1. Полянський Ю.И., Браун А.Д., Верзилін Н.М. и др. Загальна біологія. Підручник для 9–10 кл. ср. шк/ Під ред. Ю.И. Полянського. 17-е вид., перероб. – М.: Просвещение, 1987.

2. Т.В.Іванова, г.С.Каликова, а.Н.Мягкова "Збірник завдань з загальної біології" Просвещение, м., 2002

3. "Біологія. Контрольні вимірювальні матеріали для підгот-ки к ЕГЭ, 2005"

4. В.В. Балабанова, Т.В. Максимцева Посібник “Біологія". Екологія. Здоровий засіб життя ” “Вчитель”, В.

5. А.П.Пуговкін, Н.А. Пуговкіна, В.С. Михеїв "Практикум по Загальній біології(10-11 кл)" Просвещение, М., 2002

6. А.В.Пименов, И.Н.Пименова "Дидактичні матеріали к розділу «Загальна біологія», 9-11 кл." М.: видавн.НЦ ЭНАС, 2004

7. Довідник студента: Біологія. М.: Филологическое общество "Слово", 2001. 640 с.

8. Р.Г. Заяц, и.В. Рачковская, в.М. Стамбровская. Біологія для поступающих в вузи. Минск: "Вышэйшая школа", 2000. 524 с.

9. А.А.Каменський, н.А.Соколова, с.А.Титів. 1000 вопросов и ответов. Біологія: Учебное пособие для поступающих в вузи. 2-е изд. М.: Книжний дім "Університет", 1999.

10. Геном, клонування, похождення людини.- Фрязино: Век «, 2004.- 224 с.: ил.- (Наука для всіх)

11. Історія життя на Землі. - М.: Застрель: АСТ, 2001.- 96 с.: ил.- (Энциклопедия для юношества)

12. Мамонтов с. Г. И др. Основи биологии: Курс для самообразования.- м.: Просвещение, 1992.- 416 с.: ил.

Рис1- Біологічно активні речовини.

Ферменти

В основі всіх життєвих процесів лежать тисячі хімічних реакцій. Вони йдуть в організмі без застосування високої температури і тиску, тобто в м'яких умовах. Речовини, які окислюються в клітках людини і тварин, згоряють швидко і ефективно, збагативши організм енергією і будівельним матеріалом. Але ті ж речовини можуть протягом років зберігатися як в консервованому (ізольованому від повітря) вигляді, так і на повітрі в присутність кисню. Можливість швидкого травлення продуктів в живому організмі здійснюється завдяки присутності в клітках особливих біологічних каталізаторів — ферментів.

Ферменти — це специфічні білки, що входять до складу всіх кліток і тканин живих організмів і граючі роль біологічних каталізаторів. Про ферменти люди взнали давно. Ще на початку минулого століття в Петербурзі До. С. Кирхгоф з'ясував, що пророслий ячмінь здатний перетворювати полісахарид (крохмаль) в дисахарид (мальтозу), а екстракт дріжджів розщеплювати буряковий цукор на моносахариди — глюкозу і фруктозу. Це були перші дослідження у ферментології, хоча на практиці застосування ферментативних процесів було відоме з незапам'ятних часів (зброджування винограду, сироваріння і ін.).

В різних виданнях застосовуються два поняття: «ферменти» і «ензими». Ці назви ідентичні. Вони позначають одне і теж — біологічні каталізатори. Перше слово переводиться як «закваска», друге — «в дріжджах».

Довгий час не уявляли, що ж відбувається в дріжджах, яка сила, присутня в них, примушує речовини руйнуватися і перетворюватися на більш прості. Тільки після винаходу мікроскопа було встановлено, що дріжджі — це скупчення великої кількості мікроорганізмів, які використовують цукор як своєї основної живильної речовини. Іншими словами, кожна дріжджова клітка «начинена» ферментами, здатними розкладати цукор. Але в той же час були відомі і інші біологічні каталізатори, не укладені в живу клітку, а вільно що «мешкають» зовні неї. Наприклад, вони були знайдені у складі шлункових соків, клітинних екстрактів. У зв'язку з цим, у минулому розрізняли два типи каталізаторів: вважалося, що власне ферменти невіддільні від клітки і зовні неї не можуть функціонувати, тобто вони «організовані». А «неорганізовані каталізатори», які можуть працювати зовні клітки, називали ензимами. Таке зіставлення «живих ферментів» і «неживих ензимів» пояснювалося впливом віталізму, боротьбою ідеалізму і матеріалізму в природознавстві. Точки зору учених розділилися. Основоположник мікробіології Л. Пастер затверджував, що діяльність ферментів визначається життям клітки. Якщо клітку поруйнувати, то припиниться і дія ферменту. Хіміки на чолі з Ю. Либихом розвивали чисто хімічну теорію бродіння, доводячи, що активність ферментів не залежить від існування клітки.

В 1871 р. російський лікар М. М. Манассеина поруйнувала дріжджові клітки, розтираючи їх річковим піском. Клітинний сік, відокремлений від залишків кліток, зберігав свою здатність зброджувати цукор. Через четверть століття німецький вчений Э. Бухнер отримав бесклітинний сік пресуванням живих дріжджів під тиском до 5*10 Па. Цей сік, подібно живим дріжджам, зброджував цукор з утворенням спирту і оксиду вуглецю (IV):

C₆H₁₂O₆--->2C₂H₅OH + 2CO₂

Роботи А. Н. Лебедєва по дослідженню дріжджових кліток і праці інших учених поклали край уявленням віталізму в теорії біологічного каталізу, а терміни «фермент» і «ензим» сталі застосовувати як рівнозначні.

В наші дні ферментологія — це самостійна наука. Виділено і вивчено близько 2 тис. ферментів та пептидних ланцюгів – спосіб їх упаковки називається четвертною структурою.

Ферменти – глобулярні білки, що синтезуються живими клітками. В кожній клітці є сотні ферментів. Вони допомагають здійснювати біохімічні реакції, діючи як каталізатори. Без них реакції в клітці протікали б дуже поволі і не могли б підтримувати життя. Ферменти діляться на анаболичні (реакції синтезу) і катаболічні (реакції розпаду). Нерідко в процесі перетворення однієї речовини в інше беруть участь декілька ферментів; така послідовність реакцій називається метаболічний шлях.

Основні властивості ферментів:

• збільшують швидкість реакції;

• не витрачаються в реакції;

• їх присутність не впливає на властивості продуктів реакції;

• активність ферментів залежить від pH, температури, тиск і концентрації;

• ферменти змінюють енергію активації, при якій може відбутися реакція;

ферменти не змінюють скільки-небудь значно температуру, при якій відбувається реакція.

Ферментативний каталіз.

Висока специфічність ферменту пояснюється особою формою його молекули, точно відповідній молекулі субстрату (речовини, що атакується ферментом). Цю гіпотезу називають гіпотезою «ключа і замка». В середині XX століття дослідження показали, що субстрат може викликати зміни в структурі ферменту; фермент змінює свою форму, що дає йому можливість найбільш ефективно виконувати свою функцію.

Багатьом ферментам для ефективної роботи потрібні небілкові компоненти, звані кофакторами. Такими речовинами можуть бути неорганічні іони, примушуючи ферменти прийняти форму, сприяючу ферментативний реакції, простетичні групи (флавинадениндинуклеотид (ФАД), гем), що займають таке положення, при якому вони можуть ефективно сприяти реакції, і коферменти (НАД, НАДФ, АТФ).

Деякі речовини можуть викликати уповільнення ферментативних реакцій, діючи як інгібітори. При цьому вони з'єднуються з субстратом самі, займаючи місце ферменту і зводячи нанівець ферментативний ефект (конкурентне інгібінування), або викликають денатурацію ферментативного білка (неконкурентне інгібінування).

Рис2-Інгибінування ферментативних реакцій

Вітаміни, гормони .

Вітаміни – складні органічні речовини, що містяться в продуктах харчування в дуже малих кількостях. Вони не служать джерелом енергії, але абсолютно необхідні для нормальної життєдіяльності організму. Недостатність того або іншого вітаміну приводить до порушення обміну речовин; даний стан називається авітамінозом. Його можна припинити, додаючи потрібний вітамін в раціон. Найважливішими для людини є вітаміни А, B, З, D, До і інші.

Гормони – органічні речовини, здатні включатись у цикл біохімічних реакцій і регулювати процеси обміну речовин та перетворення енергії.Їх виробляють залози внутрішньої та змішаної секреції людини і тварин.

Як ви пам’ятаєте з минулорічного курсу біології, такі залози ще називають ендокринними. В особливих нервових (нейросекреторних) клітинах синтезуютьсягормоноподібні речовини – нейромедіатори (адреналін і норадреналін) та нейрогормони (окситоцин, вазопресин).

Нейрогормони виробляють певні гормони, і нейрогормони надходять у кров чи інші рідини тіла (наприклад, порожнинну рідину безхребетних тварин), які транспортують їх до різних тканин та органів. Ці біологічно активні речовини беруть участь у регуляції обміну речовин, діяльності ендокринних залоз, тонусу непосмугованої мускулатури, підтриманні гомеостазу внутрішнього середовища організму тощо.

За хімічною природою гормони та нейрогормони поділяють на три основні групи:

• білкової природи (гормон росту – соматотропін, інсулін та глюкагон);

• похідні амінокислот (адреналін, норадреналін, тироксин);

• ліпідної природи (статеві гормони та кортикостероїди).

Під контролем гормонів і нейрогормонів відбуваються всі етапи індивідуального розвитку людини і тварин, а також усі процеси їхньої життєдіяльності. Ці сполуки забезпечують пристосування до змін умов зовнішнього і внутрішнього середовища, підтримання сталості внутрішнього середовища організму, регуляцію активності ферментів. Якщо певні гормони виробляються в недостатній кількості або не виробляються взагалі, спостерігають порушення розвитку та обміну речовин організму.

Надлишкове вироблення певних гормонів також негативно впливає на організм. Ви пам’ятаєте, що за недостатнього утворення в організмі дитини гормону росту розвивається карликовість, а за надлишкового гігантизм.Порівняно з роботою нервової системи, яка забезпечує передачу сигналів на значні відстані за короткий час, діяльність гормональної системи відрізняється меншою швидкістю, але справляє триваліший ефект.

Характерні особливості дії гормонів і нейрогормонів такі.

Дистанційність дії: гормони і нейрогормони з током крові або інших рідин можуть переміщатися від місць свого біосинтезу до клітин-мішеней,на діяльність яких вони впливають.

Висока біологічна активність: ці сполуки впливають на клітини, тканини та органи в незначних концентраціях.

Висока специфічність дії полягає в тому, що гормони та нейрогормони впливають лише на певні біохімічні процеси, які відбуваються в тих чи інших тканинах і органах. Гормони «впізнають» клітини-мішені, які мають особливі молекули-рецептори. Гормони різної хімічної природи по-різному взаємодіють з клітинами-мішенями. Стероїдні гормони можуть досить легко проникати через мембрани всередину клітини. У цитоплазмі вони утворюють комплексні сполуки з білками-рецепторами. Далі цей комплекс проникає в ядро клітини, зв’язується з молекулою ДНК та активує один чи декілька генів, що спричиняє синтез необхідних сполук (ферментів тощо).

Гормони білкової природи або похідні амінокислот зв’язуються з рецепторами, розташованими на поверхні мембран клітин-мішеней. Утворений комплекс активує особливий фермент, пов’язаний з внутрішньою поверхнею клітинної мембрани. Під впливом цього ферменту в цитоплазмі клітини запускається ланцюг біохімічних реакцій. Як наслідок може змінюватися швидкість обміну речовин, частота скорочень серцевого м’яза, напруження непосмугованих м’язів тощо. Деякі клітини мають одразу рецептори до кількох різних гормонів, тобто перебувають під множинним гормональним контролем. Крім того, у клітин різних типів є рецептори до одного й того ж гормону, що зумовлює його множинну дію.

Відносно короткий час існування в організмі: декілька хвилин або годин, після чого речовина втрачає свою активність під впливом специфічного ферменту.

На відміну від нервової системи, що забезпечує передачу сигналу на значні відстані за короткий час, робота гормональної системи вирізняється меншою швидкістю, однак спричинені нею ефекти триваліші.

• Медіатори – фізіологічно активні речовини, які забезпечують міжклітинні взаємодії в нервовій системі. Зокрема, вони беруть участь у передачі нервового імпульсу між двома нейронами, між нейронами і м’язовими клітинами тощо. Їх виробляють нервові та рецепторні клітини. Молекули медіатора виділяються у простір синаптичної щілини. Інтенсивність їхнього виділення регулюють різні концентрації катіону Са2+. Різні медіатори можуть спричиняти різні синаптичні ефекти, наприклад прискорювати або гальмувати проходження нервового імпульсу через синапс. Роль медіаторів можуть виконувати різні сполуки: ацетилхолін, норадреналін, адреналін, серотонін тощо.

• Фактори росту клітини становлять собою поліпептиди з молекулярною масою 5 · 103–104 дальтонів. Подібно до гормонів, вони стимулюють або пригнічують поділ, диференціювання, рухливість, метаболізм, інші прояви життєдіяльності та загибель клітин. На відміну від гормонів, фактории росту продукують неспеціалізовані клітини, які можна зустріти в усіх тканинах. Ці фактори надходять у кров і потрапляють до інших клітин. Фактори росту взаємодіють з рецепторними молекулами у складі клітинних мембран. Якщо втрачається нервово-гуморальний контроль над розвитком і ростом клітин або порушується взаємодія між різними клітинами, то це може спричинити розвиток злоякісних пухлин. Один фактор росту може впливати на різні клітини, а різні – на одну клітину. Фактор росту, синтезований у клітині, може не виділятися назовні та впливати на її функції. Один і той самий фактор росту може по-різному впливати на клітини різних типів: наприклад, стимулювати диферен ціювання одних і гальмувати поділ інших.

На рівень синтезу факторів росту клітини впливають гормон росту, інсулін, статеві гормони тощо. Зокрема, інсулін та статеві гормони підвищують рівень вироблення факторів росту клітинами печінки, а глюкокортикоїди (гормони кори надниркових залоз), навпаки, його знижують.

Питання для контролю.

1. Які групи біологічно активних речовин вам відомі?

2. Що таке вітаміни?

3. Чому за нестачі чи відсутності певних вітамінів в організмі

людини і тварин спостерігаються порушення обміну речовин?

4. Які основні властивості гормонів і нейрогормонів?

5. Якою може бути хімічна природа гормонів і нейрогормонів? 6. Який механізм впливу різних гормонів на клітини?

7. Що таке медіатори? Яка їхня роль в організмі?

Лекція

Історія вивчення клітини. Методи цитологічних досліджень. Будова про- та еукаріотів. Клітинні мембрани:їх склад і будова. Транспорт речовин.

План.

1. Вступ.

2. Історія вивчення клітини.

3. Сучасна клітинна теорія

4. Будова клітин про- і еукаріот

5. Клітинні мембрани:їх склад. Будова та функції.

6. Транспорт речовин.

7. Питання до лекції.

Література.