Углеводы
Содержание углеводов в животных клетках составляет 1-5%, а в некоторых клетках растении достигает 70%.
Различают три основных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды, различающиеся числом мономерных звеньев.
Моносахариды – бесцветные, твердые кристаллические вещества, легко растворимые в воде, но нерастворимые в неполярных растворителях, имеющие, как правило, сладковатый вкус. В зависимости от числа атомов различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы. Наиболее распространены в природе гексозы (глюкоза, фруктоза) – основные источники энергии в клетках (при полном расщеплении 1г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии) и пентозы (рибоза, дезоксирибоза), входящие в состав нуклеиновых кислот.
Два или несколько ковалентно связанных друг с другом с помощью гликозидной связи моносахарида образуют ди - или олигосахариды. Дисахариды также широко распространены в природе: наиболее часто встречается мальтоза, или солодовый сахар, состоящий из двух молекул глюкозы.
Биологическое значение углеводов состоит в том, что они являются мощным и богатым источником энергии, необходимой клетке для осуществления различных форм активности. Полисахариды – удобная форма накопления энергоемких моносахаридов, а также незаменимыйзащитный и структурный компонентклеток и тканей животных, растений и микроорганизмов. Некоторые полисахариды входят в состав клеточных мембран и служатрецепторами, обеспечивая узнавание клеток друг другом и их взаимодействие.
Липиды
Липиды представляют собой органические вещества, не растворимые в воде, но растворимые в неполярных растворителях – эфире, хлороформе, бензоле. Они обнаруживаются во всех без исключения клетках и разделены на несколько классов, выполняющих специфические биологические функции. Наиболее распространенными в составе живой природы являются нейтральные жиры, илитриацилглицерины,воска,фосфоролипиды, стеролы.
Содержание липидов в разных клетках сильно варьирует: от 2 – 3 до 50 – 90 % в клетках семян растении и жировой ткани животных.
Структурными компонентами большинства липидов являются жирные кислоты. Жирные кислоты являются ценным источником энергии. При окислении 1г жирных кислот высвобождается 38 кДж энергии и синтезируется в два раза большее количество АТФ, чем при расщеплении такого же количества глюкозы.
Жиры– наиболее простые и широко распространенные липиды. Жиры являются основной формой запасания липидов в клетке. Жиры используются также в качестве источника воды (при сгорании 1г жира образуется 1,1г воды). У многих млекопитающих под кожей откладывается толстый слой подкожного жира, который защищает организм от переохлаждения.
Воска - это сложные эфиры, образуемые жирными кислотами и много атомными спиртами. У позвоночных животных секретируются кожными железами. Покрывая кожу и её производные (волосы, мех, шерсть, перья), воска смягчают их и предохраняют от действия воды.
Фосфолипиды в состав молекул, которых входит остаток фосфорной кислоты, являются основой всех клеточных мембран.
Стероидысоставляют группу липидов, не содержащих жирных кислот и имеющих особую структуру. К ним относится ряд гормонов, в частности кортизон, вырабатываемый корой надпочечников, различные половые гормоны, а также холестерин – важный компонент клеточных мембран у животных.
Белки.
Белки представляют собой самый многочисленный и наиболее разнообразный класс органических соединений клетки. Белки – это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Среди белков организма выделяют простые белки, состоящие только из аминокислот, и сложные, включающие помимо аминокислот, так называемые простатические группы различной химической природы. Липопротеины имеют в своем составе липидный компонент, гликопротеины – углеводный. В состав фосфопротеинов входит одна или несколько фосфатных групп. Металлопротеины содержат различные металлы; нуклеопротеины – нуклеиновые кислоты. Простетические группы обычно играют важную роль при выполнении белком его биологической функции.
Белки выполняют в организме чрезвычайно важные и многообразные функции, перечисленные в нижеследующей таблице, но несомненно наиболее значительной является каталитическая, или ферментативная, функция. (Таблица 18).
Нуклеиновые кислоты.
Нуклеиновые кислоты составляют 1 – 5 % сухой массы клетки и представлены моно- и полинуклеотидами. Мононуклеотид состоит из одного пуринового (аденин – А, гуанин – Г) или пиримидиного (цитозин – Ц, тимин – Т, урацил – У), азотистого основания, пятиуглеродного сахара (рибоза или дизоксорибоза) и 1- 3 остатков фосфорной кислоты.
Мононуклеотиды выполняют в клетке исключительно важные функций. Они выступают в качестве источников энергии, причем АТФ является универсальным соединением, энергия которого используется почти во всех внутриклеточных реакциях, энергия ГТФ необходима в белоксинтезирующей деятельности рибосом. Производные нуклеотидов служат также переносчиками некоторых химических групп, например НАД (никотинамиддинуклеотид) – переносчик атомов водорода.
Однако наиболее важная роль нуклеотидов состоит в том, что они служат строительными блоками для сборки полинуклеотидов РНК и ДНК (рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот).
Таблица18.
Некоторые функции, выполняемые белками
Класс | Выполняемая функция | Примеры белков |
Ферменты | Служат катализаторами определенных химических реакции; у разных организмов обнаружено более 2000 различных ферментов. | Амилаза расщепляет крахмал до глюкозы; липаза расщепляет жиры до глицерина и жирных кислот. |
Структурные белки | Являются структурными компонентами биологических мембран и многих внутриклеточных органелл, главным компонентом опорных структур организма. | Коллаген хрящей и сухожилий, эластин соединительной ткани, кератин волос и ногтей. |
Сократительные белки | Обеспечивают движение клеток, внутриклеточных структур. | Актин и миозин мышечного волокна, тубулин микротрубочек. |
Транспортные белки | Связывают и переносят специфические молекулы и ионы из одного органа в другой. | Гемоглобин переносит кислород, сывороточный альбумин – жирные кислоты. |
Пищевые белки | Питают зародыш на ранних стадиях развития и запасают биологически ценные вещества и ионы. | Казеин молока; ферритин, запасающий железо в селезенке. |
Защитные белки | Предохраняют организм от вторжения других организмов и повреждений. | Антитела, вырабатываемые лимфоцитами, блокируют чужеродные антигены; фибриноген и тромбин, предохраняющие организм от кропотери. |
Регуляторные белки | Участвуют в регуляции активности клетки и организма. | Инсулин регулирует обмен глюкозы; гистоны – генную активность. |
РНКиДНК – это линейные полимеры, содержащие от 70 – 80 до 10 в 9 степени мононуклеидов.
Нуклеотид РНК – содержит пятиугольный сахар – рибозу, одно из четырех азотистых оснований (гуанин, урацил, аденин или цитозин) и остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат пятиугольный сахар – дезоксирибозу, одно из четырех основании (гуанин, тимин, аденин или цитозин) и остаток фосфорной кислоты.
Данные рентгеноструктурного анализа показали, что молекулы ДНК большинства живых организмов, за исключением некоторых фагов, состоят из двух полинуклеотидных цепей, антипараллельно направленных. Молекула ДНК имеет форму двойной спирали, в которой полинуклеотидные цепи закручены вокруг воображаемой центральной оси. Спираль ДНК характеризуется рядом параметров. Ширина спирали около 2 нм. Шаг или полный оборот спирали составляет 3,4 нм и содержит 10 пар комплементарных нуклеотидов.
ДНК обладает уникальными свойствами: способностью к самоудвоению (репликации) и способностью к самовосстановлению (репарации).
Репликацияосуществляется под контролем ряда ферментов и протекает в несколько этапов. Она начинается в определенных точках молекулы ДНК. Специальные ферменты разрывают водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями, и спираль раскручивается. Полинуклеотидные цепи материнской молекулы удерживаются в раскрученном состоянии и служат матрицами для синтеза новых цепей.
С помощью фермента ДНК-полимеразы из имеющихся в среде трифосфатов дезоксиринуклеотидов (дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ) комплементарно материнским цепям собираются дочерние цепи. Репликация осуществляется одновременно на обеих материнских цепях, но с разной скоростью и некоторыми отличиями. На одной из цепей (лидирующей) сборка дочерней цепи идет непрерывно, на другой (отстающей) – фрагментарно. В последующем синтезируемые фрагменты сшиваются с помощью фермента ДНКлигазы. В результате из одной молекулы ДНК образуется две, каждая из которых имеет материнскую и дочернюю цепи. Синтезируемые молекулы являются точными копиями друг друга и исходной молекулы ДНК. Такой способ репликации называется полуконсервативным и обеспечивает точное воспроизведение в дочерних молекулах той информации, которая была в материнской молекуле.
Репарацией называют способность молекулы ДНК «исправлять» возникающие в её цепях изменения. В восстановлении исходной структуры участвуют не менее 20 белков: узнающих измененные участки ДНК и удаляющих их из цепи, восстанавливающих правильную последовательность нуклеотидов и сшивающих восстановленный фрагмент с остальной молекулой ДНК.
Перечисленные особенности химической структуры и свойств ДНК обусловливают выполняемые ей функции. ДНК записывает,хранит,воспроизводитгенетическую информацию,участвуетв процессах еереализациимежду новыми поколениями клеток и организмов.
Рибонуклеиновые кислоты – РНК – представлены разнообразными по размерам, структуре и выполняемым функциям молекулами. Все молекулы РНК являются копиями определенных участков молекулы ДНК и, помимо уже указанных отличий, оказываются короче ее и состоят из одной цепи. Между отдельными комплементарными друг другу участками одной цепи РНК возможно спаривание основании (А с У, Г с Ц) и образование спиральных участков. В результате молекулы приобретают специфическую конформацию.
Матричная, илиинформационная,РНК (мРНК, иРНК) синтезируются в ядре под контролем фермента РНК-полимеразы комплементарно информационным последовательностям ДНК, переносит эту информацию на рибосомы, где становится матрицей для синтеза белковой молекулы. В зависимости от объема копируемой информации молекула мРНК может иметь различную длину и составляет около 5% всей клеточной РНК.
РибособнаяРНК (рРНК) синтезируется в основном в ядрышке, в области генов рРНК и представлена разнообразными по молекулярной массе молекулами, входящими в состав большой и малой субчастиц рибосом. На долю рРНК приходится 85% всей РНК клетки.
Транспортная РНК (тРНК) составляет около 10% клеточной РНК. Существует более 40 видов тРНК. При реализации генетической информации каждая тРНК присоединяет определенную аминокислоту и траспортирует ее к месту сборки полипентида. У эукариот тРНК состоят из 70-90 нуклеотидов.
- Брянский государственный университет
- Содержание
- Глава I
- Глава II
- Тема 1. Предмет биология клетки……………………………………………….…..11
- Глава III
- Содержание курса Лекционный курс
- 1. История учения о клетке
- 2. Современный этап в развитии цитологии
- 3. Генетический аппарат клетки
- 4. Воспроизведение клеток
- 5. Биологические мембраны
- 6. Обмен веществ в клетках
- 7. Биосинтез белков
- Содержание лабораторно-практических занятий
- Глава II занятие 1 введение в дисциплину
- Иерархические уровни строения организма
- Этапы изготовления гистопрепаратов и техника микроскопирования
- Гистохимическое выявление разных веществ
- Правила обращения с микроскопом
- Правила работы с микроскопом
- Практическая часть Задания
- Контрольные вопросы.
- Задания для аудиторной работы
- Задания для внеаудиторной работы
- Теоретическая часть
- Одномембранные органоиды
- Немембранные органоиды
- Специальные органеллы
- Включения
- Препарат 1. Общая морфология клетки. «Печень аксолотля».
- Препарат Сперматозоиды петуха.
- Контрольные вопросы:
- Задания для аудиторной работы
- Задания для внеаудиторной работы
- Теоретическая часть
- Структурные компоненты клетки
- Структурные компоненты клетки
- Признаки прокариотов и эукариотов
- Контрольные вопросы:
- Заполните таблицу «Функции структурных компонентов ядра эукариотической клетки».
- Практическая часть Задания Изучите препараты.Опишите общую морфологию ядра на разных препаратах. Найдите и назовите структурные компоненты ядра.
- Препарат: Кровь лягушки.
- Препарат: Кровь человека.
- Контрольные вопросы:
- Экзон–кодирующая последовательность нуклеотидов, определяющая последовательность аминокислот в белке.
- Экспрессия гена – протекает по схеме :
- Этапы считывания генетической информации
- Рибонуклеиновая (р н к)
- Транскрипция и процессинг
- Хроматин
- Тельце Барра
- Хромосома
- Состав хромосом
- Ядерная оболочка
- Ядрышко
- 2. Синтез белка
- 3. Образование субъединиц рибосом
- Нуклеоплазма
- Ядерные частицы:
- Препарат: Яйцеклетка беззубки - анодонты ( яйцеклетка моллюска).
- Препарат: Яйцеклетка лягушки.
- Препарат: Яйцеклетка кошки.
- Препарат : Политенные (гигантские) хромосомы в слюне двукрылых.
- Контрольные вопросы:
- Практическая часть препарат № 2 – Митоз в корешке лука.
- Препарат № 3Митоз животной клетки, краевая зона печени аксолотля.
- Задания
- Сравнительная характеристика митоза и мейоза
- Практическая часть
- Практическая часть препарат № 5 Амитоз в клетках мочевого пузыря мыши.
- Задания
- Контрольные вопросы:
- Занятие 3 Тема 3.Плазматическая мембрана (плазмалемма)
- Задания для аудиторной работы
- Задания для внеаудиторной работы
- Теоретическая часть
- Основные типы клеточных оболочек:
- Межклеточные контакты и многоядерные структуры
- Практическая часть
- Пример синцития
- Состав липидов клеточных мембран эукариот и прокариот
- Поверхностный комплекс
- Практическая часть Пример симпласта препарат 15 (гист.) Поперечно-полосатое (исчерченное) мышечное волокно
- Препарат 4 (гист.) Язык кролика. Язык, листовидные сосочки.
- Задание
- Практическая часть
- Виды промежуточных филаментов (по б. Албертсу и соавт.)
- Организация и функции цитоскелета
- Практическая часть
- Задания
- Препарат № 2 – митоз в корешке лука.
- Препарат № 12 – Липидные (жировые) включения в клетках печени аксолотля.
- Препарат № 13 – Включения гликогена в клетках печени аксолотля.
- Препарат № 14 – Пигментные включения в хроматофорах кожи головастика
- Препарат № 15 –Желточные включения в бластомерах
- Контрольные вопросы
- Типы рибосом
- Клеточный центр
- Органоиды движения
- Практическая часть препарат № 4 Центросомы и ахроматиновое веретено митоза яйцеклетки лошадиной аскариды
- Препарат № 16 Реснички эпителиальных клеток кишечника беззубки
- Задания
- Немембранные органоиды эукариотической клетки
- Контрольные вопросы
- Занятие 6 Тема 6.Одномембранные органоиды
- Задания для аудиторной работы
- Задания для внеаудиторной работы
- Теоретическая часть
- Эндоплазматическая сеть
- Аппарат Гольджи
- Лизосомы
- Секреторные вакуоли
- Пероксисомы
- Сферосомы
- Вакуоли и их производные
- Функции одномембранных органоидов клетки
- Практическая часть препарат № 9Аппарат Гольджи в нервных клетках спинального ганглия котенка
- Препарат № 10Гранула зимогена
- Препарат № 11 Секреторные гранулы в клетках Лейдинга кожи аксолотля
- Задания
- Контрольные вопросы
- Занятие 7
- Пластиды
- Задания
- Практическая часть
- Сравнительная характеристика митохондрий и хлоропластов
- Препарат №6 Хондриососмы в клетках печени амфибии
- Препарат №7 Хондриососмы (митохондрии) в эпителиальных клетках. Кишечник аскариды
- Препарат №8 Хондриососмы в клетках канальцев почки
- Контрольные вопросы
- Глава III темы для самостоятельного изучения
- Тема 8: основные реакции тканевого обмена
- Теоретическая часть
- Тема 9. Жизненный путь клеток теоретическая часть
- Клеточный цикл
- Тема 10.Определение пола и половые различия клеток теоретическая часть
- Глава IV
- Тесты к лабораторно-практическим занятиям по дисциплине
- Тема 1. Структурные компоненты эукариотической клетки
- Тестовые задания
- Тема 2. Ядро Тестовые задания
- Тема 3. Плазматическая мембрана (плазмалемма) Тестовые задания
- Тема 4. Цитоплазма. Цитоплазматический матрикс. Цитоскелет Тестовые задания
- Тема 5. Немембранные органоиды Тестовые задания
- Тема 6. Одномембранные органоиды Тестовые задания
- Тема 7. Двумембранные органоиды Тестовые задания
- Ключ ответов:
- Глава V
- 1. Клетка есть единица структуры. Все живое состоит из клеток и их производных. Клетки всех организмов гомологичны.
- 2. Клетка есть единица функции. Функции целостного организма распределены по его клеткам. Совокупная деятельность организма есть сумма жизнедеятельности отдельных клеток.
- 3. Клетка есть единица развития. «Имеется всеобщий принцип развития для всех организмов, и этот принцип развития есть образование клеток».
- История развития клеточной теории
- Школа Пуркинье
- Школа Мюллера и работа Шванна
- Развитие клеточной теории во второй половине XIX века
- Современная клеточная теория
- Заключение
- 2. Свойства и признаки жизни
- 1. Обмен веществ. Любая биологическая система является открытой системой. Это означает, что она не может существовать без обмена с внешней средой химическим веществом, энергией и информацией.
- 2. Самовоспроизведение с изменением. Любая биологическая система способна воспроизводить себе подобную.
- Краткая характеристика уровней жизни
- 3. Современная цитология: объект, предмет, методы.
- Метаболический аппарат клетки
- 2. Структурные компоненты эукариотической клетки.
- Лекция 3. Генетический аппарат клетки
- 1. Генетический аппарат прокариот
- Генетический аппарат кишечной палочки
- Разнообразие типов генетического аппарата прокариот
- 2. Генетический аппарат эукариот
- Структура метафазных хромосом
- 3. Генетический аппарат полуавтономных органоидов
- 4. Системы репарации генетического аппарата
- Лекция 4. Поверхностный аппарат клеток
- 1. Общая характеристика поверхностного аппарата
- 2. Рецепторы мембран
- 3. Транспорт веществ через мембраны
- 4. Межклеточные контакты
- Лекция 5. Обмен веществ
- 1. Общая характеристика обмена веществ
- Значение атф в обмене веществ
- Основные типы пластического обмена
- 2. Электрон-транспортные цепи
- Формирование электрохимического градиента
- 3. Энергетический обмен (дыхание)
- Гликолиз
- Цикл Кребса
- Терминальное окисление
- 4. Пластический обмен (фотосинтез)
- Световые реакции
- Темновые реакции
- Лекция 6. Биосинтез белков
- 1. Основные этапы биосинтеза белков. Генетический код
- Генетический код. Ген и его роль в биосинтезе белков
- 2. Регуляция экспрессии генов
- Регуляция экспрессии генов у прокариот
- Регуляция экспрессии генов у эукариот
- Лекция 7. Вирусы
- 3. Сопоставление прокариотической и эукариотической клеток.
- 4. Что такое вирусы?
- 1.Особенности строения клеток прокариот и эукариот
- 2. Клетки эукариот. Строение и функции
- 3. Сопоставление прокариотической и эукариотической клеток
- Сравнение строения клеток бактерий, растений и животных
- Автотрофные (аутотрофные) и гетеротрофные организмы
- 4. Что такое вирусы?
- Эволюционное происхождение вирусов
- Общий химический состав вирусов
- Вирусная днк
- Вирусная рнк
- Углеводы
- Другие компоненты вирионов
- Строение и свойства вирусов
- Размножение вирусов
- Список используемой литературы
- Лекция 8. Химический состав клеток
- Химический состав клетки Атомный состав клетки
- Молекулярный состав клетки
- 2. Вода
- Органические вещества
- Углеводы
- Неорганические вещества клетки
- Глава VI Аттестационно-педагогические измерительные материалы по дисциплине «Цитология»
- Эталоны ответов
- Глава VII цитологические и цитогенетические термины
- Глава VIII
- К экзамену по дисциплине «цитология»
- Вопросы к гак по дисциплине «Цитология»
- Список литературы
- Основная литератуцра
- Дополнительная литература