1. Механізми денатурації

Практично будь помітна зміна зовнішніх умов, наприклад, нагрівання або обробка білка кислотою призводить до послідовного порушення четвертинної, третинної і вторинної структур білка. Зазвичай денатурація викликається підвищенням температури, дією сильних кислот і лугів, солей важких металів, деяких розчинників ( спирт), радіації та ін

Денатурація часто призводить до того, що в колоїдному розчині білкових молекул відбувається процес агрегації частинок білка в більш великі. Візуально це виглядає, наприклад, як освіта "білка" при смаженні яєць.

Етапи енерг. обм. реч

Етапи енергетичного обміну

Перший етап - підготовчий. Високомолекулярні органічні речовини ферментативного перетворюються на простіші: білки - в амінокислоти, крохмаль - в глюкозу, жири - у гліцерин і жирні кислоти. Енергії при цьому виділяється трохи і уся вона переходить у форму теплової енергії. Діти, на малюнку 3 коротко описаний цей етап.

Другий етап - безкисневий. Речовини, що утворилися на першому етапі, під дією ферментів зазнають подальший розпад. Як приклад може служити гліколіз - ферментативний безкисневий розпад молекули глюкози до двох молекул молочної кислоти в клітинах тваринних організмів. Учні, на малюнку 4 детально зображений безкинсевий етап.

У міру течії реакції гліколізу на кожному етапі виділяється вільна енергія. Сумарна її кількість розподіляється таким чином: одна частина розсіюється у вигляді теплоти, а інша зберігається в клітині і потім використовується.

Збереження виділеної енергії відбувається через розібрану вище систему "АТФ⇔АДФ". В даному випадку за рахунок енергії, що звільнилася при безкисневому розщеплюванні однієї молекули глюкози, дві молекули АДФ перетворюються на дві молекули АТФ. Пізніше енергія, як би законсервована в молекулах АТФ, буде використана (при їх зворотному перетворенні на АДФ) на процеси асиміляції, перенесення збудження і т. д.

Іншим прикладом безкисневого етапу енергетичного обміну може служити спиртове бродіння.

Третій етап - кисневий. Це етап остаточного розщеплювання органічних речовин шляхом окислення киснем повітря до простих неорганічних: СО2 і Н2О. Друзі, подивіться на малюнок 5, щоб зрозуміти цей етап. При цьому виділяється максимальна кількість вільної енергії, значна частина якої також резервується в клітині через утворення молекул АТФ. Так, дві молекули молочної кислоти, окислюючись до СО2 і Н2 O, передають частину своєї енергії 36 молекулам АТФ. Легко бачити, що третій етап енергетичного обміну найбільшою мірою забезпечує клітину вільною енергією, яка запасається шляхом синтезу АТФ.

Усі процеси синтезу АТФ здійснюються в мітохондріях клітин і універсальні для усього живого.

Функції білків

Які функції білків у живих організмах?

Одна з основних функцій білків - будівельна, або структурна. Білки є складовою частиною біологічних мембран. З них складаються структури, які виконують роль скелета клітин.

Як ви пам'ятаєте, головним компонентом хрящів і сухожилків є пружний міцний білок колаген (мал. 11). Волокна, що складаються з цього білка, є у багатьох різновидах сполучної тканини і надають їм міцності. Пружності кісткам надає білок осеїн.

Мал.11. Схема колагенових волокон Захисна функція білків полягає у запобіганні пошкодженням клітин, органів, проникненню в організм сторонніх сполук, хвороботворних мікроорганізмів, інших чужорідних тіл. Наприклад, особливі захисні білки - імуноглобуліни, або антитіла, що утворюються в організмі хребетних тварин і людини, здатні «впізнавати» та знешкоджувати бактерії, віруси, чужорідні для організму білки. Білки крові - фібрин, тромбопластин і тромбін - беруть участь у процесах її зсідання, що запобігає великим крововтратам у разі ушкодження стінок кровоносних судин.

Окремі складні білки клітинних мембран, змінюючи свою структуру, передають сигнали із зовнішнього середовища на інші ділянки мембрани або всередину клітини. Так вони здійснюють сигнальну функцію.

Завдяки скоротливій (або руховій) функції білків клітини, тканини, органи або увесь організм можуть змінювати форму, рухатись. Скоротливі білки актин і міозин, які входять до складу м'язових та деяких інших клітин, забезпечують їхню здатність до скорочення (мал.12). Білок тубулін входить до складу мікротрубочок - компонентів джгутиків і війок певних клітин еукаріотів.

Мал. 12. Схема будови м'язового волокна: світлі смужки - актин; темні - міозин

Деякі білки можуть відкладатись у клітинах про запас, тобто виконують запасаючу функцію (мал.13). Наприклад, білок овальбумін, що накопичується у білковій оболонці пташиних яєць. Його споживає пташеня перед виходом з яйця. В ендоспермі насіння багатьох видів рослин (пшениці, кукурудзи, рису та ін.) відкладаються білки, які споживають зародки під час свого розвитку. Це живильна функція білків.

Мал. 13. Білкові включення у зернівці пшениці

Одна з основних функцій білків - транспортна. Гемоглобін - дихальний пігмент крові людини, хребетних і багатьох безхребетних тварин - переносить кисень і деяку частку (до 10%) вуглекислого газу (мал.14). Цим забезпечується газообмін у клітинах і тканинах.

Мал. 14. Молекула гемоглобіну

Енергетична функція білків полягає в тому, що за повного розщеплення 1 г білків у середньому звільняється 17,2 кДж енергії.

Деякі білки (гормони білкової природи, ферменти) виконують регуляторну функцію. Вони регулюють активність обміну речовин, процеси росту і розвитку організмів.

Важливою функцією білків є каталітична. Каталіз (від грец. каталіз - припинення) - зміна швидкості перебігу хімічних реакцій під дією певних хімічних сполук. Каталітичну функцію - біокаталіз -у живих організмах виконують ферменти.

Будова та функції пластид

Пластиди є основними цитоплазматичними органелами клітин автотрофних рослин. Назва походить від грецького слова «plastos», що в перекладі означає «виліплений».

Головна функція пластид - синтез органічних речовин, завдяки наявності власних ДНК і РНК та структур білкового синтезу. У пластидах також містяться пігменти, що зумовлюють їх колір. Всі види даних органел мають складну внутрішню будову. Зовні пластиди покривають дві елементарні мембрани, є система внутрішніх мембран, занурених у строму або матрикс.

Класифікація пластид за забарвленням і виконуваною функцією передбачає розподіл цих органоїдів на три типи: хлоропласти, лейкопласти і хромопласти. Пластиди водоростей називаються хроматофорами.

Хлоропласти - це зелені пластиди вищих рослин, що містять хлорофіл - фотосинтезуючий пігмент. Являють собою тільця округлої форми розмірами від 4 до 10 мкм. Хімічний склад хлоропласта: приблизно 50% білка, 35% жирів, 7% пігментів, мала кількість ДНК і РНК. У представників різних груп рослин комплекс пігментів, що визначають забарвлення і беруть участь у фотосинтезі, відрізняється. Це підтипи хлорофілу і каротиноїди (ксантофіл і каротин). При розгляданні під світловим мікроскопом видна зерниста структура пластид - це грани. Під електронним мікроскопом спостерігаються невеликі прозорі сплощені мішечки (цистерни, або грани), утворені білково-ліпідною мембраною і розташовані безпосередньо в стромі. Причому деякі з них згруповані в пачки, схожі на стовпчики монет (тилакоїди гран), інші, більш великі знаходяться між тилакоїдами. Завдяки такій будові, збільшується активна синтезуюча поверхня ліпідно-білково-пігментного комплексу гран, в якому на світлі відбувається фотосинтез.

Хромопласти - пластиди, забарвлення яких буває жовтого, оранжевого або червоного кольору, що обумовлено накопиченням в них каротиноїдів. Завдяки наявності хромопластів, характерне забарвлення мають пелюстки квітів, осіннє листя, дозрілі плоди (помідори, яблука). Дані органоїди можуть бути різної форми - округлої, багатокутної, іноді голчастої.

Лейкопласти являють собою безбарвні пластіди, основна функція яких зазвичай запасу органічних речовин. Розміри цих органел відносно невеликі. Вони округлої або злегка довгастої форми, характерні для всіх живих клітин рослин. У лейкопластах здійснюється синтез із простих сполук більш складних - крохмалю, жирів, білків, які зберігаються про запас в бульбах, коренях, насінні, плодах. Під електронним мікроскопом помітно, що кожен лейкопласт покритий двошаровою мембраною, в стромі є тільки один або невелике число виростів мембрани, основний простір заповнений органічними речовинами. В залежності від того, які речовини накопичуються в стромі, лейкопласти ділять на амілопласти, протеїнопласти та елеопласти.

Всі види пластид мають спільне походження і здатні переходити з одного виду в інший. Так, перетворення лейкопластів у хлоропласти спостерігається при позеленінні картопляних бульб на світлі, а в осінній період в хлоропластах зеленого листя руйнується хлорофіл, і вони трансформуються в хромопласти, що проявляється пожовтінням листя. У кожній певній клітині рослини може бути тільки один вид пластид.

Транскрипція

Транскрипція — процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці, що відбувається у всіх живих клітинах, іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК.

У разі ДНК, що кодує білок, транскрипція є першим кроком біосинтезу білків, процесу, який кінець кінцем приводить до перекладу генетичного коду, через мРНК як проміжної ланки, у поліпептидну послідовність функціонального білка.

Транскрипція каталізується ферментом ДНК-залежною РНК-полімеразою. Процес синтезу РНК протікає в напрямку від 5'- до 3'- кінця, тобто РНК-полімераза рухається матричним ланцюжком ДНК у напрямі 3'->5'.

Рівень транскрипції більшості генів чітко регулююється за допомогою факторів транскрипції. Саме на цьому етапі відбувається більша частина регуляції експресії генів.

Зазвичай процес транскрипції поділяється на 3 стадії — ініціацію, елонгацію і термінацію.

Двомембранні органели