Compoziția chimică a citoplasmei. Materie organică. Ce este un virus? În ce constă

Principalele substanțe organice ale celulei sunt proteine, carbohidrați, acizi nucleici și lipide.

Glucidele. În celulă sunt reprezentate de monozaharide, dizaharide și polizaharide.

Monozaharide - substanțe cristaline solide incolore, ușor solubile în apă, de obicei dulci la gust. Monozaharidele includ glucoză, fructoză, riboză, dezoxiriboză și altele. Există multă glucoză și fructoză în miere și fructe. Riboză și dezoxiriboză fac parte din acizii nucleici.

Molecule complexe și mari polizaharide (amidon, celuloză, glicogen) constau din multe reziduuri interconectate de molecule de monozaharide. Polizaharidele precum amidonul, celuloza, glicogenul sunt compuse din molecule de glucoză legate, al căror număr este variabil și poate varia de la sute de mii la milioane. Prin urmare, formula generală pentru amidon, glicogen și celuloză arată astfel: (C 6 H 10 O 5) n.

Când două molecule de glucoză se combină, o moleculă de apă este separată. Simbol n înseamnă că numărul moleculelor de glucoză din amidon, glicogen și molecule de celuloză poate varia. Celuloza are o structură liniară, în timp ce amidonul și glicogenul sunt ramificate.

Diferența dintre moleculele de celuloză și amidon este, de asemenea, că numărul n celuloza are mai mult. O macromoleculă de amidon conține de la câteva sute la câteva mii de unități, iar o moleculă de celuloză conține peste 10.000 de unități. Celuloza formează fibre care conferă plantei rigiditatea și rezistența sa. Astfel, fibra de celuloză este mai puternică decât firul de oțel cu același diametru.

Lipidele (din greacă - grăsime). Moleculele de grăsime sunt formate din reziduuri de alcool trihidric (glicerol) și reziduuri de molecule de acizi grași. Principala proprietate a lipidelor este hidrofobia.

Caracteristicile structurii moleculelor de carbohidrați și lipide determină funcțiile lor în celulă.

Funcțiile carbohidraților și lipidelor din celulă.

1. Furnizarea de nutrienți în celulă.

Celulele tuberculilor de cartofi și rizomii multor plante sunt bogate în carbohidrați. Glicogenul se acumulează în celulele hepatice și musculare. Când organismul are nevoie de energie, moleculele de glicogen sunt descompuse în molecule de glucoză ușor solubile. Rezervele de grăsime sunt conținute în celulele țesutului adipos al păsărilor și mamiferelor, semințele unor plante. În cordate, depozitele de grăsime sunt depozitate sub piele și servesc pentru a proteja organismul de hipotermie și daune mecanice. Deci, balenele, morsele, focile, pinguinii sunt protejate de hipotermie prin depuneri puternice de grăsime. La o balenă, de exemplu, stratul de grăsime subcutanată ajunge la 1 m.

2. Energie. Moleculele de carbohidrați și grăsimi sunt oxidate în celule în dioxid de carbon și apă, iar energia eliberată în acest timp este utilizată pentru procesele vitale.

3. Structural. Carbohidrații și lipidele se găsesc în diferite părți și organite ale celulei. Deci, pereții celulari ai plantelor sunt construiți din celuloză. Lemnul conține de la 40 la 60% celuloză. Lipidele sunt o componentă esențială a membranei celulare.

Proteine.

Funcțiile proteinelor din celulă:

1. Catalitic... Proteinele catalizatoare accelerează reacțiile chimice din celulă. Deci catalaza crește viteza de descompunere a peroxidului de hidrogen (H 2 O 2) de 10 11 ori

2. De reglementare.De exemplu, proteina insulină reglează glicemia.

3. Structural. Moleculele de proteine \u200b\u200bfac parte din toate membranele celulare. Moleculele de proteine \u200b\u200bde colagen formează baza cartilajului și a tendoanelor. Proteina este formată din păr, lână, unghii, coarne, copite, solzi, pene, pânze de păianjen.

4. Motor. Unele proteine \u200b\u200b(actina, miozina) sunt capabile să provoace contractarea fibrelor musculare.

5. De protecţie.... Anticorpii formați la vertebrate sunt proteine \u200b\u200bcare neutralizează substanțele străine care intră în organism. Fibrinogenul proteic este implicat în coagularea sângelui.

6. Transport.... De exemplu, hemoglobina proteinelor din sânge, care face parte din eritrocite, formează compuși fragili cu oxigen în plămâni și o administrează către toate celulele corpului.

7. Stocare. acumulându-se, de exemplu, în semințe de plante.

8. Energie.Cu o lipsă de polizaharide și lipide, proteinele pot îndeplini o funcție energetică. Când moleculele de proteine \u200b\u200bsunt oxidate în celulă, energia este eliberată în aproximativ aceeași cantitate ca atunci când carbohidrații sunt oxidați.

Acizi nucleici.

Acizii nucleici au fost descoperiți în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. de biochimistul elvețian F. Mischer, care a izolat o substanță cu un conținut ridicat de azot și fosfor din nucleele celulelor și a numit-o „nucleină” (din nucleos latin - nucleu).

Există două tipuri de acizi nucleici - ADN (acid dezoxiribonucleic) și ARN (acid ribonucleic). Acizii nucleici, la fel ca proteinele, sunt specii specifice, adică fiecare specie are propriul său tip de ADN.

Moleculele de acid nucleic sunt lanțuri foarte lungi de multe sute sau chiar milioane de nucleotide. Orice acid nucleic conține doar patru tipuri de nucleotide. Funcțiile moleculelor de acid nucleic depind de numărul din lanț și de secvența compusului din molecula de nucleotide.

Fiecare nucleotidă este alcătuită din trei componente: o bază azotată, un carbohidrat și acid fosforic. Fiecare nucleotidă ADN conține unul din cele patru tipuri de baze azotate (adenină - A, timină - T, guanină - G sau citozină - C), precum și un carbohidrat deoxiriboză și un reziduu de acid fosforic.

În 1953, biologul american J. Watson și fizicianul englez F. Crick au creat un model al structurii moleculei de ADN. Oamenii de știință au descoperit că fiecare moleculă de ADN este formată din două lanțuri, legate între ele și răsucite în spirală. Arată ca o helică dublă. În fiecare catenă, cele patru tipuri de nucleotide alternează în ordine.

Compoziția nucleotidică a ADN diferă în tipuri diferite bacterii, ciuperci, plante, animale. Dar nu se schimbă odată cu vârsta, depinde puțin de schimbările din mediu. Nucleotidele sunt împerecheate, adică numărul de adenil nucleotide din orice moleculă de ADN este egal cu numărul de nucleidide timidil (AT), iar numărul de nucleotide citidil este egal cu numărul de nucleotide guanil (C-G). Acest lucru se datorează faptului că legătura a două lanțuri între ele într-o moleculă de ADN respectă o anumită regulă, și anume: adenina unui lanț este întotdeauna legată de două legături de hidrogen numai cu timina celuilalt lanț, iar guanina este întotdeauna legată de trei legături de hidrogen cu citozina, adică lanțurile nucleotidice ale unei molecule. ADN-ul este complementar, complementar celuilalt ADN-ul conține toate bacteriile, marea majoritate a virușilor. Se găsește în nucleele celulelor animalelor, ciupercilor și plantelor, precum și în mitocondrii și cloroplaste. Nucleul fiecărei celule a corpului uman conține 6,6 x 10-12 g de ADN, iar în nucleul celulelor germinale - jumătate - 3,3 x 10-12 g.

Molecule de acid nucleic - ADN și ARN sunt alcătuite din nucleotide. Compoziția nucleotidelor ADN include o bază azotată (A, T, G, C), un carbohidrat de deoxiriboză și restul unei molecule de acid fosforic. Molecula de ADN este o dublă helix formată din două catene conectate prin legături de hidrogen conform principiului complementarității. Funcția ADN-ului este de a stoca informații ereditare.

O moleculă de ARN, spre deosebire de ADN, este de obicei un lanț unic de nucleotide care este mult mai scurt decât ADN-ul. Cu toate acestea, masa totală de ARN dintr-o celulă este mai mare decât cea a ADN-ului. Moleculele de ARN se găsesc atât în \u200b\u200bnucleu, cât și în citoplasmă.

Există trei tipuri principale de ARN: informațional sau șablon, - ARNm; ribozomal - ARNr, transport - ARNt, care diferă prin formă, dimensiune și funcția moleculelor. Funcția lor principală este participarea la biosinteza proteinelor.

Este prezentată structura moleculelor de ARN. Puteți vedea că o moleculă de ARN, ca o moleculă de ADN, constă din patru tipuri de nucleotide, dintre care trei conțin aceleași baze azotate ca și nucleotidele ADN (A, G, C). Cu toate acestea, în loc de baza azotată a timinei, ARN-ul conține o altă bază azotată - uracil (U). Astfel, nucleotidele moleculei de ARN includ baze azotate: A, G, C, U. În plus, în loc de dezoxiriboză carbohidrat, ARN conține riboză

În celulele tuturor organismelor, există molecule de ATP - acid adenozin trifosforic. ATP este o substanță celulară universală, a cărei moleculă are legături bogate în energie. Molecula ATP este un tip de nucleotidă, care, la fel ca alte nucleotide, este alcătuită din trei componente: o bază azotată - adenină, un carbohidrat - riboză, dar în loc de una conține trei reziduuri de molecule de acid fosforic Legăturile indicate de semnul ~ sunt bogate în energie și sunt numite macroergic... Fiecare moleculă ATP conține două legături de mare energie.

Când legătura cu energie ridicată este ruptă și o moleculă de acid fosforic este scindată cu ajutorul enzimelor, se eliberează 40 kJ / mol de energie, în timp ce ATP este transformat în ADP - acid adenozin difosforic. Când o altă moleculă de acid fosforic este scindată, se eliberează încă 40 kJ / mol; Se formează AMP - acid adenozin monofosforic. Aceste reacții sunt reversibile, adică AMP poate fi transformat în ADP, ADP - în ATP

Moleculele ATP nu sunt doar descompuse, ci și sintetizate, astfel încât conținutul lor în celulă este relativ constant. Valoarea ATP în viața unei celule este enormă. Aceste molecule joacă un rol principal în metabolismul energetic necesar pentru a asigura activitatea vitală a celulei și a corpului în ansamblu.

Substanțele organice stau la baza naturii vii. Plante și animale, microorganisme și viruși - toate ființele vii constau dintr-o cantitate imensă de diverse substanțe organice și un număr relativ mic de substanțe anorganice. Compușii carbonului, datorită diversității lor mari și capacității lor de a face numeroase transformări chimice, au fost baza pe care a apărut viața în toate manifestările sale. Acest lucru necesita substanțe organice foarte complexe, ale căror molecule conțin lanțuri de multe mii de atomi, adică polimeri. Astfel de polimeri se numesc biopolimeri.

În primul rând, acestea sunt proteine \u200b\u200b- purtători ai vieții, baza unei celule vii. Polimeri organici complecși - proteinele sunt compuse în principal din carbon, hidrogen, oxigen, azot și sulf. Moleculele lor se formează prin combinarea unui număr foarte mare de molecule simple - așa-numiții aminoacizi. Există aproximativ douăzeci de aminoacizi, dar se combină între ei într-o combinație diferită, strict caracteristică și constantă pentru fiecare proteină, fiecare organ, fiecare țesut, fiecare tip de creatură vie. Și întrucât lungimea moleculelor de proteine \u200b\u200bpoate fi foarte mare - până la câteva zeci de mii de aminoacizi individuali într-un lanț, devine clar modul în care proteinele oferă o varietate de manifestări ale vieții.

Există multe proteine \u200b\u200bdiferite.

Există proteine \u200b\u200bde sprijin, al căror scop este de a forma scheletul, tegumentele și alte suporturi ale corpului. Astfel de proteine \u200b\u200bfac parte din oase, formează cartilaj, piele, păr, coarne, copite, pene, solzi de pește. Există proteine \u200b\u200bde susținere care formează mușchii și poartă nu numai funcții de susținere, ci și contractile. Contracția musculară (cel mai important rol al acestui tip de proteine) este transformarea unei părți din energia chimică a acestor proteine \u200b\u200bîn lucru mecanic.

Există proteine \u200b\u200bdin sânge cu o mare varietate de funcții. Hemoglobina din sânge, de exemplu, servește ca purtător de oxigen pe tot corpul. Un grup foarte mare de proteine \u200b\u200breglează reacțiile chimice din organisme. Acestea sunt enzime (catalizatori biologici). Peste șapte sute dintre ele sunt cunoscute. Organismele foarte dezvoltate sunt, de asemenea, capabile să producă proteine \u200b\u200bde protecție, așa-numiții anticorpi, care sunt capabili să precipite și să neutralizeze astfel substanțele și corpurile străine care au pătruns în corp din exterior.

Alături de proteine, acizii nucleici joacă un rol important în viață. Aceste substanțe construiesc proteine. Într-un organism viu, metabolismul are loc întotdeauna. Compoziția aproape tuturor celulelor sale este reînnoită constant. Proteinele celulare sunt, de asemenea, reînnoite. Dar la urma urmei, pentru fiecare organ, pentru fiecare țesut, este necesar să-și facă propria proteină specifică, cu propria sa ordine unică de aminoacizi din lanț. Păstrătorii acestui ordin sunt acizii nucleici. Acestea sunt, de asemenea, molecule polimerice, construite complex, adesea sub forma unei spirale duble de atomi. Acizii nucleici sunt un fel de șablon prin care organismele își construiesc proteinele. Se spune adesea la figurat că acestea conțin codul de sinteză a proteinelor. Fiecare proteină are propriul cod, propriul șablon. Acizii nucleici au o altă funcție. Sunt șabloane pentru acizii nucleici înșiși. Acesta este un fel de „dispozitiv de memorie” cu ajutorul căruia fiecare tip de creatură vie transferă din generație în generație codurile pentru construirea proteinelor lor.

Funcțiile de sprijin în natura vie sunt îndeplinite nu numai de proteine. La plante, de exemplu, suport, substanțe scheletice - celuloză și lignină. Acestea sunt, de asemenea, substanțe polimerice, dar de un tip complet diferit. Lanțurile lungi de atomi de celuloză sunt construite din molecule de glucoză, un grup de zahăr. Prin urmare, celuloza este denumită polizaharide. Structura ligninei nu a fost încă complet stabilită. Acesta este, de asemenea, un polimer, aparent cu molecule reticulate. Și la insecte, chitina, de asemenea o polizaharidă, îndeplinește funcții de susținere.

Există un grup mare de substanțe (grăsimi, zaharuri sau carbohidrați) care transportă și stochează energia chimică. Sunt un material de construcție de rezervă necesar pentru formarea de celule noi (vezi articolul „Chimia alimentelor”). O mulțime de substanțe organice din organismele vii joacă rolul de regulatori ai activității vitale (vitamine, hormoni). Unele reglează creșterea și divizarea celulelor, altele - respirația sau digestia, altele - activitatea sistemului nervos etc. Organismele vii conțin, de asemenea, numeroase substanțe din cele mai diverse scopuri: colorare, căreia lumea florilor își datorează frumusețea, pa -cârlig - atragerea sau sperierea, protejarea de dușmani externi și mulți alții. Plantele și animalele, chiar și fiecare celulă, sunt laboratoare foarte complexe în care apar, se transformă și se descompun mii de substanțe organice. Numeroase și variate reacții chimice au loc în aceste laboratoare într-o secvență strict definită. Cele mai complexe structuri sunt create, cresc și mor ...

Lumea substanțelor organice ne înconjoară, noi înșine constăm din ele și toată natura vie, cu care ne întâlnim în fiecare secundă, printre care trăim și pe care o folosim în mod constant, constă din substanțe organice.

1. Carbohidrații constau din ...

carbon, hidrogen și oxigen
carbon, azot și hidrogen
carbon, oxigen și azot

Carbohidrați, sau zaharide, este unul dintre principalele grupe de compuși organici. Acestea fac parte din celulele tuturor organismelor vii. Glucidele sunt formate din carbon, hidrogen și oxigen. Și-au primit numele, deoarece majoritatea au același raport de hidrogen și oxigen într-o moleculă ca într-o moleculă de apă.

Formula generală a carbohidraților: Сn (Н 2 О) m. Exemplele includ glucoză - C 6 H 12 O 6 și zaharoză - C 12 H 22 O 11. Alte elemente pot fi incluse și în derivații carbohidrați. Toți glucidele sunt împărțite în simple sau monozaharide, și complex, sau polizaharide... Dintre monozaharide, riboză, dezoxiriboză, glucoză, fructoză, galactoză sunt de cea mai mare importanță pentru organismele vii.

Funcțiile carbohidraților: energetic, constructiv, protector, depozitare.

2. Determinați polizaharidele propuse.

amidon, glicogen, chitină ...
glucoza, fructoza, galactoza
riboză, dezoxiriboză

Di- și polizaharidele se formează prin combinarea a două sau mai multe monozaharide. Dzaharidele au proprietăți similare cu monozaharidele. Ambele sunt foarte solubile în apă și au un gust dulce. Polizaharidele sunt compuse dintr-un număr mare de monozaharide conectate prin legături covalente. Acestea includ amidon, glicogen, celuloză, chitină si altii.

3. Încălcarea structurii naturale a proteinei.

denaturare
renaturare
degenerare

Se numește încălcarea structurii naturale a proteinei denaturare... Poate apărea sub influența temperaturii, a substanțelor chimice, a energiei radiante și a altor factori. Cu un impact slab, doar structura cuaternară se dezintegrează, cu una mai puternică, structura terțiară, apoi cea secundară, iar proteina rămâne sub forma unui lanț polipeptidic. Acest proces este parțial reversibil: dacă structura primară nu este distrusă, atunci proteina denaturată este capabilă să-și restabilească structura. Astfel, toate caracteristicile structurale ale macromoleculei proteice sunt determinate de structura sa primară.

4. Funcția datorită căreia are loc accelerarea reacțiilor biochimice din celulă.

catalitic
enzimatic
ambele răspunsuri sunt corecte

Enzime (sau biocatalizatori) sunt molecule de proteine \u200b\u200bcare acționează ca catalizatori biologici care cresc viteza reacțiilor chimice de mii de ori. Pentru ca moleculele organice mari să reacționeze, contactul simplu nu este suficient pentru ele. Este necesar ca grupurile funcționale ale acestor molecule să se confrunte între ele și nici o altă moleculă să nu interfereze cu interacțiunea lor. Probabilitatea ca moleculele în sine să se orienteze în modul corect este neglijabilă. Enzima, pe de altă parte, atașează ambele molecule la sine în poziția corectă, ne ajută să scăpăm de pelicula de apă, furnizăm energie, eliminăm părțile în exces și eliberăm produsul de reacție finit. În același timp, enzimele în sine, ca și alți catalizatori chimici, nu se schimbă ca urmare a reacțiilor din trecut și își fac treaba mereu. Există condiții optime pentru funcționarea fiecărei enzime. Unele enzime sunt active într-un mediu neutru, altele într-un mediu acid sau alcalin. La temperaturi peste 60 ° C, majoritatea enzimelor nu funcționează.

5. Funcția proteinelor contractile.

motor
transport
de protecţie

Motor funcția proteinelor este îndeplinită de proteine \u200b\u200bcontractile speciale. Datorită lor, cilii și flagelele se mișcă în protozoare, cromozomii se mișcă în timpul diviziunii celulare, mușchii se contractă în organismele multicelulare și alte tipuri de mișcare în organismele vii sunt îmbunătățite.

Flagelul tuturor celulelor eucariote are o lungime de aproximativ 100 μm. Pe secțiunea transversală, se poate observa că 9 perechi de microtubuli sunt situate de-a lungul periferiei flagelului, iar 2 microtubuli sunt situate în centru. Toate perechile de microtubuli sunt interconectate. Proteina care realizează această legare își modifică conformația datorită energiei eliberate în timpul hidrolizei ATP. Acest lucru duce la faptul că perechile de microtubuli încep să se miște unul față de celălalt, flagelul se îndoaie și celula începe să se miște.

6. Funcția proteinelor, datorită căreia hemoglobina transportă oxigenul din plămâni către celulele altor țesuturi și organe.

transport
motor
ambele răspunsuri sunt corecte

Important este transport funcția proteinelor. Deci, hemoglobina transportă oxigenul din plămâni către celulele altor țesuturi și organe. La mușchi, această funcție este îndeplinită de proteina hemoglobină. Proteinele serice (albumina) promovează transferul de lipide și acizi grași, diverse substanțe biologic active. Prin atașarea oxigenului, hemoglobina de culoare albăstruie devine stacojie. Prin urmare, sângele, în care există mult oxigen, diferă prin culoare de sângele în care există puțin oxigen. Proteinele de transport din membrana exterioară a celulelor transportă diferite substanțe din mediu în citoplasmă.

7. Funcția proteinelor, care menține o concentrație constantă de substanțe în sânge și celulele corpului. Participați la creștere, reproducere și alte procese vitale.

enzimatic
de reglementare
transport

De reglementare funcția este inerentă proteinelor - hormoni. Acestea mențin concentrații constante de substanțe în sânge și celule, participă la creștere, reproducere și alte procese vitale. În prezența unei substanțe regulatoare, începe citirea unei anumite secțiuni ADN. Proteina produsă de această genă începe un lung lanț de transformări ale substanțelor care trec prin complexul enzimatic. În cele din urmă, se produce o substanță de reglare, care oprește citirea sau o transferă pe un alt loc. În același timp, informațiile ADN determină ce substanțe să producă, iar produsul final al sintezei blochează ADN-ul și suspendă întregul proces. O altă modalitate: ADN-ul este blocat de o substanță care apare ca urmare a activității sistemelor de control ale corpului: nervos sau umoral. Desigur, în acest lanț poate exista un număr mare de intermediari. Există, de exemplu, un întreg grup de proteine \u200b\u200breceptoare care trimit un semnal de control ca răspuns la schimbările din mediul extern sau intern.

8. Molecula de ADN conține baze azotate ...

adenină, guanină, citozină, timină
adenina, guanina, leucina, timina
nu există un răspuns corect

Molecula de ADN conține patru tipuri de baze azotate: adenină, guanină, citozină și timină. Ei determină numele nucleotidelor corespunzătoare.

9. Determinați compoziția nucleotidei.

reziduuri de acid fosforic, citidină, carbohidrați
bază azotată, carbohidrați, ADN
bază azotată, carbohidrați, reziduuri de acid fosforic

Fiecare nucleotidă constă din trei componente legate prin legături chimice puternice. Aceasta este o bază azotată, un carbohidrat (riboză sau dezoxiriboză) și un reziduu de acid fosforic.

10. Numele legăturii dintre adenină și timină în formarea unei molecule de ADN bicatenar.

singur
dubla
triplu

O moleculă de ADN este un rând dublu de nucleotide, cusute în direcțiile longitudinale și transversale Cadrul structurii sale este glucidele legate în mod fiabil de grupări fosfat în două lanțuri. Între lanțurile „scară” se află baze azotate, atrase una de cealaltă de legături slabe de hidrogen (în cazul adeninei-timinei, legătura dubla).

11. Determinați compoziția trifosfatului de adenozină:

adenină, uracil, două reziduuri de acid fosforic
adenină, riboză, trei reziduuri de acid fosforic

Acid nucleic adenozin trifosfat (ATP) constă dintr-o singură nucleotidă și conține două legături de mare energie (bogate în energie) între grupările fosfat. ATP este absolut esențial în fiecare celulă, deoarece joacă rolul unui acumulator biologic - un purtător de energie. Este necesar oriunde este stocată sau eliberată și utilizată energia, adică în aproape orice reacție biochimică, deoarece astfel de reacții apar în fiecare celulă aproape continuu, fiecare moleculă de ATP este descărcată și reîncărcată, de exemplu, în corpul uman, în medie, o dată pe minut. ATP se găsește în citoplasmă, mitocondrie, plastide și nuclei.

13. Plic proteic al virusului.

capsidă
lipidelor
nu există un răspuns corect

Virușii sunt aranjați foarte simplu. Fiecare particulă virală este formată din ARN sau ADN închis într-un strat proteic numit capsidă... Capsidul are mai multe funcții.

Protejarea materialului genetic (ADN sau ARN) al virusului de daune mecanice și chimice.
Determinarea potențialului de infecție celulară.
În etapele inițiale ale infecției celulare: atașarea la membrana celulară, ruperea membranei și introducerea materialului genetic al virusului în celulă.

14. Nivelul reprezentat de moleculele de substanțe organice găsite în celule și numite molecule biologice.

celular
molecular
organice

Molecular nivelul este reprezentat de molecule de substanțe organice - proteine, acizi nucleici, carbohidrați, lipide. La nivel molecular, se investighează rolul acestor compuși biologici importanți în creșterea și dezvoltarea organismelor, stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, metabolismul și conversia energiei în celulele vii și alte fenomene.

15. Care dintre termeni este sinonim cu conceptul de „metabolism”?

asimilare
catabolism
metabolism

Metabolism ( metabolism) - un set de procese corelate de sinteză și descompunere a substanțelor chimice care apar în organism. Biologii îl împart în plastic (anabolism) și metabolism energetic (catabolism), care sunt interconectate. Toate procesele sintetice necesită substanțe și energie furnizate prin procese de decupare. Procesele de clivaj sunt catalizate de enzime sintetizate în timpul metabolismului plastic, folosind produsele și energia metabolismului energetic. Reacțiile metabolice într-o celulă vie apar la temperaturi moderate, presiune normală și mici fluctuații de aciditate. În afara organismelor vii, în astfel de condiții, toate reacțiile chimice de asimilare și disimilare fie nu ar putea să se desfășoare deloc, fie ar avea loc lent. Cu toate acestea, la organismele vii, aceste reacții trec foarte repede. Acest lucru se datorează participării enzimelor la ele.

Reprezentanții regatului virușilor sunt un grup special de forme de viață. Ele au nu numai o structură foarte specializată, dar sunt caracterizate și printr-un metabolism specific. În acest articol, vom studia o formă de viață necelulară - un virus. În ce constă, cum se înmulțește și ce rol joacă în natură, veți învăța citind-o.

Descoperirea formelor de viață necelulare

În 1892, omul de știință rus D. Ivanovsky studia agentul cauzal al bolii tutunului - mozaicul tutunului. El a descoperit că agentul patogen nu aparține bacteriilor, ci este o formă specială, numită ulterior virus. La sfârșitul secolului al XIX-lea, microscopii cu rezoluție înaltă nu erau încă folosiți în biologie, astfel că omul de știință nu a putut afla din ce molecule este compus virusul și, de asemenea, îl poate vedea și descrie. După crearea unui microscop electronic la începutul secolului al XX-lea, lumea a văzut primii reprezentanți ai noului regat, care s-au dovedit a fi cauza multor boli umane periculoase și dificil de tratat, precum și a altor organisme vii: animale, plante, bacterii.

Poziția formelor necelulare în taxonomia naturii vii

După cum sa menționat anterior, aceste organisme sunt combinate într-un al cincilea - virusuri. Principala caracteristică morfologică caracteristică tuturor virusurilor este absența structurii celulare. Până acum, lumea științifică nu oprește discuțiile cu privire la întrebarea dacă forme necelulare obiecte vii în sensul deplin al acestui concept. La urma urmei, toate manifestările de metabolism în ele sunt posibile numai după pătrunderea într-o celulă vie. Până în acest moment, virușii se comportă ca niște obiecte de natură neînsuflețită: nu au reacții metabolice, nu se înmulțesc. La începutul secolului al XX-lea, un întreg grup de întrebări au apărut în fața oamenilor de știință: ce este un virus, în ce constă învelișul său, ce este în interiorul unei particule de virus? Răspunsurile au fost obținute ca urmare a unor ani de cercetare și experimentare care au servit ca bază pentru o nouă disciplină științifică. A apărut la intersecția dintre biologie și medicină și se numește virologie.

Caracteristici structurale

Expresia „totul ingenios este simplu” se referă direct la forme de viață necelulare. Virusul este format din molecule de acid nucleic - ADN sau ARN, acoperite cu un strat proteic. El nu are propriul său aparat de sintetizare a energiei și proteinelor. Fără o celulă gazdă, virușii nu au un singur semn de substanță vie: fără respirație, fără creștere, fără iritabilitate, fără reproducere. Pentru ca toate acestea să apară, este necesar doar un singur lucru: să găsești o victimă - o celulă vie, să-i subordonezi metabolismul acidului tău nucleic și, în final, să-l distrugi. Așa cum am menționat anterior, învelișul virusului constă din molecule de proteine \u200b\u200bcu o structură ordonată (viruși simpli).

Dacă învelișul include și subunități lipoproteice, care fac de fapt parte din membrana citoplasmatică a celulei gazdă, astfel de virusuri sunt numite complexe (agenți patogeni ai variolei și hepatitei B). Adesea glicoproteinele fac parte, de asemenea, din învelișul de suprafață al virusului. Acestea servesc ca funcție de semnalizare. Astfel, atât învelișul, cât și virusul în sine constau din molecule ale componentei organice - proteine \u200b\u200bși acizi nucleici (ADN sau ARN).

Cum intră virușii în celulele vii

Prin îmbinarea cojii sale cu membrana celulară (virusul gripal).
Prin pinocitoză (agentul cauzal al poliomielitei animale).
Prin deteriorarea peretelui celular (virusuri vegetale).

Reproducerea virușilor

Rezultatul atacului agentului patogen asupra celulei este combinarea ADN-ului sau ARN-ului virusului cu propriile sale particule proteice. Astfel, virusul nou format este format din molecule de acid nucleic acoperite cu particule de proteine \u200b\u200bordonate. Membrana celulei gazdă este distrusă, celula moare și virușii eliberați din aceasta sunt introduși în celulele sănătoase ale corpului.

Fenomen de reduplicare inversă

La începutul studiului reprezentanților acestui regat, se credea că virușii constau din celule, dar deja experimentele lui D. Ivanovsky au dovedit că agenții patogeni nu pot fi izolați folosind filtre microbiologice: agenții patogeni au trecut prin porii lor și au ajuns într-un filtrat care păstra proprietăți virulente.

Cercetările ulterioare au stabilit faptul că virusul este format din molecule de materie organică și prezintă semne de substanță vie doar după pătrunderea sa directă în celulă. În el, el începe să se înmulțească. Majoritatea virusurilor ARN se reproduc așa cum s-a descris mai sus, dar unele, precum virusul SIDA, induc sinteza ADN-ului în nucleul celulei gazdă. Acest fenomen se numește replicare inversă. Apoi, ARN-m al virusului este sintetizat și deja pe el începe asamblarea subunităților de proteine \u200b\u200bvirale care formează învelișul său.

Caracteristicile bacteriofagilor

Ce este un bacteriofag - o celulă sau un virus? Din ce este formată această formă de viață necelulară? Răspunsurile la aceste întrebări sunt următoarele: este un virus care infectează exclusiv organisme procariote - bacterii. Structura sa este destul de ciudată. Virusul este format din molecule de materie organică și este împărțit în trei părți: capul, tija (teaca) și filamentele cozii. În partea din față - capul - există o moleculă de ADN. Acesta este urmat de un capac care are un miez gol în interior. Filamentele de coadă atașate la acesta asigură conexiunea virusului cu locii receptorilor bacteriilor. Principiul de acțiune al unui bacteriofag seamănă cu o seringă. După contracția proteinelor învelișului, molecula de ADN intră în tija goală și este apoi injectată în citoplasma celulei țintă. Acum, bacteria infectată va sintetiza ADN-ul virusului și proteinele acestuia, ceea ce va duce inevitabil la moartea acestuia.

Cum se protejează organismul de infecțiile virale

Natura a creat dispozitive speciale de protecție care rezistă boli virale plante, animale și oameni. Agenții patogeni înșiși sunt percepuți de celulele lor ca antigeni. Ca răspuns la prezența virușilor în organism, se produc imunoglobuline - anticorpi de protecție. - timus, ganglioni limfatici - reacționează la invazia virală și promovează producția de proteine \u200b\u200bde protecție - interferoni. Aceste substanțe inhibă dezvoltarea particulelor virale și inhibă reproducerea lor. Ambele tipuri de reacții de apărare discutate mai sus sunt legate de imunitatea umorală. O altă formă de apărare este celulară. Leucocitele, macrofagele, neutrofilele absorb particulele virale și le descompun.

Importanța virușilor

Nu este un secret că este în mare parte negativ. Aceste particule patogene ultra-mici (de la 15 la 450 nm), vizibile doar printr-un microscop electronic, provoacă o grămadă de boli periculoase și intratabile ale tuturor organismelor care există pe Pământ fără excepție. Deci, organele și sistemele vitale sunt afectate, de exemplu, nervos (rabie, encefalită, poliomielită), imun (SIDA), digestiv (hepatită), respirator (gripă, adenoinfecții). Animalele se îmbolnăvesc de o șopârlă, de ciumă și de plante - cu diverse necroze, pete, mozaic.

Diversitatea reprezentanților regatului nu este pe deplin înțeleasă. Dovada este că sunt încă descoperite noi tipuri de viruși și sunt diagnosticate boli neobișnuite anterior. De exemplu, la mijlocul secolului al XX-lea, virusul Zika a fost descoperit în Africa. Se găsește în corpul țânțarilor, care, atunci când sunt mușcați, infectează oamenii și alte mamifere. Simptomele bolii indică faptul că agentul patogen afectează în primul rând sistemul nervos central și provoacă microcefalie la nou-născuți. Persoanele care sunt purtătoare ale acestui virus ar trebui să-și amintească că prezintă un potențial pericol pentru partenerii lor, deoarece cazurile de transmitere sexuală a bolii au fost înregistrate în practica medicală.

Rolul pozitiv al virușilor poate fi atribuit utilizării lor în lupta împotriva speciilor dăunătoare, în ingineria genetică.

În această lucrare, am descris ce este un virus, din ce constă particula sa și cum se protejează organismele de agenții patogeni. De asemenea, am identificat rolul pe care îl joacă formele de viață non-celulare în natură.

Cuprins 1. Nivelul molecular: caracteristici generale 2. Carbohidrați 2. Carbohidrați. Testează-ți cunoștințele Testează-ți cunoștințele 3. Lipide 3. Lipide. Testați-vă cunoștințele Testați-vă cunoștințele 4. Compoziția și structura proteinelor 5. Funcțiile proteinelor 5. Funcțiile proteinelor. Testează-ți cunoștințele Testează-ți cunoștințele 6. Acizi nucleici 6. Acizi nucleici. Testați-vă cunoștințele Testați-vă cunoștințele 7. ATP și alți compuși organici ai celulei 8. Catalizatori biologici 8. Catalizatori biologici. Testează-ți cunoștințele Testează-ți cunoștințele 9. Viruși 9. Viruși. Testează-ți cunoștințele Testează-ți cunoștințele 10. Conținut capitol 11. Literatură

Nivelul molecular: caracteristici generale Nivelul molecular - cel mai profund nivel inițial de organizare a unui organism viu. Fiecare organism este format din molecule de substanțe organice din celulă - acestea sunt molecule biologice. Organismele vii constau din aceleași elemente chimice ca și cele neînsuflețite. În prezent, sunt cunoscute peste 100 de elemente, cele mai multe dintre ele sunt conținute în organisme vii. Cele mai frecvente în natura vie: carbohidrați (C), oxigen (O), hidrogen (H) și azot (N) Baza tuturor compușilor organici este carbonul, acesta intră în se leagă cu mulți atomi și grupurile lor - formează lanțuri, diferite prin compoziție chimică, lungime și formă. Monomeri - grupuri de atomi, aranjate relativ simplu, care face parte din compuși chimici complecși Polimer - un lanț format din numeroase verigi - monomeri Biopolimeri - polimeri care alcătuiesc organisme vii O moleculă de polimer este formată din mii de monomeri interconectați (aceiași sau diferiți) Proprietăți ale biopolimerilor depinde de: structura monomerilor numărul de monomeri varietatea monomerilor Biopolimerii sunt universali, deoarece sunt construiți în conformitate cu același plan pentru toate organismele vii.

Nivel molecular: caracteristici generale Biopolimerii includ: proteine \u200b\u200bcarbohidrați acizi nucleici Fiecare tip de biopolimer este caracterizat de o anumită structură și funcție: Biopolimerii sunt proteine, constau din monomeri - aminoacizi, îndeplinesc funcțiile: principalul material structural, reglează procesele transferul de informații genetice Carbohidrații constau din monozaharide, principalul material energetic al organismelor vii.Grăsimile sunt compuși organici cu molecule ridicate - clădirea și resursa energetică a organismului. Diferitele proprietăți ale biopolimerilor se datorează combinațiilor diferite ale mai multor tipuri de monomeri. Proprietățile specifice ale biopolimerilor se manifestă numai într-o celulă vie. Continuitatea dintre nivelul molecular și celular următor este asigurată de faptul că moleculele biologice sunt materialul din care se formează structurile celulare supramoleculare. proteină aminoacid acid nucleic nucleotid carbohidrat monozaharidă Conținut

Carbohidrați (zaharide) Carbohidrații - unul dintre principalele grupe de compuși organici, face parte din celulele tuturor organismelor Compoziție elementară - С, Н, О Formula generală Сn (Н 2 О) m, exemple: glucoză - С 6 Н 12 О 6, zaharoză - С 12 Н 24 О 11 Funcțiile carbohidraților: 1. Energie (glucoză) 2. Depozitare (rezervă) (amidon, glicogen) 3. Clădire (structurală) (celuloză, chitină, mureină) 4. Receptor Glucide simple sau monozaharide complexe, sau polizaharide Riboză dezoxiriboză Glucoză fructoză galactoză Dizaharide: zaharoză, maltoză, lactoză Polizaharide: amidon, glicogen, celuloză, chitină Bine solubil în apă, gust dulce Nu este solubil în apă, nu este gust dulce dizaharide Lucrul cu manualul Cuprins

Lipide Lipide - un grup mare de substanțe asemănătoare grăsimilor insolubile în apă Majoritatea lipidelor constau din acizi grași cu greutate moleculară ridicată și alcool glicerol triatomic Celulele conțin de la 2-3% până la 50-90% Conținute în toate celulele fără excepție Grăsimile sunt cele mai simple și mai răspândite lipide Elementale compoziție - С, Н, О Funcții lipidice: 1. energie 2. stocare (grăsimi) 3. sursă de apă 4. protectoare (izolatoare termic) 5. favorizează flotabilitatea 6. construcția 7. reglatoare (hormoni). La conținut

Compoziția și structura proteinelor Proteinele (proteinele) sunt cele mai numeroase, cele mai frecvente, de primă importanță (până la 50-80% din masa celulelor uscate) Molecule proteice - macromolecule (mari) Compoziție elementară - C, H, O, N (S, P, Fe) Proteinele diferă: numărul de monomeri compoziția monomerilor secvența monomerilor Monomerii proteinelor sunt aminoacizi: O varietate infinită de proteine \u200b\u200beste creată prin combinații de doar 20 de aminoacizi Combinațiile de proprietăți acide și bazice conferă reactivitate

Nivelurile de organizare structurală a moleculei de proteine \u200b\u200bLa studierea compoziției proteinelor s-a constatat că toate au configurații spațiale diferite, sunt construite după același principiu și au patru niveluri de organizare Structura primară Structura secundară Structura terțiară Structura cuaternară

Denaturarea proteinelor Denaturarea proteinelor Denaturarea proteinelor este o pierdere a proprietăților lor naturale (solubilitate) de către proteine \u200b\u200bca urmare a perturbării structurii spațiale a moleculelor lor. Denaturarea are loc sub influența: temperaturii substanțelor chimice cu energie radiantă etc. distrugerea a trecut la structura primară Structura primară determină trăsăturile structurale ale macromoleculei proteice. În funcție de compoziția lor, proteinele sunt împărțite: Proteine \u200b\u200bsimple Proteine \u200b\u200bcomplexe Constau doar din aminoacizi Compoziția include carbohidrați (glicoproteine), grăsimi (lipoproteine), acizi nucleici (nucleoproteine) Denaturarea ireversibilă a proteinelor din ou

Acizii nucleici Acizii nucleici sunt biopolimeri din celulă care îndeplinesc diverse funcții Tipuri de acizi nucleici Acizii nucleici sunt biopolimeri constând din monomeri - nucleotide Funcțiile acizilor nucleici 1. Depozitarea informațiilor ereditare 2. Transport 3. Construcție 4. Informații. Acid dezoxiribonucleic (ADN) Acid ribonucleic (ARN) Fiecare nucleotidă este alcătuită din: carbohidrat Adenină Timină Guanină Citozină Uracil Deoxiriboză Riboză r - ARN - ARN ribozomal t - ARN - ARN de transport și - ARN - informațional, sau ARN mesager.

ATP și alți compuși organici Adenozin trifosfatul (ATP) este un nucleotid format dintr-o bază azotată de adenină, o riboză carbohidrată și trei reziduuri de acid fosforic ATP este o structură instabilă Vitaminele sunt compuși bioorganici complexi necesari în cantități mici de viață normală a organismelor Unele vitamine sunt sintetizate în corpul propriu, altele - vin cu alimente Vitaminele sunt desemnate prin litere din alfabetul latin, sunt împărțite în solubile în grăsimi (A, D, E și K) și solubile în apă (B, C, PP etc.) Vitaminele joacă un rol important în metabolism - lipsa sau excesul în organism încalcă funcțiile fiziologice ale B celula conține încă substanțe organice - produse intermediare sau finale de biosinteză și degradare. 40 kJ Accesați conținutul

Catalizatori biologici Cataliza este fenomenul accelerării unei reacții fără a-și modifica rezultatul general Catalizatorii sunt substanțe care modifică viteza unei reacții chimice, dar nu fac parte din produsele de reacție Unele molecule de ARN au o capacitate catalitică (în stadiul inițial al originii vieții, acum rolul este extrem de mic) - principalii biocatalizatori din celulă (până la 1.000) Moleculele enzimatice pot consta doar din proteine, sau din proteine \u200b\u200bși o componentă neproteică (coenzimă) Coenzimă - de regulă vitamine, ioni din diferite metale Enzimele sunt implicate atât în \u200b\u200bprocesele de sinteză, cât și în cele de descompunere. Enzimele acționează într-o secvență strict definită sunt specifice (selective) O moleculă enzimatică are un centru activ - are loc o anumită reacție, numai anumite molecule ale unei substanțe (substrat) se leagă de ea (complementare una cu cealaltă) În etapa finală a reacției, complexul enzimă-substanță se descompune cu formarea produselor finale și enzima liberă Activitatea enzimei este influențată de temperatură, presiune, reacția mediului, concentrația enzimei și a substanței. La conținut

Compoziția, structura și funcția proteinelor Testează-ți cunoștințele 1. Ce substanțe se numesc proteine \u200b\u200bsau proteine? 2. Care sunt grupurile chimice ale monomerilor proteici? 3. Care este structura primară a unei proteine? 4. Ce legături chimice dețin configurații proteice? 5. Din ce motive se împart proteinele în simple și complexe? 6. Ce funcții îndeplinesc proteinele într-un organism viu? Răspundeți la întrebări Accesați conținutul

Acizii nucleici Testează-ți cunoștințele 1. Care este structura unei nucleotide? 2. Care este structura moleculei de ADN? 3. Care este principiul complementarității? 4. Ce este comun și care sunt diferențele în structura moleculelor de ADN și ARN? 5. Ce tipuri de molecule de ARN cunoașteți? Care sunt funcțiile lor? Răspundeți la întrebări Accesați conținutul

Catalizatori biologici Testează-ți cunoștințele 1. Ce substanțe se numesc catalizatori? 2. Ce rol joacă enzimele în celulă? 3. De ce au majoritatea enzimelor temperatura ridicata își pierde proprietățile catalitice? 4. De ce lipsa vitaminelor poate provoca tulburări în procesele vitale ale organismului? Răspundeți la întrebări Accesați conținutul

Virușii Testează-ți cunoștințele 1. Pe ce bază sunt clasificați virușii ca organisme vii? 2. Ce caracteristici diferențiază virușii de alte organisme vii? 3. Ce structură au virușii? 4. Ce boli umane sunt cauzate de viruși? Răspundeți la întrebări Accesați conținutul

P. 20 Lucrul cu manualul 1. Citiți o parte a paragrafului 1.2, începând cu al doilea paragraf de la pagina Notați într-un caiet principalele funcții ale carbohidraților? La conținut

P. 24 Lucrul cu manualul 1. Citiți o parte a paragrafului 1.4 de la pagina 24, începând cu ultimul paragraf 2. Determinați ce configurații (niveluri de organizare) au moleculele de proteine, ce legături chimice le dețin? 3. Completați tabelul: Structura proteinelor Caracteristica structurii Tipuri de legături care dețin structurile la conținut

P. 30 Lucrul cu manualul 1. Citiți o parte a paragrafului 1.6, începând cu primul paragraf de la pagina Definiți modul în care molecula ADN diferă de molecula ARN, care sunt asemănările dintre aceste molecule? 3. Completați tabelul: Acid nucleic Asemănări Diferențe ADN ARN La conținut

Literatură 1. Kamensky A. A. și colab., Biology. 9 cl. - M,: Bustard, Belyaev D.K. și colab., General biology class., M.: Education, Polyansky Yu.I., General biology class., M.: Education, Pugovkin A.P. și colab., Biologie generală de clasa a 9-a, M.: Educație, Enciclopedie pentru copii. Biologie, M.: Avanta, 1998