- •Основные положения клеточной теории. Клетка – структурная и функциональная единица живого.
- •Содержание химических элементов в клетке. Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки.
- •Органические вещества клетки: липиды, атф, биополимеры (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты) и их роль в клетке.
- •Особенности строения клеток прокариот и эукариот.
- •Транспорт молекул через мембраны
- •Рецепторная функция и ее механизм.
- •Структура и функции клеточных контактов.
- •Локомоторная и индивидуализирующая функции пак.
- •Органеллы общего значения. Эндоплазматическая сеть.
- •Комплекс Гольджи.
- •Накопительную
- •Секреторную
- •Агрегационную
- •Митохондрии.
- •Рибосомы.
- •Клеточный центр.
- •Органеллы специального значения.
- •Ядро клетки. Строение и функции.
-
Содержание химических элементов в клетке. Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки.
Химическая организация клетки: 80% - вода. 1-2% - липиды 1-2% - неорганические вещества. 1-2% - нуклеиновые кислоты. 1-1,5% - низкомолекулярные вещества. 1-2% - углеводы. 10-12% - белки. Химический состав неорганических веществ клетки:
Кислород – 65-75 % |
Магний – 0,02-0,03% |
Цинк – 0,0003% |
Углерод – 15-18% |
Натрий – 0,02-0,03% |
Медь – 0,0002% |
Водород – 8-10% |
Кальций – 0,04-2,00% |
Йод – 0,0001% |
Азот – 1,5-3.0% |
Железо – 0,01-0,015% |
Фтор – 0,0001% |
|
Сера – 0,15-0,20% |
|
|
Калий – 0,15-0,40% |
|
|
Фосфор – 0,20-1,00% |
|
|
Хлор – 0,05-0,10% |
|
Вода – обязательный компонент клетки. В ней растворены многие вещества, в т.ч. органические (гидрофильные – углеводы и гидрофобные – белки). Вода необходима для работы ферментов. Функции воды:
-
Служит для протекания реакций.
-
Участвует в химических реакциях
-
Регулирует обмен веществ
-
Участвует в терморегуляции
-
Смачивание поступающей пищи.
Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной структуры. Осмос – проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Давление воды, с которой она давит на мембрану – осмотическое давление. Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление называются изотоническими. Растворы:
-
Гипертонические – вызывают сморщивание клеток
-
Гипотонические – вызывают разрыв клеток
Тургор – давление, с которым вода давит изнутри на оболочку. Соли: К неорганическим веществам кроме воды относятся и соли. Они находятся в диссоциироранном состоянии: Na+ , K+, Ca2+, Mg2+ - катионы и HPO42-, H2PO4-, HCO3- - анионы. От концентрации солей зависит осмотическое давление и ее буферные свойства, т.е. поддерживать реакцию на слабощелочном или нейтральном уровне РН. РН – отрицательный логарифм концентрации водородных ионов. РН = 7 – среда нейтральная. РН = (7;14) – щелочная среда. РН = (1;7) – кислая среда. В некоторых клетках находятся нерастворимые минеральные соли (костные клетки) за счет присутствия Ca3PO4, CaCO3.
-
Органические вещества клетки: липиды, атф, биополимеры (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты) и их роль в клетке.
Липиды - сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Липиды содержатся во всех клетках животных и растений. Они входят в состав многих клеточных структур. Витамины А, D, E, К – являются жирорастворимыми. Функции жиров:
-
Энергетическая – 1г. жира – 9,2 ккал.
-
Строительная – входит в состав всех мембран.
-
Некоторые липиды являются предшественниками гормонов – регулируют обмен веществ.
-
Защитная.
-
Терморегуляторная.
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) АТФ обеспечивает клетку энергией. Любое проявление жизнедеятельности нуждается в затрате энергии. Энергетический обмен связан с пластическим. Все реакции пластического обмена нуждаются в затрате энергии. Для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный синтез ферментов, т.к. продолжительность жизни ферментов невелика. Через пластический и энергетический обмен осуществляется связь клетки с внешней средой. Живая клетка представляет собой открытую систему, т.к. между клеткой и внешней средой постоянно происходит обмен веществ и энергией. Клетка – высокоорганизованная структура, в которой экономно расходуется материалы и энергия и процессы идут с высоким КПД. КПД митохондрий - 45-60%, хлоропластов – 25%. Использование энергии АТФ:
-
Ассимиляция.
-
Транспорт веществ.
-
Деление клетки и ее органоидов.
-
На процессы жизнедеятельности.
Углеводы - органические вещества с общей формулой (CH2O)n. В живой клетке - 1-2%, в печени и мышцах – до 5%. В растительной клетке до 90% (картофель, семена). Углеводы:
-
Простые – моносахариды – определяются по числу атомов углерода: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. Наиболее важны: пентозы C5H10O5 и гексозы C6H12O6. Из петоз выделяют рибозы и дезоксирибозы (рибозы входят в состав РНК, АТФ; дезоксирибозы - ДНК). Из гексоз выделяют глюкозу, фруктозу, галактозу.
-
Сложные – дисахариды, полисахариды.
Дисахариды – сахароза (глюкоза + фруктоза), лактоза (глюкоза + галактоза). Подисахариды – состоят из множества молекул моносахаридов: целлюлоза (полимер из 150-200 молекул глюкозы), крахмал. Функции углеводов:
-
Энергетическая – окисление в митохондриях мышц.
-
Строительная – целлюлоза в клеточной стенки растений, хитин в скелете членистоногих.
Белки - входят в состав всех организмов. По химической природе – белки – полимеры, мономеры которых – аминокислоты. Аминокислота – органическая кислота. Состав аминокислоты:
-
Аминогруппа – NH2
-
Карбоксильная группа – СООН
Аминогруппа в цепи белка соединена пептидной связью (CO-NH), образована карбоксильной группой и группой другой аминокислоты. Живыми организмами используется только 20 аминокислот, хотя существует их значительно больше: глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, серин, треонин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, аспарагин, глутамин, лизин, аргинин, цистеин, метионин, фенилаланин, тирозин, триптофан, гистидин, пролин. Различают 4структуры белка: Первичная структура - аминокислотная цепь, связанная между собой пептидными связями. Вторичная структура - белковая нить закручена в спираль и соединение участков цепи происходит за счет водородных связей (Н-Н). Третичная структура – сворачивание вторичной структуры в клубок. Эта структура специфическая для каждой молекулы белка. Сворачивание происходит за счет дисульфидных мостиков (-S-S-), и сульфгидрильных мостиков (-S-H-). Четвертичная структура – имеется не у всех белков – объединение нескольких структур (субъединиц). Например: гемоглобин. По своему составу белки бывают:
-
Простые – состоят только из аминокислот
-
Сложные – содержат нуклеиновые кислоты (нуклеопротеиды), жиры (липопротеиды), углеводы (гликопротеиды), металлы (металлопротеиды).
Функции белков:
-
Строительная (мембраны, ядро).
-
Транспортная (перенос О2 гемоглобином).
-
Ферментативная (ускорение биохимических реакций).
-
Двигательная (сократительная).
-
Защитная (гаммаглобулины).
-
Энергетическая (1г. – 4,2 ккал).
-
Сигнальная.
Нарушение природной структуры белка называется денатурацией. Денатурация бывает обратимой и необратимой. Ренатурация –восстановление структуры белка после прекращения воздействия. 4. Ферменты, их роль в процессе жизнедеятельности. По химической природе ферменты – белки. Ферменты – биологические катализаторы. Они способствуют ускорению реакций, входят в состав тканей.
Ферменты специфически катализируют химические реакции, т.е. 1 фермент катализирует 1 тип реакций. И превращает лишь в соответствующий субстрат. Ферменты в основном катализируют превращение веществ, размеры которых по сравнению с размерами фермента очень малы. Ферменты бывают:
-
Простые
-
Сложные
Простые – состоят только из белка, молекулы которых имеют активный центр – определенную, специфическую для фермента группу аминокислот в молекуле. В основном это гидролитические ферменты: амилаза, пепсин, трипсин и др. Сложные – состоят из белковой и небелковой части. Белок называется апоферментом (носителем фермента). Небелковая часть – коферментом или простатической группой: пример – органические вещества: витамины, НАД, НАДФ; неорганические вещества: атомы металлов – железо, цинк, магний. Апофетмент отвечает за специфичность молекулы фермента с молекулой субстрата. Кофермент отвечает за тип катализируемой реакции. Механизм действия ферментов: Снижение энергии активации, т.е. снижение уровня энергии, необходимой для придания реакционной способности молекулы субстрата т.к. молекула фермента имеет большую величину, то возникает сильное электрическое поле, в которой молекула субстрата становится асимметричной, в результате чего химические связи в ней ослабевают. Фермент образует с субстратом фермент-субстратный комплекс. Присоединение субстрата происходит с помощью активного центра. По завершению реакции комплекс распадается на фермент и продукт реакции. Ферменты образуют в клетке ферментные системы (мультиферментативные комплексы). При этом продукт предыдущей реакции является субстратом для последующей. Активность ферментов в клетках контролируется на генетическом уровне по принципу обратной связи. Свойства ферментов:
-
Специфичны
-
В отличие от химических катализаторов – ускоряют реакции в обычных условиях.
-
Активность ферментов меняется в зависимости от Т0, РН, концентрации субстрата.
-
Активируют в малых количествах, т.е. не разрушаются в процессе реакций
-
Ферменты – белки и имеют свойства белков.
Классификация ферментов: В 1961 году Международный биохимический съезд утвердил классификацию ферментов, в основу которого положен тип реакции, катализируемый данным ферментом. По этому принципу все ферменты разделены на 6 классов:
-
Оксидоредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции.
-
Трансферазы – катализирующие перенос атомов или радикалов: пример – каталаза – 2Н2О2 = 2Н2О + О2
-
Гидролазы - ферменты разрывающие внутримолекулярные связи путем присоединения молекул воды: например – фосфатаза.
-
Лиазы – Ферменты, отщепляющие от субстрата ту или иную группу негидролитическим путем, например, отщепление карбоксильной группы декарбоксилазой.
-
Изомеразы – ферменты, катализирующие превращение одного изомера в другой: глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат.
-
Синтеазы – ферменты, катализирующие реакции синтеза, синтез пептидов из аминокислот, т.е. катализируют реакции соединения молекул с образование новых связей.