5. Химический состав клетки. Роль органических веществ в ее строении и жизнедеятельности.
1. Элементарный состав клеток, наибольшее содержание в ней атомов углерода, водорода, кислорода, азота (98%), небольшое количество других элементов. Сходство элементарного состава тел живой и неживой природы — доказательство их единства.
2. Химические вещества, входящие в состав клетки: неорганические (вода и минеральные соли) и органические (белки, нуклеиновые кислоты, ли-пиды, углеводы, АТФ).
3. Состав углеводов — атомы углерода, водорода и кислорода. Простые углеводы, моносахариды (глюкоза, фруктоза); сложные углеводы, полисахариды (клетчатка, или целлюлоза). Моносахариды — мономеры полисахаридов. Функции простых углеводов — основной источник энергии в клетке; функции сложных углеводов — строительная и запасающая (оболочка растительной клетки состоит из клетчатки).
4. Липиды (жиры, холестерин, некоторые витамины и гормоны), их элементарный состав — атомы углерода, водорода и кислорода. Функции ли-пидов: строительная (составная часть мембран), источник энергии. Роль жиров в жизни ряда животных, их способность длительное время обходиться без воды благодаря запасам жира.
5. Белки — макромолекулы (имеют большую молекулярную массу). Они состоят из десятков, сотен аминокислот. Состав аминокислот, карбоксильная (кислая) и аминная (основная) группы — основа образования между аминокислотами пептидных связей. Разнообразие аминокислот (примерно 20). Разная последовательность соединения аминокислот в молекулах белков — причина их огромного разнообразия.
6. Структуры молекул белка: первичная (последовательность аминокислот), вторичная (форма спирали), третичная (более сложная конфигурация). Обусловленность структур молекул белков различными химическими связями. Разнообразие белков — причина большого числа признаков у организма. Многофункциональность белков: строительная, транспортная, сигнальная, двигательная, энергетическая, ферментативная (белки входят в состав ферментов).
7. Нуклеиновые кислоты (НК), их виды: ДНК, иРНК, т РНК, рРНК, НК — полимеры, их мономеры — нуклеотиды. Состав нуклеотидов: углевод (рибоза в РНК и дезоксирибоза в ДНК), фосфорная кислота, азотистое основание (в ДНК — аденин, ти-мин, гуанин, цитозин, в РНК — те же, но вместо тимина урацил). Функции НК — хранение и передача наследственной информации, матрица для синтеза белков, транспортировка аминокислот.
8. Структура молекулы ДНК: двойная спираль, основа ее образования — принцип комплементарно-сти, возникновение связей между дополнительными азотистыми основаниями (А=Т и Г=Ц). РНК — од-ноцепочечная спираль, состоит из нуклеотидов.
9. АТФ — аденозинтрифосфорная кислота, нук-леотид, состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, соединенных макроэргически-ми (богатыми энергией) связями. АТФ — аккумулятор энергии, используемой во всех процессах жизнедеятельности .
6. Вирусы, их строение и функционирование. Вирусы — возбудители опасных заболеваний.
1. Вирусы — очень мелкие неклеточные формы, различимые лишь в электронный микроскоп, состоят из молекул ДНК или РНК, окруженных молекулами белка.
2. Кристаллическая форма вируса — вне живой клетки, проявление ими жизнедеятельности только в клетках других организмов. Функционирование вирусов: 1) прикрепление к клетке; 2) растворение ее оболочки или мембраны; 3) проникновение внутрь клетки молекулы ДНК вируса; 4) встраивание ДНК вируса в ДНК клетки; 5) синтез молекул ДНК вируса и образование множества вирусов; 6) гибель клетки и выход вирусов наружу; 7) заражение вирусами новых здоровых клеток.
3. Заболевания растений, животных и человека, вызываемые вирусами: мозаичная болезнь табака, бешенство животных и человека, оспа, грипп, полиомиелит, СПИД, инфекционный гепатит и др. Профилактика вирусных заболеваний, повышение его невосприимчивости: соблюдение гигиенических норм, изоляция больных, закаливание организма.
7. Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Ферменты, их роль в реакциях обмена веществ.
1. Метаболизм — совокупность химических реакций в клетке: расщепления (энергетический обмен) и синтеза (пластический обмен). Зависимость жизни клетки от непрерывного поступления веществ из внешней среды в клетку и выделения продуктов обмена из клетки во внешнюю среду. Обмен веществ — основной признак жизни.
2. Функции клеточного обмена веществ: 1) обеспечение клетки строительным материалом, необходимым для образования клеточных структур; 2) снабжение клетки энергией, которая используется на процессы жизнедеятельности (синтез веществ, их транспорт и др.).
3. Энергетический обмен — окисление органических веществ (углеводов, жиров, белков) и синтез богатых энергией молекул АТФ за счет освобождаемой энергии.
4. Пластический обмен — синтез молекул белков из аминокислот, полисахаридов из моносахаридов, жиров из глицерина и жирных кислот, нуклеиновых кислот из нуклеотидов, использование на эти реакции энергии, освобождаемой в процессе энергетического обмена.
5. Ферментативный характер реакций обмена. Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющие реакции обмена в клетке. Ферменты — в основном белки, у некоторых из них есть небелковая часть (например, витамины). Молекулы ферментов значительно превышают размеры молекул вещества, на которые они действуют. Активный центр фермента, его соответствие структуре молекулы вещества, на которое он действует.
6. Разнообразие ферментов, их локализация в определенном порядке на мембранах клетки и в цитоплазме. Подобная локализация обеспечивает последовательность реакций.
7. Высокая активность и специфичность действия ферментов: ускорение в сотни и тысячи раз каждым ферментом одной или группы сходных реакций. Условия действия ферментов: определенная температура, реакция среды (рН), концентрация солей. Изменение условий среды, например рН, — причина нарушения структуры фермента, снижения его активности, прекращения действия.
Источник
2.3. Химический состав живого вещества
Химический состав живых организмов можно выразить в двух видах: атомный и молекулярный. Атомный (элементный) состав характеризует соотношение атомов элементов, входящих в живые организмы. Молекулярный (вещественный) состав отражает соотношение молекул веществ.
По относительному содержанию элементы, входящие в состав живых организмов, принято делить на три группы:
1. Макроэлементы – О, С, Н, N (в сумме около 98-99%, их еще называют основные), Са, К, Мg, Р, S, Nа, Сl, Fе (в сумме около 1–2%). Макроэлементы составляют основную массу процентного состава живых организмов.
2. Микроэлементы – Mn, Со, Zn, Сu, В, I, F и др. Их суммарное содержание в живом веществе составляет порядка 0,1 %.
3. Ультрамикроэлементы – Se, U, Ra, Au, Ag и др. Их содержание в живом веществе очень незначительно (менее 0,01%), а физиологическая роль для большинства из них не раскрыта.
Химические элементы, которые входят в состав живых организмов и при этом выполняют биологические функции, называются биогенными. Даже те из них, которые содержатся в клетках в ничтожно малых количествах, ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни.
Химические элементы входят в состав клеток в виде ионов и молекул неорганических и органических веществ. Важнейшие неорганические вещества в клетке – вода (75–85 % от сырой массы живых организмов) и минеральные соли (1–1,5 %), важнейшие органические вещества – углеводы (0,2–2,0 %), липиды (1–5 %), белки (10–15 %) и нуклеиновые кислоты (1–2 %).
2.4. Систематика живых организмов
В настоящее время на Земле описано более 2,5 млн. видов живых организмов. Однако реальное число видов на Земле в несколько раз больше, так как многие виды микроорганизмов, насекомых и др. не учтены. Кроме того, считается, что современный видовой состав – это лишь около 5% от видового разнообразия жизни за период ее существования на Земле.
Для упорядочения такого многообразия живых организмов служат систематика, классификация и таксономия. Систематика – раздел биологии, занимающийся описанием, обозначением и классификацией существующих и вымерших организмов по таксонам. Классификация – распределение всего множества живых организмов по определенной системе иерархически соподчиненных групп – таксонов. Таксономия – раздел систематики, разрабатывающий теоретические основы классификации. Таксон – искусственно выделенная человеком группа организмов, связанных той или иной степенью родства, достаточно обособленная, чтобы ей можно было присвоить определенную таксономическую категорию того или иного ранга. Наименьшая таксономическая единица – вид.
В современной систематике живых организмов существует следующая иерархия таксонов: царство, отдел (тип в систематике животных), класс, порядок (отряд в систематике животных), семейство, род, вид. Кроме того, выделяют промежуточные таксоны: над- и подцарства, над- и подотделы и т.д. Систематика живых организмов постоянно изменяется и обновляется. Основные крупные таксоны живых организмов приведены ниже.
Клеточные формы – надцарство Прокариоты (безъядерные) и надцарство Эукариоты (с оформленным ядром)
Царство АРХЕБАКТЕРИИ (ДРЕВНИЕ БАКТЕРИИ)
Царство ЭУБАКТЕРИИ (НАСТОЯЩИЕ БАКТЕРИИ)
Царство ПРОКАРИОТИЧЕСКИЕ ВОДОРОСЛИ: отдел Цианобактерии, отдел Прохлорофиты
– подцарство Слизевики: отдел Миксомицеты
– подцарство Грибы: отдел Хитридиомицеты, отдел Оомицеты, отдел Зигомицеты, отдел Аскомицеты или Сумчатые грибы, отдел Базидиомицеты, отдел Дейтеромицеты или Несовершенные грибы
– подцарство Багрянки: отдел Красные водоросли
– подцарство Настоящие водоросли: отдел Зеленые водоросли, отдел Золотистые водоросли, отдел Желто—зеленые водоросли, отдел Диатомовые водоросли, отдел Бурые водоросли, отдел Пирофитовые водоросли, отдел Эвгленовые водоросли
– подцарство Высшие растения: отдел Моховидные, отдел Риниовидные, отдел Плауновидные, отдел Хвощевидные, отдел Папоротниковидные, отдел Голосемянные, отдел Покрытосемянные (класс Однодольные, класс Двудольные)
– подцарство Одноклеточные: тип Саркомастигофоры (класс Жгутиконосцы, класс Саркодовые), тип Споровики, тип Инфузории
– подцарство Многоклеточные: тип Губки, тип Кишечнополостные (классы Гидроидные полипы, Сцифоидные полипы, Коралловые полипы), тип Гребневики, тип Плоские черви (классы Моногенетические сосальщики, Трематоды, Ленточные черви), тип Круглые черви (классы Нематоды, Волосатики, Скребни, Коловратки), тип Кольчатые черви (классы Многощетинковые черви, Малощетинковые черви, Пиявки), тип Членистоногие (классы Ракообразные, Мечехвосты, Паукообразные, Многоножки, Насекомые), тип Моллюски (классы Брюхоногие, Двустворчатые, Головоногие), тип Иглокожие (классы Морские лилии, Морские звезды, Морские ежи, Голотурии), тип Хордовые (подтип Оболочники, подтип Бесчерепные и подтип Позвоночные, включающий классы – Круглоротые, Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные, Пресмыкающиеся, Птицы, Млекопитающие).
Источник