Дополнительно.

Макроэргические связи - это ковалентные связи которые гидролизуются с выделением значительного количества энергии 30 кДж/моль и более (свободная энергия гидролиза). Вообще термин "макроэргическая связь" используется исключительно для связей, энергия которых используется в метаболизме и не указывает на истинную величину энергии связей. Как известно, энергия связей всегда положительна, другими словами, разрыв любой связи, в том числе и макроэргической, всегда требует дополнительных затрат энергии, но их результирующая - выше. Важно отметить, что последовательное усложнение материи неизбежно приводит к усложнению и усовершенствованию инструментов её самоуправления и управления. При этом количество таких инструментов весьма ограничено физическими и химическими свойствами самой материи. Появление макроэргических связей на горизонте эволюционного процесса, открыло фактически новую эру в возможностях мобильного применения химических (биохимических) связей в формировании, поддержании и усовершенствовании гомеостатического устройства в инструментальном обеспечении жизнедеятельности организованной материи. Одним из таких структурно-функциональных инструментов является межмолекулярное взаимодействие.

Ориентационные силы действуют между полярными молекулами. Сила притяжения между двумя полярными молекулами максимальна в том случае, когда их дипольные моменты располагаются по одной линии и зависит от их взаимной ориентации. Поэтому их и называют "ориентационными".

Индукционные силы действуют между полярной и неполярной молекулами, а также между полярными молекулами. Полярная молекула создаёт электрическое поле, которое поляризует другую молекулу, индуцируя в ней дипольный момент.

Дисперсионное межмолекулярное взаимодействие действует между неполярными молекулами. Его природа была выяснена только после появления теории квантовой механики. В атомах и молекулах электроны сложным образом "движутся" вокруг ядер, образуя соответствующие конфигурации электронных плотностей. В среднем времени дипольные моменты неполярных молекул оказываются нейтральными. Однако мгновенное значение дипольного момента может быть отлично от нуля. Таким образом, мгновенный диполь создаёт своё мгновенное электрическое поле, способное поляризовать соседние молекулы. Возникает прецедент взаимодействия мгновенных диполей, а энергия взаимодействия неполярных молекул и есть результат взаимодействия таких мгновенных диполей.

Силы отталкивания действуют между молекулами на очень малых расстояниях, когда приходят в соприкосновение заполненные электронные плотности атомов, входящих в состав молекул. Возникающие при этом силы отталкивания зависят в большей степени, чем силы притяжения, от индивидуальных особенностей молекул.

K-4. Особливості будови та функції РНК:

Рибонуклеїнові кислоти (РНК) — нуклеїнові кислоти в склад яких входить залишок ортофосфатної кислоти, рибоза (на відміну від ДНК, що містить дезоксирибозу) і азотисті основи  - аденін, цитозин, гуанін та урацил  (в ДНК замість урацилу - тимін).

Зауваження про структуру:

- РНК не утворює подвійну спіраль як ДНК - Азотисті основи в складі РНК можуть утворювати водневі зв’язки між цитозином і гуаніном, аденіном і урацилом, а також між аденіном і урацилом. Однак можливі і інші взаємодії – утворення петель. Це ускладнює розшифрування вторинної структури. - вторинна структура РНК ,як правило схожа на листочок конюшини. - на рисунку 2 показано вторинну структуру типу псевдовузл. - РНК може утворювати третинну структуру.

Типи РНК:

- Матрична рибонуклеїнова кислота (мРНК) — містить інформацію про первинну структуру білків . мРНК синтезується на основі ДНК в процесі транскрипції, а потім використовується як матриця для синтезу білка. Містить приблизно 1000 нуклеотидів.

- Транспортна рибонуклеїнова кислота (тРНК) – транспортує амінокислоти до місця синтезу білка. Бере участь у нарощувані поліпептидного ланцюга. Для кожної амінокислоти – своя тРНК. Вторинна структура – у вигляді листочка «клевера». Складається приблизно із 80 нуклеотидів.

- Рибосомна рибонуклеїнова кислота (рРНК) – утворюють основу рибосоми. Використовується для процесу трансляції (зчитування інформації із мРНК). Складає 80% усієї РНК в клітині.

-Транспортно- матрична рибонуклеїнова кислота (тмРНК) – частина тмРНК по структурі аналогічна тРНК плюс приєднаний залишок аланіну, а інша частина кодує короткий пептид. Використовується для регуляції транскрипції. тмРНк знайдено у пластидах та деяких бактеріях.

Інші функції РНК: - функція каталізу під час модифікування інших молекул РНК. - в деяких простих організмів може використовуватись для збереження інформації. - використовується для підсилення чи подавлення виразності гена(експресії).

K-5. Організація рослинної клітини

КЛІТИНА РОСЛИНИ (лат. cellula + грец. kytos — клітина) — універсальна структурна і функціональна одиниця живих організмів, яка має всі ознаки живого, здатна до саморегуляції, самовідтворення і розвитку. Термін «клітина» запропонував англійський учений Р. Гук (1665). Організм деяких водоростей складається з однієї клітини, а велетенських секвой — з мільярдів клітин. Залежно від віку та функцій К.р. бувають живими чи мертвими. За розмірами вони, як правило, мікроскопічно дрібні, а клітини запасливої паренхіми деяких рослин можна побачити неозброєним оком. Розрізняют­ь два морфологічні типи К.р.: паренхімні – майже рівновеликі за всіма напрямками, і прозенхімні, довжина яких більш ніж у 5 разів перевищує ширину.

К.р. притаманні всі ознаки, характерні для клітин еукаріотичних організмів. У К.р. роз­різняють протопласт (грец. protos – перший + plastos – утворений, оформлений) – її живий вміст, притиснений у вигляді тоненького пристінного шару до оболонки, і продукти життєдіяльності протопласту – клітинна оболонка, ергастичні речовини, включення, клітинний сік вакуолей. Протопласт складається із структурних систем цитоплазми та ядра. Цито­плазма містить основну речовину, її ма­т­рикс — гіалоплазму, в яку занурені органели, мембранні системи, включення. Зовні цито­плазма оточена плазматичною мембраною — плазмалемою, а від вакуолей її відокремлює вакуолярна мембрана — тонопласт. Розрізняють немембранні (рибосоми, мікротрубочки, мікрофіламенти), одномембранні (ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, вакуо­лі з клітинним соком, мікротільця) та двомембранні (пластиди, мітохондрії) органели К.р. Специфічними ознаками, характерними лише для К.р., є наявність у них пластид, вакуолей з клітинним соком та міцної целюлозно-пектинової оболонки.

Пластиди (грец. plastides < plastos — утворений, оформлений) — характерні компоненти клітин лише рослинних організмів. Роз­різняють три типи пластид: хлоропласти, хромопласти, лейкопласти. Усі пластиди мають двомембранну оболонку та основ­ну речовину — строму.

Хлоропласти (грец. chloros — зелений + plastos — утворений, оформлений) — зелені пластиди, головна функція яких полягає у здійсненні процесу фотосинтезу. Хлоропласти зазвичай мають форму диску діаметром 4–5 мкм. В одній клітині зеленого листка міс­титься 40–50 хлоропластів, у квадрат­ному мілі­метрі листка — близько 500 000. У цито­плазмі хлоропласти розташовуються вздовж клітинної оболонки. Вони оточені двомембранною оболонкою, заповнені стромою, пронизаною системою внутрішніх мембран, які мають форму сплющених пухирців — тилакоїдів. У вищих рослин тилакоїди, як правило, зібрані у стопки-грани, що нагадують стовпчики монет. Тилакоїди окремих гран з’єд­нані міжгранними тилакоїдами. На поверхні тилакоїдів проходять світлові реакції фотосинтезу. У мембрани тилакоїдів занурені моле­кули пігментів – хлорофілів (a, b, c, d), які зумовлюють зелене забарвлення рослин, каро­тиноїдів і фікобілінів, що регулюють потік світлової енергії. В організмі людини хлорофіл сприя­є утворенню гемоглобіну, поліп­шує стан кровоносних судин, виявля­є бактерицидну та антиоксидантну дію. Хлорофіли і каротиноїди використовують в медицині, парфумерії та косметології як барвники, субстанції ЛП Хлорофіліпт, Каротолін, Аскол.

У хлоропластах світлова енергія перетворює­ться на потенційну хімічну енергію у процесі фотосинтезу — синтезу цукрів та інших органічних сполук із вуглекислого газу та води з вико­ристанням сонячної енергії, яку сприймають (ловлять) молекули хлорофілу; у навколишнє середовище при цьому виділяється кисень. Щорічно у процесі фотосинтезу на Землі утво­рюється близько 150 млрд т орга­нічних речовин і виділяється понад 200 млрд т кисню. У стромі хлоропластів відбуваються темнові реакції фотосинтезу, в ній містяться рибо­соми, кільцева молекула ДНК, зерна первинного (асиміляційного) крохмалю, крапельки олії, ферменти, цукри, ліпіди.

Хлоропласти водоростей називають також хроматофорами (грец. chroma, chromatos – колір, забарвлення + phoros – носій). За формою вони пластинчасті, зірчасті, стрічкоподібні, циліндричні, лінзоподібні тощо і містять, крім хлорофілів a, b, c, d і каротиноїдів, додаткові специфічні для окремих відділів водоростей пігменти.

Хромопласти (грец. chroma, chromatos — колір, забарвлення + plastos — утворений, оформлений) містять пігменти-каротиноїди червоного, оранжевого чи жовтого кольору і тому забарвлюють пелюстки, плоди, рідше коренеплоди (морква) рослин у відповідний колір, що сприяє запиленню та поширенню плодів і насіння. Каротин як провітамін вітаміну А має велике значення для здоров’я людини.

Лейкопласти (грец. leucos — білий + plastos — утворений, оформлений) — безбарвні пластиди, які не містять пігментів, відрізняються слабким розвитком внутрішньої мембранної системи, пристосовані для зберігання запасних речовин. Залежно від природи останніх розрізняють: амілопласти, які синтезують і накопичують вторинний крохмаль; протео­пласти, що утворю­ють запасні білки; олео­пласти, які зберігають жирні олії. В основних клітинах епідерми лейкопласти виконують роль світлофільтрів.

Вакуоля (лат. vacuus – порожній) – мішечок, оточений вакуолярною мембраною — тоно­пластом і заповнений клітинним соком. Наявність вакуолей в клітинах – відмінна ознака рослин. У молодих К.р. вакуолі дрібні й численні, з віком вони збільшуються в розмірах і зливаються в одну центральну вакуо­лю. Клітинний сік — це водний розчин різних орга­нічних (простих білків, амінокислот, цук­рів, алкалоїдів, глікозидів, танінів, орга­ніч­них кислот, ферментів, пігментів тощо) і неорганічних речовин. Більшість названих речовин широко використовують в медицині та фармації. Вакуоля — це резервуар для накопичення і зберігання води, запасних речовин, кінцевих продуктів обміну. Вакуоля ви­значає осмотичні властивості К.р., бере участь в утворенні лізосом. Завдяки збільшенню об’єму вакуолі клітинна оболонка розтягується, а розмір К.р. збільшується.

У життєвому циклі кожної К.р. розрізняють 5 фаз: ембріональну (меристематичну), фазу росту, фазу диференціації, фазу зрілості та фазу старіння. В ембріональній фазі К.р. дрібні, паренхімні, мають тоненьку первинну оболонку, дрібні вакуолі, цитоплазма їх зерниста, в ній багато рибосом, пропластид, ядро велике, розташоване в центрі клітини. Фаза росту характеризується значним збіль­шенням (деколи в 100 і більше разів) розмірів К.р. за рахунок збільшення об’єму вакуо­лей і площі клітинної облонки. Такий ріст К.р. називають способом розтягування. К.р. інтенсивно поглинає воду, дрібні вакуо­лі збільшуються, зливаються одна з одною, утворюється центральна вакуоля, протопласт відтісняється до клітинної оболонки і набуває вигляду пристінного шару, збільшується число органел. У фазу диференціації з’являються структурні та функціональні відміни між К.р., змінюються органели, формується вторинна клітинна оболонка. У фазу зрілості кожна К.р. набуває типової для неї будови, тобто відбувається її спеціалізація для виконання певної функції. У фазу старіння поступово послаблюю­ться життєві функції К.р., спрощується її будова, рвуться мембрани, відбувається автоліз протопласту, він відмирає. Клітинні оболонки тонкостінних клітин сплющуються і облітеруються, а клітинні оболонки товстостінних клітин корку, механічних тканин, трахеїд, судин продовжують виконувати захисні, опірні чи провідні функції.

K-6. Організація тваринної клітини

Особливості будови клітин тварин. Ви вже знаєте, що серед тварин є як одноклітинні, так і багатоклітинні види. В одноклітинних тварин єдина клітина - це цілісний організм, що самостійно живиться, виводить назовні продукти життєдіяльності, здійснює газообмін тощо. У багатоклітинних - клітини різних типів виконують різні функції. Але попри все різноманіття клітин тварин усім їм притаманні спільні особливості будови.      Порівняймо будову рослинної і тваринної клітин (мал.1). І рослини, і тварини - еукаріоти, тобто їхні клітини складаються з клітинної мембрани, цитоплазми та ядра (або декількох ядер). У клітин рослин до складу клітинної оболонки, крім тоненької мембрани, входить ще й щільна клітинна стінка. Вона складається переважно з клітковини і забезпечує сталість форми клітини.