Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Otvety_na_bilety_po_KSYe_1.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
16.04.2019
Размер:
1.54 Mб
Скачать

21. Молекулярная биология

Химические элементы-органогены.

Основу жизни составляют 6 химических элементов (органогены).

- углерод C;

- водород H; >90% живого

- кислород O; вещества ≈97-98% массы

- азот N; живых организмов

- сера S;

- фосфор P.

Биополимеры и их свойства.

Биополимеры – это высокомолекулярные природные соединения, являющиеся структурной основой всех живых организмов и играющие определяющую роль в процессах жизнедеятельности.

К биополимерам относятся:

1) нуклеиновые кислоты - важ­нейшие биологически активные биополимеры (мономером является нуклеотид), осуществляющие хранение и передачу генетической информации в живых организмах, а также участвующие в биосинтезе белков.

дезоксирибонуклеиновая кис­лота (ДНК), функции: хранение наследственной информации и ее передача следующему поколению, передача генетической информации из ядра в цитоплазму;

рибонуклеиновая кислота (РНК): транспортная (т-РНК: перенос аминокислот к месту синтеза белка), рибосомальная (р-РНК: связываясь с определенными белками, образует рибосомы) и информационная (и-РНК: переносит информацию о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка).

2) белки - высокомолекулярные природные органические вещества, построенные из аминокислот и играющие фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организмов; функции: структурная (участвуют в образовании всех мембран и органоидов клетки), двигательная (обеспечивают сокращение мышц), каталитическая (белки-ферменты ускоряют химические реакции), транспортная (переносят вещества), регуляторная (белки-гормоны), защитная (защитные белки – иммуноглобулины), энергетическая (образование энергии при расщеплении).

3) полисахариды - органические соединения, в состав которых входят C, O и H; состоят из простых сахаров; крахмал для растений и гликоген для животных – резерв питательных веществ и энергии, целлюлоза (клетчатка) и хитин – структурная и защитная функция.

Функции липидов и углеводов

Липиды - жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде.

Функции липидов:

- структурная (одни из составляющих мембран);

- энергетическая (при окислении высвобождается энергия);

- защитная и теплоизоляционная;

- водоотталкивающая;

- регуляторная (многие гормоны – производные холестерола);

- метаболическая (участвуют в обмене веществ).

Углеводы - обширная группа органических соединений, входящих в состав всех живых организмов.

Функции углеводов:

- структурная (участвуют в построении клеточных структур);

- защитная - у растений (клеточные стенки и др.);

- пластическая (хранятся в виде запаса питательных веществ);

- энергетическая (при окислении выделяется энергия);

- участвуют в обеспечении осмотического давления крови;

- рецепторная (входят в состав клеточных рецепторов).

Структура нуклеиновых кислот – ДНК и РНК (Крик, Уотсон).

1953 г. – определено строение нуклеиновых кислот.

ДНК образует двойную спираль, РНК – одну.

ДНК. РНК.

азотистое дезокси- остаток фосфорной азотистое рибоза остаток фосфорной

основание рибоза кислоты основание кислоты

Азотистое основание меняется.

Участок ДНК

А Т А – аденин, Т – тимин, Г – гуанин, Ц - цитозин

Г Ц

у РНК вместо тимина – урацил (У)

Т А

водородные связи

Комплементарный принцип: напротив основания А одной цепи в другой цепи всегда стоит Т, напротив Т – А, напротив Г – Ц, а напротив Ц – Г.

Репликация – особый механизм самоудвоения ДНК (при делении клетки двойная спираль расплетается и достаривает вторую спираль по комплементарному принципу).

Структура:

1) азотистые основания объединяются в триплет, или кодон (по трое); возможно 64 комбинации кодонов;

2) кодоны объединяются в гены (ген – это группа, состоящая из нескольких десятков кодонов); существуют тысячи видов генов;

3) из генов строится ДНК (- это гигантская биополимерная молекула):

- ДНК бактерии может включать 20 млн. пар нуклеотидов, длина 907 мм;

- ДНК половой клетки мухи-дрозофилы – 200 млн. пар нуклеотидов;

- у человека 3 млрд. пар, длина 102 см.

ДНК свернута в очень плотный клубок.

РНК.

- меньше по размерам, чем ДНК;

- и-РНК (информационная) в сотни раз короче ДНК, поэтому легко выходит из клеточного ядра, она считывает информацию с ДНК (с отдельного гена по комплементарному принципу), размер 70-90 нуклеотидных пар;

- т-РНК (транспортная) транспортирует аминокислоты к рибосомам, где идет синтез белка; каждой аминокислоте соответствует своя т-РНК, всего задействовано 20 аминокислот (а известно 100)  в клетке 20 т-РНК; в клетке может быть до 10 тыс. рибосом.

Свойства генетического кода и его механизм (репликация, транскрипция, трансляция):

1) триплетность (3 нуклеотида образуют ген);

2) однонаправленность:

Порядок (механизм генетического кода):

- информация удваивается (репликация) ДНК  ДНК;

- перенос информации с ДНК на и-РНК (транскрипция);

- перенос информации с и-РНК на белок (трансляция).

3) однозначность (каждый кодон кодирует только одну аминокислоту)

н-р, А А А кодирует лизин (Lys)

Г Ц Г кодирует аланин (Ala)

4) вырожденность (одной аминокислоте может соответствовать несколько кодонов –от 1 до 6)

н-р, лизин А А Г и А А А

5) неперекрываемость (любой нуклеотид может входить в состав только одного триплета);

6) непрерывность (информация считывается непрерывно);

7) универсальность (все живые организмы используют один и тот же генетический код: один и тот же триплет кодирует один и тот же тип аминокислоты) – подтверждает идею единства происхождения жинзи;

8) есть кодоны, которые не соответствуют ни одной из 20 аминокислот (стоп-кодоны), назначение которых остановка синтеза.

Механизмы синтеза белков и их структура.

Белок – сложная структура, которая задается последовательностью аминокислот (могут располагаться в различном порядке). Может синтезироваться свыше 1 млн. видов белка. Каждый организм имеет свой индивидуальный белковый набор.

Структура:

1 ) первичная (полипептидная цепь);

- C – N - пептидная связь между двумя аминокислотами

׀׀ ׀ (прочная)

O H

2) вторичная (спираль) – открыта в 1961 г.;

3) третичная (глобулы, клубки);

4) четвертичная (у некоторых белков, например, гемоглобин) – объединение нескольких глобул.

Денатурация белка – разрушение (утрата четвертичной, третично, вторичной структуры)) – при высокой температуре.

В клетке синтез белковой молекулы происходит за считанные секунды.

Биосинтез белка можно разделить на следующие стадии:

1) транскрипция: считывание генетической информации с молекул ДНК и ее запись в молекулы и-РНК;

2) процессинг: из и-РНК удаляются некоторые фрагменты, ненужные в последующих стадиях, и происходит редактирование нуклеотидных последовательностей;

3) трансляция: синтез полипептидной цепи в соответствии с информацией, закодированной в и-РНК.

Функции ферментов:

- ускоряют синтез белков;

- участвуют в синтезе ДНК;

- участвуют в синтезе и-РНК;

- участвуют в энергообеспечении клеток (АТФ – аденозинтрифосфат).

Генная инженерия и её перспективы.

Генная инженерия - направление исследований молекулярной биологии, целью которых является получение организмов с новыми комбинациями наследственных свойств. В ее основе лежит возможность целенаправленного манипулирования с фрагментами нуклеиновых кислот.

♦ методом генной инженерии получен ряд препаратов (инсулин человека и противовирусный препарат интерферон);

♦ эта технология сулит достижение огромных успехов и в медицине (перспективный путь создания и производства вакцин), и в сельском хозяйстве (могут быть получены сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и др.);

♦ проект «Геном человека»: цель - выяснение последовательности оснований во всех молекулах ДНК в клетках человека и установление локализация всех генов, что помогло бы выяснить причину многих наследственных заболеваний и открыть пути к их лечению.

Перспективы генной инженерии:

1) способность к саморепликации: сможет поднять производительность труда, но, в то же время, и создать новые разрушительные средства;

2) продление жизни человека (замедление старения, бессмертие): ученые Техасского университета смогли продлить жизнь нескольких типов человеческих клеток;

3) создание ряда вакцин, способных излечить СПИД, ВИЧ, рак и другие болезни;

4) генная терапия: в организм вводится сконструированная копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент (для борьбы с наследственными нарушениями в иммунной системе).

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.