ХІМІЧНА ОРГАНІЗАЦІЯ клітки

ХІМІЧНА ОРГАНІЗАЦІЯ клітки

Мікро- та макроелементи.Неорганічні компоненти клітини: вода і її роль в клітці;катіони і аніони і їх роль в забезпеченні процесів життєдіяльності.Основні органічні речовини, що входять до складу клітини: білки, їх будова і функції;жири і вуглеводи як структурні компоненти та джерела енергії в клітині;нуклеїнові кислоти, їх типи, будова і функції, подвоєння молекул ДНК, синтез РНК, АТФ.

Ми приступаємо до вивчення самого нижчого рівня організації живої матерії - молекулярному.

Вивчення цієї теми сприяє закріпленню знань про єдність всієї природи; розумінню того, що живі об'єкти складаються з тих же хімічних елементів, що і об'єкти неживої природи.

За кількістю тих чи інших елементів входять до складу живих систем елементи можна об'єднати в три групи:

Макроелементи

- міститися в великих кількостях, в сумі складають понад 99% маси живого організму. Це кисень, водень, вуглець, азот, сірка, фосфор, натрій, калій, хлор, кальцій, магній. Мікроелементи - містяться в менших кількостях, але також відіграють велику роль. Це - йод, фтор, бор, мідь, марганець, цинк та інші. Ультрамікроелементи - містяться в ще більш менших кількостях. Але при цьому необхідно враховувати, всі вони відіграють певну роль. Взагалі в живих організмах містяться всі елементи, за винятком коротко живуть ізотопів і важких елементів, які за своєю природою нестабільні.

Відносно перших двох груп хімічних елементів точно відома їх роль в клітці, щодо третьої групи можна сказати, що їх біологічна роль ще вивчається.

Хімічні елементи, які беруть участь в процесах обміну речовин і володіють вираженою біологічною активністю, називають біогенними.

Загальна схема хімічної організації клітини допоможе при вивченні даного розділу:

Малюнок 1

При вивченні біологічних функції найважливіших хімічних компонентів клітини доцільно ознайомитися з їх основними фізико-хімічними властивостями. Так вода - найпростіше хімічна сполука, що входить до складу живих організмів, грає велику роль в життєдіяльності будь-якого організму. При цьому ця роль може бути частково пояснена фізико-хімічними властивостями води. Вода має дивну теплоємністю і теплопровідністю. Поведінка води поблизу точки замерзання вважається аномальним

. Порівняйте молекулярний вагу етилового спирту і води (С 2 Н 5 ОН і Н 2 О). Вода має значно менший молекулярна вага. Але спирт має більшу летючість, меншою теплотою пароутворення. Тобто, при кімнатній температурі спирт швидко випаровується, а вода не, залишається рідкою. При зниженні температури до мінус 4 ° С щільність води спочатку збільшується, а при переході в твердий стан (лід) зменшується, а у більшій частині речовин на Землі при такому процесі щільність збільшується. Лід не тоне у воді. У підсумку, на поверхні водойм утворюється теплоізоляційний шар і водойму зберігає рідкий стан і в люті морози (яке значення цього явища для життя?).

При вивченні інших неорганічних сполук клітини зверніть увагу на значення солей, а точніше аніонів та катіонів (всі процеси клітини відбуваються у водному розчині).

При вивченні органічних речовин клітини звертайте увагу на те, як будова і хімічний склад речовин накладає відбиток на їх властивості.

Так при вивченні ліпідів зверніть увагу на взаємодію жирів і води - це допоможе пояснити властивості мембран, основного структурного компонента клітини.

Особлива роль в організації живих систем належить білкам і нуклеїнових кислот. Білки є найважливішим і обов'язковим компонентом клітини. БІЛКИ - високомолекулярні БІОПОЛІМЕРИ, мономерами яких служать амінокислоти.

Перед вивченням будови і функцій білків необхідно повторити за підручником органічної хімії матеріал про будову, властивості і різноманітті амінокислот. Зверніть увагу на загальне в будові всіх амінокислот і на різницю в будові радикалів. Особливу увагу зверніть на здатність амінокислот вступати в реакцію один з одним з утворенням пептидного зв'язку і молекул води. Зверніть увагу на те, що амінокислоти містять як карбоксильні так і аміногрупи, що обумовлює їх високу реакційну здатність. Вони можуть з'єднаються з речовинами як кислої так і лужної природи.

БІЛКИ розрізняють: за амінокислотним складом (якісний і кількісний) І ПОРЯДКУ РОЗТАШУВАННЯ АМІНОКИСЛОТ У ЦЕПИ.

Необхідно звернути увагу ще на одну особливість білкових молекул. Справа в тому, що молекули білка багатовимірні, їх довгий ланцюг як би "упакована". Залежно від того, в якій стадії знаходиться процес і стан упаковки розрізняють:

Первинна

структура білка - тобто сама білкова, поліпептидний ланцюг (послідовність амінокислотних залишків); Вторинна структура - білкова ланцюг закручена в спіраль під дією водневих зв'язків; Третинна структура - спіраль згортається в клубок під дією гідрофобних-гідрофільних взаємодій (процес відбувається у водному розчині), що виникають дисульфідних зв'язків бічних радикалів між собою (виникають глобулярна структура) білка, а саме утворення отримало назву глобули); Четвертинного структура білка - виникає при взаємодії декількох глобул (наприклад, молекула гемоглобіну).

Вторинна, третинна і четвертинна структури білка залежать від первинної. Чим більше білкова молекула, чим вище її організація, тим слабкіше зв'язку (хімічні), тим легше руйнується молекула білка. Але якщо не зруйнована первинна структура білка, тобто можливість відновлення структури білка. Процес руйнування структури білка називається денатурацією. Поки ціла первинна структура білка процес денатурації може бути звернемо. У разі руйнування первинної структури білок гине.

Білки виконують в організмі безліч різних функцій, які є основою для живих організмів. Які це функції?

Каталітичних,

або ферментативна; ця функція унікальна, тому що багато процесів в клітці носять ферментативний характер.

Ця функція невластива іншим биополимерам.

- гемоглобін - транспорт кисню. ЗАЩИТНАЯ - утворення антитіл, згортання білка крові при утворенні фібрину. Скорочувальна - скоротливі білки в м'язовій тканині. СТРУКТУРНА - білки обов'язкові компоненти всіх клітинних мембран. ГОРМОНАЛЬНА - поряд з нервовою системою гормони-білки управляють роботою різних органів і організму в цілому. ЕНЕРГЕТИЧНА - білки поряд з ліпідами і вуглеводами є джерелами енергії в клітині.

Самостійно розберіть питання про структуру та функції ліпідів і вуглеводів.

Наступною групою органічних речовин клітини є НУКЛЕЇНОВІ кислоти. Дослідження показали дивовижну схожість нуклеїнових кислот у всіх живих організмів Землі, від вірусів, бактерій до людини. НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ ГРАЮТЬ ЦЕНТРАЛЬНУ РОЛЬ В біосинтез білка і ВИЗНАЧАЮТЬ СПАДКОВІ властивості ОРГАНИЗМА, ТОБТО ЯВЛЯЮТЬСЯ НОСІЯМИ СПАДКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ. У клітинах є два типи нуклеїнових кислот - ДНК і РНК.

Молекула ДНК не схожа ні на одне відоме хімічна сполука. При вивченні ДНК необхідно звернути увагу на кілька особливостей:

1. Молекула ДНК

складається не з однієї, а з двох полімерних ниток пов'язаних водневими зв'язками.

2. Мономерами ниток ДНК є нуклеотиди.

3. Нуклеотиди - хімічна сполука трьох різних речовин: азотистого підстави, вуглеводу (дезоксирибози), фосфорної кислоти.

4. Існує чотири типи азотистих основ: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц), тимін (Т), отже, існує чотири типи нуклеотидів.

Загальна схема:

5. Кожна нитка ДНК являє собою полинуклеотид, в якому в строго визначеному порядку (для кожного організму) слідують нуклеотиди.

6. У подвійній спіралі ДНК азотисті основи однієї нитки строго протистоять підстав інший нитки, підкоряючись принципом компліментарності: аденін

- тимін, ГУАНІН - ЦИТОЗИН.

Зверніть увагу на те, що нуклеотиди в ланцюзі з'єднані міцними ковалентними зв'язками, а полінуклеотідниє ланцюжки між собою неміцними водневими (А

- Т, Г - Ц). Отже, структура ДНК досить міцна і досить рухома.

Процес редуплікацію показаний в підручнику досить докладно. Зверніть увагу - генетичний матеріал здатний до Самоудвоение (розмноженню).

Молекула РНК являє собою одинарний полінуклеотидний нитку. Але, на відміну від ДНК, до складу РНК входить вуглевод рибоза і азотистих основ урацил замість тиміну.

Самостійно порівняйте функції ДНК і РНК (участь в зберіганні спадкової інформації, біосинтез білка, будову полинуклеотидной нитки, складі нуклеотидів).

Нуклеїнові кислоти відіграють провідну роль в біосинтезі білка.

Інформація про ПЕРВИННОЇ структурі білка закодована в молекулах ДНК. Ця інформація передається з ДНК в цитоплазму особливими молекулами РНК - інформаційно-РНК (і-РНК). У спеціальних органелах клітини - рибосомах відбувається біосинтез білка. Саме і-РНК, побудована комплементарно нитки ДНК, визначає порядок амінокислот в білкових молекулах. У синтезі білка бере участь і інший вид РНК - ТРАНСПОРТНА (т-РНК), яка доставляє амінокислоти до місця освіти білкових молекул - рибосоми. У ДНК ЗБЕРІГАЄТЬСЯ ІНФОРМАЦІЯ ПРО ВСІХ ВЛАСТИВОСТІ клітки І ОРГАНІЗМУ В ЦІЛОМУ, А РІЗНІ ВИДИ РНК БЕРУТЬ УЧАСТЬ У РЕАЛІЗАЦІЇ СПАДКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ ЧЕРЕЗ БІОСИНТЕЗ БЕЛКА.

Жива клітина є системою організованих в певні структури молекул, що беруть участь в безлічі біохімічних процесів, проведення яких вимагає витрат енергії. Найважливішу роль в біоенергетиці клітин відіграє АТФ - аденозинтрифосфорная кислота, що має макроергічні зв'язку між молекулами фосфорної кислоти. Енергію АТФ клітини використовують для процесів біосинтезу (білка), руху, виробництва тепла, виробництва нервових імпульсів, світіння (глибоководні риби) і т.д.

Питання і завдання для самоконтролю.

1. Назвіть основні макро- і мікроелементи клітини?

2. Які органічні і неорганічні речовини містяться в живій клітині?

3. Яка біологічна роль води в клітці?

4. Яку роль відіграють містяться в клітці катіони і аніони?

5. У чому полягає особливість будови біополімерів?

6. Що є мономером в білкових молекулах?

7. Чим викликана висока реакційна здатність амінокислот?

8. Що характерно для кожного рівня організації білкової молекули?

9. Чим пояснюється різноманіття білків?

10. Назвіть основні функції білків в клітині і дайте їм коротку характеристику?

11. Чим відрізняється будова біополімерів білків і вуглеводів?

12. Особливості будови молекули ДНК?

13. Яка будова нуклеотиду? Назвіть його компоненти.

14. Дайте порівняльну характеристику ДНК і РНК?

15. Опишіть, як відбувається самоудвоение молекули ДНК?

16. Як ви розумієте принцип комплементарності?

17. У молекулі ДНК аденіну 30% від загального числа азотистих основ. Визначте кількість цитозину і гуаніну.

18. Як відбувається синтез РНК?

19. Яка роль АТФ в клітці?

Сайт створено в системі uCoz