Задания / Кириленко,_А_А_Биология_ЕГЭ_Раздел_«Молекулярная_биология»
.pdfГлава I. Теоретический материал
с гипотезой, последняя может стать теорией. Некоторые теории за ключаются в установлении связи между различными явлениями (это
правила и законы). Из правил возможны исключения, а законы дей ствуют всегда. Например, закон сохранения энергии справедлив как для живой, так и для неживой природы.
НЕКОТОРЫЕ ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ 5 ДАТЫ В РАЗВИТИИ БИОЛОГИИ
КЛЕТКИ
Дата |
Открытие |
Автор |
1500 г. |
Установлена невозможность выживания |
Леонардо да |
|
животных в атмосфере, в которой не про |
Винчи |
|
исходит горение |
|
1609 г. |
Изготовлен первый микроскоп |
Г. Галилей |
1651 г. |
Сформулировано положение «Всё живое |
В. Гарвей |
|
из яйца» |
|
1665 г. |
Усовершенствование микроскопа |
Р. Гук |
1665 г. |
Введён термин клетка |
Р. Гук |
1674 г. |
Открытие бактерий и простейших |
А. Левенгук |
1676 г. |
Описаны пластиды и хроматофоры |
А. Левенгук |
1677 г. |
Открытие сперматозоидов человека |
А. Левенгук |
1680 г. |
Открытие одноклеточных организмов |
А. Левенгук |
1683 г. |
Описаны бактерии |
А. Левенгук |
1727 г. |
Установлено воздушное питание растений |
С. Гейле |
1754 г. |
Открыт углекислый газ |
Дж. Блэк |
1766 г. |
Открыт водород |
Г. Кавендиш |
1778 г. |
Открыто выделение кислорода растениями |
Дж. Пристли |
21
Глава I. Теоретический материал
|
Продолжение табл. |
|
Дата |
Открытие |
Автор |
1779 г. |
Показана связь между светом и зелёной |
Я. Ингенхауз |
|
окраской растений |
|
1814 г. |
Установлена способность экстрактов ячме |
Г. Кирхгоф |
|
ня превращать крахмал в сахар с помощью |
|
|
ферментов |
|
1825 г. |
Введён термин протоплазма |
Я. Э. Пуркинье |
1831г. |
Открыто клеточное ядро |
Р. Броун |
1839 г. |
Сформулирована клеточная теория |
Т. Шванн, |
|
|
М. Шлейден |
1839 г. |
Сформулировано положение о «неживой» |
Ю. Либих |
|
природе ферментов |
|
1858 г. |
Сформулировано положение «Каждая |
Р. Вирхов |
|
клетка из клетки» |
|
1862 г. |
Показано фотосинтетическое происхожде |
Ю. Сакс |
|
ние крахмала |
|
1868 г. |
Открыты нуклеиновые кислоты |
Ф. Мишер |
1871г. |
Установлено, что белки состоят из амино |
Н.Н. Любавин |
|
кислот |
|
1871 г. |
Доказано, что способность ферментиро |
М. М. Манасеина |
|
вать сахар (превращать его в спирт) при |
|
|
надлежит не дрожжевым клеткам, а содер |
|
|
жащимся в них ферментам |
|
. 1875 г. |
Доказано, что процессы окисления проис |
Э. Пфлюгер |
|
ходят в тканях, а не в крови |
|
1880 г. |
Открыты витамины |
Н. И. Лунин |
1883 г. |
Сформулирована биологическая (фагоци |
И. И. Мечников |
|
тарная) теория иммунитета |
|
1889 г. |
Открытие хемосинтеза |
С. Н. Виноград |
|
|
ский |
1892 г. |
Открытие вирусов |
Д. И. Ивановский |
1898 г. |
Открытие аппарата Гольджи |
К. Гольджи |
1899 г. |
Открытие бактериофагов |
Н. Ф. Гамалей |
22
5.Некоторые знаменательные даты в развитии биологии клетки
|
Окончание табл. |
|
Дата |
Открытие |
Автор |
1903 г. |
Установлена роль зелёных растений в кос |
К. А. Тимирязев |
|
мическом круговороте энергии и веществ |
|
1910 г. |
Доказано единство процессов брожения |
С. П. Костычев |
|
и дыхания |
|
1923 г. |
Охарактеризован фотосинтез как окисли |
Т. Тунберг |
|
тельно-восстановительная реакция |
|
1928 г. |
Открыты фитонциды |
Б. П. Токин |
1929 г. |
Выделен природный пенициллин |
А. Флеминг |
1931 г. |
Сконструирован электронный микроскоп |
Э. Руска, |
|
|
М. Кнолль |
1937 г. |
Разработан цикл превращений органиче |
Х.А. Кребс |
|
ских кислот |
|
1940 г.
1941 г.
1944 г.
1950-1953 гг.
1953 г.
1953 г.
1958-1959 гг.
1960 г.
1961 г.
Получен химически чистый антибиотик |
Г. Флори, Э. Чейн |
пенициллин |
|
Экспериментально доказано, что источни |
А. П. Виноградов, |
ком кислорода при фотосинтезе является |
М. В. Тейц, |
вода, а не углекислый газ, как считали ранее |
Э. Рубен |
Доказана генетическая роль ДНК |
О. Эвери, |
|
С. Маклеод, |
|
М. Маккарти |
Определение количественных соотноше |
Э. Чаргафф |
ний азотистых оснований в структуре ну |
|
клеиновых кислот («правило Чаргаффа») |
|
Создана модель структуры ДНК в виде |
Д. Уотсон, |
двойной спирали |
Ф. Крик |
Обнаружены и описаны рибосомы |
Д. Э. Паладе |
Изучение роли РНК в синтезе белка |
Д. Уотсон |
Синтезирован хлорофилл |
Р. Вудворд |
Определены тип и общая природа генети |
Ф. Крик, |
ческого кода |
Л. Барнет, |
|
С. Бреннер, |
|
Р. Уотс-Тобин |
6 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ
6.1. Элементный химический состав клетки
Макроэлементы |
I группа (основные): |
Главные компоненты всех орга |
|
кислород (О), угле |
нических соединений, на долю |
|
род (С), водород (Н), |
этих элементов приходится 98 % |
|
азот(М) |
от массы живых клеток |
|
II группа: |
Обязательные компоненты всех |
|
фосфор (Р), сера (S), |
живых организмов, 1-2% от мас |
|
калий (К), магний (Mg), |
сы живых клеток |
|
натрий (Na), каль |
|
|
ций (Са), железо (Fe), |
|
|
хлор (С1), кремний (Si) |
|
Микроэлементы |
Алюминий (А1), мар |
Входят в состав биологически ак |
|
ганец (Мп), цинк (Zn), |
тивных соединений (ферментов, |
|
молибден (Мо), ко |
гормонов и витаминов) и влия |
|
бальт (Со), никель (Ni), |
ют на обмен веществ; оказывают |
|
йод (I), бром (Вг), |
влияние на усвоение организмом |
|
фтор (F), бор (В) и др. |
других микроэлементов; могут на |
|
|
капливаться в живых организмах |
|
|
(например, водоросли накаплива |
|
|
ют йод, лютики — литий, ряска — |
|
|
радий и т.д.). Суммарное содержа |
|
|
ние—около 0,1 % |
Ультрамикро |
Золото (Au), берил |
Физиологическая роль этих ком |
элементы |
лий (Be), серебро (Ag), |
понентов в живых организмах |
|
уран (U), ртуть (Hg), |
пока до конца не установлена, сум |
|
радий (Ra), селен (Se) |
марное содержание — менее 0,01 % |
24
|
|
6. Химический состав клетки |
|
|
Окончание табл. |
Биоэлементы, |
Кислород (О), угле |
Составляют основу большинства |
или органогены |
род (С), водород (Н), |
органических молекул |
|
азот (N), фосфор (Р), |
|
|
сера (S) |
|
6.2. Значение важнейших химических элементов для клетки и организма
Элемент |
Содержание |
Значение для клетки и организма |
Кислород |
62% |
Входит в состав воды и органических веществ |
(О) |
|
|
Углерод (С) |
20% |
Входит в состав всех органических соединений, |
|
|
раковин моллюсков, скелета коралловых полипов, |
|
|
покровов тела простейших, бикарбонатной буфер |
|
|
ной системы клетки |
Водород |
10% |
Входит в состав воды и органических веществ |
(Н) |
|
|
Азот (N) |
3% |
Входит в состав аминокислот, белков, нуклеино |
|
|
вых кислот, АТФ, хлорофилла, витаминов, НАД, |
|
|
НАДФ, ФАД |
Кальций |
2,5% |
Входит в состав клеточной стенки растений, кост |
(Са) |
|
ной ткани и зубной эмали животных, раковин |
|
|
моллюсков, скелета коралловых полипов; активи |
|
|
рует свёртывание крови и сокращение мышечных |
|
|
волокон, регулирует избирательную проницае |
|
|
мость клеточных мембран, участвует в синаптиче |
|
|
ской передаче нервных импульсов, образовании |
|
|
желчи |
Фосфор (Р) |
1% |
Входит в состав костной ткани и зубной эмали, |
|
|
нуклеиновых кислот, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, |
|
|
фосфолипидов, фосфатной буферной системы |
|
|
и некоторых ферментов |
Сера(S) |
0,25% |
Входит в состав некоторых аминокислот (цисте |
|
|
ин, цистин, метионин), витамина В,, инсулина |
|
|
и некоторых ферментов |
25
Глава I. Теоретический материал
|
|
Продолжение табл. |
Элемент |
Содержание |
Значение для клетки и организма |
Калий (К) |
0,25% |
Содержится в клетке только в ионном виде; акти |
|
|
вирует ферменты бедкового синтеза, обеспечивает |
|
|
нормальный сердечный ритм, участвует в процессе |
|
|
фотосинтеза, создании мембранных потенциалов |
|
|
клетки, регулирует водный обмен; вместе с натри |
|
|
ем формирует осмотический потенциал плазмы |
|
|
крови |
Хлор(С1) |
0,2% |
Преобладает в организмах животных в виде отри |
|
|
цательного иона, входит в состав соляной кислоты |
|
|
желудочного сока, плазмы крови, участвует в со |
|
|
здании мембранных потенциалов клетки |
Натрий |
0,1% |
Содержится в клетке только в ионном виде; обес |
(Na) |
|
печивает нормальный сердечный ритм, влияет |
|
|
на синтез гормонов, участвует в создании мем |
|
|
бранных потенциалов клетки, входит в состав |
|
|
плазмы крови; вместе с калием формирует осмо |
|
|
тический потенциал плазмы крови |
Магний |
0,07% |
Входит в состав молекул хлорофилла, костей и зу |
(Mg) |
|
бов и некоторых ферментов для функционирова |
|
|
ния мышечной, нервной и костной тканей; акти |
|
|
вирует энергетический обмен и синтез ДНК |
Йод(1) |
0,01% |
Входит в состав гормонов щитовидной железы |
Железо |
0,01% |
Входит в состав многих ферментов, гемоглобина |
(Fe) |
|
и миоглобина; участвует в биосинтезе хлорофилла, |
|
|
в процессах дыхания и фотосинтеза |
Медь (Си) |
Следы |
Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных |
|
|
и некоторых ферментов; участвует в процессах |
|
|
кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина |
Марганец |
Следы |
Входит в состав некоторых ферментов или повы |
(Мп) |
|
шает их активность; участвует в развитии костей, |
|
|
ассимиляции азота и процессе фотосинтеза, улуч |
|
|
шает усвоение организмом меди |
Молибден |
Следы |
Входит в состав некоторых ферментов; участ |
(Мо) |
|
вует в процессах связывания атмосферного азота |
|
|
клубеньковыми бактериями, регулирует работу |
|
|
устьичного аппарата у растений |
26
|
|
6. Химический состав клетки |
|
|
Окончание табл. |
Элемент |
Содержание |
Значение для клетки и организма |
Кобальт |
Следы |
Входит в состав витамина В12; участвует в фикса |
(Со) |
|
ции атмосферного азота клубеньковыми бактерия |
|
|
ми и развитии эритроцитов, синтезе гемоглобина |
Бор (В) |
Следы |
Влияет на ростовые процессы растений, активиру |
|
|
ет восстановительные ферменты дыхания |
Цинк (Zn) |
Следы |
Входит в состав некоторых ферментов, расщеп |
|
|
ляющих полипептиды и угольную кислоту, уча |
|
|
ствующих в спиртовом брожении у бактерий, |
|
|
и инсулина; участвует в синтезе растительных гор |
|
|
монов и спиртовом брожении |
Фтор (F) |
Следы |
Входит в состав эмали зубов и костей; влияет |
|
|
на метаболизм стронция |
Бром (Вт) |
Следы |
Входит в состав витамина В] — составной части |
|
|
фермента, участвующего в расщеплении пирови |
|
|
ноградной кислоты |
6.3. Химические вещества клетки
См. схему на с. 28.
6.4. Вода: свойства и функции
Содержание воды зависит от вида организма, условий его место обитания, типа клеток и их функционального состояния. Например, в клетках костной ткани воды содержится 20%, жировой ткани — 40%, мышечной ткани — 76%, в клетках эмбриона — более 90%. С возрастом количество воды в клетках любого организма значитель но снижается.
27
00
материал Теоретический .1 лава
Другие
6. Химический состав клетки
Свойства воды
Свойство
1Полярность
молекул
2Наивысшая удель ная теплоёмкость (из-за способности
образовывать водо родные связи между молекулами)
Роль в клетке
Вода — хороший растворитель. Вода — основная среда протекания большинства химических реакций.
В присутствии воды протекают все реакции гидроли за и многочисленные окислительно-восстановитель ные реакции. Способна растворять газы (кислород, углекислый газ и др.).
Гидрофильные вещества — хорошо растворимые
вводе, полярные (ионные соединения, моносахари ды и дисахариды, аминокислоты, простые спирты, некоторые белки и др.); гидрофобные вещества — практически нерастворимые или нерастворимые
вводе, неполярные (полисахариды, липиды, нуклеи новые кислоты, большинство белков и др.)
Защищает ткани растений и животных от быстрого и сильного повышения температуры, так как значи тельная часть тепловой энергии тратится на разрыв водородных связей, а высокая теплота парообразо вания обеспечивает надёжную стабилизацию темпе ратуры тела организма. Испарение сопровождается охлаждением (например, потоотделение у животных, тепловая одышка у собак, транспирация у растений)
3Высокая теплопро Обеспечивает равномерное распределение тепла водность (из-за по всему организму, таким образом устраняется риск небольших разме возникновения локальных «горячих» точек, которые
|
ров молекул) |
могут послужить причиной повреждения элементов |
|
|
клетки |
4 |
Прозрачность |
Обеспечивает возможность фотосинтеза в воде |
|
|
на глубине |
5 |
Несжимаемость |
Поддерживает постоянную форму организмов (напри |
|
|
мер, круглые черви, медузы), обеспечивает тургор (на |
пример, положение органов растений в пространстве), защищает развивающийся плод у млекопитающих
6Подвижность мо Обеспечивает осмос, поступление воды в клетку, лекул (водородные плазмолиз и деплазмолиз
связи относительно слабые)
29
