RSS    

   Учение о клетке

Органические вещества. В составе клетки они представлены белками,

углеводами, жирами, нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК) и

аденозинтрифосфатом (АТФ).

Белки. Это основная составная часть любой живой клетки. На их долю

приходится 50—80 % сухой массы клетки. Химический состав белков чрезвычайно

разнообразен, и в то же время все они построены по одному принципу.

Белок—это полимер, молекула которого состоит из многих мономеров — молекул

аминокислот. Всего известно-20 различных аминокислот, входящих в состав

белков. Каждая из них имеет карбоксильную группу (СООН), аминогруппу (NH2)

и радикал, которым одна аминокислота отличается от другой. В молекуле белка

аминокислоты химически соединены

прочной пептидной связью (—CO—NH—), в которой углерод карбоксильной группы

одной аминокислоты соединяется с азотом аминогруппы последующей

аминокислоты. При этом выделяется молекула воды. Соединение, состоящее из

двух или большего числа аминокислотных остатков, называется полипептидом.

Последовательность аминокислот в полипептидной цепи определяет первичную

структуру молекулы белка.

В молекуле того или иного белка одни аминокислоты могут многократно

повторяться, а другие совсем отсутствовать. Общее число аминокислот,

составляющих одну молекулу белка, иногда достигает нескольких сотен тысяч.

В результате молекула белка представляет собой макромолекулу, т.е. молекулу

с очень большой молекулярной массой.

Химические и физиологические свойства белков определяются не только тем,

какие аминокислоты входят в их состав, но и тем, какое место в длинной

цепочке белковой молекулы занимает каждая из аминокислот. Так достигается

огромное разнообразие первичной структуры белковой молекулы. В живой клетке

белки имеют еще вторичную и третичную структуру. Вторичная структура

белковой молекулы достигается ее спирализацией; длинная цепочка соединенных

между собой аминокислот закручивается в спираль, между изгибами которой

возникают более слабые водородные связи. Третичная структура определяется

тем, что спирализованная молекула белка еще многократно и закономерно

сворачивается, образуя компактный шарик, в котором звенья спирали

соединяются еще более слабыми бисульфидными связями (-S—S—). Кроме того, в

живой клетке могут быть и более сложные формы — четвертичная структура,

когда несколько молекул белка объединяются в агрегаты постоянного состава

(например, гемоглобин).

Белки выполняют в клетке разнообразные функции. Функциональной

активностью обладают белки с третичной структурной организацией, но в

большинстве случаев только переход белков третичной организации в

четвертичную структуру обеспечивает специфическую функцию.

Ферментативная функция. Все биологические реакции в клетке протекают

при участии особых биологических катализаторов — ферментов, а любой фермент

— белок, ферменты локализованы во всех органеллах клеток и не только

направляют ход различных реакций, но и ускоряют их в десятки и сотни тысяч

раз. Каждый из ферментов строго специфичен. Так, распад крахмала и

превращение его в сахар (глюкозу) вызывает фермент амилаза, тростниковый

сахар расщепляет только фермент инвертаза и т.д. Многие ферменты давно уже

применяют в медицинской, а также в пищевой (хлебопечение, пивоварение и

др.). промышленности.

Структурная функция. Белки входят в состав всех мембран, окружающих и

пронизывающих клетку, и органелл. В соединении с ДНК белок составляет тело

хромосом, а в соединении с РНК — тело рибосом. Растворы низкомолекулярных

белков входят в состав жидких фракций клеток.

Транспортная функция. Именно с белками связан перенос кислорода, а также

гормонов в теле животных и человека (его осуществляет белок крови —

гемоглобин).

Двигательная функция. Все виды двигательных реакций клетки выполняются

особыми сократительными белками, которые обусловливают сокращение

мускулатуры, движение жгутиков и ресничек у простейших, перемещение

хромосом при делении клетки, движение растений.

Защитная функция. Многие белки образуют защитный покров, предохраняющий

организм от вредных воздействий, например роговые образования — волосы,

ногти, копыта, рога. Это механическая защита.

В ответ на внедрение в организм чужеродных белков (антигенов) в клетках

крови вырабатываются вещества белковой природы (антитела), которые

обезвреживают их, предохраняя организм от повреждающего действия. Это

иммунологическая защита.

Энергетическая функция. Белки могут служить источником энергии.

Расщепляясь до конечных продуктов распада — диоксида углерода, воды и

азотсодержащих веществ, они выделяют энергию, необходимую для многих

жизненных процессов в клетке.

Углеводы. Это необходимый компонент любой клетки. В растительных клетках

их значительно больше, чем в животных. Углеводы содержат только углерод,

водород и кислород. К простейшим углеводам относятся простые сахара

(модосахариды). Они содержат пять (пентозы) или шесть (гексозы) атомов

углерода и столько же молекул воды. Примерами моносахаридов могут служить

глюкоза и фруктоза, находящиеся во многих плодах растений. Кроме растений

глюкоза входит также в состав крови.

Сложные углеводы состоят из нескольких молекул простых углеводов. Из двух

моносахаридов образуется дисахарид. Пищевой сахар (сахавоза), например,

состоит из молекулы глюкозы и молекулы фруктозы. Значительно большее число

молекул простых углеводов входит в такие сложные углеводы, как крахмал,

гликоген, клетчатка (целлюлоза). В молекуле клетчатки, например, от 300 до

3000 молекул глюкозы.

Углеводы — своеобразное «топливо» для живой клетки;

окисляясь, они высвобождают химическую энергию, которая расходуется клеткой

на процессы жизнедеятельности. Углеводы выполняют и важные строительные

функции, например у растений из них образуются стенки клеток.

Жиры и липоиды. В качестве обязательного компонента содержатся в любой

клетке. Жиры представляют собой соединение глицерина с различными жирными

кислотами, липоиды — эфиры жирных кислот и спиртов, но не глицерина. Именно

этим кислотам липоиды обязаны своим важным биологическим свойством — не

растворяться в воде. Этим же определяется и их роль в биологических

мембранах клетки. Средний, липидный, слой мембран препятствует свободному

перемещению воды из клетки в клетку. Жиры используются клеткой как источник

энергии. Подкожный жир играет важную теплоизоляционную роль.

[pic]

У животных, особенно у водных млекопитающих. У животных, впадающих

[pic]

зимой в спячку жиры обеспечивают организм необходимой энергией. Они

составляют запас питательных веществ в сменах и плодах растений.

Нуклеиновые кислоты. Впервые были обнаружены в ядрах клеток. Существует два

типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонук-леиновые (ДНК) и рибонуклеиновые

(РНК), ДНК образуется и содержится преимущественно в ядре клетки,

Рис. 1. Модель двойной спирали молекулы ДНК. А — участок двуспиральной

молекулы ДНК; Б — схема участка деспирализованных цепей. Ясно видна

комплементарность оснований, водородные связи между ними показаны точками

РНК, возникая в ядре, выполняет свои функции в цитоплазме и ядре.

Молекула ДНК — очень длинная двойная цепочка, спирально закрученная

вокруг своей продольной оси (рис. 1). Длина ее во многие сотни раз

превышает длину цепочки белковой молекулы. Каждая одинарная цепочка

представляет собой полимер и состоит из отдельных соединенных между собой

мономеров — нуклеотидов.

В состав любого нуклеотида входят два постоянных химических компонента

(фосфорная кислота и углевод дезоксирибоза) и один переменный, который

может быть представлен одним из четырех азотистых оснований: аденином,

гуанином, тимином или цитозином. Поэтому в молекулах ДНК всего четыре

разных нуклеотида. Разнообразие же молекул ДНК огромно и достигается

благодаря различной последовательности нуклеотидов в цепочке ДНК.

Две цепи ДНК соединены в одну молекулу азотистыми основаниями. При этом

аденин соединяется только с тимином, а гуанин - с цитозином. В связи с этим

последовательность нуклеотидов в одной цепочке жестко определяет

последовательность в другой цепочке. Строгое соответствие нуклеотидов друг

другу в парных цепочках молекулы ДНК получило название комплементарности

(рис. 1). Это свойство лежит в основе образования новых молекул ДНК на базе

исходной молекулы.

Редупликация сводится к тому, что под действием специального фермента

исходная двойная цепочка молекулы ДНК постепенно распадается на две

одинарные — и тут же к каждой из них по принципу химического сродства

(аденин к тимину, гуанин к цитозину) присоединяются свободные нуклеотиды.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6


Новости


Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

                   

Новости

© 2010.