Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МОЛЕКУЛЯРНО - ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Элементарное явление – конвариантная репликация гена.
2. Науки, изучающие данный уровень:
В качестве самостоятельной науки оформилась во второй половине 19 века.
Значение для биологии: дает фундаментальное понимание физиологии живых организмов.
Возникла (на определенном этапе развития биохимии) на стыке биологии, химии, физики, математики, кибернетики – в 50-е годы 20 века (?).
Основные объекты исследования:
Вирусы, в т.ч. бактериофаги;
Клетки и субклеточные структуры (ядра, митохондрии, рибосомы и др.);
Макромолекулы (белки, н.к.).
3. Химический состав живых организмов
3.1. Элементарный химический состав
Химический элемент – вид атомов, имеющих одинаковое значение заряда ядра. В земной коре обнаружено около 100 химических элементов. Самые распространенные из них - кислород, кремний, алюминий, натрий. Для жизни в первую очередь необходимы – 16 (химические элементы, образующие растворимые в воде соединения) (?). Все химические элементы клетки (по количеству содержания в живом веществе) условно делят на три группы: макро-, микро-, ультрамикроэлементы (?). К главным элементам органических молекул относят углерод, водород, кислород, азот (на их долю приходится до 98%), фосфор и серу. Эти элементы составляют группу ОРГАНОГЕНОВ. С другой стороны, многие элементы земной коры в органическом мире встречаются в невысоких концентрациях.
(?) Значение химических элементов для жизни клетки (Н.Грин и др. Биология, т.1, с.317).
3.1.1. УГЛЕРОД – основа жизни на Земле
Химическая характеристика углерода:
Атомный номер – 6 (в ядре 6 протонов)
Атомная масса – 12 (6 протонов+ 6 нейтронов)
Электронная формула: +6 С 1s22s22p2, т.е. 2-ая оболочка не заполнена (до 8).
Отсюда – высокая способность к соединению с другими химическими элементами. В результате УГЛЕРОД образует ковалентные связи и его валентность = 4.
Кроме того, углерод обладает уникальной особенностью, не свойственной в такой мере ни одному другому химическому элементу: его атомы способны образовывать стабильные цепи и кольца, которые составляют скелет органических молекул (?).
Наконец, углерод способен образовывать кратные (двойные и тройные) связи, как между собой, так и с другими атомами (кислородом, азотом)(?). Образовавшиеся при этом соединения носят название ненасыщенных.
Это уникальное сочетание свойств (в комплексе с маленькой атомной массой, что делает молекулу компактной) обеспечивает колоссальное разнообразие органических молекул в живой природе. Проявляется это в размерах молекул, в их различной форме и химических свойствах.
3.2. МАКРОМОЛЕКУЛЫ – основа органических соединений
МАКРОМОЛЕКУЛЫ – это гигантские молекулы, построенные из множества повторяющихся единиц – МОНОМЕРОВ.
__ТИПЫ МАКРОМОЛЕКУЛ __
Полимер Полисахариды Белки Нуклеиновые кислоты
Мономер Моносахариды Аминок-ты Нуклеотиды
-М-М-М-… А1-А2-А3-… Н1-Н2-Н3-…
Тип Регулярные Нерегулярные
полимеров (монотонные) (немонотонные, непериодические)
В белках и нуклеиновых кислотах важна последовательность мономерных звеньев, т.к. это «информационные» молекулы.
СВОЙСТВА МАКРОМОЛЕКУЛ
ХАРАКТЕРИСТИКА МАКРОМОЛЕКУЛ
|
характеристика |
полисахарид |
белки |
нукл. к-ты |
|
Молекулярная масса (средняя) |
104 |
104-106 |
108-1010 |
|
субъединицы |
моносахариды (1-2) |
аминокислоты (20) |
нуклеотиды (5) |
|
Тип связей |
гликозидная |
пептидная |
фосфодиэфир. |
СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ МАКРОМОЛЕКУЛ
Структурные уровни макромолекул появились в ходе предбиологической эволюции имеют колоссальное значение:
Компактизация молекул (на примере хроматина)
(из учебника В.Н.Ярыгина – Биология, 2012, с.124)
Суммарная длина вытянутых в нити биспиралей ДНК 46 хромосом человека равна примерно 190 см.
Суммарная длина 46 метафазных хромосом, содержащих те же молекулы ДНК в состоянии максимальной компактизации равна примерно 180 мкм.
Вследствие компактизации, при переходе хромосом из интерфазной формы в митотическую, суммарный линейный показатель уменьшается примерно в 7-10 т. раз.
Тело человека состоит из 5х1013-1014 клеток, что составляет всего 50-60 поколение зиготы. Суммарная длина всех биспиралей ДНК в организме человека составляет 1011 км. Хотя это почти в 1000 раз больше расстояния от Земли до Солнца, в клетках на долю ДНК приходится меньше 1% от общей массы.
4. ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ КЛЕТКИ
Все химические соединения клетки делятся на две группы: неорганические и органические. К неорганическим веществам относятся вода и минеральные соли, к органическим – углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и многие другие.
75-80% биомассы клетки составляет вода (40-60% в древесине и до 99% у медуз). На втором месте после воды находятся белки (в сухом веществе их содержится 40-60%). Остальные 50% сухого вещества приходится на н.к., углеводы и липиды. На долю минеральных солей приходится до 10%. Кроме названных веществ в составе живых организмов в незначительных количествах находятся углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, аминокислоты, эфиры и др. соединения. Многие из них обладают сильным физиологическим действием (ускоряют или замедляют процессы жизнедеятельности). Их относят к группе ФАВ (физиологически активные вещества): витамины, гормоны, ростовые вещества, антибиотики, фитонциды, биостимуляторы. Кроме того, в клетке значительную роль играют метаболиты, т.е. промежуточные продукты обмена.
4.1. Вода, её биологическая роль в клетке.
Самостоятельно: (Грин Н. Биология, 1т., с.153-155)
4.2. Минеральные соли, их биологическая роль в клетке (самостоятельно).
4.3. Органические вещества клетки (углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты).