Контрольні запитання:

1. Що вивчає наука біохімія?

2. Який хімічний вміст живих клітин?

3. Які ви знаєте функції води в живих організмах?

4. У якому стані в клітині містяться солі? Яка їхня роль?

5. Які хімічні сполуки належать до органічних? Наведіть приклади.

6. Які хімічні елементи входять до складу вуглеводів? Дайте загальну характеристику вуглеводам.

7. Назвіть основні класи вуглеводів. Наведіть приклади.

8. Які фізико-хімічні властивості вуглеводів вам відомі?

9. Які функції виконують вуглеводи у клітині?

10. Що таке ліпіди?

11. Які сполуки належать до ліпідів?

12. Які біологічні функції ліпідів?

13. Які фізико-хімічні властивості ліпідів?

14. Що таке білки? Які білки називають простими, а які – складними?

15. Що таке амінокислоти? Яка їхня будова?

16. Що таке замінні та незамінні амінокислоти?

17. Яким чином амінокислоти сполучаються у поліпептидний ланцюг?

18. Які ви знаєте структури білків?

19. Які фізико-хімічні властивості білків?

20. Назвіть основні біологічні функції білків.

21. У чому полягає суть захисної функції білків?

22. Чим визначається рухова функція білків?

23. Яка властивість білків лежить в основі подразлівості живих організмів?

24. Що таке ферменти? Які їхні функції?

25. Дайте визначення поняттям “вітамін” і “гормон”.

26. Що таке а-, гіпо- та гіпервітамінози?

27. Які ви знаєте основні властивості гормонів?

28. Що таке фітогормони та яке їхнє біологічне значення?

29. Що таке алкалоїди і як вони діють на організм людини?

30. Що таке нуклеїнові кислоти? Які типи нуклеїнових кислот вам відомі?

31. Що спільного та відмінного в будові молекул ДНК і РНК?

32. Що таке нуклеотид?

33. Яка просторова структура молекули ДНК? Хто вперше запропонував її модель?

34. Як відбувається процес подвоєння ДНК?

Подумайте:

1. Які особливості будови молекули води зумовлюють її властивості?

2. Чому саме вуглеводам належить провідна роль в енергетичному обміні клітини?

3. Що спільного та відмінного у фізико-хімічних властивостях та функціях вуглеводів і ліпідів?

4. Що спільного та відмінного між процесами денатурації та деструкції? Чим зумовлена різноманітність фізико-хімічних властивостей білків?

5. Чому більшість біохімічних процесів у клітині без участі ферментів була б неможливою?

6. Як можна визначити вплив, який справляє на організм наявність або відсутність певного вітаміну? У чому полягає зв’язок між ендокринною та нервовою системами організмів людини і хребетних тварин?

7. Чому процес подвоєння ДНК називають напівконсервативним?

Семінар № 2.

Тема: Основні компоненти цитоплазми.

Мета:Опанувавши цю тему, студенти дізнаються про: клітинний рівень організації живої матерії, основні методи дослідження клітин, основні положення клітинної теорії, відмінності між клітинами еукаріот і прокаріот, будову та функції клітинних структур, життєвий цикл клітин.

Методичні вказівки:

Клітина – основна елементарна структурно-функціональна одиниця живих організмів. За кількістю клітин і ступенем іхньої взаємодії розрізняють одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми.

Біологічна наука цитологія вивчає прояви життєдіяльності та особливості будови клітин різних організмів. Вона виникла у ХVІІ сторіччі завдяки винаходу мікроскопа та відкриттю клітини. Її подальший розвиток пов’язаний зі створенням клітинної теорії.

Будову, хімічний склад, процеси життєдіяльності клітин вивчають за допомогою різноманітних методів: світлової та електронної мікроскопії, прижиттєвого вивчення, центрифугування тощо.

Усі клітини складаються з поверхневого апарату, цитоплазми, органел та інших внутрішньоклітинних структур. За особливостями будови клітин усі організми поділяють на два надцарства – Прокаріоти та Еукаріоти.

Прокаріотичні організми (бактерії, ціанобактерії) – це одноклітинні чи колоніальні форми, клітини яких не мають ядра та більшості органел, притаманних клітинам еукаріот (мітохондрій, пластид, вакуолей, ендоплазматичної сітки, комплексу Гольджі тощо).

Серед еукаріот (рослини, гриби, тварини) є одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні форми. Їхні клітини мають одне чи кілька сформованих ядер (деякі типи клітин втрачають ядро в процесі розвитку), різноманітні органели, включення тощо, а цитоплазма поділена клітинними мембранами на функціональні комірки (компартменти).

Біологічні мембрани є неодмінним структурним компонентом будь-якої клітини. Вони відокремлюють її від зовнішнього середовища, а в еукаріотичних клітин ще й поділяють їхнє внутрішнє середовище на функціональні комірки – компартменти. Мембрани складаються з ліпідів, білків, вуглеводів та їхніх сполук.

Плазматична мембрана обмежує внутрішнє середовище клітини і виконує різноманітні функції: бар’єрну, регулює транспорт речовин у клітину та з неї, сприймає подразники зовнішнього середовища, передає їх у клітину, бере участь у формуванні захисних реакцій (імунітету), забезпечує контакти між клітинами багатоклітинних організмів.

До надмембранних комплексів клітини належать глікокалікс тваринних клітин, клітинна стінка клітин рослин і грибів, клітинна стінка та слизова капсула бактерій.

До підмембранних структур клітини належать утвори білкової природи – мікрониточки (мікрофіламенти) та мікротрубочки. У клітин багатьох найпростіших (наприклад, інфузорій, євглен) підмембранні комплекси представлені пелікулою, яка надає клітині додаткової жорсткості.

В еукаріотичних клітинах внутрішні мембрани поділяють клітину на компартменти, які дають змогу одночасно перебігати багатьом несумісним біохімічним процесам.

Цитоплазма – це внутрішнє середовище клітини. Вона становить собою неоднорідну (багатофазну) колоїдну систему – гіалоплазму з розміщеними в ній органелами та іншими структурами.

Цитоплазма виконує багато важливих функцій: об’єднує всі структури, які в ній знаходяться, забезпечує їхню взаємодію, завдяки чому клітина функціонує як єдина цілісна система. В ній відбувається транспорт різноманітних речовин, перебігають деякі процеси енергетичного та пластичного обміну, відкладаються запасні поживні речовини та продукти метаболізму.

Клітинні включення – це непостійні структури, які можуть то виникати, то зникати за час життєдіяльності клітини. Вони мають вигляд краплин (жири), зерен (білки, полісахариди), кристалів (солі).

До одномембранних органел клітини належить: ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми, різні типи вакуолей.

На мембранах шорсткої ендоплазматичної сітки відбуваються біосинтез білків та їхній розподіл; вона також бере участь у синтезі компонентів клітинних мембран. Гладенька ендоплазматична сітка забезпечує синтез ліпідів і вуглеводів. У ній можуть накопичуватись токсичні продукти обміну, які знешкоджуються особливими ферментами.

Комплекс Гольджі забезпечує накопичення певних речовин, їхнє дозрівання, пакування та секрецію.

Лізосоми – це пухирці з гідролітичними ферментами. Вони утворюють травні вакуолі чи самостійно перетравлюють окремі клітини, їхні частини або групи.

У клітинах еукаріот є різні типи вакуолей: травні, скоротливі, заповнені клітинним соком.

У клітинах еукаріот є вкриті подвійною мембраною органели – мітохондрії та пластиди. Вони містять власні ДНК та білок синтезуючий апарат і розмножуються поділом, тобто мають певну автономію в клітині.

Мітохондрії мають гладеньку зовнішню мембрану, тоді як внутрішня утворює вирости всередину. Головною функцією мітохондрій є синтез АТФ.

Пластиди – двомембранні органели клітин вищих рослин різної форми та розмірів. Розрізняють три основних типи пластид – зелені (хлоропласти), безбарвні (лейкопласти) та яскраво забарвлені у різні кольори (хромопласти).

Ядро є неодмінним структурним компонентом усіх еукаріотичних клітин. Воно складається з поверхневої подвійної мембрани, що має отвори (пори), та ядерного матриксу, який містить ядерний сік (каріоплазму), ядерця, опорні структури та певний набір хромосом.

Хромосоми – внутрішньоядерні органели, які складаються переважно з білків і ДНК. Гени (ділянки молекули ДНК) розташовані в хромосомах і несуть спадкову інформацію. Сукупність хромосом клітини називається каріотипом.

Ядро виконує функції зберігання спадкової інформації та її передачі дочірнім клітинам під час клітинного поділу.

Рибосоми – немембранні органели клітини, які беруть участь у біосинтезі білків. Під час біосинтезу білка рибосоми можуть об’єднуватися в групи, утворюючи разом з молекулою іРНК полісоми. Органели руху клітини – це псевдоподії, джгутики та війки.

Клітинний центр – ділянка світлої цитоплазми, в який розміщено центріолі, що беруть участь в утворенні мікротрубочок цитоплазми, веретена поділу, джгутиків та війок.

Існування клітини від одного поділу до наступного має назву клітинного циклу. Він складається з процесу поділу та часу між його закінченням і початком наступного поділу – інтерфази. Інтерфаза може тривати також від завершення попереднього поділу клітини до її загибелі.

Еукаріотичні клітини діляться за допомогою мітозу, що складається з чотирьох послідовних фаз: профази, метафази, анафази та телофази.

Біологічне значення мітозу полягає в тому, що він забезпечує точний розподіл носіїв спадкового матеріалу материнської клітини між двома дочірніми та сталість каріотипу.

Мейоз – особливий спосіб поділу клітини, унаслідок якого кількість хромосом зменшується вдвічі, і клітини переходять з диплоїдного стану в гаплоїдний. Мейоз складається з двох послідовних поділів, інтерфаза між якими вкорочена або взагалі відсутня.

Під час першого мейотичного поділу відбувається кон’югація гомологічних хромосом, які можуть обмінюватись своїми ділянками (процес кросинговеру). В анафазі І до різних полюсів клітини розходяться гомологічні хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид.

Під час другого мейотичного поділу до різних полюсів клітин розходяться окремі хроматиди кожної з хромосом. У наслідок цього утворюються чотири дочірні клітини, кожна з яких має половинний набір хромосом і половинний набір ДНК (оскільки кожна з хромосом представлена лише однією хроматидою з двох).

Біологічне значення мейозу полягає в підтриманні сталості хромосомного набору організмів, які розмножуються статевим шляхом. Процес мейозу внаслідок кросинговеру та незалежного розподілу гомологічних хромосом спричиняє особливий тип спадкової мінливості – комбінативну мінливість.