9 класс. Биология. Органические вещества клетки
9 класс. Биология. Органические вещества клетки
Комментарии преподавателя
Сегодня речь пойдет о сложнейших органических соединениях, без которых жизнь клетки, да и не только клетки, вообще жизнь, была бы невозможной. Это белки и нуклеиновые кислоты.
Итак, белки. Это сложные органические вещества, выполняющие в клетке важные функции. Из всех органических веществ клетки 50–70 % приходится на белки. Оболочка клетки, все ее внутренние структуры построены с участием белковых молекул. Белки транспортируют вещества клетки, белки выполняют роль катализаторов, ускоряющих химические реакции, очень трудно представить себе хоть какой-то процесс в клетке, который бы обходился без участия белков.
По сути, белки представляют собой гигантские полимерные молекулы, мономерами которых являются аминокислоты. В природе известно более 150 различных аминокислот, но в построении белков живых организмов участвуют только 20. Их так и называют – волшебные аминокислоты. Благодаря особенностям своего химического строения аминокислоты соединяются друг с другом, образуя первичную структуру белка. Уникальность или специфичность белка определяется в первую очередь последовательностью соединения аминокислот. Но не только.
Линейных белков, в которых аминокислоты выстраивались бы в одну линию, в природе практически не существует. Благодаря образующимся водородным связям между разными частями молекулы белок приобретает пространственную или вторичную структуру. Возьмем белок гемоглобина. Его вторичная структура – это спираль. И эта спираль тоже может изгибаться в пространстве, формируя таким образом третичную структуру белка. В результате такого многократного скручивания длинная и тонкая нить молекулы белка становится короче, толще и собирается в компактный комок – глобулу. Белок выполняет в клетке свои функции, только находясь в форме глобулы. У некоторых белков встречается еще более сложная форма – четвертичная структура. Таким образом, свойства белка определяются не только последовательностью аминокислот, но и его пространственной структурой – корформацией.
Белки, выполняющие функцию катализаторов, ускоряющих химические процессы в клетке, называют ферментами. Ферменты участвуют в переносе атомов и молекул, в расщеплении и построении белков, жиров, углеводов и всех других соединений, то есть в клеточном обмене веществ. Ни одна химическая реакция в живых клетках и тканях не обходится без участия ферментов.
Кроме каталитической, на белки возложена не менее важная защитная функция. Поиск и фиксация токсинов, попадающих в клетку, уничтожение чужеродных организмов – бактерий и вирусов – эту работу тоже выполняют белки. А еще за белками закреплена регуляторная функция, сигнальная, запасная, резервная и много других функций, которые мы разберем позже.
А пока мы рассмотрим, пожалуй, самые удивительные органические вещества, входящие в состав клетки, – нуклеиновые кислоты.
Впервые нуклеиновые кислоты обнаружили в ядрах клеток, отсюда и название. На латыни «нуклеус» значит «ядро». Существует два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая кислота, сокращенно РНК, и дезоксирибонуклеиновая кислота, уже знакомая вам по современным детективам, – это ДНК. Нужно поймать преступника – берем у него анализ ДНК и все, справедливость восторжествовала. Почему это возможно? Потому что структура каждой молекулы ДНК уникальна. И сейчас мы поймем почему.
Молекулы нуклеиновых кислот – это очень длинные полимерные цепочки, состоящие из нуклеотидов. Нуклеотид – это соединение, состоящее из азотистого основания и связанного с ним моносахарида – рибозы или дезоксирибозы, отсюда разница в названии РНК и ДНК. Также в состав нуклеотида входит остаток фосфорной кислоты – от одного до трех. Азотистые основания ДНК – это аденин, гуанин, цитозин и тимин. У РНК место тимина занимает урацил.
Почему мы так подробно останавливаемся на нуклеиновых кислотах? Потому что молекула ДНК – важнейшее вещество клетки. Если сравнить клетку с человеческим организмом, то ДНК – это мозг клетки. В последовательности нуклеотидов молекулы этой кислоты зашифрована вся наследственная информация клетки и организма в целом. В клетках организмов каждого биологического вида находится определенное количество молекул ДНК на клетку. Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК всегда строго индивидуальна и неповторима не только для вида в целом, но и для каждой его особи. Поэтому мы с вами такие разные. И именно поэтому вычислить по ДНК преступника так просто.
Молекулы ДНК у всех эукариот находятся в ядре клетки и в органоидах – митохондриях и пластидах. У прокариот оформленного ядра нет, поэтому у них ДНК рсполагается непосредственно в цитоплазме.
У всех живых существ молекулы ДНК построены по одному и тому же принципу. Они состоят из двух полинуклеотидных цепочек, скрученных в виде двойной спирали в направлении слева направо. При этом азотистые основания обращены внутрь спирали и скреплены между собой водородными связями. А дезоксирибозы и остатки фосфорной кислоты остаются на внешней стороне двойной спирали.
Эту модель строения ДНК открыли в 1953 году американский биохимик Джеймс Уотсон и английский физик Френсис Крик, за что в 1962 году были удостоены Нобелевской премии. Они доказали, что молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. При этом нуклеотиды соединяются друг с другом не случайно, а избирательно – парами через азотистые основания. Аденин всегда стыкуется с тимином, а гуанин с цитозином. Способность нуклеотидов к избирательному соединению в пары называется комплеметарностью. На свойстве комплементарности основана способность молекулы ДНК удваиваться. Процесс удвоения ДНК называется репликацией.
Рибонуклеиновая кислота похожа по строению на ДНК, но ее молекулы состоят только из одной цепочки. Среди азотистых оснований в нуклеотидах вместо тимина присутствует урацил, а вместо дезоксирибозы – углевод рибоза. Молекулы РНК находятся в ядре, цитоплазме и некоторых органоидах клетки.
Рибонуклеиновая кислота служит посредником между ДНК и синтезируемыми белками, участвуя в сборке мономеров в полимер. Последовательность нуклеотидов соответствует последовательности аминокислот, из которых строится белок. Таким образом, информация зашифрованная в ДНК, передается на РНК, и на ней уже происходит синтез нужного белка.
Эта функция переноса информации закреплена в клетке за информационными РНК. Помимо этого существует еще два типа рибонуклеиновой кислоты – это транспортные РНК и рибосомные РНК. Первые переносят аминокислоты к месту синтеза белка, вторые содержатся в мельчайших органоидах клетки – рибосомах. Все эти РНК участвуют в синтезе белков.
Если подвергнуть белок нагреванию или химическому воздействию, то его конформация начнет изменяться. Это важнейшее свойство белков лежит в основе раздражимости живых систем, то есть способности живых клеток реагировать на внешние или внутренние раздражители. При более сильном продолжительном воздействии на белок он теряет свои свойства и раскручивается. Этот процесс называется денатурацией. Если денатурация затронула только третичную или вторичную структуру, то она обратима: бело может снова закрутиться в спираль и уложиться в третичную структуру. Это явление называется ренатурацией. При этом восстанавливаются и функции белка.
источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/bkletochnyj-urovenb/organicheskie-veschestva-kletki?seconds=0&chapter_id=94
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=3iLkW9-Epbs
источник видео- http://www.youtube.com/watch?v=GItX7MHXf8w
источник презентации -http://prezentacii.com/biologiya/2468-organicheskie-veschestva-kletki.html