Коллоквиум по биологии № 1

Вопрос №1.

Дайте современное определение жизни и охарактеризуйте её свойства. Назовите формы.

Ответ:

а) Жизнь является макромолекулярной отрытой системой, которой свойственны иерхическая организация, способность самовоспроизведению, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии.

б) Живым существам свойственен: обмен веществ, способность противостоять нарастанию энтропии, сохранять высокий уровень упорядоченности является обязательным свойством жизни, метаболизм, самообновление, способность к росту, раздражимость, возбудимость.

в) Формы жизни: клеточная и неклеточная (доклеточная форма жизни).

Вопрос №2. Назовите уровни организации биологических систем.

Ответ:

Уровни жизни: Организменный–изучение организмов, органов, Тканевой – изучение тканей, Субклеточный - клеточные компоненты , макромолекулярный – молекулы.

Вопрос №3. Основные положение клеточной теории Т. Шлейдена т Шванна ? Какие дополнения внёс в эту теорию Р. Вирхов ? Современное состояние клеточной теории ?

Ответ:

Основной теорией Шлейдена и Шванна является формулировка Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

1.Все животные и растения состоят из клеток.

2.Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.

3.Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм — это совокупность клеток. . Вирхов дополнил теорию выводом о том , что клетка может возникнуть лишь из предыдущей клетки . Основные положения современной клеточной теории

1.Клетка — единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет.

2.Клетка — единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование.

3.Ядро − главная составная часть клетки (эукариот).

4.Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток.

5.Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

Вопрос №4 Каков химический состав клетки ?

Ответ : В химический состав клетки входят неорганические вещества : вода (70%) , соли , органические вещ – ва ( белки , жиры , углеводы , сахар , крахмал ).

Вопрос №5 Как устроены –про и –эукариотические клетки .

Ответ :

а) прокариотическим свойственны малые размеры, отсутствие обособленного ядра , так что генетич. Материал в виде ДНК не ограничен от цитоплазмы оболочкой , отсутствует развитая система мембран . ДНК – представлен кльцевой хромосомой, которая лишена основных белков гистонов. Отсутствует клеточный цент , не свойственно внутриклеточное перемещение цитоплазмы и амебоидное передвижение. Время образ. 2дочерних клеток из материнской сравнительно мало и исчисляется десятками минут. К прокариотическим оносят бактерии и сине-зелённые водоросли.

б) Эукариотический тип клеток описывают как объект , отграниченной оболочкой , в которой выделяют ядро и цитоплазму . В ядре наряду с оболочкой и ядерными соками обнаруживаются ядрышко и хроматин . Цитоплазма представлена ( матриксом , гиаплазмой , в которой распределены включения и органоиды )

Вопрос №6 . Какова организация универсальной биологической мембраны ? Какие модели этой мембраны вам известны ?

Ответ : биологическая мембрана выполняет функцию ограничивающую (барьерную) , регуляционную , и обеспечение избирательной проницаемости клетки , образование поверхностного раздела между водной ( гидрофильной ) и неводной ( гидрофобной ) фазами размещения на этих поверхностях ферментных комплексов . Благодаря присутствию липидов мембраны образуют гидрофобную внутриклеточную фазу .

б) мурииновая оболочка у бактерий , хитиновая у грибов , целлюлозная у растений , гликокаликс у животных и человека .

Вопрос № 7 Что такое органеллы , включения ? Какова их роль в клетке ?

Ответ: Органеллы – это постоянные структуры цитоплазмы , выполняющие в клетке жизненно важные функции .

Органеллы выполняют определённую функцию в клетке и поддерживают метаболизм в клетке .

Включения – это относительно непостоянные структуры цитоплазмы , выполняющие роль запасных питательных веществ ( жир, гликоген) , продукты подлежащие выведению из клетки ( гранулы секрета ) , балластными веществами .

Вопрос №8 В чём сходство и различие между растительной и животной клеткой?

Ответ: Сходство : имеется цитоплазма , рибосомы , аппарат гольджи , лизосомы , митохондрии , ЭПС, клеточная мембрана .

Различия : У растительной клетки в отличии от животной , имеются : клеточная оболочка ,, пластиды , вакуоль – запас жидкости .

У животной клетки в отличии от растительной имеется клеточный центр .

Вопрос №9 . Какова молекулярная организация и свойства нуклеиновых кислот.

Ответ : Нуклеиновые кислоты являются макромолекулами , т.е. отличаются большой молекулярной массой . Среди нуклеиновых кислот различают два вида соединений ДНК и РНК . ДНК является субстратом наследственности и изменчивости . ДНК состоит из нуклеотидов , в состав которых входя сахар – дезоксирибоза , фосфат и одно из азотисных оснований (А.Г. – пурин ) или пиримидин (Т.Ц.) Особенность молекулы ДНК является то , что её молекулы включают две полинуклеотидные цепи , связанные между собой определённым образом . Согласно с моделью ДНК , предложенной в 1953 г. Американским биофизиком Дж.Уотсоном и английским биофизиком и генетиком Ф.Криком эти цепи соединяются водородными связями между их азотистыми основаниями по принцип у комплементарности (А-Т , Г-Ц) . Другой важной особенностью соединения двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК является антипараллельность 5’ – конец одной цепи соединяется с 3’-концом другой цепи и наоборот . Таким образом , в структурной организации молекулы ДНК можно выделить первичную структуру – полинуклеотидная цепь , вторичную структуру – две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи , соединенные водородными связями , и третичную структуру - трёхмерную спираль с приведенными выше пространственными характеристиками .

Колич возможных триплетов ДНК 64 из них 61 кодирует различные аминокислоты , остальные три являются знаками препинания при считывании наслед. инф. к ним относят АТТ, АЦТ, АТЦ, УАА,УГА,УАГ.

Вопрос №10 Как организован наследственный материал у про- и эукариот?

Ответ:

По химической организации материала наследственности и изменчивости эукариотические и прокариотические клетки принципиально не отличаются друг от друга. Генетический материал у них представлен ДНК. Общим для них является и принцип записи генетической информации, а также генетический код. Одни и те же аминокислоты шифруются у про - и эукариот одинаковыми кодонами. Принципиально одинаковым образом у названных типов клеток осуществляется и использование наследственной информации, хранящейся в ДНК. Сначала она транскрибируется в нуклеотидную последовательность молекулы мРНК, а затем транслируется в аминокислотную последовательность пептида на рибосомах с участием тРНК. Однако некоторые особенности организации наследственного материала, отличающие эукариотические клетки от прокариотических, обусловливают различия в использовании их генетической информации.

Наследственный материал прокариотической клетки содержится главным образом в единственной кольцевой молекуле ДНК. Она располагается непосредственно в цитоплазме клетки, где также находятся необходимые для экспрессии генов тРНК и ферменты, часть из которых заключена в рибосомах. Гены прокариот состоят целиком из кодирующих нуклеотидных последовательностей, реализующихся в ходе синтеза белков, тРНК или рРНК.

Наследственный материал эукариот больше по объему, чем у прокариот. Он расположен в основном в особых ядерных структурах - хромосомах, которые отделены от цитоплазмы ядерной оболочкой. Необходимый для синтеза белков аппарат, состоящий из рибосом, тРНК, набора аминокислот и ферментов, находится в цитоплазме клетки.

Значительные отличия имеются в молекулярной организации генов эукариотической клетки. В большинстве из них кодирующие последовательности экзоны прерываются интронными участками, которые не используются при синтезе тРНК, рРНК или пептидов. Эти участки удаляются из первично-транскрибируемой РНК, в связи с чем использование генетической информации в эукариотической клетке происходит несколько иначе. В прокариотической клетке, где наследственный материал и аппарат биосинтеза белка пространственно не разобщены, транскрипция и трансляция происходят почти одновременно. В эукариотической клетке эти два этапа не только пространственно отделены ядерной оболочкой, но и во времени их разделяют процессы созревания мРНК, из которой должны быть удалены неинформативные последовательности 

Вопрос № 11 Что такое ген и какова его структура?

Ответ : Ген – это фрагмент молекулы нуклеиновой кислоты . в котором записан определённый в качественном и количественном отношении оббьем биологической (генетической ) информации . Вопрос №12 Что такое генетический код, его свойства?

Генети́ческий код — способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов .

Свойства генетического кода : вырожденность – несколько триплетов могут кодировать одну и ту же аминокислоту , специфичность - каждый триплет кодирует только одну аминокислоту , универсальность –полное соответствие кода у различных видов живых организмов , триплетность – каждая аминокислота шифруется тремя стоящими рядом нуклеотидами , непрерывность и неперекрываемость кодонов при считывании –это означает , что последовательность нуклеотидов считывается триплет за триплетом без пропусков , при этом соседние триплеты не перекрывают друг друга.

Вопрос 13. Дайте характеристику этапов биосинтеза белка у про- и эукариот

Ответ:

Этапы биосинтеза белка у прокариот : транскрипция , трансляция , посттрансляция

у эукариот : транскрипция , процессинг , трансляция , посттрансляция .

Транскрипция – считывание котогенной информации с кодогенной цепиии ДНК .

Процессинг - образование зрелой матричной иРНК

Трансляция – это синтез полипептида в рибосомах включает пинициацию( начало) , элонгацию терминацию (конец)

Посттрансляция – образование функционального белка полипептида .

Вопрос №14 Каковы механизмы регуляции активности генов у прокариот (схема Жакоба и Моно)?

Ответ:

В процессе синтеза катаболических ферментов (расщепляющих суб-страты) у прокариот происходит индуцируемый синтез ферментов. Это дает клетке возможность приспосабливаться к условиям окружающей среды и экономить энергию, прекращая синтез соответствующего фермента, если потребность в нем исчезает. Для индукции синтеза катаболических ферментов обязательны следующие условия: 1. Фермент синтезируется только тогда, когда расщепление соответствующего субстрата необходимо для клетки. 2. Концентрация субстрата в среде должна превысить определенный уровень, прежде чем соответствующий фермент сможет образоваться. Наиболее хорошо изучен механизм регуляции экспрессии генов у кишечной палочки на примере lac-оперона, контролирующего синтез трех катаболических ферментов, расщепляющих лактозу. Если в клетке много глюкозы и мало лактозы, промотор остается неактивным, а на операторе находится белок репрессор - блокируется транскрипция lac-оперона. Когда количество глюкозы в среде, а следовательно и в клетке, уменьшается, а лактозы увеличивается, происходят следующие события: количество циклического аденозинмонофосфата увеличивается, он связывается с САР -белком - этот комплекс активирует промотор, с которым соединяется РНК-полимераза ; в это же время избыток лактозы соединяется с белком-репрессором и освобождает от него оператор - путь для РНК-полимеразы открыт, начинается транскрипция структурных генов lac -оперона. Лактоза выступает в качестве индуктора синтеза тех ферментов, которые её расщепляют. Лактозный оперон будет находиться в состоянии экспрессии до тех пор, пока в клетке уровень индуктора - лактозы не будет доведен до определенного уровня, характерного для данной клетки (принцип обратной связи). Тогда белок репрессор освободится от лактозы, займет свое место на операторе и транскрипция оперона прекратится. Такая регуляция синтеза катаболических ферментов получила название негативной индукции, т.к. сам белок репрессор осуществляет негативный контроль за работой оперона (его присутствие на операторе выключает транскрипцию), а снимается блок транскрипции благодаря индуктору, который инактивирует белок репрессор. В настоящее время изучена работа многих оперонов, в том числе и оперонов анаболического ряда. Примером такого оперона у кишечной палочки может быть триптофановый оперон, контролирующий синтез пяти фер­ментов, необходимых для образования аминокислоты триптофана. Для триптофанового оперона синтезируется неактивный репрессор, который активи­руется лишь под действием корепрессора (триптофана). Здесь наблюдается особая форма ингибирования конечным продуктом: оперон становится активным в случае недостатка триптофана в среде, а высокое содержание в среде данной аминокислоты подавляет выработку фермента, необходимого для синтеза триптофана, т.к. избыток триптофана активирует белок репрессор, который соединяется с оператором и транскрипция прекращается- оперон репрессируется. Такая система регуляции называется негативной репрессией. Она позволяет не синтезировать вещество в избытке.