Главная страница
qrcode

Субклеточный


Скачать 10.46 Mb.
НазваниеСубклеточный
Дата29.06.2020
Размер10.46 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлабио 1.docx
ТипДокументы
#42487
Каталог

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.
  • Субклеточный (надмолекулярный). На этом уровне живая природа организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.

      КЛЕТОЧНЫЙ. Клетка - структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача наследственной информации и превращение веществ и энергии.
    1. ОРГАННООрган – часть многоклеточного организма, выполняющая определенную функцию или функции.
        ОРГАНИЗМЕННЫЙ. Элементарной единицей организменного уровня служит особь - неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками. На этом уровне возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций.
      1. ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ. Популяция – совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других особей того же вида.
        Вид – совокупность особей (популяций), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенный ареал.
        На этом уровне осуществляются элементарные эволюционные преобразования - микроэволюции.

        1. БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ. Биогеоценоз - совокупность биоценозов с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.

            БИОСФЕРНЫЙ. Биосфера - совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.

            3. Основные понятия и закономерности менделевской генетики

            Четко сформулированные законы и гибридо­логический метод, предложенный Г.Менделем, легли в основу классической генетики.

            Основные понятия:

            Ген- участок ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного белка и определяющий возможность развития отдельного элементарного признака

            Аллельные гены- это пара генов определяющих развитие альтернативных признаков организма; расположены в одних и тех же участках гомологичных хромосом; каждый ген этой пары называется аллелью

            Альтернативные признаки- это взаимоисключающие признаки, часто один из них является доминантным, а другой рецессивным

            Доминантная аллель- аллель, определяющая экспрессию признака вне зависимости от того, является ли генотип гомозиготным или гетерозиготным по данному аллелю

            Рецессивная аллель- аллель, фенотип которого не проявляется в гетерозиготах, но проявляется в гомозиготном генотипе по этому аллелю

            Гомозигота- клетка или организм, несущие одинаковые аллели одного гена.

            Гетерозигота- клетка или организм, несущие разные аллели одного гена.

            Чистая линия- гомозиготный по какой то из аллелей организм

            Моногибридное скрещивание- скрещивание, при котором скрещиваемые организмы отличаются по одной паре альтернативных признаков

            Дигибридное скрещивание- скрещивание, при котором скрещиваемые организмы отличаются по двум парам альтернативных признаков

            Генотип- совокупность всех генов организма

            Фенотип- совокупность признаков организма, обусловленных взаимодействием генотипа с внешней средой

            Гибрид- организм или клетка, полученные вследствие скрещивания генетически различающихся форм

            Закон чистоты гамет: в каждую гамету попадает только одна аллель из пары аллелей данного гена родительской особи.
            Закон единообразия: при моногибридном скре­щивании у гибридов первого поколения проявляют­ся только доминантные признаки, если доминиро­вание полное, или среднее выражение признаков (промежуточное), если доминирование неполное.
          1. Закон расщепления: при скрещивании гибри­дов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков: по фенотипу ЗА- : laa, a по генотипу 1АА : 2Аа : laa.
            Встречаются признаки, которые в случае гете­розиготного сочетания аллелей будут приводить к промежуточному проявлению признаков по фе­нотипу. Такое наследование называется неполным доминированием.
          2. Закон независимого наследования (третий закон Менделя) — при скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).
            Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1,
            Вопрос 22. Обмен веществ как совокупность пластического и энергетического обменов
            Метаболизм (обмен веществ) – это совокупность всех биохимических реакций, проходящих в организме.
            Последовательность биохимических реакций – метаболический путь.
            Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) – ферментативный синтез сложных органических молекул из более простых.
            Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) – окисление сложных органических веществ до более простых с выделением энергии.
            При биосинтезе расходуется АТФ, а при окислении АТФ запасается.

            Расщепления органических веществ осуществляется в цитоплазме (например, гликолиз) и в митохондриях (с участием кислорода).

            3 этапа катаболизма
            Проходит в пищеварительном тракте. Белки распадаются на аминокислоты, полисахариды – на моносахариды.
          3. Анаэробное окисление в цитоплазме. (2 пирувата, 2 атф - гликолиз)
          4. Аэробное окисление и декарбоксилирование в митохондриях.
            3 этапа анаболизма
            Синтез молекул-предшественников (аминокислоты, моносахариды, нуклеотиды и тд)
          5. Активация предшественников с затратой АТФ
          6. Объединение активированных мономеров в более сложные молекулы (белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты)
            Вопрос 24. Ферменты. Механизм действия. Локализация в клетке
            Вопрос 4. Ферменты. Основные классы. Значение ферментов
            Ферменты (энзимы) – сложные молекулы белка, рибозимы или их комплексы, ускоряющие химические реакции в живых системах (биокатализаторы).
            Вещества, вступающие в реакции катализируемые ферментами – субстраты, а результат реакции – продукт.
            Ферменты специфичны.
            Каждый фермент имеет активный центр (обычно из боковых радикалов аминокислот в строгой пространственной ориентации).

            По характеру реакций ферменты делят на 6 классов:
            Оксидоредуктазы – катализируют ОВР, являющиеся основой биологического окисления. Пример: фенилаланин-4-монооксигеназа, каталаза, алкогольдегидрогеназа)
          7. Трансферазы – осуществляют перенос групп атомов от одного субстрата к другому в реакциях взаимопревращений в-в. Пример: аспартатаминотрансфераза(транспорт азотсодержащих групп)
          8. Гидролазы – катализируют разрыв внутримолекулярных связей в субстрате гидролитическим путем, т.е. с участием элементов Н2О (Глутаминаза, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза)
          9. Лиазы – катализируют реакции в которых происходит разрыв связей между С-С, С-О,С-N, C-S и др, также реакции в которых образуются или разрываются кратных связи, а также р-ии образования циклических соединений(декарбоксилаза), еще р-ии присоединения функциональных групп по двойным связям.
          10. Изомеразы – принимают участие в превращениях в-в без изменения количественного состава атомов в них. Т.е. структурные превращения изомеров. Можно составить схему А->Б, где А и Б являются структурными изомерами.(фосфоглюкомутаза)
          11. Лигазы – ферменты, катализирующие присоединение 2хмолекул друг к другу с использованием энергии связей АТФ.(пируваткарбоксилаза)
            Значение
            Вся жизнедеятельность организма строится на происходящих в нем химических реакциях. И ферменты в зависимости от своего класса катализируют эти превращения. Тем самым поддерживая нормальную жизнедеятельность организма, а, следовательно, и его жизнь.
            Как пример:
            Работа нуклеаз, например, заключается в поддержании постоянного уровня нуклеиновых кислот в клетке, удалении поврежденных ДНК и РНК.
          12. А в процессе свертываемости крови участвует фермент тромбин, который переводит неактивный белок фибриноген в активный фибрин.
          13. Механизм действия ферментов.

            Для ферментов важны условия среды – ph, t. Их активация происходит только в определенном узком диапазоне значений ph, t.Причем для каждого фермента они индивидуальны,

            E+S = {E*S}’={E*S}’={E*P} = E+P

            Где E – фермент, S – субстрат, P – продукт

            На первой стадии ферментативного катализа происходит образование фермент-субстратного комплекса, где фермент и субстрат могут быть связаны ионной, ковалентной или иной связью. Образование E*S комплекса происходит практически мгновенно.
            На второй стадии субстрат под воздействием связанного с ним фермента видоизменяется и становится более доступным для соответствующей химической реакции. Эта стадия определяет скорость всего процесса.
            На третьей стадии происходит химическая реакция, в результате которой образуется комплекс продукта реакции с ферментом.
            Заключительным процессом является высвобождение продукта реакции из комплекса.

            Локализация

            Все ферменты и метаболические процессы компартментализованы.
            Ядро: локализованы РНК-полимеразы, НАД-синтаза, ферменты, участвующие в репликации ДНК.
            Митохондрии: ферменты тканевого дыхания, окислительного фосфорилирования, ферменты b-окисления ЖК, цикла Кребса, пируватдегидрогеназного комплекса, синтеза мочевины.
            Лизосомы: гидролитические ферменты с оптимумом pH в области 5 (пептидазы, эстеразы, нуклеазы).
            Рибосомы: ферменты белкового синтеза.
            ЭПС: ферменты синтеза липидов, ферменты гидроксилирования, детоксикации (метилирования, ацетилирования), конъюгации.
            Мембраны: Na-K-ATФаза, аденинлатциклаза, ферменты транспорта субстратов.


            Благодаря также компартментализации в клетке могут одновременно протекать 2 несовместимых процесса, например, b-окисление ЖК (в митохондриях) и синтез ЖК (в цитоплазме).

            Ферменты являются катализаторами для большинства реакций, протекающих в организме. Следовательно Они играют большую роль в поддержании нормальный жизнедеятельности организма а следовательно и его жизни.Э

            Вопрос 25. Классификация организмов в соответствии с источниками энергии и углерода


            Вопрос 27. Липиды: компоненты липидов, свойства и функции триглицеридов, фосфолипиды, гликолипиды


            Липиды - жиры и жироподобные вещества, жирные кислоты, а также их производные; нерастворимы в воде.


            В зависимости от своего места в классификации липиды имеют различные компоненты в своем составе.
            Так, в зависимости от того потекает реакция омыления, т.е. вз-е с щелочами или нет, они делятся на омыляемые и неомыляемые.

            Омыляемые включают:
            Простые (Жиры – эфиры глицерина и высших жирных кислот. Воска – эфиры высших спиртов алифатического ряда (с длинной углеводной цепью 16-30 атомов С) и высших жирных кислот.)
            Сложные (помимо жирных кислот и спиртов содержат другие компоненты различной химической природы, к ним относятся фосфолипиды, гликолипиды и др.)
            Неомыляемые:
            Жирные кислоты (содержат 14-22 атомов углерода и карбоксильную группу)
            Ненасыщенные (присутствуют двойные связи) - масла
          14. Насыщенные - твердые
            Пальмитиновая кислота (50%) в пальмовом масле, (25%) в хлопковом. Стеариновая кислота (30%) в бараньем жире. Олеиновая кислота (80%) в оливковом и подсолнечном масле. Арахидоновая кислота (фосфолипиды млекопитающих). Полиеновые кислоты (рыбий жир).
            Стероиды – эфиры полициклических спиртов и высших жирных кислот.
            Свойства и функции триглицеридов
            Триглицериды состоят из глицерина и 3 остатков карбоновых кислоты. Неполярны. В воде нерастворим – гидрофобны. Плотность ниже, чем у воды. Энергетическая ценность выше, чем у углеводов. Используется в организме для запасания энергии, воды ( метаболическая вода), теплоизоляции.

            Фосфолипиды
            Состоят из глицерина, 2 остатка жирной кислоты и 1 фосфорной. Молекула фосфолипидов состоит из головы, роль которой играет фосфатная группа, и двух углеводородных хвостиков (остатков жирных кислот).
            Фосфатная часть фосфолипида гидрофильна. Хвостовая – гидрофобна. Это свойство – основа мембран. Фосфолипиды могут образовывать липосомы, мицеллы, билипидный слой. Бислой – основа биологических мембран.


            Гликолипиды


            48 Синтетическая теория эволюции


            Структурно СТЭ состоит из теорий микро- и макроэволюции:

            1) Теория микроэволюции изучает необратимые преобразования генетико-экологической структуры популяции, которые могут привести к формированию нового вида. Реально вид существует в виде популяций. Именно популяция является элементарной единицей эволюции.

            2) Теория макроэволюции изучает происхождение надвидовых таксонов (семейств, отрядов, классов и т.д.), основные направления и закономерности развития жизни на Земле в целом, включая возникновение жизни и происхождение человека как биологического вида.

            Вопрос 62. Домены жизни. Концепция Карла Везе

            Трёхдоменная система — биологическая классификация, предложенная в 1977 году Карлом Вёзе. Она разделяет клеточные формы жизни на три домена: археи, бактерии и эукариоты. В частности, особенное внимание в ней уделяется разделению прокариот на две группы, первоначально названные Эубактерии (сейчас Бактерии) и Архебактерии (сейчас Археи).

            Домен Археи: Царство Архебактерии

            Домен Бактерии: Царство Эубактерии.

            Домен Эукариоты: Царство Грибы, Царство Растения, Царство Животные, Царство Протисты.


            химические останки уникальных для архей липидов более информативны, т.к. эти соединения у других организмов не встречаются. Древнейшие из подобных останков были найдены вИсуанском зеленокаменном поясе на западе Гренландии, где находятся самые старые на Земле осадочные породы, сформировавшиеся 3,8 млрд. лет назад. Археи могут быть древнейшими живыми существами, населяющими Землю.

            Сейчас установлено, что археи имеют свою независимую эволюционную историю и характеризуются многими биохимическими особенностями, отличающими их от других форм жизни.
            Несмотря на внешнее сходство с бактериями, некоторые гены и метаболические пути архей сближают их с эукариотами (в частности ферменты, катализирующие процессы транскрипции и трансляции). Другие аспекты биохимии архей являются уникальными, к примеру, присутствие в клеточных мембранах липидов, содержащих простую эфирную связь. Большая часть архей — хемоавтотрофы. Они используют значительно больше источников энергии, чем эукариоты: начиная от обыкновенных органических соединений, таких как сахара, и заканчивая аммиаком, ионами металлов и даже водородом.

            Размножение у архей бесполое: бинарное деление, фрагментация и почкование. В отличие от бактерий и эукариот, ни один известный вид архей не формирует спор.

            69. Синтез белка. Механизм, локализация в клетке

            Транскрипция
            Инициация
            Фермент РНК полимераза связывается с промотором, который регулирует экспрессию генов, блокирую рнк полимеразу или способствуя ее присоединению. В зоне присоединения рнк полимеразы к днк происходит разъединение двух цепочек днк.
              Элонгация
              РНК полимераза перемещается по днк и согласно принципу комплиментарности синтезирует рнк. Причем синтез мРНК идет от 5 конца к 3 концу
                Терминация
                Когда рнк полимераза достигает терминатора гена синтез рнк останавливается, рнк полимераза отделяется от цепи днк и синтезированной рнк.

                Посттранскрипционные процессы:
                Кэпирование – все рнк
                Присоединение кэпа на 5” конец – защита от рнказы(нуклеазы) – ферменты разрушающие рнк

                Кэп содержит в себе фосфаты, нуклеотиды
                  Полиаденилирование – не все рнк
                  Присоединение много аденина на 3” конец. Чем дольше жизнь должна быть у мРНК тем длиннее «хвост»
                    Сплайсинг
                    Экзоны – те участки днк, в которых закодированы будущие полипептидные фрагменты.

                    Интроны – участки днк, не кодирующие белковые молекулы.

                    - вырезание из незрелой мРНК интронов и сшивание экзонов

                    Альтернативный сплайсинг - Несколько экзонов, содержащихся в составе мРНК, могут сшиваться в разных комбинациях с образованием различных мРНК. Альтернативный сплайсинг позволяет организму синтезировать разные по структуре и свойствам белки на базе одного гена.
                      Редактирование – только у некоторых РНК
                      Осуществляется ферментными системами, способными с высокой специфичностью изменять первичную структуру мРНК, что, в свою очередь, меняет их кодирующий потенциал и приводит к образованию новых функционально значимых белков.

                      Трансляция.

                      Рибосомы, АК, тРНК, мРНК, АТФ, Арсазы (– ферменты)
                      Транспортные РНК.

                      Кодон – триплет – часть молекулы РНК, в которой закодирована аминокислота

                      Антикодон – триплет способный на комплиментарное взаимодействие с триплетом кодона
                      Рекогниции
                      Арсаза распознает угол под которым изогнута тРНК и присоединяет к ней соответствующую аминокислоту. Каждой аминокислоте соответствует свой угол и своя арсаза

                      Рибосомы

                      S – коэффициент седиментации при центрифугировании.

                      Рибосома из 2х субъединиц – мало и большой.

                      В большой субъединице рибосомы - 3 центра – акцепторный, каталитический, пептидильный.


                      ТРАНСЛЯЦИЯ

                      Малая субъединица рибосомы движется по мРНК от 5 конца пока не дойдет до старт-кодона – АУГ, там она замедляется, к ней присоединяется транспортная РНК с аминокислотой формилметианином. После этого большая субъединица присоединяется к малой субъединице. Формилметионин оказывается в пептидильном центре. Следующий кодон оказывается в акцепторном центре, где к нему подходит тРНК с соответствующим антикодоном и аминокислотой. Далее происходит образование пептидной связи между двумя аминокислотами. Рибосома сдвигается, тРНК

                      Терминация. Существует 3 стоп-кодона, для которых нет антикодонов и аминокислот. Когда 1 из них попадает в акцепторный центр, к нему не приходит тРНК и сл-но никакая новая аминокислота не соединяется с аминокислотой в пептидильном центре, которая соединена с полипептидом. Затем рибосома перемещается на следующий триплет и не соединенная ни с чем последняя аминокислота покидает пептидильный центр.

                      Далее большая субъединица рибосомы отделяется от малой.

                      70.Структура белка. Первичная, вторичная, третичная, четвертичная

                      Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Уникальна для любого белка. Определяет его функции.
                      Вторичная структура — возникает в результате образования водородных связей между H и O пептидных групп. 
                      α-спирали — плотные витки вокруг длинной оси молекулы, спираль стабилизирована водородными связями, β-листы (складчатые слои) — несколько зигзагообразных полипептидных цепей, в которых водородные связи образуются между относительно удалёнными друг от друга в первичной структуре аминокислотами или разными цепями белка.

                      Третичная структура —вторичная структура свернутая в компактную глобулу, поддерживается ковалентными связи (а точнее образуются дисульфидные мостики); ионные связи между противоположно заряженными боковыми группами аминокислотных остатков; водородные связигидрофильно-гидрофобные взаимодействия при взаимодействии с окружающими молекулами воды белковая молекула «стремится» свернуться так, чтобы неполярные боковые группы аминокислот оказались изолированы от водного раствора; на поверхности молекулы оказываются полярные гидрофильные боковые группы.

                      Четвертичная структура — взаимное расположение нескольких третичных структур в составе единого белкового комплекса. Белковые молекулы, входящие в состав белка с четвертичной структурой, образуются на рибосомах по отдельности и лишь после окончания синтеза образуют общую надмолекулярную структуру.
                      перейти в каталог файлов


  • связь с админом