2) Активный транспорт

Проходит с затратой энергии, вещества поступают против градиента концентраций, против электрохимического градиента.

Механизмы:

1) Первично-активный транспорт (работа ионных насосов, источник энергии – АТФ)

Ионные насосы:

- водородные (митохондрии);

- кальциевые

- Na, К-АТФаза

2) Вторично-активный транспорт (источник энергии – одновременный перенос другого вещества с помощью белков-переносчиков)

- экзо- и эндоцитоз

Эндоцитоз – поглощение веществ клеткой. Процесс открыт Мечниковым (1882 г.). В клетку поступают крупные макромолекулы. Мембрана образует впячивания или выросты, которые превращаются в пузырьки.

1) Фагоцитоз (клетки печени, лейкоциты, простейшие

Осуществляют клетки-фагоциты; фагосомы-пузырьки.

2) Пиноцитоз – поглощение жидкостей в виде истинных и коллоидных растворов (пример: всасывание веществ в кишечнике).

Экзоцитоз – выведение веществ из клетки связан с образованием транспортных пузырьков в комплексе Гольджи или ЭПР, которые затем направляются к клеточной мембране. Бывает:

- основной (конститутивный) – протекает непрерывно во всех клетках организма, обеспечивает выведение из клеток продуктов метаболизма и постоянное восстановление и обновление клеточной мембраны.

- регуляторный (регулируемый) – осущетвляется секреторными клетками, которые для работы требуют поступление в них соответствующего сигнала извне (пример: выделение гормонов поджелудочной железы при поступлении глюкозы).

Благодаря потоку информации клетки сохраняют и передают потомкам многовековой опыт своих предшественниц, а именно сохраняют индивидуальную и видовую специфичность, воссоздают свою структурную организацию и сохраняют способность к выполнению своих функций в организме. Белковые молекулы не способны к самовоспроизведению, необходима матрица т.е носитель информации – молекула нуклеиновых кислот (ДНК). В потоке информации участвует ядро (ДНК, хромосомы), макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму (иРНК), цитоплазматический аппарат транскрипции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). Кроме ядерного генома (основного) функционируют также геномы митохондрий, а в зеленых пластидах – и хлоропласты

1) У Прокариот: ДНК → транскрипция → и-РНК → транцляция → белок

2) У Эукариот: ДНК → транскрипция → про-иРНК → процессинг → сплайсинг →

→ «зрелая» и-РНК → трансляция → белок.

5.Неорганические соединения клетки.

В клетках обнаружено около 90 элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Первую, группу - около 98% массы клетки - образуют четыре элемента: Н, О, С и N. Их называют макроэлементами. Больше всего в них кислорода - 70%, углерода - 18%, водорода - 10%, азота - до 3 %. Это главные компоненты всех органических соединений. Вместе с двумя элементами второй группы - S и Р, являющимися необходимыми составными частями молекул биологических полимеров - белков и нуклеиновых кислот, их часто называют биоэлементами. В меньших количествах в состав клетки входят 6 элементов: калий и натрий, кальций и магний, железо и хлор. Na, К и Сl обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ и проведение импульса по нервному волокну. Са и Р участвуют в формировании, межклеточного вещества костной ткани, определяя прочность кости. Кроме того, Са - один из факторов, от которых зависит нормальная свертываемость крови. Fe входит в состав гемоглобина- белка эритроцитов, участвующего в переносе кислорода от легких к тканям. Mg в клетках растений включен в хлорофилл - пигмент, обусловливающий фотосинтез,а у животных входит а состав биологических катализаторов- ферментов, участвующих в биохимических превращениях.

Микроэлементы. Zn, Сu, J, F и др. Содержатся в клетке в очень малых количествах. Общий их вкладов массу клетки всего 0,02%. Zn входит в молекулу гормона поджелудочной железы - инсулина, который участвует в регуляции обмена углеводов, а J - необходимый компонент тироксина - гормона щитовидной железы, регулирующего интенсивность обмена веществ всего организма в целом и его рост в процессе развития. Несмотря на малое количество этих элементов, входящих в вещества клеток и тканей, значение их велико.

Вода — самое распространенное неорганическое соединение. Содержание воды составляет от 10% (зубная эмаль) до 90% массы клетки (развивающийся эмбрион). Биологическое значение воды определяется ее химическими и физическими свойствами. Молекула воды имеет угловую форму: атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,5°. Та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, часть, где находится кислород, — отрицательно, в связи с этим молекула воды является диполем. Между диполями воды образуются водородные связи.

Физические свойства воды: прозрачна, максимальная плотность — при 4 °С, высокая теплоемкость, практически не сжимается; чистая вода плохо проводит тепло и электричество и т.д.

Химические свойства воды: хороший растворитель, образует гидраты, вступает в реакции гидролитического разложения, взаимодействует со многими оксидами и т.д. По отношению к способности растворяться в воде различают: гидрофильные вещества — хорошо растворимые, гидрофобные вещества — практически нерастворимые в воде.

Биологическое значение воды:

является основой внутренней и внутриклеточной среды,

обеспечивает транспорт веществ,

гидратирует полярные молекулы,

служит растворителем и средой для диффузии,

участвует в реакциях фотосинтеза и гидролиза,

способствует охлаждению организма,

является средой обитания для многих организмов,

является средой, в которой происходит оплодотворение,

у растений обеспечивает транспирацию и прорастание семян,

способствует равномерному распределению тепла в организме и мн. др.

Другие неорганические соединения представлены в основном солями, которые могут содержаться или в растворенном виде, или твердом.

6. Органические компоненты клетки. Липиды и углеводы .

Липиды — это жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). Липиды принадлежат к простейшим биологическим молекулам.

В химическом отношении большинство липидов представляет собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов. Наиболее известны среди них жиры. Каждая молекула жира образована молекулой трехатомного спирта глицерола и присоединенными к ней эфирными связями трех молекул высших карбоновых кислот.

Атомы углерода в молекулах высших карбоновых кислот могут быть соединены друг с другом как простыми, так и двойными связями. Из предельных (насыщенных) высших карбоновых кислот наиболее часто в состав жиров входят пальмитиновая, стеариновая, из непредельных (ненасыщенных) — олеиновая и линолевая.

Степень ненасыщенности и длина цепей высших карбоновых кислот (т. е. число атомов углерода) определяют физические свойства того или иного жира.

Углеводы Выделяют три группы углеводов:

• моносахариды, или простые сахара;

• олигосахариды (греч. oligos — немногочисленный) — соединения, состоящие из 2—10 последовательно соединенных молекул простых Сахаров;

• полисахариды, состоящие более чем из 10 молекул простых Сахаров или их производных.

7. Органические компоненты клетки. Белки и аминокислоты

Аминокислоты — структурные компоненты белков.Белки, или протеины (греч. protos — первостепенный), — это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

Аминокислоты представляют собой низкомолекулярные органические соединения, содержащие карбоксильную (-СООН) и аминную (-NH2) группы. Боковые цепи аминокислот (радикал) могут быть гидрофобными или гидрофильными, что придает белкам соответствующие свойства, которые проявляются при образовании вторичной, третичной и четвертичной структур белка.

У растений все необходимые аминокислоты синтезируются из первичных продуктов фотосинтеза. Человек и животные не способны синтезировать ряд протеиногенных аминокислот и должны получать их в готовом виде вместе с пищей. Такие аминокислоты называются незаменимыми. К ним относятся лизин, валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, триптофан, метионин; атакже аргинин и гистидин — незаменимые для детей

8.Органические компоненты клетки. Нуклеиновые кислоты

В природе существует два вида нуклеиновых кислот — дезок-сирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пяти-углеродный сахар дезоксирибозу, а молекула РНК— рибозу. В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в метаболизме.

ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра (99% всей ДНК клетки), а также в митохондриях и хлоропластах. РНК входит в состав рибосом; молекулы РНК содержатся также в цитоплазме, матриксе пластид и митохондрий.

9.Репликация и транскрипция

При синтезе макромолекул ДНК, РНК или белков один активный центр фермента не в состоянии обеспечить специфическую последовательность четырёх кодирующих единиц. Он может связывать между собой только один или несколько «строительных блоков», а нуклеиновые кислоты содержат в своём составе тысячи нуклеотидов. Поэтому матрицей для синтеза цепи молекулы ДНК служит другая цепь ДНК.

РЕПЛИКАЦИЯ = удвоение ДНК. Это полуконсервативная матричная реакция. Материнская ДНК состоит из 2 комплементарных друг другу полинуклеотидных цепей; комплементарные нуклеотиды соединены друг с другом водородными связями, которые и связывают эти 2 цепи в двойную спираль. В процессе репликации эти водородные связи разрушаются, и на каждой из цепей синтезируется новая (дочерняя) полинуклеотидная цепь по принципу комплементарности: аденину комплементарен тимин, а гуанину - цитозин. Таким образом, в каждой новой молекуле ДНК одна цепь - материнская, а другая - дочерняя (в этом и заключается полуконсервативность синтеза) .

ТРАНСКРИПЦИЯ (от англ. transcript - переписывание) - синтез и-РНК на ДНК (каждая молекула и-РНК копирует 1 ген) . Принцип тот же, но адениловому нуклеотиду ДНК комплементарен не тимидиловый, а урациловый нуклеотид РНК. Синтез и-РНК обычно протекает только на одной из цепей ДНК.

Реплицация и транскрипция происходят в ядре клетки.