может быть представлена металлами металлопротеины, углеводами гликопротеины, липидами липопротеины, нуклеиновыми кислотами нуклеопротеины. Строительная Белки участвуют образовании клеточных и внеклеточных структур входят состав клеточных мембран липопротеины, гликопротеины, волос кератин, сухожилий коллаген и. Белок крови гемоглобин присоединяет кислород и транспортирует его от легких ко всем тканям и органам, а от них легкие переносит углекислый газ состав клеточных мембран входят особые белки, которые обеспечивают активный и строго избирательный перенос некоторых веществ и ионов из клетки во внешнюю среду и обратно.

Структурная функция Белки входят состав всех клеток и тканей живых организмов Белки являются обязательным компонентом всех клеточных мембран и органоидов клетки Из белков построены элементы цитоскелета, сократительные элементы мышечных волокон Преимущественно из белков состоят хрящи и сухожилия В их состав входит белок коллаген Важнейшим структурным компонентом перьев, волос, ногтей, когтей, рогов, копыт у животных является белок кератин В состав связок, стенок артерий и лёгких входит структурный белок эластин. Транспортная функция Многие белки способны присоединять и переносить различные вещества Гемоглобин связывает и переносит кислород и углекислый газ Альбумины крови транспортируют жирные кислоты, глобулины ионы металлов и гормоны Многие белки, входящие состав цитоплазматической мембраны, участвуют транспорте веществ клетку и из. Сигнальная функция Некоторые белки клеточных мембран способны изменять свою структуру ответ на действие внешних факторов С помощью этих белков происходит прием сигналов из внешней среды и передача информации клетку Примером может служить опсин составная часть зрительного пигмента родопсина, содержащегося клетках сетчатки глаза. Биология учеб для 10го кл учреждений общ сред, образования с рус яз обуч Н Д Лисов и др под ред Н Д Лисова 3е изд перераб Минск Народная асвета, 2014 270.

О чём пойдёт речь Жерар Мюльдер голландский биохимик, который впервые 1838 году открыл протеин Слово протеин происходит от греческого слова протейос, что означает занимающий первое место. Особая роль жизнедеятельности живых организмов принадлежит белкам От родителей детям передаётся генетическая информация о специфической структуре и функциях всех белков данного организма Синтезированные белки выполняют многообразные функции ускоряют химические реакции, выполняют транспортную, структурную, защитную функции, участвуют передаче сигналов от одних клеток другим и таким образом реализуют наследственную информацию Поэтому белки называют также протеинами от греч proteos первый. На долю белков внутри клетки приходится более половины их сухого вещества В организме человека насчитывают около 50 000 индивидуальных белков Видовая и индивидуальная специфичность набора белков данном организме определяет особенности его строения и функционирования Набор белков дифференцирующихся клетках одного организма определяет морфологические и функциональные особенности каждого типа клеток. В водных растворах при нейтральном значении рН αаминокислоты существуют виде биполярных ионов. Таблица 12 Примеры названий аминокислот по заместительной номенклатуре и соответствующее тривиальное название.

Способность аминокислот вступать те или иные химические реакции определяется наличием их составе функциональных групп Так как все аминокислоты, входящие состав белков, содержат у αуглеродного атома аминои карбоксильную группы, они могут вступать характерные для всех аминокислот химические реакции Наличие какихлибо функциональных групп радикалах индивидуальных аминокислот определяет их способность вступать специфичные для данных аминокислот реакции. Так как интенсивность окраски пропорциональна количеству аминокислот растворе, её используют для измерения концентрации αаминокислот. Качественное и количественное определение отдельных аминокислот возможно благодаря наличию их радикалах особенных функциональных групп. Пептидные связи обычно расположены трансконфигурации, αуглеродные атомы располагаются по разные стороны от пептидной связи В результате боковые радикалы аминокислот находятся на наиболее удалённом расстоянии друг от друга пространстве рис. В организме человека вырабатывается множество пептидов, участвующих регуляции различных биологических процессов и обладающих высокой физиологической активностью. Некоторые из пептидов, частности большинство пептидных гормонов, содержат пептидные связи, образованные αаминогруппой и αкарбоксильной группой соседних аминокис. Ангиотензин II октапептид, образующийся из крупного белка плазмы крови ангиотензиногена результате последовательного действия двух протеолитических ферментов.

Кроме того, многие генетические болезни результат нарушения аминокислотной последовательности белков Информация о первичной структуре нормального и мутантного белка может быть полезна для диагностики и прогнозирования развития заболевания. Содержание рассмотренных выше типов вторичных структур разных белках неодинаково По наличию αспиралей и βструктур глобулярные белки можно разделить на 4 категории. Берёзовый дёготь одна из основных составных частей мази Вишневского, содержит своем составе фенол Препарат, используемый. Супервторичную структуру виде α βбочонка имеют некоторые ферменты, например триозофосфатизомераза и один домен пируваткиназы рис. На поверхности каждой из двух взаимодействующих полипептидных цепей или белков имеется αспиральный участок, содержащий по крайней мере 4 остатка лейцина Лещиновые остатки располагаются через каждые 6 аминокислот один от другого Так как каждый виток αспирали содержит 3, 6 аминокислотных остатка, радикалы лейцина находятся на поверхности каждого второго витка. Если полипептидная цепь белка содержит более 200 аминокислот, как правило, её пространственная структура сформирована виде двух или более доменов Домен участок полипептидной цепи, который процессе формирования пространственной структуры приобрёл независимо от других участков той же цепи конформацию глобулярного белка Так, лёгкая цепь иммуноглобулина G состоит из двух доменов В некоторых случаях доменами называют отдельные структурные участки полипептидной цепи.

В состав олигомерных белков может входить от двух до нескольких десятков протомеров, хотя наиболее часто встречают белки, содержащие от двух до четырёх полипептидных цепей димерные, тетрамерные белки. Комплементарность универсальный принцип, свойственный живой природе и лежащий основе узнавания и соединения не только протомеров, но и других не обязательно белковых молекул. В процессе синтеза полипептидных цепей, транспорта их через мембраны, при сборке олигомерных белков возникают промежуточные нестабильные конформации, склонные к агрегации На вновь синтезированном полипептиде имеется множество гидрофобных радикалов, которые трёхмерной структуре спрятаны внутри молекулы Поэтому на время формирования нативной конформации реакционноспособные аминокислотные остатки одних белков должны быть отделены от таких же групп других белков. Среди шаперонов различают конститутивные белки высокий базальный синтез которых не зависит от стрессовых воздействий на клетки организма, и индуцибельные, синтез которых нормальных условиях идёт слабо, но при стрессовых воздействиях на клетку резко увеличивается Индуцибельные шапероны относят к белкам теплового шока, быстрый синтез которых отмечают практически во всех клетках, которые подвергаются любым стрессовым воздействиям Название белки теплового шока возникло результате того, что впервые эти белки были обнаружены клетках, которые подвергались воздействию высокой температуры.

Фолдинг многих высокомолекулярных белков, имеющих сложную конформацию например, доменное строение, осуществляется специальном пространстве, сформированном Ш60 Ш60 функционируют виде олигомерного комплекса, состоящего из 14 субъединиц рис. В результате их пространственной структуре происходят конформационные перестройки, характерные для прионовых белков. В некоторых случаях лиганд присоединяется только к одному из атомов, обладающему определённой реакционной способностью, например присоединение О 2 к железу миоглобина или гемоглобина Однако свойства данного атома избирательно взаимодействовать с О 2 определяются свойствами радикалов, окружающих атом железа составе гема Гем содержится и других белках, таких как цитохромы Однако функция атома железа цитохромах иная, он служит посредником для передачи электронов от одного вещества другому, при этом железо становится то двух, то трёхвалентным. Соединение протомеров олигомерном белке пример взаимодействия высокомолекулярных лигандов Каждый протомер, соединённый с другими протомерами, служит для них лигандом, так же как они для него. Миоглобин содержит небелковую часть гем и белковую часть апомиоглобин. Рис 130 Расположение гема активном центре апомиоглобина и протомеров апогемоглобина. Кровь ежедневно должна переносить из лёгких ткани около 600 О 2 Так как О 2 плохо растворим воде, то практически весь кислород крови связан с гемоглобином эритроцитов.

Так как области контакта между α 1 и β 1, а также между α 2 и β 2 цепями находится много гидрофобных радикалов, то между этими полипептидными цепями формируется сильное соединение за счёт возникновения первую очередь гидрофобных, а также ионных и водородных связей В результате образуются димеры α 1 β 1 и α 2 β 2 Между этими димерами тетрамерной молекуле гемоглобина возникают основном полярные ионные и водородные связи, поэтому при изменении рН среды кислую или щелочную сторону первую очередь разрушаются связи между димерами Кроме того, димеры способны легко перемещаться относительно друг друга. Аналогичным образом тканях диссоциация каждой молекулы О 2 изменяет конформацию всех протомеров и облегчает отщепление последующих молекул. Следовательно, молекула гемоглобина ходе эволюции приобрела способность воспринимать и реагировать на информацию, получаемую из окружающей среды Увеличение концентрации протонов среде снижает сродство О 2 к гемоглобину и усиливает его транспорт ткани рис. В центре тетрамерной молекулы гемоглобин есть полость, образованная аминокислотными остатками всех четырёх протомеров Центральная полость место присоединения.

Так как серповидные эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, они часто закупоривают сосуды и создают тем самым локальную гипоксию Это повышает концентрацию дезоксигемоглобина S эритроцитах, скорость образования агрегатов гемоглобина S и ещё большую деформацию эритроцитов Нарушение доставки О 2 ткани вызывает боли и даже некроз клеток данной области. Почти все встречающиеся замены аминокислот на поверхности молекулы гемоглобина безвредны Гемоглобин S редкое исключение. Гемоглобин М вариант гемоглобина А, где результате мутации гене α или βцепи происходит замена Гис Е 7 или Гис F 8 тирозином В результате Fe 2 окисляется Fe 3 и стабилизируется этой форме Гемоглобин, содержащий геме Fe 3 называют метгемоглобином отсюда и название гемоглобин М Вместо О 2 к Fe 3 присоединяется Н 2 О Обычно изменения затрагивают либо α, либо βцепи, результате гемоглобин может переносить не более двух молекул О 2 У гетерозиготных людей отмечают цианоз, связанный с нарушением транспорта О 2 а гомозиготность по этому гену приводит к летальному исходу Гемоглобин Хаммерсмита вариант гемоглобина А, где положении D 1 вместо фенилаланина гидрофобной аминокислоты находится серин гидрофильная аминокислота Фен D 1 входит неполярное окружение гема Замена его на гидрофильную аминокислоту приводит к нарушению прочности связывания гема с глобином гидрофобный карман, где размещается гем, способна проникать вода, окисляющая Fe 2 до Fe 3 результате чего развивается анемия.

Таким образом, аминокислотная последовательность полипептидных цепей коллагена позволяет сформировать уникальную по своим механическим свойствам структуру, обладающую огромной прочностью Изменение первичной структуре коллагена может приводить к развитию наследственных болезней см раздел. Белки, функционирующие комплексе с липидами, называют липопротеинами, а комплексе с металлами металлопротеинами. Транспортные белки участвуют также переносе гидрофильных веществ через гидрофобные мембраны Так как транспортные белки обладают свойством специфичности взаимодействия с лигандами, их набор клеточной мембране определяет, какие гидрофильные молекулы могут пройти данную клетку С помощью белковпереносчиков клетку проникают глюкоза, аминокислоты, ионы и другие молекулы. Некоторые белки, частности иммуноглобулины, обладают способностью узнавать и связывать чужеродные молекулы, вирусные частицы и бактерии, результате чего происходит их нейтрализация Кроме того, комплекс чужеродной частицы с иммуноглобулином легко узнаётся и уничтожается клетками иммунной системы.

В ходе эволюции пределах одного биологического вида замены аминокислотных остатков могут приводить к возникновению разных белков, выполняющих родственные функции и имеющих гомологичные последовательности аминокислот Гомологичными называют последовательности, имеющие много сходных черт Они содержат во многих положениях одни и те же аминокислоты, называемые инвариантными, а некоторых положениях могут находиться разные, но близкие по физикохимическим свойствам аминокислотные остатки. У человека обнаружено 4 подкласса IgG IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 Порядковый номер указывает на количественное содержание каждого подкласса сыворотке наибольшем количестве содержится IgG1, а наименьшем IgG2 Степень гомологии между этими подклассами очень высока около. IgG единственный класс антител, способный проникать через плацентарный барьер и обеспечивать внутриутробную защиту плода от инфекций. Иммуноглобулины D IgD обнаружены крови очень малых количествах Мономерные белки играют роль рецепторов Влимфоцитов других функций у IgD пока не выявлено. Некоторые очищенные индивидуальные белки используют медицине как лекарственные препараты, например гормон инсулин применяют для лечения сахарного диабета, а пищеварительные ферменты поджелудочной железы назначают при нарушении её функций качестве заместительной терапии Кроме того, очищенные ферменты часто используют биохимических исследованиях качестве химических реактивов для определения веществ биологических жидкостях.

Значение рН, при котором белок приобретает суммарный нулевой заряд, называют изоэлектрическая точка и обозначают как pI В изоэлектрической точке количество положительно и отрицательно заряженных групп белка одинаково, белок находится изоэлектрическом состоянии. В результате попеременного замораживания и оттаивания образующиеся кристаллы льда разрушают оболочки клеток. Нуклеиновые кислоты, липиды и другие небелковые вещества можно удалить из раствора, используя их особенные физикохимические свойства Так, липиды легко удаляются из раствора добавлением органических растворителей, например ацетона Однако воздействие должно быть кратковременным, так как ацетон вызывает денатурацию некоторых белков Нуклеиновые кислоты осаждают добавлением раствор стрептомицина. Большинство белков денатурирует и выпадает осадок уже при кратковременном нагревании раствора до 5070 C или подкислении раствора до рН 5 Если выделяемый белок выдерживает эти условия, то с помощью избирательной денатурации можно удалить большую часть посторонних белков, отфильтровав выпавшие осадок белки, или осадить их центрифугированием. Метод очистки белков, основанный на различиях их растворимости при разной концен. Так как гелевая структура сефадекса легко деформируется под давлением, гели стали. Белки, имеющие суммарный отрицательный заряд, двигаются к аноду, а положительно заряженные белки к катоду.

Электрофорез проводят на различных носителях бумаге, крахмальном геле, полиакриламидном геле и др В отличие от электрофореза на бумаге, где скорость движения белков пропорциональна только их суммарному заряду, полиакриламидном геле скорость движения белков пропорциональна их молекулярным массам. В качестве неподвижной фазы используют ионообменники полимерные органические вещества, содержащие заряженные функциональные группы. Скорость выхода соли из мешочка буферный раствор пропорциональна градиенту его концентраций по обе стороны от мембраны По мере выхода соли из мешочка буферный раствор стакане меняют. Для очистки белков от низкомолекулярных примесей используют также метод гельфильтрации см выше. Иногда результате болезни повышается уровень метаболитов клетках и сыворотке крови, что приводит к модификации некоторых белков и нарушению их функции Так, повышенные концентрации глюкозы крови при сахарном диабете приводят к неферментативному присоединению её к белкам гликозилированию белков Примером может служить повышение уровня гликозилированного гемоглобина эритроцитах, что увеличивает его сродство к О 2 и снижает транспорт О 2 ткани Гликозилирование белков хрусталика глаза кристаллинов приводит к его помутнению и развитию катаракты. В мембраны клеток встроены молекулы белков, способных изменять свою третичную структуру ответ на действие факторов внешней среды и передавать, таким образом, сигналы клетку.

Кофакторы могут быть как неорганическими молекулами например, ионы металлов, так и органическими например, гем гемоглобина Кофакторы органической природы, способные отделяться от фермента, называют еще коферментами Роль коферментов часто играют витамины. При синтезе белков Nконцевая область полипептида синтезируется раньше, чем Сконцевая область Для формирования конформации белка нужна его полная аминокислотная последовательность Поэтому период синтеза белка на рибосоме защиту реакционноспособных радикалов особенно гидрофобных осуществляют. В результате отложения амилоида органах и тканях нарушаются структура и функция клеток, наблюдают их дегенеративные изменения и разрастание соединительнотканных или глиальных клеток Развиваются болезни, называемые амилоидрзами Для каждого вида амилоидоза характерен определённый тип амилоида В настоящее время описано более 15 таких болезней. Образовательные сформировать у учащихся знания о разнообразных функциях белка многофункциональность, роли белков формировании признаков организма, о ферментах, их специфичности и механизме действия, ферментативном характере всех реакций клетке.

Развивающие развитие навыка систематизации понятий развитие навыков системного мышления при анализе строения и функций ферментов познакомить учащихся с приемами мнемотехники при запоминании большого количества терминов развитие навыка учащихся по планированию работы и организации рабочего места развитие практических умений и навыков при выполнении лабораторной работы. Штатив с пятью пробирками с натуральными объектами вареный и сырой картофель, вареное и сырое мясо, склянки с 3 раствором пероксида водорода, песок, ступка и пестик Инструкция по выполнению лабораторной работы. Доказательно объясните первостепенное значение белков клетках живых организмов, занимающих живой природе первое место как по количеству, так и по значению. Каталитическую активность сложные ферменты проявляют только присутствии коферментов Каталитическую активность проявляет не вся молекула фермента, а только его незначительная часть называемая активным центром. Что такое активаторы и ингибиторы ферментов Приведите примеры их действия на отдельные ферменты. При изучении других неорганических соединений клетки обратите внимание на значение солей, а точнее анионов и катионов все процессы клетки происходят водном растворе. Белки участвуют образовании всех мембранных и немембранных структур клетки, а также внеклеточных структур У высших животных, например, из белков состоят стенки кровеносных сосудов, сухожилия, хрящи и Поэтому первая функция строительная кератин, коллаген.

Все виды движений, к которым способны клетки у высших животных, том числе и сокращение мышц, а также мерцание ресничек, движения жгутиков выполняют особые сократительные белки актин, миозин. Доля животных белков должна составлять приблизительно 55 от общего его количества рационе. Учитель биологии В клетке находятся свободные аминокислоты, составляющие аминокислотный фонд, за счет которого происходит синтез новых белков Этот фонд пополняется аминокислотами, постоянно поступающими клетку вследствие расщепления белков пищи пищеварительными ферментами или собственных запасных белков Природных аминокислот 150, белки входят 20 8 из них незаменимые, они не способны синтезироваться организме человека, но поступают него с растительной пищей Какие же это аминокислоты. Учитель химии Какие силы удерживают молекулу таком состоянии Представьте, что наш макет перенесен на таблицу, причем здесь подробно показано химическое строение белковой молекулы Посмотрите, на разных витках спирали оказались рядом NH и CO Между ними образовались водородные связи Они слабые, но их много, за счет этого обеспечивается стабильность вторичной структуры.

Сообщение учащегося или учителя биологии Белок важный компонент пищи человека Основные источники пищевого белка мясо, молоко, продукты переработки зерна, хлеб, рыба, овощи Напомним Вам, что потребность белке зависит от возраста, пола, вида деятельности В организме здорового человека должен быть баланс между количеством поступающих белков и выделяющимися продуктами распада Для оценки белкового обмена введено понятие белкового баланса В зрелом возрасте у здорового человека существует азотное равновесие, количество азота, полученного с белками пищи равно количеству выделяемого азота В молодом, растущем организме идет накопление белковой массы, поэтому азотный баланс будет положительный, количество поступающего азота превышает количество выводимого из организма У людей пожилого возраста, а также при некоторых заболеваниях наблюдается отрицательный азотный баланс Длительный отрицательный азотный баланс ведет к гибели организма. Белки выполняют структурную функцию не только на организменном, но и на клеточном уровне любой эукариотической клетке есть состоящий из белков внутренний цитоскелет Различают три различных цитоскелетных системы микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты. Промежуточные филаменты разных клетках состоят из различных белков В эпителиальных клетках они состоят из кератина, так что волосы представляют собой остатки мертвых ороговевших клеток Повидимому, эти филаменты просто придают механическую прочность клетке.

Многие ферменты нуждаются для своей работы наличии небольших небелковых соединений коферментов Они часто образуются из витаминов почти все витамины группы В являются предшественниками коферментов Некоторые коферменты прочно связаны со своими ферментами, тогда как другие легко отделяются от одного белка и присоединяются к другому. Все известные способы движения живых организмов основаны на работе соответствующих белков Так, сокращение мышц обеспечивают мышечные белки актин и миозин В поперечнополосатых мышцах имеются пучки актиновых и миозиновых нитей, которые называются тонкими и толстыми филаментами При возбуждении мышцы эти филаменты начинают скользить друг по другу Толстые филаменты как бы втягиваются пространство между тонкими, результате чего мышца сокращается энергию для такого направленного скольжения дает. В яйцеклетках содержатся специальные запасные белки например, яичный альбумин Когда начинается развитие нового организма из оплодотворенного яйца, они расщепляются и используются как строительный материал для синтеза новых белков, а также как источник энергии Запасные белки содержатся и семенах растений. Защитную функцию для микроорганизмов выполняют и такие неприятные для нас белки, как микробные токсины холерный токсин, токсин ботулизма, дифтерийный токсин и Повреждая клетки нашего организма, они защищают микробов от.

В нейтральной среде аминогруппа проявляет слабые основные свойства и присоединяет ион Н а карбоксильная слабо кислотные и диссоциирует с освобождением этого иона, так что хотя целом суммарный заряд молекулы не изменится, она будет одновременно нести положительно и отрицательно заряженную группу. Такой вид изомерии называется оптической изомерией Он возможен только том случае, если у центрального атома углерода он называется асимметрическим центром со всех 4 сторон находятся разные группы поэтому глицин не имеет оптических изомеров, а остальные 19 аминокислот имеют Из двух разных изомерных форм аминокислот ту, что на рис 1 расположена справа, называют Dформой, а слева Lформой. Цитоплазма вязкое полужидкое вещество Цитоплазма содержит ряд мельчайших структур клетки органоидов, которые выполняют различные функции эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи, клеточный центр, ядро. Минеральные соли хлорид натрия, хлорид калия и др играют важную роль распределении воды между клетками и межклеточным веществом Отдельные химические элементы кислород, водород, азот, сера, железо, магний, цинк, йод, фосфор участвуют создании жизненно важных органических соединений. Органические соединения образуют до 2030 массы каждой клетки Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы Жиры нерастворимы воде Входят они состав клеточных мембран, служат запасным источником энергии организме При расщеплении 1 жира освобождается 39, 1 кДж энергии. Гликокаликс выполняет прежде всего функцию непосредственной связи клеток животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами Имея незначительную толщину меньше 1 мкм, наружный слой клетки животных не выполняет опорной роли, какая свойственна клеточным стенкам растений Образование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток. Клетки, образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани эпителиальную, мышечную и др, соединяются друг с другом плазматической мембраной В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особую прочность. Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению Известны два ее типа гранулярная и гладкая На мембранах каналов и полостей гранулярной сети располагается множество мелких округлых телец рибосом, которые придают мембранам шероховатый вид Мембраны гладкой эндоплазматической сети не несут рибосом на своей поверхности. Эндоплазматическая сеть выполняет много разнообразных функций Основная функция гранулярной эндоплазматической сети участие синтезе белка, который осуществляется рибосомах.

В цитоплазме большинства клеток животных и растений содержатся мелкие тельца 0, 27 мкм митохондрии греч митос нить, хондрион зерно, гранула. По строению хлоропласты сходны с митохондриями От цитоплазмы хлоропласт отграничен двумя мембранами наружной и внутренней Наружная мембрана гладкая, без складок и выростов, а внутренняя образует много складчатых выростов, направленных внутрь хлоропласта Поэтому внутри хлоропласта сосредоточено большое количество мембран, образующих особые структуры граны Они сложены наподобие стопки монет. В состав аппарата Гольджи входят полости, ограниченные мембранами и расположенные группами по 510 крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей Все эти элементы составляют единый комплекс.

Биологическая элементарная мембрана отграничивает содержимое клетки от внешней среды, образует стенки большинства органоидов и оболочку ядра, разделяет содержимое цитоплазмы на отдельные отсеки У всех клеток она построена одинаково и имеет толщину 7 10 нм Биологическая мембрана при рассмотрении электронном микроскопе выглядит трехслойной два темных слоя, разделенные светлым Наружный и внутренний слои мембраны темные образованы молекулами белков, а средний светлый двумя слоями молекул липидов Липидные молекулы расположены строго упорядоченно водорастворимые гидрофильные концы молекул обращены к белковым слоям, а водонерастворимые гидрофобные друг к другу Белковые молекулы по отношению к липидному слою могут располагаться поразному большинство их находится на обеих поверхностях липидного слоя, часть молекул пронизывает один, а часть оба слоя липидных молекул. Биологическая мембрана обладает избирательной проницаемостью, одни вещества проходят через нее легче, чем другие Избирательная проницаемость мембраны связана с тем, что на ее поверхности имеются особые разветвленные структуры гликокаликс преимущественно гликопротеиды, представляющие собой рецепторы, которые воспринимают узнают определенные химические вещества, окружающие клетку Кроме того, большинство погруженных белков мембран является ферментами, образующими поры и участвующими транспорте веществ через мембрану.

Поступление клетку некоторых веществ ионов, мелких молекул может происходить по законам диффузии вещество диффундирует туда, где концентрация его меньше без затраты энергии При облегченной диффузии белокпереносчик соединяется с молекулой вещества и проводит его через мембрану При активном транспорте идет перемещение веществ против градиента концентрации с затратой энергии. Эндоплазматическая сеть представлена системой каналов и полостей, образованных элементарными мембранами и пронизывающих всю гиалоплазму клетки Имеются два типа эндоплазматической сети гладкая агранулярная и шероховатая гранулярная На мембранах гладкой эндоплазматической сети локализованы ферментные системы жирового и углеводного обмена Здесь происходит синтез жиров и углеводов На мембранах гранулярной эндоплазматической сети находятся рибосомы, которых происходит синтез белков.

Лизосомы шаровидные тельца диаметром от 0, 2 до 1 мкм Они покрыты элементарной мембраной и содержат около 30 гидролитических ферментов, способных расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, жиры и углеводы Образование лизосом происходит комплексе Гольджи Если цитоплазму клетки попадают пищевые вещества или микроорганизмы, ферменты лизосом принимают участие их переваривании При повреждении мембран лизосом содержащиеся них ферменты могут разрушать структуры самой клетки и временные органы эмбрионов и личинок, например хвост и жабры процессе развития головастиков лягушек Продукты лизиса через мембрану лизосом поступают цитоплазму и включаются дальнейший обмен веществ. Ядерная оболочка кариолемма представлена двумя биологическими мембранами, между которыми находится перинуклеарное пространство Наружная ядерная мембрана непосредственно соединена с мембранами каналов эндоплазматической сети Следовательно, перинуклеарное пространство и эндоплазматическая сеть образуют единую систему сообщающихся каналов На наружной ядерной мембране располагаются рибосомы, внутренняя мембрана гладкая Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой Основная функция ядерной оболочки регуляция обмена веществ Кроме того, она выполняет защитную функцию. Исключительное свойство белка самоорганизация структуры, способность самопроизвольно создавать определенную, свойственную только ему пространственную структуру.

Планконспекта урока система органов выделения Строение, функции Конечные продукты обмена веществ. Гиалоплазма является средой для внутриклеточных реакций обмена и связующим звеном между органеллами клетки она способна к обратимым переходам из золя гель, ее состав определяет буферные и осмотические свойства клетки В цитоплазме находится цитоскелет, состоящий из микротрубочек и способных сокращаться белковых нитей. Строение, свойства и функции плазмалеммы основном такие же, как и у элементарных биологических мембран. Вакуоли крупные пузырьки или полости цитоплазме, образующиеся клетках растений, грибов и многих протистов и ограниченные элементарной мембраной тонопластом. Вакуоли растительных клеток заполнены клеточным соком водным раствором различных органических и неорганических веществ В них также могут находиться ядовитые и дубильные вещества и конечные продукты жизнедеятельности клеток. Вакуоли растительных клеток могут сливаться центральную вакуоль, которая занимает до 7090 объема клетки и может быть пронизана тяжами цитоплазмы. Функции микротрубочки образуют нити веретена деления, входят состав центриолей, ресничек, жгутиков, участвуют во внутриклеточном транспорте одни из основных элементов цитоскелета клетки.

Органеллы движения жгутики и реснички присутствуют во многих клетках, но чаще встречаются у одноклеточных организмов. Экскреторные включения это продукты обмена веществ клетке, подлежащие выведению из клетки. Типы хромосом зависимости от их формы равноплечие неравноплечие центромера смещена от середины хромосомы, палочковидные центромера находится близко к концу хромосомы. Аутосомы хромосомы клетках раздельнополых организмов, одинаковые у самцов и самок одного вида это все хромосомы клетки за исключением половых. Диплоидный набор обозначается 2п хромосомный набор соматической клетки, котором каждая хромосома имеет парную ей гомологичную хромосому Одну из хромосом диплоидного набора организм получает от отца, другую от матери. Диффузия воды и ионов осуществляется при участии интегральных белков мембраны, имеющих поры каналы, диффузия жирорастворимых веществ происходит при участии липидной фазы мембраны. Разработка фрагмента урока с использованием ресурсов интерактивной доски Учитель Монстакова Ирина Минеевна, 1 квалификационная категория. Белки подразделяют на протеины простые белки и протеиды сложные белки Число аминокислотных остатков, входящих молекулы, различно, например инсулин 51, миоглобин 140 Отсюда M r белка от 10 000 до нескольких миллионов.

Многие белки состоят из нескольких полипептидных частиц, которые складываются единый агрегат Так, молекула гемоглобина С 738 Н 1166 S 2 Fe 4 O 208 состоит из четырех субъединиц Отметим, что M r белка яйца 36 000, M r белка мышц 1. Денатурация нарушение природной структуры белка под действием нагревания и химических реагентов Определение записывается тетрадь а Действие спирта на белок действие солей хлорида натрия концентрированный раствор и ацетата свинца на белок действие HNO 3 конц свертывание белков при кипячении. В медицине денатурирующие агенты часто применяют для стерилизации медицинского инструмента и материала автоклавах денатурирующий агент высокая температура и качестве антисептиков спирт, фенол, хлорамин для обработки загрязненных поверхностей, содержащих патогенную микрофлору.

Если состав белков входят разные протомеры, то на них могут формироваться отличающиеся по структуре центры связывания с разными лигандами При связывании лиганда с активным центром проявляется функция данного белка Центр, расположенный на другом протомере, называется аллостерическим другим, отличным от активного Связываясь с аллостерическим лигандом или эффектором, он выполняет регуляторную функцию рис 1 18 Взаимодействие аллостерического центра с эффектором вызывает конформационные изменения структуре всего олигомерного белка благодаря его конформационной лабильности Это влияет на сродство активного центра к специфическому лиганду и регулирует функцию данного белка Изменение конформации и функции всех протомеров при взаимодействии олигомерного белка хотя бы с одним лигандом носит название кооперативных изменений конформации Эффекторы, усиливающие функцию белка, называются активаторами, а эффекторы, угнетающие его функцию, ингибиторами. Рис 1 23 Изменение конформации протомера гемоглобина при соединении. СO 2 диффузией попадает из клеток кровь и проникает эритроциты, где под действием фермента карбангидразы превращается угольную кислоту Эта слабая кислота диссоциирует на протон и бикарбонат.

Многие высокомолекулярные белки, имеющие сложную конформацию, например доменное строение, осуществляют фолдинг специальном пространстве, сформированном Ш60 Ш60 функционируют виде олигомерного комплекса, состоящего из 14 субъединиц Они формируют два полых кольца, каждое из которых состоит из семи субъединиц, эти кольца соединены друг с другом Каждая субъединица Ш60 состоит из трех доменов апикального верхушечного, обогащенного гидрофобными радикалами, обращенными полость кольца, промежуточного и экваториального рис. Основной класс антител, присутствующий секретах молоке, слюне, секретах дыхательных путей и кишечного тракта IgA секретируются основном димерной форме, где мономеры связаны друг с другом через дополнительную Jцепь рис. Сконцевыми участками с соответствующими рецепторами на поверхности тучных клеток и базофилов В результате они становятся рецепторами для антигенов на поверхности данных клеток рис. Гельфильтрация метод просеивания молекул через набухшие гранулы сефадекса трехмерные полисахаридные цепи декстрана, имеющие поры Скорость прохождения белков через колонку, заполненную сефадексом, будет зависеть от их молекулярной массы чем меньше масса молекул белка, тем легче они проникают внутрь гранул и дольше там задерживаются, чем больше масса, тем быстрее они элюируют с колонки. Таблица 1 4 Сравнительный анализ структуры и функций родственных белков миоглобина и гемоглобина. Метод разделения белков основан на различиях их растворимости воде.

Обратите внимание, что форма кривых насыщения белков кислородом различна для миоглобина гипербола, для гемоглобина сигмоидная форма. Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значению. Белки делятся на протеины содержащие только остатки аминокислот, и протеоды, содержащие еще и небелковую часть липо, хромо, глико, фосфопротеиды. Молекула белка напоминает нитку, унизанную раз ноцветными бусинами и скрученную виде спирали Бусины это аминокислотами Белки разного размера включают себя от нескольких десятков до нескольких со тен и даже тысяч аминокислот В среднем длина белка около 300 аминокислот. Какую еще структуру, кроме первичной вы знаете Вторичная структура белка.

Исключительно важное значение имеет каталитическая ферментативная роль белков Все ферменты вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие клетке, десятки и сотни тысяч раз Многочисленные биохимические реакции живых ор ганизмах протекают мягких условиях, при температурах, близких к 40 С, и значениях рН, близких к нейтральным В этих условиях скорость протекания большинства реакций ничтожно мала, поэтому для их приемлемого осуществления необходимы специальные био логические катализаторы ферменты Как правило, ферменты это либо белки, либо комплексы белков с какимлибо кофактором ио ном металла или специальной органической молекулой Многие белки ускоряют химические реакции сотни раз Двигательная функция живых организмов обеспечивается спе циальными сократительными белками Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы образова ние псевдоподий, мерцание ресничек и биение жгутиков у простей ших, сокращение мышц у многоклеточных животных, движение ли стьев у растений. Охарактеризуйте строение белков, функции, значение для клетки и для живого организма Что такое ферменты, приведите примеры. Существуют незаменимые аминокислоты это аминокислоты которые обязательно должны присутствовать рационе животных и людей, к животные организмы не способны синтезировать к ним отнся триптофак, лизиню.

Цитоплазма полужидкая слизистая бесцветная масса, содержащая 7585 воды, 1012 белков и аминокислот, 46 углеводов, 23 жирови липидов, 1 неорганических и других веществ Цитоплазматическое содержимоеклетки способно двигаться, что способствует оптимальному размещению органоидов, лучшему протеканию биохимических реакций, выделению продуктов обмена и Слой цитоплазмы формирует разные образования реснички, жгутики, поверхностныевыросты. Митохондрии греч митос нить, хондрион гранула называютэнергетическими станциями клетки Такое название обуславливается тем, чтоименно митохондриях происходит извлечение энергии, заключённой питательныхвеществах Форма митохондрий изменчива, но чаще всего они имеют вид нитей илигранул Размеры и число их также непостоянны и зависят от функциональнойактивности клетки. Во время митоза клетка проходит следующие четыре фазы профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В результате митоза все дочерние клетки содержат одинаковыйнабор хромосом и одни и те же гены Следовательно, митоз это способ деленияклетки, заключающийся точном распределении генетического материала междудочерними клетками, обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом. Углеводы главный источник энергии, особенно приусиленной мышечной работе Больше половины энергии организм взрослых людейполучает за счёт углеводов Конечные продукты обмена углеводов углекислый гази вода.

Нуклеиновые кислоты образуются клеточном ядре Отсюда и произошло название лат нуклеус ядро Входя состав хромосом, нуклеиновые кислоты участвуют хранении и передаче наследственных свойствклетки Нуклеиновые кислоты обеспечивают образование белков. Однако буквально все отученых до простой публики сознают, что выращивание человека на запчасти порождает немало вопросов этического плана Уже сейчасмировое сообщество располагает документами, согласно которым подобное не должнобыть позволено Конвенция о правах человека устанавливает принцип Интересы и благо человеческого существа должны иметь приоритет надодносторонне рассматриваемыми интересами общества и развития науки. Вообще, дискуссии по этомуповоду мире идут достаточно бурные Если американские эксперты из федеральнойкомиссии по биотехнологиям еще только начинают изучать правовые и этические аспекты этого открытия и представлять его на суд законодателей, то Ватикан остался верен своей прежней позиции, заявив о неприемлемостивмешательства человека процессы репродукции и вообще генетическийматериал человека и животного Исламские теологи выражают озабоченность тем, что клонирование людей нарушит и без того разрываемый противоречиями институтбрака Индуисты и буддисты мучительно размышляют над тем, как соотнестиклонирование с проблемами кармы и дхармы. Пожалуйста, ставьте активную гиперссылку на сайт если Вы копируете эти материалы Во избежание недоразумений ознакомьтесь с правилами копирования материалов с сайта.

При растяжении спираль макромолекулы белка превращается другую структуру, напоминающую линейную. Свойства белка могут сильно изменяться при замене одной аминокислоты другой Это объясняется изменением конфигураций пептидных цепей и условий образования пространственной структуры белка, которая конечном счете определяет его функции организме. Во всех растениях и животных присутствует некое вещество, которое без сомнения является наиболее важным из всех известных веществ живой природы и без которого жизнь была бы на нашей планете невозможна Это вещество я наименовал протеин Так писал еще 1838 году голландский биохимик Жерар Мюльдер, который впервые открыл существование природе белковых тел и сформулировал свою теорию протеина Слово протеин белок происходит от греческого слова протейос, что означает занимающий первое место И самом деле, все живое на земле содержит белки Они составляют около 50 сухого веса тела всех организмов У вирусов содержание белков колеблется пределах от 45. Регуляторную функцию выполняют и белки, содержащиеся щитовидной железе тиреоглобулины, молекулярная масса которых около 600000 а Эти белки содержат своем составе йод При недоразвитии железы нарушается обмен веществ. В разных изданиях примняются два понятия ферменты и энзимы Эти названия эдентичны Они обозначают одно и тоже биологические катализаторы Первое слово переводится как закваска, второе дрожжах. Белки подразделяются на две большие группы простые белки, или протеины, и сложные белки, или протеиды.

Глутелины растворяются только разбавленных растворах ще лочей Встречаются растениях. Гормоны биологически активные вещества, которые оказывают влияние на обмен веществ Многие гормоны являются белками, полипептидами или отдельными аминокислотами Одним из наиболее известных белковгормонов является инсулин Этот простой белок состоит только из аминокислот Функциональная роль инсулина многопланова Он снижает содержание сахара крови, способствует синтезу гликогена печени и мышцах, увеличивает образование жиров из углеводов, влияет на обмен фосфора, обогащает клетки калием Регуляторной функцией обладают белковые гормоны гипофиза железы внутренней секреции, связанной с одним из отделов головного мозга Он выделяет гормон роста, при отсутствии которого развивается карликовость Этот гормон представляет собой белок с молекулярной массой от 27000 до. Регуляторную функцию выполняют и белки, содержащиеся щитовидной железе тиреоглобулины молекулярная масса которых около 600000 Эти белки содержат своем составе йод При недоразвитии железы нарушается обмен веществ. В 1871 русский врач М М Манассеина разрушила дрожжевые клетки, растирая их речным песком Клеточный сок, отделенный от остатков клеток, сохранял свою способность сбраживать сахар Через четверть века немецкий ученый Э Бухнер получил бесклеточный сок прессованием живых дрожжей под давлением до 5 10 Па Этот сок, подобно живым дрожжам, сбраживал сахар с образованием спирта и оксида углерода.

Термин углеводы, предложенный XIX столетии, был основан на предположении, что все углеводы содержат 2 компонента углерод и воду, и их элементарный состав можно выразить общей формулой C m H 2 O n Хотя из этого правила есть исключения и оно не абсолютно точно, тем не менее указанное определение позволяет наиболее просто характеризовать класс углеводов целом К тому же попытка, предпринятая Комиссией по химической номенклатуре, заменить термин углеводы на глициды не удалась Новый термин не получил широкого признания Термин углеводы укоренился и общепризнан. Моносахариды по строению можно отнести к простым углеводам, так как они не гидролизуются при переваривании, отличие от сложных, которые при гидролизе распадаются с образованием простых углеводов Строение основных представителей моносахаридов показано на рисунок. В зависимости от строения остатков моносахаридов полисахариды можно разделить на гомополисахариды все мономеры идентичны и гетерополисахариды мономеры различны Оба типа полисахаридов могут иметь как линейное расположение мономеров, так и разветвлённое. Гликоген полисахарид животных и человека Так же, как крахмал растениях, гликоген клетках животных выполняет резервную функцию, но, так как пище содержится лишь небольшое количество гликогена, он не имеет пищевого значения. Биологическая мембрана есть динамическая организованная система необходимо исследовать как ее устройство, так и дина мику ее поведения.

Ряд фактов свидетельствует о конформационных переходах мембранах Структурные изменения обнаруживаются при помо щи флуоресцентных и парамагнитных меток, при измерении двойного лучепреломления и рассеяния света, методом кругового дихроизма В мембранах наблюдаются фазовые переходы плав ление липидов Такой переход происходит вблизи 0 С при нагревании мембран митохондрий и микросом от 40 С С по мощью спинметок суспензии плазматических мембран, выде ленных из фибробластов мыши, найдены температуры латераль ного разделения фаз липидах Для внешнего монослоя липидов такие переходы наблюдаются при 15 и 31 С, для внутрен него при 21 и. Подвижность мембранных липидов и фазовые переходы них определяются их конформационными свойствами Плавление ли пидов происходит путем поворотной изомеризации углеводород ных цепей это конформационное плавление Насыщенные угле водороды, парафины, кристаллизуются форме сплошных транс ротамеров При плавлении наряду с транс появля ются свернутые, или гош, ротамеры В жидких парафинах их доля составляет около 10 Это относится и к углеводородным хвостам липидах.

На рисунок 7 4 показаны изменения с температурой теплоемко сти и энтальпии раствора липида дипальмитоилалецитина Наблюдаются два фазовых перехода при 34 С и особенно рез кий при 41 С Рентгенограмма при температуре ниже перехода содержит резкие дифракционные кольца, отвечающие расстоянию между цепями 0, 48 нм При температуре выше температуры перехода наблюдается диффузное кольцо, отвечающее межцеп иому расстоянию 0, 53. Термодинамические потоки и силы могут как скалярными объемная вязкость, так векторными тепло и массоперенос и тензорными сдвиговая вязкость величинами При этом различают два типа процессов перекрёстные налагающиеся и прямые Если термодинамическая сила F k может вызывать поток J i, при определенных i k градиент температуры может вызывать поток вещества, а градиент концентрации поток теплоты, то такие процессы называются перекрёстными и характеризуются коэффициентами L. Определим для многокомпонентной системы локальную концентрацию c i компонент различного типа и локальную плотность i.

В начале XIX века уже были получены некоторые сведения об элементарном составе белков, было известно, что при гидролизе белков образуются аминокислоты Некоторые из этих аминокислот например, глицин и лейцин уже были охарактеризованы Голландский химик Геррит Мульдер на основе анализа химического состава белков выдвинул гипотезу, что практически все белки имеют сходную эмпирическую формулу В 1836 году Мульдер предложил первую модель химического строения белков Основываясь на теории радикалов он после нескольких уточнений пришёл к выводу, что минимальная структурная единица белка обладает следующим составом C 40 H 62 N 10 O 12 Эту единицу он назвал протеином Pr от греч протос первый, первичный, а теорию теорией протеина 4 Сам термин протеин был предложен ещё шведским химиком Якобом Берцелиусом 5 Согласно представлениям Мульдера, каждый белок состоит из нескольких протеинных единиц, серы и фосфора Например, он предложил записывать формулу фибрина как 10PrSP Мульдер также исследовал продукты разрушения белков аминокислоты и для одной из них лейцина с малой долей погрешности определил молекулярную массу 131 дальтон По мере накопления новых данных о белках теория протеина стала подвергаться критике, но, несмотря на это, до конца 1850х всё ещё считалась общепризнанной.

Важными особенностями первичной структуры являются консервативные мотивы устойчивые сочетания аминокислотных остатков, выполняющие определённую функцию и встречающиеся во многих белках Консервативные мотивы сохраняются процессе эволюции видов, по ним часто удаётся предсказать функцию неизвестного белка 24 По степени гомологии сходства аминокислотных последовательностей белков разных организмов можно оценивать эволюционное расстояние между таксонами к которым принадлежат эти организмы. Помимо пептидных цепей, состав многих белков входят и неаминокислотные группы, и по этому критерию белки делят на две большие группы простые и сложные белки протеиды Простые белки состоят только из полипептидных цепей, сложные белки содержат также неаминокислотные, или простетические группы В зависимости от химической природы простетических групп среди сложных белков выделяют следующие классы. Металлопротеиды содержащие негемовые координационно связанные ионы металлов Среди металлопротеидов есть белки, выполняющие депонирующие и транспортные функции например, железосодержащие ферритин и трансферрин и ферменты например, цинксодержащая и различные супероксиддисмутазы содержащие активных центрах ионы меди, марганца, железа и других металлов.

Короткие белки могут быть синтезированы химическим путём с использованием методов органического синтеза например, химического лигирования 43 Чаще всего химический синтез пептида происходит направлении от Cконца к Nконцу, противоположность биосинтезу на рибосомах Методом химического синтеза получают короткие иммунногенные пептиды эпитопы, которые затем инъецируют животным с целью получения специфичных антител или гибридо́м Кроме того, этот способ также используется для получения ингибиторов некоторых ферментов 44 Химический синтез позволяет вводить состав белков аминокислотные остатки, не встречающиеся обычных белках, например, такие, к боковым цепям которых присоединены флюоресцентные метки Химические методы синтеза белков имеют ряд ограничений они неэффективны при длине белка более 300 аминокислотных остатков, искусственно синтезированные белки могут иметь неправильную третичную структуру и у них отсутствую характерные посттрансляционные модификации см ниже. Если третичная структура белков не может быть восстановлена, они разрушаются клеткой Ферменты, осуществляющие деградацию белков, называются протеазами По месту атаки молекулы субстрата протеолитические ферменты делятся на эндопептидазы и экзопептидазы. По механизму катализа Международный союз по биохимии и молекулярной биологии выделяет несколько классов протеаз, среди них сериновые протеазы.

Структурные белки цитоскелета, как своего рода арматура, придают форму клеткам и многим органоидам и участвуют изменении формы клеток Большинство структурных белков являются филаментозными например, мономеры актина и тубулина это глобулярные, растворимые белки, но после полимеризации они формируют длинные нити, из которых состоит цитоскелет, позволяющий клетке поддерживать форму 70 Коллаген и эластин основные компоненты межклеточного вещества соединительной ткани например, хряща, а из другого структурного белка кератина состоят волосы ногти перья птиц и некоторые раковины. Схема трансмембранного рецептора E внеклеточное пространство P клеточная мембрана I внутриклеточное пространство. Единых норм потребления белков человеком нет Микрофлора толстого кишечника синтезирует аминокислоты, которые не учитываются при составлении белковых норм. Для выполнения анализа in vitro белок должен быть очищен от других клеточных компонентов Этот процесс обычно начинается с разрушения клеток и получения так называемого клеточного экстракта Далее методами центрифугирования и ультрацентрифугирования этот экстракт может быть разделён на фракции, содержащие растворимые белки мембранные липиды и белки клеточные органеллы и нуклеиновые кислоты. Kendrew J C Bodo G Dintzis H M Parrish R G Wyckoff H Phillips D C A threedimensional model of the myoglobin molecule obtained by xray analysis Nature 1958 В 4610 Т 181 С 662 666 PMID 13517261.

Singer S J The stcture and insertion of integral proteins in membranes Annu Rev Cell Biol 1990 Т 6 С 247 296 PMID. David Whitford Proteins Stcture and Function Wiley, 2005 С 41 P 542 ISBN 9780471498940. Huber R Conformational flexibility in protein molecules Nature 1979 В 5723 Т 280 С 538 539 PMID. Jensen O N Interpreting the protein langge using proteomics Nat Rev Mol Cell Biol 2006 В 6 Т 7 С 391 403 PMID 16723975. Walsh G Jefferis R Posttranslational modifications in the context of therapeutic proteins Nat Biotechnol 2006 В 10 Т 24 С 1241 1252 PMID 17033665. Alberts B Johnson A Lewis J et al Chapter 12 Intracellular partments and Protein Sorting Molecular Biology of the Cell 4th edition New York Garland Science Hegde R S Bernstein H D The surprising plexity of signal sequences Trends Biochem Sci 2006 В 10 Т 31 С 563 571 PMID 16919958. Kaganovich D Kopito R Frydman J Misfolded proteins partition between two distinct qlity control partments Nature 2008 В 7208 Т 454 С 1088 1095 DOI 10 1038 nature07195 PMID 18756251.

Radzicka A Wolfenden R A proficient enzyme Science 1995 В 5194 Т 267 С 90 93 PMID. Li J Barreda D R Zhang Y A Boshra H Gelman A E Lapatra S Tort L Sunyer J O B lymphocytes from early vertebrates have potent phagocytic and microbicidal abilities Nat Immunol 2006 В 10 Т 7 С 1116 1124 PMID 16980980. Cedrone F, Ménez A, Quéméneur E 2000 Tailoring new enzyme functions by rational redesign Current Opinion in Stctural Biology 10 4 405 10 DOI 10 1016 S0959440X 00 001068 PMID 10981626. Н А Понькин Что имени твоём, массспектрометрия сайт Всероссийского массспектрометрического общества. Editor John M Walker The Protein Protocols Handbook 3 Springer С 369 1985 с Springer Protocols Handbooks ISBN 9781603274746. Joos T, Bachmann J 2009 Protein microarrays potentials and limitations Frontiers in Bioscience 14 14 4376 85 DOI 10 2741 3534 PMID 19273356.

Kuhlman B, Dantas G, Ireton GC, Varani G, Stoddard BL, Baker D 2003 Design of a novel globular protein fold with atomiclevel accuracy Science 302 5649 1364 68 DOI 10 1126 science 1089427 PMID 14631033 Bibcode 2003Sci 302. Scheraga HA, Khalili M, Liwo A 2007 Proteinfolding dynamics overview of molecular simulation techniques Annl Review of Physical Chemistry 58 57 83 DOI PMID 17034338 Bibcode 2007ARPC. Hoffmann M, Wanko M, Strodel P, König PH, Frauenheim T, Schulten K, Thiel W, Tajkhorshid E, Elstner M 2006 Color tuning in rhodopsins the mechanism for the spectral shift between bacteriorhodopsin and sensory rhodopsin II Journal of the American Chemical Society 128 33 10808 18 DOI 10 1021 ja062082i PMID 16910676. Из изложенного ясно, что каждая пара гомологичных хромосом образована объединением отцовских и материнских хромосом при оплодотворении, слиянии половых клеток гамет И наоборот, при образовании половых клеток из каждой пары гомологичных хромосом гамету попадает только одна Хромосомы разных гомологичных пар отличаются по размерам и форме.

Хромопласты от греч chromatos цвет, краска и plastos вылепленный это окрашенные пластиды Цвет их обусловлен наличием следующих пигментов каротина оранжевожелтый, ликопина красный и ксантофилла желтый Хромопластов особенно много клетках лепестков цветков и оболочек плодов Больше всего хромопластов плодах и увядающих цветках и листьях Хромопласты могут развиваться из хлоропластов, которые при этом теряют хлорофилл и накапливают каротиноиды Это происходит при созревании многих фруктов налившись спелым соком, они желтеют, розовеют или краснеют Основная функция хромопластов заключается обеспечении окраски цветов, плодов, семян.

Строение и химический состав Клеточная стенка растительных клеток состоит, главным образом, из полисахаридов Все компоненты, входящие состав клеточной стенки, можно разделить на 4 группы Структурные компоненты, представленные целлюлозой у большинства автотрофных растений Компоненты матрикса, основного вещества, наполнителя оболочки гемицеллюлозы, белки, липиды Компоненты, инкрустирующие клеточную стенку, откладывающиеся и выстилающие ее изнутри лигнин и суберин Компоненты, адкрустирующие стенку, откладывающиеся на ее поверхности, кутин, воск Основной структурный компонент оболочки целлюлоза представлена неразветвленными полимерными молекулами, состоящими из 100011000 остатков D глюкозы, соединенных между собой гликозидными связями Наличие гликозидных связей создает возможность образования поперечных стивок Благодаря этому, длинные и тонкие молекулы целлюлозы объединяются элементарные фибриллы или мицеллы Микрофибриллы оболочки погружены аморфный пластичный гель матрикс Матрикс является наполнителем оболочки В состав матрикса оболочек растений входят гетерогенные группы полисахаридов, называемые гемицеллюлозами и пектиновыми веществами Гемицеллюлозы представляют собой ветвящиеся полимерные цепи, состоящие из различных остатков гексоз Dглюкоза, Dгалактоза, манноза, пентоз Lксилоза, Lарабиноза и уриновых кислот глюкуроновая и галактуроновая Эти компоненты гемицеллюлоз сочетаются между собой разных количественных отношениях и образуют разнообразные комбинации Гемицеллюлозы теле растений играют Механическую роль, участвуя наряду с целлюлозой и другими веществами построении клеточных стенок Роль запасных веществ, отлагающихся, а затем расходующихся При этом функцию запасного материала несут преимущественно гексозы а гемицеллюлозы с механической функцией обычно состоят из пентоз В качестве запасных питательных веществ гемицеллюлозы отлагаются также семенах многих растений Пектиновые вещества имеют довольно сложный химический состав и строение Это гетерогенная группа, которую входят разветвленные полимеры, несущие отрицательные заряды изза множества остатков галактуроновой кислоты Характерная особенность пектиновые вещества сильно набухают воде, а некоторые ней растворяются Легко они разрушаются и под действием щелочей и кислот.

К группе гемопротеинов относятся гемоглобин и его производные, миоглобин, хлорофилл содержащие белки и ферменты вся цитохромная система, каталаза и пероксидаза Все они содержат качестве небелкового компонента структурно сходные железо или магний порфирины но различные по составу и структуре белки обеспечивая тем самым разнообразие их биологических функций Гемоглобин качестве белкового компонента содержит глобин а небелкового гем Видовые различия гемоглобина обусловлены глобином то время как гем одинаков у всех видов гемоглобина Основу структуры простетической группы большинства гемосодержащих белков составляет порфириновое кольцо, являющееся свою очередь производным тетрапиррольного соединения порфирина Последний состоит из четырех замещенных пирролов.

За последние годы потребность значительных количествах аминокислот неуклонно возрастает связи с широким использованием их биохимии, питании, микробиологии и при исследовании растительных и животных тканей Кроме того, аминокислоты нашли широкое применение качестве добавок к природным и переработанным продуктам питания В прошлом потребность большинстве аминокислот могла быть удовлетворена путем их выделения из кислотных, щелочных и энзиматических гидролизатов белков или из других природных источников Фактически эти методы и до настоящего времени применяют промышленности при производстве аргинина, аспарагина, цистина, глутаминовой кислоты, гистидина, оксипролина, пролина и тирозина Однако сейчас эти методы не представляют собой лучшего пути получения большинства аминокислот, входящих состав белков В настоящее время существует целый ряд удобных синтетических методов, позволяющих легко получить аланин, аспарагиновую кислоту, глицин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, серин, треонин, триптофан и валин, а также многие другие аминокислоты, причем как лабораторном, так и промышленном масштабах Наиболее существенные из этих синтетических методов будут подробно рассмотрены данной главе.

Питательная резервная функция Эту функцию осуществляют так называемые резервные белки, являющиеся источниками питания для развития плода, например белки яйца овальбумины Основной белок молока казеин также выполняет главным образом питательную функцию Ряд других белков несомненно используется организме качестве источника аминокислот, которые свою очередь являются предшественниками биологически активных веществ, регулирующих процессы обмена веществ. Цитология греч цитос клетка, логос наука наука о клетках Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции клеток организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособление клеток к условиям окружающей среды. Цитология одна из молодых биологических наук, её возраст около 100 лет Возраст же термина клетка насчитывает около 300. Мембрана крепостная стена клетки, но только том смысле, что она ограждает и защищает внутреннее содержимое клетки Растительную клетку можно отделить от наружной оболочки Можно разрушить оболочку у бактерий Тогда может показаться, что они вообще ничем не отделены от окружающего раствора это просто кусочки студня с внутренними включениями.

Ядро самый заметный и самый большой органоид клетки, который первым привлёк внимание исследователей Клеточное ядро лат nucleus, греч карион открыто 1831 году шотландским учёным Робертом Брауном Его можно сравнить с кибернетической системой, где имеет место хранение, переработка и передача цитоплазму огромной информации, заключённой очень малом объёме Ядро играет главную роль наследственности Ядро выполняет также функцию восстановления целостности клеточного тела регенерация, является регулятором всех жизненных отправлений клетки Форма ядра чаще всего шарообразная или яйцевидная Важнейшей составной частью ядра является хроматин от греч хрома цвет, окраска вещество, хорошо окрашивающееся ядерными красками. Внутреннее содержимое ядра составляет ядерный сок, заполняющий пространство между структурами ядра В ядре всегда присутствует одно или несколько ядрышек В ядрышке образуются рибосомы Поэтому между активностью клетки и размером ядрышек существует прямая связь чем активнее протекают процессы биосинтеза белка, тем крупнее ядрышки и, наоборот, клетках, где синтез белка ограничен, ядрышки или очень невелики, или совсем отсутствуют. Метафаза характеризуется наличием хорошо видимых хромосом, располагающихся экваториальной плоскости клетки Каждая хромосома состоит из двух хроматид и имеет перетяжку центромеру, к которой прикрепляются нити веретена деления После деления центромеры каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой.

Обмен веществ выполняет две функции Первая функция обеспечение клетки строительным материалом Из веществ, поступающих клетку, аминокислот, глюкозы, органических кислот, нуклеотидов клетке непрерывно происходит биосинтез белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот Биосинтез это образование белков, жиров, углеводов и их соединений из более простых веществ В процессе биосинтеза образуются вещества, свойственные определённым клеткам организма Например, клетках мышц синтезируются белки, обеспечивающие их сокращение Из белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот формируется тело клетки, её мембраны, органоиды Реакции биосинтеза особенно активно идут молодых, растущих клетках Однако биосинтез веществ постоянно происходит клетках, закончивших рост и развитие, так как химический состав клетки течение её жизни многократно обновляется Обнаружено, что продолжительность жизни молекул белков клетки колеблется от 23 часов до нескольких дней После этого срока они разрушаются и заменяются вновь синтезированными Таким образом, клетка сохраняет функции и химический состав.

В крови количество глюкозы поддерживается на относительно постоянном уровне около 0, 11 Уменьшение содержания глюкозы вызывает понижение температуры тела, расстройство деятельности нервной системы, утомление Повышение количества глюкозы вызывает её отложение печени виде запасного животного крахмала гликогена Значение глюкозы для организма не исчерпывается её ролью как источника энергии Глюкоза входит состав цитоплазмы и, следовательно, необходима при образовании новых клеток, особенно период роста. Углеводы имеют важное значение и обмене веществ центральной нервной системы При резком снижении количества сахара крови отмечаются расстройства деятельности нервной системы Наступают судороги, бред, потеря сознания, изменение деятельности сердца. Научные открытия, совершенные лауреатами касаются жизненного цикла раковых клеток В частности, они обнаружили ключевые регуляторы деления клеток нарушение этого процесса ведет к возникновению раковых клеток Результаты исследований могут быть использованы при диагностике болезни и имеют важное значение для перспективы создания новых методов лечения рака Трое победителей были определены утром 08 10 01 результате голосования членов комитета, которое прошло Каролинском институте Стокгольма. Далее перед дерзающими маячит манящая идея воспроизводства Эйнштейнов, Пушкиных, Лобачевских, Ньютонов Налепили гениев и рванули вперед по пути прогресса.

Однако буквально все от ученых до простой публики сознают, что выращивание человека на запчасти порождает немало вопросов этического плана Уже сейчас мировое сообщество располагает документами, согласно которым подобное не должно быть позволено Конвенция о правах человека устанавливает принцип Интересы и благо человеческого существа должны иметь приоритет над односторонне рассматриваемыми интересами общества и развития науки. В настоящее время выделяют два уровня клеточной организации прокариотический и эукариотический Прокариотические клетки типичны для одноклеточных организмов прокариот, тогда как эукариотические клетки характерны для эукариот, большинство которых является многоклеточными организмами. Так называемой типичной клетки природе не существует, но у тысяч различных видов клеток можно выделить общие черты стро ения Каждая клетка состоит из двух важнейших, тесно взаимосвязанных частей цитоплазмы и ядра.

От внешней среды цитоплазма отграничена наружной клеточ ной мембраной цитоплазматической мембраной, плазматической мембраной, плазмалеммой Плазматическая мембрана плотная ультрамикроскопическая пленка толщина 7 10 нм, состоящая из нескольких слоев Центральный слой представлен двумя рядами липидов, которые на разную глубину с наружной и внутренней стороны погружены многочисленные и разнообразные молекулы белка У большинства растительных клеток помимо мем браны снаружи имеется еще толстая целлюлозная оболочка кле точная стенка Она выполняет опорную функцию за счет жесткого наружного слоя, придающего клеткам четкую форму.

На поверхности клеток мембрана образует удлиненные вы росты микроворсинки, складки, что во много раз увеличивает всасывающую или выделительную поверхность С помощью мем бранных выростов клетки соединяются друг с другом тканях и органах многоклеточных организмов на складках мембран распо лагаются разнообразные ферменты, участвующие обмене веществ Цитоплазма содержит целый ряд структур органелл, или орга ноидов, каждая из которых имеет свои особенности строения и выполняет определенную функцию Органоиды взвешены жидкой среде цитоплазмы, которую называют цитоплазматическим матриксом, или гиалоплазмой Это наименее плотная часть клетки, на 85 состоящая из воды, на 10 из белков, остальной объем прихо дится на долю липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и мине ральных соединений Все эти вещества образуют коллоидный ра створ, близкий по консистенции к глицерину Коллоидное веще ство клетки зависимости от ее физиологического состояния и ха рактера воздействия внешней среды способно загустевать и пре вращаться твердый студень гель, который, свою очередь, при определенных условиях разжижается и вновь превращается жид кость золь Гиалоплазма играет значительную роль клетке Бла годаря вязкости и способности к перемещению гиалоплазма обес печивает непрерывное передвижение продуктов обмена веществ клетке Кроме того, примыкая к наружной клеточной мембране, она обеспечивает обмен веществами между клетками.

Вирусы существуют двух формах покоящейся, или внекле точной вирусные частицы, или вирионы, и внутриклеточной комплекс вирус клетка В активном состоянии вирусы пре бывают только находясь внутри клетки Вирусы способны прони кать определенные живые клетки и размножаться только внутри этих клеток Таким образом, вирусы это внутриклеточные пара зиты Вирусы, подобно всем другим организмам, обладают соб ственным генетическим аппаратом, который кодирует синтез ви русных частиц из биохимических предшественников, но активи зируется только при проникновении вируса клеткухозяина. Белки Белки биополимеры нерегулярного строения, мономерами которых являются аминокислоты В состав белков входит 20 видом аминокислот, при этом их количество и последовательность их соединения разных белковых молекулах различаются В результате белки имеют разнообразное строение и, как следствие, разнообразные свойства и функции Связь между аминокислотами называется пептидной и нигде больше живой и неживой природе не встречается. Защитная функция выполняется многими специфическими белками Антитела, вырабатываемые лейкоцитами кровь, защищают организм от болезнетворных микроорганизмов Белок плазмы протромбин защищает организм от кровопотери Белки интерфероны обеспечивают противовирусную защиту.

Во всех растениях и животных присутствует некое вещество, которое без сомнения является наиболее важным из всех известных веществ живой природы и без которого жизнь была бы на нашей планете невозможна Это вещество я наименовал протеин Так писал еще 1838 году голландский биохимик Жерар Мюльдер, который впервые открыл существование природе белковых тел и сформулировал свою теорию протеина Слово протеин белок происходит от греческого слова протейос, что означает занимающий первое место И самом деле, все живое на земле содержит белки Они составляют около 50 сухого веса тела всех организмов У вирусов содержание белков колеблется пределах от 45. Пептидные цепи глобулярных белков сильно изогнуты, свернуты и часто имеют форму жестких шариков глобул Молекулы глобу лярных белков обладают низкой степенью асимметрии, они хорошо растворимы воде, причем вязкость их растворов невелика Это прежде всего белки крови гемоглобин, альбумин, глобулин. Строением белков объясняются их весьма разнообразные свой ства Они имеют разную растворимость некоторые растворяются воде, другие разбавленных растворах нейтральных солей, а некоторые совсем не обладают свойством растворимости например, белки покровных тканей При растворении белков воде образуется своеобразная молекулярнодисперсная система раствор высокомолекулярного вещества Некоторые белки могут быть вы делены виде кристаллов белок куриного яйца, гемоглобина крови.

В тонких кишках заканчивается переработка пищевых веществ, начавшаяся желудке и двенадцатиперстной кишке В желудке и двенадцатиперстной кишке белки, жиры и углеводы расщепляются почти полностью, только часть их остается непереваренной В тонких кишках под влиянием кишечного сока происходит окончательное расщепление всех пищевых веществ и всасывание продуктов расщепления Продукты расщепления попадают кровь Это происходит через капилляры, каждый из которых подходит к ворсинке, расположенной на стенке тонких кишков. Поступление полноценных белков с пищей крайне важно для растущего организма, так как организме ребенка не только происходит восстановление отмирающих клеток, как у взрослых, но и большом количестве создаются новые клетки. Аминокислоты бесцветные кристаллические вещества, обычно растворимые воде Благодаря пептидным связям аминокислоты объединяются друг с другом, образуя полипептиды белки. Если организме нормальное количество аминокислот, то и минералы с витаминами выполняют все свои полезные функции. Биогеоценотический и биосферный уровень на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, свою очередь, образуют биосферу. Клеточная теория 1840г Матиас Шлейден немецкий ботаник и Теодор Шванн немецкий цитолог. Центриоли клеточный центр Центр организации цитоскелета Необходим для процесса клеточного деления равномерно распределяет хромосомы. Эндоплазматический ретикулум Выполняет синтез и обеспечивает транспорт белков и липидов.

Совокупность хромосом соматической клетки, типичной для данной систематической группы организмов, называется кариотипом или хромосомным набором Число хромосом зрелых половых клетках называется гаплоидным и обозначается буквой n Соматические клетки содержат двойное число хромосом диплоидный набор 2n Клетки, имеющие более двух наборов хромосом называются полиплоидными Парные хромосомы, одинаковые по форме, структуре и размерам, но имеющие разное происхождение одна материнская, другая отцовская являются гомологичными В клетках человека диплоидный набор составляет 46 хромосом. Функция хромосом хромосомах заключена наследственная информация В хромосоме линейном порядке расположены гены, самоудвоение и закономерное распределение хромосом дочерней клетке при клеточном делении обеспечивает передачу наследственных свойств организма от поколения к поколению. Перед началом мейоза каждая хромосома реплицируется удваивается Для того, чтобы образовались ядра гамет, содержащие одинаковый гаплоидный набор хромосом, необходимы два ядерные деления Эти деления так и называются первое деление мейоза и второе деление мейоза.

Белки это природные органические соединения, состоящие из макромолекул, относительная молекулярная масса которых составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов Каждая аминокислота белка содержит специфическую для нее группу Аминокислоты образуют своеобразный алфавит из 20 букв, которые объединяются группы слова, определяющие молекулярную структуру белка и его биологическую функцию. Дальнейшие исследования показали, что все ферменты за редким исключением вещества белковой природы Однако биологические функции белков многообразны Трудно назвать процессы, которых белки не принимают участия В частности, белкигормоны регулируют основные жизненно важные процессы рост, развитие, размножение, обмен веществ Кроме того, белок входит состав гемоглобина красного дыхательного пигмента крови человека и многих животных, который переносит кислород от органов дыхания к тканям, а углекислый газ от тканей к дыхательным органам Роль гемоглобина чрезвычайно велика он доставляется кровеносной системой ко всем органам и самые удаленные части тела и снабжает клетки кислородом Белкииммуноглобулины выполняют важную для организма защитную функцию Они содержатся глобулиновой фракции плазмы крови и участвуют создании иммунитета Мышечные сокращения и внутриклеточное движение результат взаимодействия молекул белков, функция которых, кроме того, заключается и координации движения.

Несмотря на большое разнообразие и существенные различия во внешнем виде и функциях, все клетки имеют общее строение они состоят из трех основных частей плазматической мембраны, контролирующей переход вещества из окружающей среды клетку и обратно, цитоплазмы с разнообразной структурой и клеточного ядра с носителем генетической информации рис 7 4 Все животные и некоторые растительные клетки содержат центриоли цилиндрические структуры, образующие клеточные центры Обычно растительные клетки окружены оболочкой клеточной стенкой Кроме того, они включают пластиды цитоплазматические органоиды специализированные структуры клеток, нередко содержащие пигменты, обусловливающие их окраску. Окружающая клетку плазматическая мембрана состоит из двух слоев молекул жироподобных веществ, между которыми находятся молекулы белков Она обладает избирательной проницаемостью и поддерживает нормальную концентрацию солей, Сахаров, аминокислот и других продуктов обмена веществ Мембрана играет важную роль при ее повреждении клетка сразу гибнет, то же время без некоторых других структурных элементов жизнь клетки может продолжаться Изменение проницаемости наружной мембраны первый признак гибели клетки.

Третичная структура образуется благодаря взаимо действию радикалов, частности радикалов аминокисло ты цистеина, которые содержат серу Атомы серы двух ами нокислот, находящихся на некотором расстоянии друг от друга полипептидной цепи, соединяются, образуя так называемые дисульфидные, илиSS, связи Благодаря этим взаимодействиям, а также другим, менее сильным связям, белковая спираль сворачивается и приобретает фор му шарика, или глобулы Таким образом третичная структура поддерживается связями трех типов ионными, водородными и дисульфидными, а также гидрофобными взаимодействиями Многие белки, обладающие третичной структурой, мо гут выполнять свою биологическую роль клетке. Почему же белки выполняют такое огромное количество различных функций. В 1958 Кендрью и 1959 Перутц расшифровали третичную структуру белков миоглобина и гемоглобина. Строго определенной последовательностью аминокислот полипептидной цепи. Определение типа и числа простетических групп если белок конъюгированный. Предварительная обработка белков, обладающих 4й структурой, с целью диссоциации субъединиц, их выделения и последующего изучения. Определение аминокислотной последовательности пептидных фрагментов секвенатор. Белки со схожими функциями имеют похожие последовательности, однако совпадение последовательности проявляется обычно лишь малой степени.

Высшие уровни структуры белков, их биологическая активность тесно связаны и фактически определяются аминокислотной последовательностью То есть, первичная структура генетически детерминирована и определяет индивидуальные свойства белков, их видовую специфичность, на ее основе формируются все последующие структуры. Наконец, субъединичная структура облегчает и ускоряет процесс молекулярной эволюции Мутации, приводящие лишь к небольшим конформационным изменениям на уровне третичной структуры за счет многократного усиления этих изменений при переходе к четвертичной структуре, могут способствовать появлению у белка новых свойств. Шапероновый комплекс имеет высокое сродство к белкам, на поверхности которых есть элементы, характерные для несвёрнутых молекул прежде всего участки, обогащённые гидрофобными радикалами Попадая полость шаперонового комплекса, белок связывается с гидрофобными радикалами апикальных участков Ш60 В специфической среде этой полости, изоляции от других молекул клетки происходит выбор возможных конформаций белка, пока не будет найдена единственная, энергетически наиболее выгодная конформация. Каждый индивидуальный белок, имеющий уникальную первичную структуру и конформацию, обладает и уникальной функцией, отличающей его от всех остальных белков Набор индивидуальных белков выполняет клетке множество разнообразных и сложных функций.

Под комплементарностью понимают пространственное и химическое соответствие взаимодействующих молекул Лиганд должен обладать способностью входить и пространственно совпадать с конформацией активного центра Это совпадение может быть неполным, но благодаря конформационной лабильности белка, активный центр способен к небольшим изменениям и подгоняется под лиганд Кроме того, между функциональными группами лиганда и радикалами аминокислот, образующих активный центр, должны возникать связи, удерживающие лиганд активном центре Связи между лигандом и активным центром белка могут быть как нековалентными ионными, водородными, гидрофобными, так и ковалентными. Центр связывания белка с лигандом часто располагается между доменами Например, протеолитический фермент трипсин, участвующий гидролизе пептидных связей пищевых белков кишечнике, имеет 2 домена, разделённых бороздкой Внутренняя поверхность бороздки формируется аминокислотными радикалами этих доменов, стоящими полипептидной цепи далеко друг от друга Сер 177 Гис 40 Асп. Белки это природные биополимеры, являющиеся продуктами реакции поликонденсации природных альфааминокислот.

Эта смесь аминокислот поступает межтканевую жидкость, а оттуда клетки организма, которых они аминокислоты вступают различные превращения Одна часть этих соединений непосредственно используется для синтеза белков, характерных для данного организма, вторая подвергается переаминированию или дезаминированию, давая новые соединения, необходимые организму, третья окисляется и является источником энергии, необходимой организму для реализации своих жизненных функций. Увеличение количества белков больше чем до 3, 03, 5 на 1 кг массы тела нарушает деятельность нервной системы, печени и почек. Процесс разрушения структуры белковой молекулы называется денатурацией. Н 2 О самое распространенное соединение живых организмах Содержание ее разных клетках колеблется довольно широких пределах от 10 эмали зубов до 98 теле медузы, но среднем она составляет около 80 массы тела Исключительно важная роль воды обеспечении процессов жизнедеятельности обусловлена ее физикохимическими свойствами Полярность молекул и способность образовывать водородные связи делают воду хорошим растворителем для огромного количества веществ Большинство химических реакций, протекающих клетке, может происходить только водном растворе Вода участвует и во многих химических превращениях. Сложные углеводы, образованные многими моносахаридами, называются полисахаридами Мономером таких полисахаридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является глюкоза.

В настоящее время основные положения клеточной теории формулируются следующим образом. Совокупность реакций биологического синтеза называется пластическим обменом или ассимиляцией Название этого вида обмена отражает его сущность из простых веществ, поступающих клетку извне, образуются вещества, подобные веществам клетки. Некоторые бактерии, лишенные хлорофилла, способны к синтезу органических соединений, при этом они используют энергию химических реакций неорганических веществ Преобразование энергии химических реакций химическую энергию синтезируемых органических соединений называется хемосинтезом К группе автотрофов хемосинтетиков хемотрофов относят нитрифицирующие бактерии Некоторые из них используют энергию окисления аммиака азотистую кислоту, другие энергию окисления азотистой кислоты азотную Известны хемосинтетики, извлекающие энергию из окисления двухвалентного железа трехвалентное или из окисления сероводорода до серной кислоты Фиксируя атмосферный азот, переводя нерастворимые минералы форму, пригодную для усвоения растениями, хемосинтезирующие бактерии играют важную роль круговороте веществ природе. Углеводы входят состав носителей генетической информации нуклеиновых кислот. Структурная функция Двойной слой фосфолипидов является основой клеточной мембраны. Номенклатура Соединение, состоящее из основания и углевода, называется нуклеозидом Азотистые основания соединяются с 1 углеродным атомом пентозы гликозидной связью.

Мутагены факторы, являющиеся причиной индуцированных мутаций Они бывают. Наиболее характерной и бросающейся глаза структурой ядерной оболочке является ядерная пора Поры оболочке образуются за счет слияния двух ядерных мембран виде округлых сквозных отверстий или перфораций с диаметром 8090 нм Округлое сквозное отверстие ядерной оболочке заполнено сложноорганизованными глобулярными и фибриллярными структурами Совокупность мембранных перфораций и этих структур называют комплексом пор ядра Тем самым подчеркивается, что ядерная пора не просто сквозная дыра ядерной оболочке, через которую непосредственно вещества ядра и цитоплазмы могут сообщаться. Ядерная оболочка система, разграничивающая два основных клеточных отсека цитоплазму и ядро Ядерные оболочки полностью проницаемы для ионов, для веществ малого молекулярного веса, таких, как сахара, аминокислоты, нуклеотиды Считается, что белки молекулярного веса до 70 тыс И размером не больше 4, 5 нм могут свободно диффундировать через оболочку. В препаратах хроматина эти фракции гистонов обнаруживаются приблизительно равных количествах, кроме Н 1 которого примерно 2 раза меньше любой из других фракций. Было найдено, что аморфные участки ядрышек неоднородны В их структуре выявляются малоокрашенные зоны фибриллярные центры и окружающие их более темные участки, тоже имеющие фибриллярное строение.

Функции вакуоли 1 накопление и хранение воды, 2 регуляция водносолевого обмена, 3 поддержание тургорного давления, 4 накопление водорастворимых метаболитов, запасных питательных веществ, 5 окрашивание цветов и плодов и привлечение тем самым опылителей и распространителей семян, 6 см функции лизосом. Углерод входит состав всех органических веществ скелет из атомов углерода составляет их основу Кроме того, виде CO 2 фиксируется процессе фотосинтеза и выделяется ходе дыхания, виде CO низких концентрациях участвует регуляции клеточных функций, виде CaCO 3 входит состав минеральных скелетов. Натрий участвует поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессы осморегуляции том числе работу почек у человека и создании буферной системы крови. Ультрамикроэлементы составляют менее 0, 0000001 организмах живых существ, к ним относят золото, серебро оказывают бактерицидное воздействие, ртуть подавляет обратное всасывание воды почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты Так же к ультрамикроэлементам относят платину и цезий Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны. Урок Тема Разнообразие организмов Вирусы Элементы содержания, проверяемые на. Реферат Курсовая Ядро, его строение и химический состав Функция ядра Роль ядра процессе передачи наследственность и синтезе белков.

Липиды это вещества органического происхождения, которые присутствуют клетках живых организмов К этой группе относятся и жироподобные вещества Чаще всего клетке присутствует два три процента липидов Некоторые из них присутствуют качестве энергетического запаса, иные участвуют строении клеточной оболочки Функции липидов различны Их них вырабатываются стероидные гормоны, простагландины и компоненты желчи, они необходимы для построения клеток В крови также присутствуют составляющие липидов жирные кислоты мононенасыщенные, насыщенные и полиненасыщенные, холестерин, триглицериды, эфиры, фосфолипиды. Сахароза C 12 H 22 O 11 или свекловичный сахар тростниковый сахар быту просто сахар дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов глюкозы и фруктозы. Основные понятия и термины по теме клетка, макромикроэлементы, неорганические вещества, биополимеры, мономеры, углеводы, липиды, гормон, фермент, витамины, нуклеиновые кислоты в органические вещества белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты 1 Цитология гр kytos клетка, logos учение наука о строении, функции и развитии клетки. Ультрамикроэлементы оказывают бактерицидное воздействие, подавляют обратное всасывание воды почечных канальцах, оказывают воздействие на ферменты При его недостатке селена развиваются раковые заболевания Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.

Биологи выделяют две большие систематические группы клеток прокариотические и эукариотические Прокариотические клетки не содержат настоящего ядра и ряда органоидов Эукариотические клетки содержат ядро, котором находится наследственный аппарат организма Прокариотические клетки это клетки бактерий, синезеленых водорослей Клетки всех остальных организмов относятся к эукариотическим. Выделяют два типа взаимодействия вируса с клеткой 1 Горизонтальныйпутем выхода вирусной частицы из одной клетки и внедрения другую клетку. Пластический обмен анаболизм, ассимиляция это совокупность реакций биологического синтеза Все процессы метаболизма идут под контролем наследственного аппарата Фотосинтез особый тип обмена веществ, происходящий клетках растений и ряда бактерий, содержащих хлорофилл и хлоропласты Фотосинтез процесс образования органических веществ хлоропластах из углекислого газа и воды с использованием энергии солнечного света Суммарное уравнение фотосинтеза. Каждый этап биосинтеза катализируется соответствующим ферментом и обеспечивается энергией. Замена лишь одной аминокислоты составе белковой молекулы или изменение последовательности расположения аминокислот может привести к изменению функций белка Этим и объясняется большое разнообразие строении белковой молекулы первичной структуры Потому не удивительно, что живой организм, чтобы иметь возможность выполнять свои функции, использует особенный виды белков и его возможности этом отношении неограниченные.

Пространственное расположение полипептидных цепей также определяет свойства белков В живой клетке полипептидные цепи скрученные или согнутые, имеют вторичную или третичную структуру. В четвертичной структуре белковые субединицы не связаны химически, однако вся структура достаточно крепкая благодаря действию слабых межмолекулярных. Благодаря функционированию иммунной системы организма обеспечивается распознавание антигенов антигенным детерминантам характерным участкам их молекул Благодаря этому специфически связываются и обеззараживаются чужеродные вещества. Ферментативный катализ подчиняется тем же законам, что и неферментативный катализ химической промышленности, однако отличие от последнего характеризируется чрезвычайно высокой степенью специфичности фермент катализирует только одну реакцию или действует лишь на один тип связи Этим обеспечивается тонкое регулирование всех жизненно важных процессов дыхание, пищеварение, фотосинтез и, происходящих клетке и организме.

 
 

© Copyright 2017-2018 - the-institution