Клетка. Метоз. Мейоз

сахар, состоящий  из двух молекул глюкозы.

Биологическое значение углеводов состоит в  том, что они являются мощным и

богатым источником энергии, необходимой клетке для осуществления

различных форм активности. Полисахариды – удобная  форма накопления энергоемких

моносахаридов, а также незаменимый защитный и структурный компонент 

клеток  и тканей животных, растений и микроорганизмов. Некоторые полисахариды

входят  в состав клеточных мембран и  служат рецепторами, обеспечивая

узнавание клеток друг другом и их взаимодействие.

     Липиды.

Липиды  представляют собой органические вещества, не растворимые в воде, но

растворимые в неполярных растворителях – эфире, хлороформе, бензоле. Они

обнаруживаются  во всех без исключения клетках и  разделены на несколько классов,

выполняющих специфические биологические функции. Наиболее распространенными в

составе живой природы являются нейтральные жиры, или

триацилглицерины, воска, фосфоролипиды, стеролы

.

Содержание  липидов в разных клетках сильно варьирует: от 2 – 3 до 50 – 90 % в

клетках семян растении и жировой ткани животных.

Структурными  компонентами большинства липидов  являются жирные кислоты.

Жирные  кислоты являются ценным источником энергии. При окислении 1г жирных

кислот  высвобождается 38 кДж энергии и  синтезируется в два раза большее

количество  АТФ, чем при расщеплении такого же количества глюкозы.

     Жиры – наиболее простые и  широко распространенные липиды. Жиры являются

основной  формой запасания липидов в клетке. Жиры используются также в качестве

источника воды (при сгорании 1г жира образуется 1,1г воды). У многих

млекопитающих под кожей откладывается толстый  слой подкожного жира, который

защищает  организм от переохлаждения.

     Воска  - это сложные эфиры,  образуемые жирными кислотами  и много атомными

спиртами. У позвоночных животных секретируются  кожными железами. Покрывая кожу

и её производные (волосы, мех, шерсть, перья), воска смягчают их и предохраняют

от действия воды.  Фосфолипиды в состав молекул, которых входит

остаток фосфорной кислоты, являются основой  всех клеточных мембран.

     Стероиды составляют группу липидов,  не содержащих жирных кислот  и имеющих

особую  структуру. К ним относится ряд  гормонов, в частности кортизон,

вырабатываемый корой надпочечников, различные половые гормоны, а также

холестерин  – важный компонент клеточных  мембран у животных.

Белки.

Белки представляют собой самый многочисленный и  наиболее разнообразный класс

органических  соединений клетки. Белки – это  биологические гетерополимеры,

мономерами которых являются аминокислоты.

Среди белков организма выделяют простые белки, состоящие только из

аминокислот, и сложные, включающие помимо аминокислот, так называемые

простатические  группы различной химической природы. Липопротеины имеют в

своем составе липидный компонент, гликопротеины – углеводный. В состав

фосфопротеинов  входит одна или несколько фосфатных  групп. Металлопротеины

содержат  различные металлы; нуклеопротеины – нуклеиновые кислоты.

Простетические  группы обычно играют важную роль при  выполнении белком его

биологической функции.

Белки выполняют  в организме чрезвычайно важные и многообразные функции,

перечисленные в нижеследующей таблице, но несомненно наиболее значительной

является  каталитическая, или ферментативная, функция.

     Некоторые функции, выполняемые  белками. Таблица. 

     Класс Выполняемая функция Примеры белков

Ферменты Служат катализаторами определенных химических реакции; у разных организмов обнаружено более 2000 различных ферментов. Амилаза расщепляет крахмал до глюкозы; липаза расщепляет жиры до глицерина и жирных кислот.

Структурные белки Являются структурными компонентами биологических мембран и многих внутриклеточных органелл, главным компонентом опорных структур организма. Коллаген хрящей и сухожилий, эластин соединительной ткани, кератин волос и ногтей.

Сократительные  белки Обеспечивают движение клеток, внутриклеточных структур. Актин и миозин мышечного волокна, тубулин микротрубочек.

Транспортные  белки Связывают и переносят специфические молекулы и ионы из одного органа в другой. Гемоглобин переносит кислород, сывороточный альбумин – жирные кислоты.

Пищевые белки Питают зародыш на ранних стадиях развития и запасают биологически ценные вещества и ионы. Казеин молока; ферритин, запасающий железо в селезенке.

Защитные  белки Предохраняют организм от вторжения других организмов и повреждений. Антитела, вырабатываемые лимфоцитами, блокируют чужеродные антигены; фибриноген и тромбин, предохраняющие организм от кропотери.

Регуляторные  белки Участвуют в регуляции активности клетки и организма. Инсулин регулирует обмен глюкозы; гистоны – генную активность.

 

 

Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты составляют 1 – 5 % сухой массы  клетки и представлены

моно-  и полинуклеотидами. Мононуклеотид состоит из одного пуринового (аденин

– А, гуанин – Г) или пиримидиного (цитозин  – Ц, тимин – Т, урацил – У),

азотистого  основания, пятиуглеродного сахара (рибоза или дизоксорибоза) и 1-

3 остатков  фосфорной кислоты.

Мононуклеотиды  выполняют в клетке исключительно  важные функций. Они выступают

в качестве источников энергии, причем АТФ является универсальным соединением,

энергия которого используется почти во всех внутриклеточных реакциях, энергия

ГТФ необходима в белоксинтезирующей деятельности рибосом. Производные

нуклеотидов служат также переносчиками некоторых  химических групп, например

НАД (никотинамиддинуклеотид) – переносчик атомов водорода.

Однако  наиболее важная роль нуклеотидов состоит  в том, что они служат

строительными блоками для сборки полинуклеотидов  РНК и ДНК (рибонуклеиновых и

дезоксирибонуклеиновых  кислот).

     РНК и ДНК – это линейные  полимеры, содержащие от 70 – 80 до 10 в

9 степени  мононуклеидов.

Нуклеотид РНК – содержит пятиугольный сахар  – рибозу, одно из четырех

азотистых оснований (гуанин, урацил, аденин или  цитозин) и остаток фосфорной

кислоты. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат пятиугольный сахар –

дезоксирибозу, одно из четырех основании (гуанин, тимин, аденин или цитозин)

и остаток  фосфорной кислоты.

Данные  рентгеноструктурного анализа показали, что молекулы ДНК большинства

живых организмов, за исключением некоторых фагов, состоят из двух

полинуклеотидных  цепей, антипараллельно направленных. Молекула ДНК имеет

форму двойной  спирали, в которой полинуклеотидные цепи закручены вокруг

воображаемой  центральной оси. Спираль ДНК  характеризуется рядом параметров.

Ширина  спирали около 2 нм. Шаг или полный оборот спирали составляет 3,4 нм и

содержит 10 пар комплементарных нуклеотидов.

ДНК обладает уникальными свойствами: способностью к самоудвоению (репликации)

и способностью к самовосстановлению (репарации).

     Репликация осуществляется под  контролем ряда ферментов и  протекает в

несколько этапов. Она начинается в определенных точках молекулы ДНК.

Специальные ферменты разрывают водородные связи  между комплементарными

азотистыми  основаниями, и спираль раскручивается. Полинуклеотидные цепи

материнской молекулы удерживаются в раскрученном состоянии и служат матрицами

для синтеза  новых цепей.

С помощью  фермента ДНК-полимеразы из имеющихся в среде трифосфатов

дезоксиринуклеотидов (дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ) комплементарно материнским цепям

собираются  дочерние цепи. Репликация осуществляется одновременно на обеих

материнских цепях, но с разной скоростью и некоторыми отличиями. На одной из

цепей (лидирующей) сборка дочерней цепи идет непрерывно, на другой (отстающей)

– фрагментарно. В последующем синтезируемые  фрагменты сшиваются с помощью

фермента  ДНКлигазы. В результате из одной  молекулы ДНК образуется две, каждая

из которых имеет материнскую и дочернюю цепи. Синтезируемые молекулы являются

точными копиями друг друга и исходной молекулы ДНК. Такой способ репликации

называется  полуконсервативным и обеспечивает точное воспроизведение в

дочерних  молекулах той информации, которая была в материнской молекуле.

     Репарацией называют способность  молекулы ДНК «исправлять»

возникающие в её цепях изменения. В восстановлении исходной структуры участвуют

не менее 20 белков: узнающих измененные участки  ДНК и удаляющих их из цепи,

восстанавливающих правильную последовательность нуклеотидов  и сшивающих

восстановленный фрагмент с остальной молекулой  ДНК.

Перечисленные особенности химической структуры  и свойств ДНК обусловливают

выполняемые ей функции. ДНК записывает, хранит,

воспроизводит генетическую информацию, участвует  в процессах ее

реализации  между новыми поколениями клеток и организмов.

Рибонуклеиновые кислоты – РНК – представлены разнообразными по размерам,

структуре и выполняемым функциям молекулами. Все молекулы РНК являются копиями

определенных  участков молекулы ДНК и, помимо уже  указанных отличий, оказываются

короче  ее и состоят из одной цепи. Между  отдельными комплементарными друг другу

участками одной цепи РНК возможно спаривание основании (А с У, Г с Ц) и

образование спиральных участков. В результате молекулы приобретают

специфическую конформацию.

     Матричная, или информационная, РНК  (мРНК, иРНК) синтезируются в

ядре под контролем фермента РНК-полимеразы комплементарно информационным

последовательностям ДНК, переносит эту информацию на рибосомы, где становится

матрицей  для синтеза белковой молекулы. В  зависимости от объема копируемой

информации  молекула мРНК может иметь различную  длину и составляет около 5% всей

клеточной РНК.

     Рибособная РНК (рРНК) синтезируется  в основном в ядрышке, в области  генов

рРНК  и представлена разнообразными по молекулярной массе молекулами, входящими

в состав большой и малой субчастиц  рибосом. На долю рРНК приходится 85% всей

РНК клетки.

     Транспортная РНК (тРНК) составляет  около 10% клеточной РНК. Существует

более 40 видов тРНК. При реализации генетической информации каждая тРНК

присоединяет  определенную аминокислоту и траспортирует  ее к месту сборки

полипентида. У эукариот тРНК состоят из 70-90 нуклеотидов.

    

Строение клетки

 

1.Типы  клеточной организации.

 

Среди всего  многообразия ныне существующих на Земле  организмов выделяют две

группы: вирусы и фаги, не имеющие клеточного строения; все остальные организмы

представлены  разнообразными клеточными формами  жизни. Различают два типа

клеточной организации: прокариотический и эукариотический (см

рис. 1).

Клетки  прокариотического типа устроены сравнительно просто. В них нет

морфологически  обособленного ядра, единственная хромосома  образована

кольцевидной  ДНК и находится в цитоплазме; мембранные органеллы отсутствуют

(их функцию  выполняют различные впячивания  плазматической мембраны); в

цитоплазме  имеются многочисленные мелкие рибосомы; микротрубочки отсутствуют,