Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Февраля 2011 в 07:52, контрольная работа
Жизнь — макромолекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, обмен веществ, потоками информации. Качественным отличием живой материи от неживой являются особенности строения органических молекул, образующих клетки любого организма. Живые организмы представляют собой открытые, саморегулирующиеся, самовоспроизводящиеся системы, состоящие из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.
1.Качественные особенности живой материи. Уровни организации живого. стр. 2
2. Клеточная мембрана. Поверхностный аппарат клетки, ее основные части, их
назначение. стр. 6
3. Химический состав клетки (белки, их структура и функции). стр.12
4.Обмен веществ в клетке. Фотосинтез, Хемосинтез. стр. 20
5. Мейоз. Особенности первого и второго деления мейоза. Биологическое значение. Отличие мейоза от митоза. стр. 24
6.Формы биологических связей в природе. Симбиоз, его виды. Паразитизм как биологический феномен. Примеры. стр. 28
7. Плоские черви. Морфология, систематика, основные представители. Циклы развития. Пути заражения. Профилактика. стр. 34
8. Генотип. Геном. Фенотип. Факторы, определяющие развитие фенотипа. Доминантность, рецессивность. Взаимодействие генов в детерминации признаков: доминирование, промежуточное проявление, кодоминирование. стр. 40
9. Экологические факторы, их взаимодействие. стр. 45
Если вещества хорошо растворимы в жирах, то они проникают в клетку путем простой диффузии. Диффузия воды через мембрану называется осмосом. Кислород и углекислый газ в растворе быстро диффундируют через мембрану.
При облегченной диффузии специальные мембранные белки-переносчики избирательно связываются с тем или иным ионом или молекулой и переносят их через мембрану по градиенту концентрации.
Активный транспорт сопряжен с затратами энергии АТФ и служит для переноса веществ против их градиента концентрации. Он осуществляется специальными белками-переносчиками, образующими так называемые ионные насосы. Наиболее изученным является Na-/ К--насос в клетках животных, активно выкачивающих ионы Na+ наружу, поглощая при этом ионы К-. Благодаря этому в клетке поддерживается большая концентрация К- и меньшая Na+ по сравнению с окружающей средой. На этот процесс затрачивается энергия АТФ.
В результате активного транспорта с помощью мембранного насоса в клетке происходит также регуляция концентрации Mg2-и Са2+.
В процессе активного транспорта ионов в клетку через цитоплазматическую мембрану проникают различные сахара, нуклеотиды, аминокислоты.
Макромолекулы белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липопротеидные комплексы и др. сквозь клеточные мембраны не проходят, в отличие от ионов и мономеров. Транспорт макромолекул, их комплексов и частиц внутрь клетки происходит совершенно иным путем — посредством эндоцитоза. При эндоцитозе (эндо — внутрь) определенный участок плазмалеммы захватывает и как бы обволакивает внеклеточный материал, заключая его в мембранную вакуоль, возникшую вследствие впячивания мембраны. В дальнейшем такая вакуоль соединяется с лизосомой, ферменты которой расщепляют макромолекулы до мономеров.
Мембрана может захватывать как твердые частицы (фагоцитоз) , так и капли жидкости (пиноцитоз).
Процесс, обратный эндоцитозу, — экзоцитоз (экзо — наружу). Благодаря ему клетка выводит внутриклеточные продукты или непереваренные остатки, заключенные в вакуоли или пузырьки. Пузырек подходит к цитоплазматической мембране, сливается с ней, а его содержимое выделяется в окружающую среду. Так выводятся пищеварительные ферменты, гормоны, белки, жировые капли и др.
Таким образом, биологические мембраны как основные структурные элементы клетки служат не просто физическими границами, а представляют собой динамичные функциональные поверхности. На мембранах органелл осуществляются многочисленные биохимические процессы, такие как активное поглощение веществ, преобразование энергии, синтез АТФ и др.
Функции биологических мембран следующие:
Внутреннее содержимое клетки – цитоплазма – состоит из основного вещества (гиалоплазмы) , ее основных частей (органелл) и включений.
Гиалоплазма — основное вещество цитоплазмы, заполняет все пространство между плазматической мембраной, оболочкой ядра и другими внутриклеточными структурами. В ней протекают ферментативные реакции, метаболические процессы, синтез аминокислот. Гиалоплазма содержит множество белковых филаментов (нитей), пронизывающих цитоплазму и образующих цитоскелет, который определяет форму клетки .
Органеллы – компоненты клетки, выполняющие определенные функции . Эндоплазматическая сеть (одномембранная органелла) состоит из цистерн и каналов, пронизывающих цитоплазму , и делит ее на отсеки( компартменты).На поверхности шероховатой ЭПС находятся рибосомы, в которых происходит синтез белка; на гладкой - осуществляется синтез белков и стероидов. Здесь также синтезируется материал для построения мембран цитоплазмы.
Аппарат Гольджи
состоит из одного слоя мембраны, образующей
цистерны, переходящие в трубочки,
от которых отделяются пузырьки, переносящие
вещества к месту их назначения ,
выполняя транспортную функцию. Одна из
важных задач Аппарата Гольджи –
секреторная, заключается в синтезе
сложных углеводов с
Лизосомы
представляют собой одномембранные
пузырьки, отделяющиеся от Аппарата Гольджи.
Они наполнены ферментами, синтезирующимися
на шероховатой ЭПС и
Митохондрии содержат вещества, богатые энергией, участвуют в процессах клеточного дыхания и преобразования энергии в форму, доступную для использования клеткой. Количество, размеры и расположение митохондрий зависит от функции клетки, ее потребности в энергии. Внутри мембраны митохондрий образуются многочисленные складки (кристы) , в которых протекают окислительно – восстановительные процессы с получением энергии для синтеза молекул АТФ из АДФ для работы клетки. Митохондрии содержат собственную ДНК. Около 2% ДНК клетки содержится в митохондриях.
Рибосомы относят к немембранным органеллам. В них образуются клеточные белки. Рибосомы участвуют в синтезе белка из аминокислотных остатков, присутствуют во всех клетках человека, за исключением зрелых эритроцитов. Рибосомы могут свободно располагаться в цитоплазме или на поверхности шероховатой ЭПС. Синтез белка связан с процессом транскрипции – переписывания информации, хранящейся в ДНК. Рибосома состоит из двух частей – большой и малой субъединиц, содержащих рибосомальные РНК и белки. Для осуществления синтеза белка матричная РНК с закодированной в ней последовательностью расположения нуклеотидов для постройки ДНК присоединяется к поверхности малой субъединицы . Транспортная РНК доставляет к рибосомам необходимые аминокислоты для построения полипептидной цепи, где каждая аминокислота занимает строго соответствующее ей место.
Клеточный центр, состоящий из парных центриолей и центросферы, располагается у ядра клетки. Центриоли принимают участие в делении ядра, удваиваясь в пресинтетическом периоде и формируя веретено деления.
Клеточное
ядро необходимо для регуляции
Ядро имеет
свою оболочку, кареоплазму – клеточный
сок (содержит раствор белков, ионов, нуклеотидов),
одно или несколько ядрышек, в которых
происходит синтез РНК, и хроматин, состоящий
из молекул ДНК и белков (гистонов и негистонов),
РНК. Во время деления ядра хроматин конденсируется
- спирализуется с образованием нитей
хромосом. Основу хромосомы составляет
молекула ДНК , связанная с белками(гистонами)
в нуклеопротеид. У соматических клеток
человека диплоидный набор хромосом(46),
у половых – гаплоидный(23). Перенос генетической
информации осуществляется от ДНК к ДНК
при делении путем репликации(самовоспроизведения
макромолекул нуклеиновых кислот) и от
ДНК через и-РНК (м-РНК) к белку.
3.Химический
состав клетки ( белки,
их структура и
функции).
Химические процессы, протекающие в клетке, - одно из основных условий ее жизни, развития, функционирования. Неорганические вещества. Из 109 элементов
периодической системы Неорганические веществаНа первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет почти 80% массы клетки.Вода определяет физические свойства клетки - ее объем, упругость. Велико значение воды в образовании структуры молекул органических веществ, в частности структуры белков, которая необходима для выполнения их функций. Велико значение воды как растворителя: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе и водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки. Наконец, вода является непосредственным участником многих химических реакций (расщепление белков, углеводов, жиров и др.). Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной структуры, полярностью ее молекул.
Содержание химических элементов в клетке
МакроэлементыК макроэлементам относят: кислород (65—75 %), углерод (15—18 %), водород (8—10 %), азот (2,0—3,0 %), калий (0,15—0,4 %), сера (0,15—0,2 %), фосфор (0,2—1,0 %), хлор (0,05—0,1 %), магний (0,02—0,03 %), натрий (0,02—0,03 %), кальций (0,04—2,00 %), железо (0,01—0,015 %. Элементы - C, O, H, N, S, P - входят в состав органических соединений. Углерод — входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов. Кислород — входит в состав практически всех органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды. Водород — входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии. Азот — входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров — аминокислот и нуклеотидов. Из организма животных выводится в составе аммиака, мочевины, гуанина или мочевой кислоты как конечный продукт азотного обмена. В виде оксида азота NO (в низких концентрациях) участвует в регуляции кровяного давления. Сера — входит в состав серосодержащих аминокислот, поэтому содержится в большинстве белков. В небольших количествах присутствует в виде сульфат-иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях. Фосфор — входит в состав АТФ, других нуклеотидов и нуклеиновых кислот (в виде остатков фосфорной кислоты), в состав костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат-ионов). Магний — кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем. Кальций — участвует в свёртывании крови, а также служит одним из универсальных вторичных посредников, регулируя важнейшие внутриклеточные процессы (в том числе участвует в поддержании мембранного потенциала, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза). Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных. Натрий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессы осморегуляции (в том числе работу почек у человека) и создание буферной системы крови. Калий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы. Содержится в межклеточных веществах. Хлор — поддерживает электронейтральность клетки. МикроэлементыК микроэлементам, составляющим от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк. Цинк — входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в состав инсулина Медь — входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов. Неорганические вещества содержатся в клетке не только в растворенном, но и в твердом состоянии. В частности, прочность и твердость костной ткани обеспечиваются фосфатом кальция, а раковин моллюсков - карбонатом кальция. Органические веществаОрганические вещества образуют около 20 - 30% состава клетки.Углеводы. В состав углеводов входят атомы углерода, кислорода, водорода. Различают простые и сложные углеводы. Простые - моносахариды. Сложные - полимеры, мономерами которых являются моносахариды (олигосахариды и полисахариды). С увеличением числа мономерных звеньев растворимость полисахаридов уменьшается, сладкий вкус исчезает. Биологическая роль углеводов – источник энергии. Моносахариды
- это твердые бесцветные Белки - непериодические
полимеры, мономерами которых являются
аминокислоты. В состав всех белков
входят атомы углерода, водорода, кислорода,
азота. Во многие белки, кроме того,
входят атомы серы. Есть белки, в
состав которых входят также атомы
металлов - железа, цинка, меди. Наличие
кислотной и основной групп обусловливает
высокую реактивность аминокислот.
Из аминогруппы одной аминокислоты
и карбоксила другой выделяется молекула
воды, а освободившиеся электроны
образуют пептидную связь: CO-NN, поэтому
белки называют полипептидами. Молекулы
белков - макромолекулы. Известно много
аминокислот. Но в качестве мономеров
любых природных белков - животных, растительных,
микробных, вирусных - известно только
20 аминокислот. Двадцать аминокислот,
входящих в состав природных белков
В строении молекул белков различают 4 уровня организации: Первичная
структура - полипептидная цепь
из аминокислот, связанных в
определенной Вторичная
структура - полипептидная цепь
в виде спирали. Между Третичная
структура - специфическая для
каждого белка конфигурация - глобула.
Удерживается малопрочными Четвертичная
структура возникает при Нарушение
природной структуры белка Роль белка в жизни клеток и организмов:
Ферменты - белки и биополимеры. Синтезируются в рибосомах. Бывают двух типов: однокомпонентные (состоят только из белка) и двухкомпонентные (из белка и небелкового компонента неорганического [металла] и органического [витамина]). Почти
каждая химическая реакция в
клетке катализируется особым
ферментом. Обязательным Липиды - нерастворимые в воде жиры и жироподобные вещества, состоящие из глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Жиры - сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Животные жиры содержатся в молоке, мясе, подкожной клетчатке. У растений - в семенах, плодах. Кроме жиров в клетках присутствуют и их производные - стероиды (холестерин, гормоны и жирорастворимые витамины А, D, К, Е, F). Липиды являются: - структурными элементами мембран клеток и клеточных органелл; - энергетическим материалом (1г жира, окисляясь, выделяет 39 кДж энергии); - запасными веществами; - выполняют защитную функцию (у морских и полярных животных); - влияют на функционирование нервной системы; - источник воды для организма (1кг, окисляясь, дает 1,1кг воды). Нуклеиновые кислоты. Впервые были обнаружены в клеточных ядрах. Биологическое значение нуклеиновых кислот очень велико. Они играют центральную роль в хранении и передаче наследственных свойств клетки, поэтому их часто называют веществами наследственности. Нуклеиновые кислоты обеспечивают в клетке синтез белков, точно таких же, как в материнской клетке и передачу наследственной информации. Существует два вида нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей. ДНК - полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Нуклеотиды - соединения, состоящие из молекулы фосфорной кислоты, углевода дезоксирибозы и азотистого основания. У ДНК четыре типа азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т). Каждая цепь ДНК - полинуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов. Удвоение ДНК - редупликация - обеспечивает передачу наследственной информации от материнской клетки к дочерним. РНК - полимер,
по структуре сходный с одной
цепочкой ДНК, но меньших размеров.
Мономеры РНК - нуклеотиды, состоящие
из фосфорной кислоты, углевода рибозы
и азотистого основания. Вместо тимина
в РНК присутствует урацил. Известны
три вида РНК: информационная (и-РНК)
- передает информацию о структуре
белка с молекулы ДНК; транспортная
(т-РНК) - транспортирует аминокислоты
к месту синтеза белка; рибосомная
(р-РНК) - содержится в рибосомах, участвует
в поддержании структуры АТФ. Очень важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). АТФ - универсальный биологический аккумулятор энергии: световая энергия солнца и энергия, заключенная в потребляемой пище, запасается в молекулах АТФ. АТФ - неустойчивая структура, при переходе АТФ в АДФ (аденозиндифосфат) выделяется 40 кДж энергии. АТФ образуется в митохондриях клеток животных и при фотосинтезе в хлоропластах растений. Энергия
АТФ используется для
| ||||||||||||||||
4. Обмен веществ в клетке. Фотосинтез. Хемосинтез. |
Все живые организмы на Земле представляют собой открытые системы, способные активно организовывать поступление энергии и веществ извне.
Энергия необходима для осуществления жизненно важных процессов, прежде всего для химического синтеза веществ, используемых для построения структур клетки и организма. Живые существа способны
использовать только два вида энергии - световую (энергию солнечного
излучения) и химическую (энергию связей химических соединении). По этому признаку организмы делятся на две группы – фототрофы и хемотрофы.
Главным источником
Реакции расщепления,
составляют основу катаболизма (энергического обмена или диссимиляции).
Энергия, высвобождающая при
используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ). По своей химической природе АТФ относится к мононуклеотидам и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.
Энергия, высвобождающаяся при
гидролизе АТФ, используется