Pentru a restrânge rezultatele căutării, vă puteți rafina interogarea specificând câmpurile de căutat. Lista câmpurilor este prezentată mai sus. De exemplu:
Puteți căuta în mai multe câmpuri în același timp:
Operatori logici
Operatorul implicit este ȘI.
Operator ȘIînseamnă că documentul trebuie să se potrivească cu toate elementele din grup:
Cercetare & Dezvoltare
Operator SAUînseamnă că documentul trebuie să se potrivească cu una dintre valorile din grup:
studiu SAU dezvoltare
Operator NU exclude documentele care conțin acest element:
studiu NU dezvoltare
Tipul de căutare
Când scrieți o interogare, puteți specifica metoda în care va fi căutată expresia. Sunt acceptate patru metode: căutare ținând cont de morfologie, fără morfologie, căutare de prefix, căutare de fraze.
În mod implicit, căutarea este efectuată ținând cont de morfologie.
Pentru a căuta fără morfologie, trebuie doar să puneți un semn „dolar” în fața cuvintelor din fraza:
$ studiu $ dezvoltare
Pentru a căuta un prefix, trebuie să puneți un asterisc după interogare:
studiu *
Pentru a căuta o expresie, trebuie să includeți interogarea între ghilimele duble:
" cercetare si dezvoltare "
Căutați după sinonime
Pentru a include sinonime ale unui cuvânt în rezultatele căutării, trebuie să puneți un hash " #
„ înaintea unui cuvânt sau înaintea unei expresii între paranteze.
Când se aplică unui cuvânt, vor fi găsite până la trei sinonime pentru acesta.
Când se aplică unei expresii între paranteze, la fiecare cuvânt se va adăuga un sinonim dacă se găsește unul.
Nu este compatibil cu căutarea fără morfologie, căutarea de prefix sau căutarea de expresii.
# studiu
Gruparea
Pentru a grupa expresiile de căutare, trebuie să utilizați paranteze. Acest lucru vă permite să controlați logica booleană a cererii.
De exemplu, trebuie să faceți o cerere: găsiți documente al căror autor este Ivanov sau Petrov, iar titlul conține cuvintele cercetare sau dezvoltare:
Căutare aproximativă de cuvinte
Pentru o căutare aproximativă trebuie să puneți un tilde " ~ " la sfârșitul unui cuvânt dintr-o frază. De exemplu:
brom ~
La căutare, vor fi găsite cuvinte precum „brom”, „rom”, „industrial”, etc.
În plus, puteți specifica numărul maxim de editări posibile: 0, 1 sau 2. De exemplu:
brom ~1
În mod implicit, sunt permise 2 editări.
Criteriul de proximitate
Pentru a căuta după criteriul de proximitate, trebuie să puneți un tilde " ~ " la sfârșitul frazei. De exemplu, pentru a găsi documente cu cuvintele cercetare și dezvoltare în termen de 2 cuvinte, utilizați următoarea interogare:
" Cercetare & Dezvoltare "~2
Relevanța expresiilor
Pentru a modifica relevanța expresiilor individuale în căutare, utilizați semnul „ ^
„ la finalul expresiei, urmat de nivelul de relevanță al acestei expresii în raport cu celelalte.
Cu cât nivelul este mai ridicat, cu atât expresia este mai relevantă.
De exemplu, în această expresie, cuvântul „cercetare” este de patru ori mai relevant decât cuvântul „dezvoltare”:
studiu ^4 dezvoltare
În mod implicit, nivelul este 1. Valorile valide sunt un număr real pozitiv.
Căutați într-un interval
Pentru a indica intervalul în care ar trebui să fie situată valoarea unui câmp, trebuie să indicați valorile limită în paranteze, separate de operator LA.
Se va efectua sortarea lexicografică.
O astfel de interogare va returna rezultate cu un autor care începe de la Ivanov și se termină cu Petrov, dar Ivanov și Petrov nu vor fi incluși în rezultat.
Pentru a include o valoare într-un interval, utilizați paranteze pătrate. Pentru a exclude o valoare, utilizați acolade.
Transcriere
1 Agenția Federală pentru Educație Academia de Stat de Tehnologie Chimică Fină din Moscova numită după. M.V.Lomonosova Departamentul de Chimie Organică Borisova E.Ya., Kolobova T.P., Borisova N.Yu. BAZELE CHIMICE ALE VIEȚII (partea 1) Ghid de studiu
2 LBC UDC Borisova E.Ya., Kolobova T.P., Borisova N.Yu. Fundamentele chimice ale vieții Manual M. MITHT im. M.V. Lomonosov, 2007 Aprobat de biblioteca și comisia de publicare a Institutului de Tehnologie Chimică din Moscova. M.V. Lomonosov ca ajutor didactic. Poz. 129 /2007 Acest manual este un supliment la manualele existente despre fundamentele chimice ale vieții și biochimiei. Acesta reflectă cursul prelegerilor susținute studenților din anul 4 la disciplinele „Fundamentele biochimiei” și „Fundamentele chimice ale vieții”. Acesta reflectă starea actuală de dezvoltare a biochimiei și ia în considerare sarcinile de predare a acesteia pentru formarea de licență. Fundamentele biochimiei este o disciplină obligatorie în domeniile de licență în „Tehnologie chimică și biotehnologie” și de licență în „Chimie” și o verigă importantă în sistemul disciplinelor chimice de bază care asigură pregătirea profesională a unui viitor specialist. Scopul principal al manualului este de a dezvolta cunoștințe sistematice cu privire la structura, proprietățile chimice și metabolismul proteinelor, acizilor nucleici, carbohidraților, lipidelor și compușilor biologic activi. Referent: Profesor asociat, Ph.D. Kharitonova O.V. MITHT im. M. V. Lomonosova,
3 CUPRINS pagina 1. Introducere. Logica moleculară a materiei vii Trăsături distinctive ale materiei vii Metabolismul. Metabolism. Căi metabolice catabolice și anabolice Clasificarea organismelor vii Sursele de energie și transformarea acesteia într-o celulă vie Celulă Tipuri de celule Principalele elemente ale celulei și rolul lor în viața organismelor Creșterea și diviziunea celulelor Proteine Aminoacizi Clasificarea -aminoacizilor Proprietățile fizice ale -aminoacizilor Sinteza -aminoacizilor Separarea -aminoacizilor racemici Proprietăți chimice -aminoacizilor Peptide, proteine Sinteza peptidelor Structura spațială a polipeptidelor și proteinelor Structura grupului de peptide Structura primară Compoziția și secvența de aminoacizi Structura secundară a proteină Structura terțiară a proteinei Structura cuaternară a proteinei Clasificarea proteinelor Proprietățile fizico-chimice ale proteinelor 77 3
4 1. LOGICA MOLECULARĂ A MATERIEI VIE 1.1. Caracteristicile distinctive ale materiei vii Prin conceptul de „viață”, majoritatea oamenilor de știință înțeleg procesul de existență a sistemelor complexe constând din molecule organice mari capabile să se auto-reproducă și să-și mențină existența ca urmare a schimbului de energie și materie cu mediul. . Toate organismele vii sunt construite din molecule. Dacă aceste molecule sunt izolate și studiate în stare izolată, se dovedește că se supun tuturor legilor fizice și chimice care determină comportamentul materiei neînsuflețite. Cu toate acestea, organismele vii au proprietăți neobișnuite care sunt absente în acumulările de materie neînsuflețită: 1. Mediile neînsuflețite (sol, apă, roci) reprezintă de obicei amestecuri dezordonate de compuși chimici relativ simpli, caracterizate printr-o organizare structurală foarte slab exprimată. Pentru organismele vii există o complexitate a structurii și un nivel ridicat de organizare. 2. Fiecare componentă a unui organism viu are un scop special și îndeplinește o funcție strict definită. Acest lucru este valabil nu numai pentru structurile intracelulare (de exemplu, nucleul sau membrana celulară), ci și pentru componentele chimice individuale ale celulei - lipide, proteine și acizi nucleici. Prin urmare, în cazul organismelor vii, problema funcției fiecărei molecule este destul de potrivită. În același timp, o astfel de întrebare în legătură cu moleculele care formează substanțe nevii ar fi inadecvată și pur și simplu lipsită de sens. 3. O trăsătură importantă a organismelor vii este capacitatea lor de a extrage din mediu și de a converti energia, care este cheltuită pentru construirea și menținerea unei organizări structurale complexe caracteristice ființelor vii, iar materii prime simple sunt folosite ca materii prime. Materia neiuă nu are aceeași capacitate de a folosi energia externă pentru a-și menține propria structură. În schimb, atunci când un sistem neviu absoarbe energie externă, cum ar fi lumina sau căldura, de obicei intră într-o stare mai puțin ordonată. 4. Cea mai frapantă proprietate a organismelor vii este capacitatea lor de a se reproduce cu acuratețe, adică. la producție în 4
5 multe generații de forme, asemănătoare ca masă, dimensiune și structură internă. În compoziția lor chimică, organismele vii diferă foarte mult de mediul în care trăiesc. Peste 60 de elemente chimice au fost descoperite în organismele vii care alcătuiesc biomasa Pământului. Printre acestea, se distinge în mod convențional un grup de elemente care se găsesc în compoziția oricărui organism, indiferent de specia și nivelul de organizare al acestuia din urmă. Acestea includ C, N, H, S, P, Na, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Mn, Cu, Co, Mo, B, V, I și CI. Primele șase elemente, numite organogeni, joacă un rol excepțional în biosisteme, întrucât din ele se construiesc cei mai importanți compuși care stau la baza materiei vii, proteinele, acizii nucleici, carbohidrații, lipidele etc.. Fracția de masă totală a aceste elemente din corpul uman este de 97,3% . Dintre acestea: C 21,0; H 9,7; O 62,4; N 3,1; P 0,95 și S 0,16%. În materia neînsuflețită, aceste elemente sunt mult mai puțin frecvente. În atmosferă și în scoarța terestră se găsesc numai sub formă de compuși anorganici simpli, stabili și săraci în energie, cum ar fi dioxidul de carbon, azotul molecular, carbonați și nitrații. Următoarele zece elemente sunt numite „metale ale vieții”; ele sunt foarte importante pentru menținerea structurii și activității funcționale a biopolimerilor. Ponderea lor în organism este de 2,4%. Toate „metalele vieții” din organismele vii se găsesc sub formă de cationi liberi sau sunt ioni care formează complexi asociați cu bioliganzi. Doar sodiul și potasiul se găsesc sub formă de cationi liberi; cationii de calciu și magneziu se găsesc atât în stare liberă, cât și în stare legată (sub formă de complexe sau compuși insolubili în apă). Cationii „metalelor vieții” rămase sunt în principal parte din biocomplexele corpului, a căror stabilitate variază foarte mult. Elementele rămase găsite în biomasă nu se găsesc atât de sistematic în natura vie, iar semnificația lor biologică în multe cazuri nu a fost încă clarificată. Organogenii joacă un rol important în fenomenele vieții datorită unui complex de calități deosebite. Organogenii se caracterizează printr-o diversitate excepțională a legăturilor chimice pe care le formează, ceea ce determină diversitatea biomoleculelor din organismele vii. Drept urmare, carbonul, de exemplu, depășește siliciul în ceea ce privește numărul și varietatea de compuși posibili cu proprietăți unice. A doua calitate este aceea ca atomii elementelor mentionate, fiind de dimensiuni mici, formeaza molecule relativ dense cu distante interatomice minime. Astfel de molecule sunt mai rezistente la acțiunea anumitor substanțe chimice 5
6 agenti. Și, în sfârșit, a treia calitate este inerentă în principal în P și S și doar într-o mică măsură în N și se reduce la apariția pe baza acestor elemente a unor compuși specifici, a căror descompunere eliberează o cantitate crescută de energie utilizată. pentru procesele vitale. În cele din urmă, organogenii formează în principal compuși solubili în apă, ceea ce contribuie la concentrarea lor în organismele vii care conțin mai mult de 60% apă. După conținutul lor cantitativ în materia vie, elementele se împart în trei categorii: macroelemente, a căror concentrație depășește 0,001% (C, H, Ca, N, P, S, Mg, Na, Cl, Fe), microelemente, dintre care proporție variază de la 0,001 la 0,% (Mn, Zn, Cu, B, Mo, Co și multe altele) și ultramicroelemente, al căror conținut nu depășește 0,% (Hg, Au, U, Ra etc. ). Dintre macroelemente, biomasa conține O, C, N și Ca în cele mai mari cantități. Dintre acestea, doar O și Ca sunt reprezentați pe scară largă în scoarța terestră. Multe elemente conținute în litosferă în cantități semnificative (Si, Al, Fe etc.) se găsesc în lumea organică în concentrații relativ scăzute. Funcția principală a macroelementelor este de a construi țesuturi și de a menține homeostazia osmotică, hidro-electrolită, acido-bazică, redox și metal-ligand, adică menținerea stării interne constante normale a corpului. Microelementele fac parte din enzime, hormoni, vitamine și alți compuși biologic activi, în principal ca agenți de complexare sau activatori metabolici. Microelementele sunt distribuite neuniform între țesuturi și organe. Majoritatea oligoelementelor se găsesc în concentrații maxime în țesutul hepatic, astfel încât ficatul este considerat un depozit de oligoelemente. Unele microelemente prezintă o afinitate specială pentru anumite țesuturi. De exemplu, se observă un conținut crescut de iod în glanda tiroidă, fluor în smalțul dinților, zinc în pancreas, molibden în rinichi, bariu în retină, stronțiu în oase și mangan, brom, crom în glanda pituitară. . Conținutul cantitativ al microelementelor din corpul uman este supus unor fluctuații semnificative și depinde de o serie de condiții: vârstă, sex, perioada anului și ziua, condițiile de muncă etc. Modificările în distribuția oligoelementelor între țesuturile corpului pot servi ca test de diagnostic și prognostic al unei anumite boli și pot fi utilizate și în medicina legală. În cursul normal al proceselor fiziologice din organism, se menține un anumit nivel de saturație a țesuturilor cu microelemente, adică. homeostazia microelementelor. În întreținere 6
7 Hormonii sunt implicați în nivelul optim de microelemente din organism. Nivelurile de micronutrienți sub sau peste acest nivel au consecințe grave asupra sănătății umane. Există anumite relații între compoziția elementară a organismelor vii și mediu, indicând unitatea naturii vii și neînsuflețite. De exemplu, acele elemente care formează cu ușurință compuși solubili în apă și gazoși formează cea mai mare parte a biosferei (C, N, P, S), deși conținutul lor în scoarța terestră este relativ mic. Elementele care nu produc compuși solubili în apă sunt larg răspândite în natura anorganică și se găsesc în cantități mici în organisme (Si, Fe, Al). S-a stabilit o anumită relație între rolul biologic al elementelor și locul lor în sistemul periodic al lui Mendeleev: conținutul cantitativ al elementelor chimice din organism este invers proporțional cu numerele lor de serie. Lumea organică este construită în principal din elemente ușoare. În majoritatea covârșitoare a cazurilor, la trecerea de la elementele ușoare la cele grele în cadrul aceluiași subgrup, toxicitatea elementelor crește și, în paralel, conținutul lor în organismele vii scade (Zn, Cd, Hg). Elementele unor subgrupe se înlocuiesc între ele în obiectele biologice (Ca, Sr, Ba). Astfel, importanța decisivă în utilizarea anumitor elemente chimice de către organisme este legată de disponibilitatea acestora pentru organismele din mediu, precum și de capacitatea organismelor de a le absorbi și concentra selectiv. Din punct de vedere al chimiei, selecția naturală a elementelor se rezumă la selecția acelor elemente care sunt capabile să formeze, pe de o parte, suficient de puternice, iar pe de altă parte, legături chimice labile. După cum sa menționat deja mai sus, numeroase macro și microelemente care formează materia vie sunt prezente în aceasta din urmă sub formă de diverși compuși chimici. Majoritatea componentelor chimice ale organismelor vii sunt compuși organici în care carbonul și azotul sunt sub formă hidrogenată. Toate biomoleculele organice provin în cele din urmă din precursori foarte simpli cu greutate moleculară mică obținuți din mediul extern, și anume CO 2 , apă și azot atmosferic. Acești precursori sunt transformați secvențial printr-o serie de produse intermediare în biomolecule cu greutate moleculară în creștere, care joacă rolul de blocuri de construcție, adică. în compuși organici cu greutate moleculară medie. 7
8 Ulterior, aceste blocuri de construcție sunt legate între ele prin legături covalente, formând macromolecule cu o greutate moleculară relativ mare. De exemplu, aminoacizii sunt blocurile de bază din care se formează proteinele; Mononucleotidele servesc ca blocuri de construcție ale acizilor nucleici, monozaharidele servesc ca blocuri de construcție ale polizaharidelor, iar acizii grași servesc ca blocuri de construcție a majorității lipidelor. Cele câteva molecule simple care acționează ca blocuri de construcție ale macromoleculelor au o altă caracteristică remarcabilă. Toate îndeplinesc de obicei mai multe funcții în celule. Astfel, aminoacizii servesc nu numai ca blocuri de construcție a moleculelor de proteine, ci și ca precursori ai hormonilor, alcaloizilor, porfinelor, pigmenților și a multor alte biomolecule, iar mononucleotidele sunt folosite nu numai ca blocuri ale acizilor nucleici, ci și ca coenzime și energie. substanțe de depozitare. Prin urmare, pare probabil că biomoleculele care acționează ca blocuri de construcție au fost selectate în timpul evoluției pentru capacitatea lor de a îndeplini mai mult de o funcție. Organismele vii nu conțin în mod normal compuși nefuncționali, deși există biomolecule ale căror funcții sunt încă necunoscute. La următorul nivel de organizare, mai înalt, macromoleculele aparținând unor grupuri diferite se combină între ele, formând complexe supramoleculare. De exemplu, lipoproteinele sunt complexe de lipide și proteine, sau ribozomii sunt complexe de acizi nucleici și proteine. În complexele supramoleculare, macromoleculele constitutive nu se leagă între ele folosind legături covalente; sunt „ținuți împreună” de forțele slabe necovalente ale interacțiunilor ionice, legăturilor de hidrogen, interacțiunilor hidrofobe și forțelor van der Waltz. Cu toate acestea, legarea necovalentă a macromoleculelor în complexe supramoleculare este foarte specifică și, de regulă, foarte stabilă datorită „potrivirii” geometrice atente sau complementarității părților individuale ale complexului. La cel mai înalt nivel de organizare în ierarhia structurii celulare, diferite complexe supramoleculare sunt combinate în organele (nuclei, mitocondrii, cloroplaste) sau în alte corpuri și incluziuni (lizozomi, microcorpi și vacuole). S-a stabilit că diferitele componente ale tuturor acestor structuri sunt, de asemenea, combinate în principal prin interacțiuni necovalente. Dintre toate macromoleculele, proteinele sunt cele mai comune în organismele vii, iar acest lucru este valabil pentru toate tipurile de celule. S-a dovedit că toate cele patru tipuri principale de macromolecule biologice se găsesc în diferite 8
9 celule în aproximativ aceleași proporții, cu excepția părților „nevii” ale organismelor vii - exoscheletul, componentele minerale ale oaselor, structurile extracelulare (păr, pene), precum și substanțele de rezervă inerte, cum ar fi amidonul și grăsimea. Funcțiile celor patru clase principale de biomacromolecule din toate celulele s-au dovedit a fi, de asemenea, identice. Astfel, funcția universală a acizilor nucleici este de a stoca și transmite informații genetice. Proteinele sunt produse directe, precum și „implementatori” ai acțiunii genelor, care conțin informații genetice. Majoritatea proteinelor sunt dotate cu activitate catalitică specifică și funcționează ca enzime; proteinele rămase servesc ca elemente structurale. Polizaharidele îndeplinesc două funcții principale. Unele dintre ele (de exemplu, amidonul) servesc ca o formă în care este stocat „combustibilul” necesar pentru viața celulei, în timp ce altele (de exemplu, celuloza) formează componente structurale extracelulare. În ceea ce privește lipidele, acestea servesc, în primul rând, ca principalele componente structurale ale membranelor și, în al doilea rând, ca formă de rezervă de „combustibil” bogat în energie. Din tot ceea ce s-a spus, devine clar că, în ciuda întregii complexități a organizării moleculare a celulei, aceasta se caracterizează prin simplitatea inițială, deoarece miile sale de macromolecule diferite sunt construite din câteva tipuri de molecule simple. Este evident că constanța fiecărui tip de organism este menținută datorită prezenței unui set unic de acizi nucleici și proteine. Sub diversitatea funcțională a moleculelor care sunt elementele de bază se află principiul economiei moleculare. Probabil, celulele vii conțin cel mai mic număr de tipuri din cele mai simple dintre toate moleculele posibile, suficiente pentru a asigura forma lor caracteristică de existență în anumite condiții de mediu, adică. specificitatea speciei. Principalele tipuri de compuși care alcătuiesc organismele vii sunt: proteine, acizi nucleici, carbohidrați, lipide (grăsimi și substanțe asemănătoare grăsimilor), apă, săruri minerale. Pe lângă acestea, în organisme s-au găsit în cantități mici hidrocarburi, alcooli, acizi carboxilici, cetoacizi, aminoacizi, amine, aldehide, cetone și alți compuși. La unele specii de animale, plante și microorganisme, astfel de substanțe se acumulează în cantități semnificative și pot servi ca o caracteristică sistematică. Uleiurile esențiale, alcaloizii și taninurile au fost găsite numai în plante. Pentru a regla metabolismul, hormonii, enzimele, vitaminele și antibioticele sunt prezente în cantități mici în toate organismele vii. Multe dintre cele 9 menționate
10 compuși au un efect fiziologic puternic și acționează ca acceleratori sau încetinitori ai proceselor de viață. Uneori sunt combinați sub denumirea de compuși biologic activi, deși din punct de vedere chimic sunt foarte diversi. Dintre compușii care alcătuiesc organismele, se obișnuiește să se distingă substanțele plastice și cele energetice. Substanțele plastice servesc ca materiale de construcție în formarea structurilor intracelulare, a celulelor și a țesuturilor. Acestea sunt în principal proteine, acizi nucleici, unele tipuri de lipide și carbohidrați cu greutate moleculară mare. Substanțele energetice acționează ca furnizori de energie pentru procesele vieții. Acestea includ carbohidrați cu greutate moleculară mică (carbohidrați) și unele cu greutate moleculară mare (glicogen, amidon) și anumite grupe de lipide (în principal grăsimi). METABOLISM. Căile catabolice și anabolice ale metabolismului Setul de transformări ale substanțelor în procesul vieții, reflectând relația organismului cu mediul extern, se numește metabolism sau metabolism. Metabolismul este un ansamblu complex de numeroase procese biochimice, strâns interconectate (oxidare, reducere, descompunere, asociere de molecule, transfer intermolecular de grupuri etc.), care conectează reprezentanții tuturor claselor de compuși naturali activi biologic într-un singur sistem. Metabolismul este un proces extrem de integrat și direcționat care implică o serie de sisteme multienzimatice. Rolul principal în aceste transformări aparține proteinelor. Datorită funcției catalitice a proteinelor enzimatice, se realizează procesele de descompunere și biosinteză. Cu ajutorul acizilor nucleici se creează specificitatea speciei în biosinteza celor mai importanți biopolimeri. Ca urmare a metabolismului carbohidraților și lipidelor, rezervele de ATP (adenozin trifosfat) (Fig. 1.1), un donator de energie universal pentru transformările chimice, sunt în mod constant reînnoite. Substanțele formate în celulele, țesuturile și organele plantelor și animalelor în timpul metabolismului sunt numite metaboliți. Metaboliții sunt substanțe naturale care se găsesc în organism. Substanțele de origine naturală și sintetică care sunt apropiate ca structură de metaboliți și concurează cu aceștia în procesele biochimice sunt numite antimetaboliți. 10
11 H 2 N N N N N CH 2 --P--P--P-H H H H H H H Fig. 1.1. Metabolismul acidului adenozin trifosforic (ATP) îndeplinește patru funcții specifice: a) extragerea energiei din mediu (sub formă de energie chimică a substanțelor organice sau sub formă de energie din lumina soarelui); b) transformarea substanțelor exogene în „blocuri de construcție”, adică. precursori ai componentelor macromoleculare ale celulei; c) asamblarea proteinelor, acizilor nucleici, grăsimilor și altor componente celulare din aceste blocuri de construcție; d) distrugerea acelor biomolecule care au „funcționat” și nu mai sunt necesare pentru îndeplinirea diferitelor funcții specifice unei celule date. Interrelația și interdependența transformărilor biochimice, posibilitatea tranzițiilor de la o clasă de compuși organici la alta sunt trăsături caracteristice ale metabolismului. Cursul general al proceselor biochimice din organism, reglat de factori interni și externi, este un singur întreg inextricabil, iar organismul este un sistem de autoreglare care își menține existența prin metabolism. Metabolismul (metabolismul) unei celule vii constă în principal din două fluxuri de reacții: catabolice și anabolice. Secvențele reacțiilor metabolice sunt similare în toate formele vii. Căile catabolice (catabolismul) sunt procese de degradare și disimilare. Aceasta este descompunerea enzimatică a moleculelor alimentare relativ mari (carbohidrați, grăsimi și proteine), care se realizează în principal prin reacții de oxidare. În timpul oxidării, moleculele mari sunt descompuse în molecule mai mici. În acest caz, se eliberează energie liberă, care este stocată sub formă de energie din legăturile fosfat ale adenozin trifosfat (ATP). Energia stocată poate fi apoi utilizată în procesele vieții. Catabolismul majorității nutrienților implică trei etape principale. În prima etapă, componentele cu greutate moleculară mare sunt descompuse în blocurile lor constitutive. Proteinele, de exemplu, sunt descompuse în aminoacizi, polizaharidele în hexoze sau pentoze, lipidele în acizi grași, glicirina și alte componente. unsprezece
12 În a doua etapă (etapa inițială a schimbului intermediar), un număr mare de produse formate în prima etapă sunt transformate în molecule mai simple, al căror număr de tipuri este relativ mic. Astfel, hexozele, pentozele și glicerolul, atunci când sunt distruse, sunt mai întâi transformate în gliceraldehidă-3-fosfat și apoi divizate în continuare într-o grupare acetil, care face parte din coenzima acetil-coenzima A (acetil-coa), o non-proteină. componentă a enzimei complexe responsabile de cataliză. NH 2 CH 3 -C-S-(CH 2 CH 2 NH-C) 2 -CH-C-CH 2 -(-P) 2 --CH 2 H CH 3 CH 3 Acetil coenzima A H H H P H N N H H H H Douăzeci de aminoacizi diferiți sunt, de asemenea, dați de descompunerea doar a câtorva produse finite, și anume acizii acetil-coa, -cetoglutaric, succinic, fumaric și oxaloacetic. În a treia etapă (faza finală a schimbului intermediar), produsele formate în a doua etapă sunt oxidate în dioxid de carbon și apă. Căile anabolice (anabolism) sunt procese de sinteză și asimilare. Este sinteza enzimatică a componentelor celulare relativ mari (de exemplu, polizaharide, acizi nucleici, proteine sau grăsimi) din precursori simpli. Datorită faptului că procesele anabolice duc la creșterea dimensiunii moleculelor și la complicarea structurii acestora, aceste procese sunt asociate cu o scădere a entropiei și cu consumul de energie liberă, care este furnizată sub formă de energie de legături fosfat ale ATP. Anabolismul constă și în trei etape, iar compușii formați în a treia etapă de catabolism sunt substanțele de pornire în procesul de anabolism. Adică, a treia etapă a catabolismului este, în același timp, prima etapă inițială a anabolismului. Sinteza proteinelor, de exemplu, începe în această etapă cu -cetoacizii, care sunt precursori ai -aminoacizilor. În a doua etapă a anabolismului, cetoacizii sunt aminați de către alți aminoacizi la aminoacizii necesari în prezent organismului, iar în a treia etapă, N N 12
În ultimele 13 etape, aminoacizii se combină pentru a forma lanțuri peptidice constând dintr-un număr mare de aminoacizi diferiți. Căile catabolismului și anabolismului nu sunt de obicei aceleași. Se știe, de exemplu, că în procesul de descompunere a glicogenului în acid lactic iau parte 12 enzime, fiecare dintre ele catalizează o etapă separată a acestui proces. Procesul anabolic corespunzător, adică sinteza glicogenului din acid lactic folosește doar 9 etape enzimatice de sinteză, care reprezintă inversarea etapelor corespunzătoare de catabolism; Cei 3 pași lipsă sunt înlocuiți cu reacții enzimatice complet diferite care sunt folosite doar pentru biosinteză. În ciuda faptului că căile catabolice și anabolice nu sunt identice, ele sunt conectate printr-o a treia etapă comună - așa-numitele căi centrale sau amfibolice (din grecescul „amphi” ambele). Atât catabolismul, cât și anabolismul sunt compuse din două procese care apar simultan și sunt interdependente, fiecare dintre acestea putând fi luate în considerare separat. Una dintre ele este succesiunea reacțiilor enzimatice care au ca rezultat distrugerea sau sinteza coloanei vertebrale covalente a unei biomolecule date. În acest caz, se formează metaboliți. Întregul lanț de transformări este unit sub denumirea de metabolism intermediar. Al doilea proces este conversia energiei care însoțește fiecare dintre reacțiile enzimatice ale metabolismului intermediar. În unele etape ale catabolismului, energia chimică a metaboliților este stocată (de obicei sub formă de energie de legătură fosfat), iar în anumite stadii de anabolism este consumată. Această parte a metabolismului este de obicei numită cuplare energetică. Metabolismul intermediar și cuplarea energetică sunt concepte interdependente și interdependente. Legătura dintre anabolism și catabolism are loc la trei niveluri: 1. la nivelul surselor de energie (produșii de catabolism pot fi substraturile inițiale ale reacțiilor anabolice); 2. la nivel energetic (catabolismul produce ATP și alți compuși cu energie înaltă; procesele anabolice le consumă); 3. la nivel de echivalenți reducători (reacții oxidative de catabolism, reacții de reducere de anabolism) Specific metabolismului unui organism viu este coordonarea reacțiilor în timp și spațiu, care vizează atingerea unui singur scop - auto-reînnoire, auto -conservarea unui sistem viu (organism, celula). Procesele biochimice individuale sunt localizate în anumite zone ale celulei. Numeroase membrane împart celula în 13 secțiuni
14 compartimente. Într-o celulă, simultan, fără a interfera între ele, datorită separării spațiale (compartimentării), au loc diverse reacții biochimice, adesea de natură opusă. De exemplu, oxidarea acizilor grași în acetat este catalizată de un set de enzime localizate în mitocondrii, în timp ce sinteza acizilor grași din acetat este realizată de un alt set de enzime localizate în citoplasmă. Datorită localizării diferite, procesele catabolice și anabolice corespunzătoare pot avea loc în celulă simultan și independent unele de altele. Aceasta este coordonarea spațială a reacțiilor biochimice. Coordonarea în timp este importantă. Procesele biochimice individuale au loc într-o secvență de timp strict definită, formând lanțuri lungi de reacții interconectate. Glicoliza carbohidraților are loc în 11 etape, urmând strict una după alta. În acest caz, etapa anterioară creează condițiile pentru implementarea următoarei. În plus, un organism viu este un sistem staționar deschis autoreglabil. Un sistem deschis deoarece organismul schimbă constant și continuu nutrienți și energie cu mediul extern. În acest caz, rata de transfer al substanțelor și energiei din mediu în sistem corespunde exact cu viteza de transfer al substanțelor și energiei din sistem, adică acesta este un sistem staționar. Prin urmare, homeostazia, caracteristică unui organism viu, este constanța compoziției mediului intern al corpului, stabilitatea și stabilitatea parametrilor biochimici. De exemplu, pH-ul sângelui = , conținutul de glucoză este de aproximativ 5 mm l (90 mg / 100 ml). Dacă condițiile de mediu se schimbă, atunci viteza reacțiilor individuale din organism se modifică și, în consecință, concentrațiile staționare ale substanțelor se modifică. Apoi intră în acțiune mecanismele sensibile ale celulei vii, care detectează schimbările de concentrație și le compensează, revenind la normal. Are loc autoreglarea. Astfel, constanța parametrilor biochimici ai unui organism viu nu este statică, pasivă, ci dinamică.CLASIFICAREA ORGANISMELOR VIE Celulele tuturor organismelor care trăiesc pe Pământ, în funcție de sursele de carbon folosite pentru viață, se împart în două grupe principale: organismele autotrofe („se hrănesc singure”) și heterotrofe („se hrănesc în detrimentul altora”). Celulele organismelor autotrofe pot folosi CO 2 ca unica sursă de carbon, din care sunt capabile să-și construiască toate cele 14
15 componente care conțin carbon. Celulele organismelor heterotrofe nu sunt capabile să asimileze CO 2 și trebuie să primească carbon sub formă de compuși organici redusi destul de complexi, cum ar fi glucoza. Autotrofii sunt capabili de existență independentă, în timp ce heterotrofei, având nevoie de anumite forme de compuși ai carbonului, trebuie să utilizeze deșeurile altor organisme. Toate organismele fotosintetice și unele bacterii duc un stil de viață autotrof; animalele superioare și majoritatea microorganismelor sunt heterotrofe. A doua caracteristică pe baza căreia sunt clasificate organismele este relația lor cu sursele de energie. Organismele ale căror celule folosesc lumina ca sursă de energie sunt numite fototrofe, iar organismele ale căror celule primesc energie ca rezultat al reacțiilor redox sunt numite chimiotrofe. Ambele categorii sunt la rândul lor subdivizate în grupuri, în funcție de natura donatorilor de electroni pe care îi folosesc pentru a produce energie. Chemotrofele, în care doar molecule organice complexe (de exemplu, glucoza) pot servi ca donatori de electroni, se numesc chemoorganotrofe. Organismele capabile să utilizeze hidrogen molecular, sulf sau orice compuși anorganici simpli, cum ar fi hidrogenul sulfurat și amoniacul, ca donatori de electroni, sunt clasificate ca chemolitotrofe (din grecescul „lithos” - piatră). Marea majoritate a organismelor sunt fie fotolitotrofe, fie chemoorganotrofe. Celelalte două grupuri acoperă relativ puține specii. Cu toate acestea, aceste câteva specii sunt destul de răspândite în natură. Unele dintre ele joacă un rol extrem de important în biosferă. Acestea sunt, în special, microorganismele din sol care fixează azotul molecular și oxidează amoniacul la nitrați. Chemoorganotrofii, numiți mai des heterotrofe, sunt la rândul lor împărțiți în două mari clase: aerobi și anaerobi. În timp ce aerobii folosesc oxigen molecular ca acceptor final de electroni, anaerobii folosesc alte substanțe. Multe celule pot exista atât în condiții aerobe, cât și în condiții anaerobe, de exemplu. poate folosi fie oxigen, fie substanțe organice ca acceptor de electroni. Astfel de celule se numesc anaerobe facultative. Majoritatea celulelor heterotrofe, în special celulele organismelor superioare, sunt anaerobe facultative; când oxigenul este disponibil, îl folosesc. Toate organismele vii din natură sunt într-un fel conectate între ele în ceea ce privește nutriția. Luând în considerare biosfera în ansamblu, se poate observa că 15
16 celule fotosintetice și heterotrofe se hrănesc reciproc. Primele formează substanțe organice, cum ar fi glucoza, din dioxidul de carbon atmosferic și eliberează oxigen; aceştia din urmă folosesc oxigenul şi glucoza produse de celulele fotosintetice şi returnează CO 2 în atmosferă. Ciclul carbonului din biosferă este asociat cu ciclul energetic. Energia solară, transformată în timpul fotosintezei în energia chimică a glucozei și a altor produse de fotoreducere, este folosită de heterotrofi pentru a-și satisface nevoile energetice. Astfel, lumina soarelui este în cele din urmă sursa de energie pentru toate celulele, atât autotrofe, cât și heterotrofe. Dependenţa reciprocă a tuturor organismelor vii din natură în raport cu nutriţia se numeşte sintrofie.SURSE DE ENERGIE ŞI TRANSFORMAREA EI ÎNTR-O CELULA VIE Reacţiile biochimice apar de obicei în condiţii izobare izoterme. În aceste condiții, starea energetică a sistemului este caracterizată de entalpie, iar măsura dezordinii sistemului este produsul entropiei și temperaturii acestui sistem. O funcție care ține cont atât de aceste caracteristici, cât și de tendințele de modificare a acestora în timpul proceselor spontane este energia Gibbs G, care este numită și potențial izobar-izotermic sau energie liberă: G = H - TS Ca și alți parametri termodinamici și funcții care caracterizează starea sistemului, modificarea energiei Gibbs în rezultatul oricărui proces este determinată doar de starea finală și inițială a sistemului, indiferent de traseul procesului: G p = G final G start Reacții biochimice însoțite de o scădere a energiei Gibbs (G p 0) se numesc reacții exergonice; ele pot apărea spontan și ireversibil. Cu cât este mai mare valoarea energiei Gibbs a unui sistem biochimic în starea inițială (Ginit) în comparație cu valoarea sa în starea finală (Gfin), cu atât este mai mare afinitatea chimică între reactivii din sistemul luat în considerare, de exemplu. reactivitatea acestora. Reacțiile biochimice însoțite de o creștere a energiei Gibbs sunt numite endergonice (G p 0) și sunt imposibile fără o sursă externă de energie. Pentru ca astfel de reacții să apară, este necesară o aprovizionare constantă cu energie. 16
17 În sistemele vii, reacțiile endergonice apar datorită cuplării lor cu reacțiile exergonice. O astfel de conjugare este posibilă numai dacă ambele reacții au un compus intermediar comun și în toate etapele reacțiilor conjugate, procesul general este caracterizat de o valoare negativă a energiei Gibbs (G resist.p 0). Celulele heterotrofe obțin energia necesară în principal prin oxidarea alimentelor, în timp ce pentru celulele autotrofe (prototrofe) sursa de energie este adesea lumina soarelui. Energia rezultată este transformată de anumite celule cu o eficiență destul de bună (40%) în energie chimică datorită sintezei de ATP în ele. Acest compus, după cum sa menționat mai devreme, acționează ca un acumulator de energie, deoarece atunci când interacționează cu apa, de exemplu. hidroliza, se formează acizi adenozin difosforic (ADP) și fosforic (P) și se eliberează energie. ATP + H 2 O ADP + P ATP + 2H 2 O AMP + P + P G G Prin urmare, ATP se numește compus cu energie înaltă, iar legătura P-O-P care se rupe în timpul hidrolizei este numită compus cu energie înaltă. După cum știți, întreruperea oricărei conexiuni (inclusiv a celor cu energie ridicată) necesită întotdeauna cheltuială de energie. În cazul hidrolizei ATP, pe lângă procesul de rupere a legăturii dintre grupările fosfat, pentru care G 0, au loc procesele de hidratare, izomerizare și neutralizare a produselor formate în timpul hidrolizei. Ca rezultat al tuturor acestor procese, modificarea totală a energiei Gibbs are o valoare negativă. În consecință, nu clivajul legăturii în sine este macroergic, ci rezultatul energetic al hidrolizei sale. În consecință, trifosfatul de adenozină funcționează în celule ca un produs intermediar care asigură organismului energia necesară proceselor endergonice vitale: sinteza metaboliților (lucrare chimică), contracția musculară (lucrare mecanică), transportul substanțelor prin membrane împotriva unui gradient de concentrație (activ). transport) și transfer de informații (în special, pentru transmiterea impulsurilor nervoase). Alături de ATP, organismele vii conțin și alți compuși eficienți de înaltă energie, a căror hidroliză este însoțită de eliberarea de mai multă energie. Cu ajutorul acestor compuși, ATP este sintetizat din ADP. P = P = -30,5 kJ/mol -61,0 kJ/mol 17
18 Astfel, sursa internă de energie în sistemele vii sunt compușii fosforilați, a căror interacțiune cu biosubstratele, inclusiv apa, eliberează energie. Ca urmare a cuplării acestor reacții cu alte reacții (endergonice), în celulă apar procesele endergonice necesare. 2. CELULA 2.1. TIPURI DE CELULE O celulă este un sistem viu elementar, baza structurii și activității vitale a tuturor organismelor vii. În funcție de tipul de celulă, organismele vii sunt împărțite în două tipuri: procariote și eucariote. Organismele procariote includ bacterii și cianobacteriile; toate celelalte organisme, de la protozoare unicelulare la plante și animale multicelulare, sunt eucariote (Tabelul 2.1.). Tabel Comparația organismelor procariote și eucariote. Procariote eubacterii arheobacterii Organisme Eucariote ciuperci plante animale Forma de organism unicelulare sau unicelulare pluricelulare Organele, citoscheletul, aparatul de diviziune celulară prezent, complex, absent ADN specializat mic, circular, mare, în nuclei celulari, fără introni, plasmide mulți introni ARN: sinteza și maturarea simplu, în complexul citoplasmatic, în nuclei Proteine: sinteza și procesarea simplă, complexă, asociată cu sinteza ARN în citoplasmă și cavitate rer Metabolism anaerob sau aerob, predominant aerob ușor de rearanjat 18
19 nu Endocitoza și exocitoza sunt forme diferite Celulele organismelor acestor două specii au proprietăți de bază comune: au sisteme metabolice de bază similare, sisteme de transmitere a informațiilor genetice (replicare după principiul matricei), aprovizionare cu energie etc. multe diferențe între ele. În primul rând, în celulele procariote, moleculele de ADN care determină proprietățile ereditare ale organismelor nu sunt asamblate sub forma unui nucleu celular, caracteristic celulelor eucariote. În al doilea rând, celulele procariote nu au multe dintre structurile speciale din interiorul celulelor, numite organele celulare, care sunt caracteristice celulelor eucariote. Celulele eucariote sunt organizate mai complex; ele se pot specializa într-o gamă foarte largă și pot face parte din organisme multicelulare. Prin structura și proprietățile biochimice de bază, diferitele celule ale organismelor eucariote sunt foarte asemănătoare, ceea ce indică unitatea originii lor în zorii lumii vii.PRINCIPALE ELEMENTE CELULARE ȘI ROLUL LOR ÎN ACTIVITĂȚILE VIEȚII ALE ORGANISMELOR Celulele eucariote sunt mult mai diverse. ca dimensiune și structură decât celulele procariote. Numai în corpul uman există cel puțin 200 de tipuri diferite de celule. Prin urmare, diagrama unei celule vii poate fi dată doar într-o formă extrem de simplificată. Celula eucariotă este organizată printr-un sistem de membrane. În exterior, este limitat de membrana plasmatică - o peliculă proteică-lipidă subțire, de aproximativ 10 nm grosime. Volumul intern al celulei este umplut cu citoplasmă care conține numeroase componente solubile. Citoplasma este împărțită în compartimente clar vizibile înconjurate de membrane intracelulare, numite organite celulare. Organelele celulare au apărut în procesul de evoluție pentru a menține principalele proprietăți ale celulei de auto-reproducție, schimbul constant de substanțe și energie cu mediul extern și izolarea structurală a acesteia (celula) de mediul extern. Organelele celulare asigură apariția coordonată și reglată a proceselor de reacție de bază necesare manifestării constante a funcțiilor vitale. Pentru existența unui organism viu sunt importante următoarele organite celulare: nucleu, mitocondrii, reticul endoplasmatic, ribozomi, lizozomi și microcorpi (Fig. 2.1.). 19
20 Aparatul Golgi 6% 1 nucleu 6% 1 reticul endoplasmatic rugos 9% 1 mitocondrie 22% ~2000 peroxizom 1% 400 număr per celulă µm lizozom membrană plasmatică 1% 300 endozom 1% 200 ribozomi liberi citoplasmă 54% volum citoplasmă celulară Structura unei celule vii. Nucleul este situat în mijlocul celulei, înconjurat de o membrană dublă cu pori. Există nucleoli în interiorul nucleului. Membrana exterioară a nucleului face parte din reticulul endoplasmatic asociat cu complexul Golgi. Ribozomii sunt localizați pe suprafața reticulului endoplasmatic. Structuri ovale înconjurate de o membrană dublă, a cărei parte interioară formează cristae - mitocondrii. Lizozomii sunt înconjurați de un singur strat de membrană. Acestea conțin enzime hidrolitice, majoritatea fiind în stare inactivă ca proenzime. În organismele unicelulare, acestea sunt responsabile pentru digestia substanțelor care intră în celulă. În organismele superioare, lizozomii participă la procesele de degradare a celulelor care au încetat să-și îndeplinească funcțiile. Microzomii (peroxizomii) au dimensiuni mai mici decât lizozomii. Conțin oxidaze care catalizează oxidarea compușilor străini celulei și, prin urmare, trebuie îndepărtați din aceasta (de exemplu, medicamente, compuși aromatici etc.). Celula este înconjurată de o membrană plasmatică, care este construită în așa fel încât în anumite locuri devine posibil să se transfere direct compuși din spațiul extracelular în nucleu. Membranele celulare nu numai că separă un organism viu (celulă) de mediu, dar participă și la formarea anumitor compartimente celulare (diviziuni funcționale). Ele servesc ca un element structural al tuturor celulelor 20
21 de organele și participă la funcționarea celor mai multe dintre ele. Masa membranelor poate atinge 80% din masa celulei. Spațiul dintre organele, umplut cu o suspensie coloidală bogată în proteine (enzime), se numește citosol. Membrana plasmatică, care înconjoară conținutul celulei, citoplasma și nucleul pe toate părțile, are proprietăți foarte importante: limitează libera circulație a substanțelor din celulă către exterior și invers, permite selectiv substanțelor și moleculelor să trece, menținând astfel constanța compoziției și proprietăților citoplasmei celulare. Membrana conține enzime importante și sisteme active de transport pentru ionii Na + și K +. În plus, pe membrana plasmatică sunt amplasate complexe proteice speciale (receptori), care „recunosc” substanțele, le selectează și, cu ajutorul altor proteine (purtători), le transportă activ în sau în afara celulei. Membrana plasmatică este formată din proteine (periferice și integrale) înglobate într-un strat dublu lipidic. Proteinele integrale sunt de natură glicoproteică, adică constau din componente de carbohidrați și proteine. Partea lor N-terminală face parte din stratul fosfolipidic intern, în care pătrunde o parte a lanțului peptidic bogat în aminoacizi nepolari (în conformație elicoidală), iar lanțurile lor laterale intră în numeroase contacte hidrofobe cu lanțurile alifatice ale fosfolipidelor. . Lanțurile oligozaharide proteice integrale pot fi asociate cu lanțul peptidic proteic integral de pe suprafața exterioară a membranei plasmatice. La capătul lanțului de oligozaharide se află de obicei acid N-acetilneuraminic, care determină sarcina negativă a acestuia. Oligozaharidele conferă suprafeței celulare proprietăți speciale care fac posibilă recunoașterea celulelor aceluiași organ sau a celulelor unei specii diferite (antigenicitate, inhibarea contactului). Oligozaharidele de pe suprafața celulei formează un strat numit glicocalix. CH 3 CNH CH H H H H H H CH 2 H acid N-acetilneuraminic 21
22 Structurile situate pe suprafața celulei împiedică contactul strâns între celule. Acest lucru are ca rezultat un spațiu mai mult sau mai puțin îngust umplut cu lichid care apare între celule. Numele general pentru astfel de locuri dintr-un organ sau corp este spațiu intercelular. Suma tuturor volumelor din interiorul celulelor se numește spațiu intracelular. Mitocondriile. Pentru ca celulele să îndeplinească o varietate de funcții, au nevoie de energie. O sursă internă importantă de energie este molecula ATP, care se formează în principal în structuri ovale speciale - mitocondrii (de la cuvintele grecești mitos fir și condrion - cereale, cereale). Energia necesară sintezei ATP apare ca urmare a oxidării treptate a substraturilor care conțin hidrogen (zaharuri, lipide, aminoacizi) din lanțul respirator sub influența oxigenului. Enzimele de transfer de electroni fac parte din membrana interioară a mitocondriilor. Oxigenul intră în mitocondrii prin difuzie. Produsul activității mitocondriale (ATP) este transferat prin procese de translocare din locul formării sale în spațiul extramitocondrial, unde este utilizat. Pentru a asigura transferul rapid de ATP, mitocondriile sunt localizate în apropierea structurilor unde au loc procese consumatoare de energie (de exemplu, în apropierea elementelor implicate în procesul de contracție). În plus, în mitocondrii au loc o serie întreagă de reacții chimice, în urma cărora sunt sintetizați compuși cu molecularitate scăzută necesari celulei. Mitocondriile sunt delimitate de două membrane. Membrana exterioară reglează fluxul de substanțe în și în afara mitocondriilor. Membrana interioară formează pliuri (cristae) îndreptate spre interiorul mitocondriilor. În interiorul mitocondriilor există o așa-numită matrice care conține diverse enzime, ioni de calciu și magneziu, ADN și ribozomi mitocondriali. Numărul de mitocondrii dintr-o celulă nu este constant. O creștere a numărului lor poate apărea din cauza creșterii și fragmentării mitocondriilor originale. Celula folosește proteine pentru a forma mitocondriile. Unele dintre ele sunt sintetizate chiar în mitocondrii, în timp ce altele sunt sintetizate în citoplasmă. Nucleul este cea mai importantă componentă a unei celule eucariote, în care se concentrează cea mai mare parte a materialului genetic. Nucleul este necesar pentru creșterea și reproducerea celulelor. Este separat de restul celulei printr-un plic format din membrane nucleare interioare și exterioare. Dacă partea principală a citoplasmei este separată experimental de nucleu, atunci acest bulgăre citoplasmatic (cyplast) poate exista fără nucleu doar câteva zile. În același timp, 22
23, nucleul, înconjurat de cea mai îngustă margine a citoplasmei (carioplast), își păstrează complet viabilitatea și restabilește treptat volumul normal al citoplasmei. Cu toate acestea, unele celule specializate, cum ar fi globulele roșii ale mamiferelor, funcționează fără nucleu pentru perioade lungi de timp. Trombocitele și trombocitele din sânge, care se formează ca fragmente ale citoplasmei celulelor megacariocite mari, nu au de asemenea. Spermatozoizii au un nucleu, dar este complet inactiv. Două procese importante au loc în nucleu. Prima dintre acestea este sinteza materialului genetic, timp în care cantitatea de ADN din nucleu se dublează. Acest proces este necesar pentru ca în timpul diviziunii celulare ulterioare (mitozei) cele două celule fiice să ajungă cu aceeași cantitate de material genetic. Al doilea proces este transcrierea, producerea tuturor tipurilor de molecule de ARN, care, migrând în citoplasmă, asigură sinteza proteinelor necesare vieții celulei. Nucleele care sunt cele mai diferite ca formă constau din aceleași componente, adică au un plan general de structură. În nucleu se află: învelișul nuclear, cromozomii, nucleolul și sucul nuclear. Fiecare componentă nucleară are propria sa structură, compoziție și funcție. Învelișul nuclear include două membrane situate la o oarecare distanță una de cealaltă. Spațiul dintre membranele învelișului nuclear se numește perinuclear. Există deschideri de pori în învelișul nuclear. Dar ele nu sunt end-to-end, ci pline cu structuri speciale de proteine numite complexul porilor nucleari. Prin pori, moleculele de ARN ies din nucleu în citoplasmă, iar proteinele se deplasează spre ei în nucleu. Membranele învelișului nuclear în sine asigură difuzarea compușilor cu molecul scăzut în ambele direcții. În nucleele celulelor vii, nucleolul este clar vizibil. Are aspectul unui corp rotund sau de formă neregulată și se evidențiază clar pe fundalul unui nucleu destul de omogen. Nucleolul este o formațiune care apare în nucleul acelor cromozomi care sunt implicați în sinteza ARN-ului ribozomal. Regiunea cromozomului care formează nucleolul se numește organizator nucleolar. Nu numai sinteza ARN are loc în nucleol, ci și asamblarea subparticulelor ribozomale. Numărul de nucleoli și dimensiunile acestora pot varia. Cromozomii sunt elemente structurale ale nucleului unei celule eucariote, care conțin ADN, care conține informațiile ereditare ale organismului. Ele sunt intens colorate cu coloranți speciali, motiv pentru care omul de știință german W. Waldeyer în 1888 le numește cromozomi (de la cuvintele grecești croma color și soma body). Cromozomul este adesea numit 23
24 ADN circular al bacteriilor, deși structura sa este diferită de cea a cromozomilor eucarioți. ADN-ul din cromozomi poate fi aranjat la densități diferite, în funcție de activitatea lor funcțională și de stadiul ciclului celular. În acest sens, se disting două stări ale cromozomilor: interfază și mitotică. Cromozomii mitotici se formează într-o celulă în timpul mitozei, adică diviziunea celulară. Aceștia sunt cromozomi nefuncționali, iar moleculele de ADN din ei sunt împachetate extrem de strâns. Datorită acestei compactități a cromozomilor mitotici, se asigură o distribuție uniformă a materialului genetic între celulele fiice în timpul mitozei. Interfaza sunt cromozomi (cromatina) caracteristici etapei de interfaza a ciclului celular, adică în intervalul dintre diviziuni. Spre deosebire de cei mitotici, aceștia sunt cromozomi de lucru: participă la procesele de transcripție și replicare. ADN-ul din ele este împachetat mai puțin dens decât în cromozomii mitotici. Pe lângă ADN, cromozomii conțin și două tipuri de proteine, histone (cu proprietăți de bază) și proteine non-histone (cu proprietăți acide), precum și ARN. Există doar 5 tipuri de histone și există mult mai multe proteine non-histone (aproximativ o sută). Proteinele sunt strâns legate de moleculele de ADN și formează așa-numitul complex dezoxiribonucleoproteic (DNP). Proteinele determină probabil plierea de bază a ADN-ului în cromozom și participă la replicarea cromozomilor și la reglarea transcripției. Majoritatea celulelor fiecărei specii de animale și plante au propriul set permanent dublu (diploid) de cromozomi, sau cariotip, care este alcătuit din două seturi unice (haploide) primite de la tată și mamă. Se caracterizează printr-un anumit număr, dimensiune și formă de cromozomi mitotici. Numărul de cromozomi variază între diferitele specii de organisme vii. Ribozomi, polizomi. Acestea sunt cele mai mici particule intracelulare care realizează biosinteza proteinelor. În același timp, structura sa primară este reprodusă cu acuratețe absolută - fiecare aminoacid își găsește locul atribuit în lanțul polipeptidic. Fiecare celulă conține zeci de mii până la milioane de ribozomi. Astfel, numărul de ribozomi dintr-o celulă bacteriană ajunge la 10 4, într-o celulă animală este aproximativ jumătate de acid ribonucleic (ARN) și jumătate de proteină. În celulele eucariote, sinteza ARN-ului ribozomal și atașarea proteinelor ribozomale la acestea au loc în nucleol. După aceasta, ribozomii terminați părăsesc nucleul în citoplasmă, unde își îndeplinesc funcțiile. Ribozomii și polizomii au formă sferică și se găsesc în citoplasmă fie în stare liberă, fie legați de membrane 24
1. Organismele autotrofe includ 1) mucor 2) drojdie 3) penicillium 4) chlorella TEMA „Metabolismul energetic” 2. În timpul procesului de pinocitoză apare absorbția 1) lichidului 2) gazelor 3) solidelor 4) bulgărilor.
Clasa a X-a Biologie imersiune 3 Tematica: Metabolismul energetic. 1. Cea mai mare cantitate de energie este eliberată în timpul descompunerii moleculelor de 1) proteine 2) grăsimi 3) carbohidrați 4) acizi nucleici 2. În fără oxigen
Lecție de biologie în clasa a IX-a Tema lecției „Metabolismul celular” Profesor de biologie MBOU „Școala Gimnazială 2” din categoria I de calificare Natalia Borisovna Kolikova Obiectivele lecției: introducerea elevilor în conceptul de „metabolism”
Banca de sarcini. Imersiune 1 Clasa a IX-a 1. Care dintre prevederile teoriei celulare a fost introdusă în știință de R. Virchow? 1) toate organismele constau din celule 2) fiecare celulă provine dintr-o altă celulă 3) fiecare celulă este ceva
Banca de sarcini. Imersiune 1 Clasa a X-a 1. Care dintre prevederile teoriei celulare a fost introdusă în știință de R. Virchow? 1) toate organismele constau din celule 2) fiecare celulă provine dintr-o altă celulă 3) fiecare celulă este
Curs 1. Biochimia și legătura ei cu alte științe Structura celulelor procariote și eucariote Biochimie Biochimia (chimia biologică) este o știință care studiază substanțele organice care alcătuiesc organismele, structura lor,
METABOLISM. PLASTICE SI SCHIMB DE ENERGIE. Zonova Natalya Borisovna, profesor de biologie MBOU școala gimnazială 38, categoria cea mai înaltă CODIFICATORUL ELEMENTELOR DE CONȚINUT ȘI CERINȚELE PENTRU NIVELUL CODUL DE PREGĂTIRE LA LICENȚĂ
CARACTERISTICI ALE METABOLISMULUI ÎN MICROORGANISME Metabolismul, sau metabolismul, este un ansamblu de procese de degradare și sinteză care asigură întreținerea, creșterea și reproducerea organismului. Metabolismul are două laturi:
Metabolismul energetic Celula este un sistem deschis. Homeostazia Celula este un sistem deschis; metabolismul are loc numai dacă celula primește toate substanțele de care are nevoie din mediu.
Metabolismul și conversia energiei în celulă Opțiunea 1 Partea 1 Răspunsul la sarcinile 1-25 este un număr care corespunde cu numărul răspunsului corect 1. Setul de reacții de biosinteză care au loc
Subiect: „Structura celulelor eucariote”. Alegeți un răspuns corect. A1. Nu există mitocondrii în celulele 1) afte 2) stafilococ 3) caras 4) mușchi A2. Îndepărtarea produselor biosintetice din celulă implică 1) un complex
1. Macroelementele includ: UNITATEA 2 Celula ca sistem biologic. 1) oxigen, carbon, hidrogen, azot 2) oxigen, fier, aur 3) carbon, hidrogen, bor 4) seleniu, azot, oxigen 1) 2. Organele,
INTRODUCERE ÎN METABOLISM ȘI ENERGIE Funcțiile vitale ale organismelor includ: a) metabolismul și energia; b) transferul de informații genetice; c) mecanisme de reglementare. Încălcarea oricărei legături duce la patologie.
1. Bacteriile nitrificatoare sunt clasificate ca 1) chimiotrofe 2) fototrofe 3) saprotrofe 4) heterotrofe TEMA „Fotosinteza” 2. Energia luminii solare este transformată în energie chimică în celulele 1) fototrofelor
TEMA „Metabolismul plastic” 1. 1) ciuperci 2) ferigi 3) alge 4) mușchi se hrănesc cu substanțe organice gata preparate 2. Organisme 1) autotrofe 2) heterotrofe 3) se hrănesc cu substanțe organice gata preparate
Test pentru prima jumătate a anului în clasa a X-a. Opțiunea 1. PARTEA 1 A1. Procariotele includ 1) plante 2) animale 3) ciuperci 4) bacterii și cianobacterii A2 Principiul complementarității este baza
Pregătirea pentru examenul de stat unificat în biologie Metabolismul energetic Walter S.Zh. lector superior al departamentului EGTO BOU DPO „IROOO” Procesul de schimb de energie poate fi împărțit în trei etape: în prima etapă există
Material pentru preparare 10,2kl. Biologie P3 Structura unei celule eucariote." Sarcina 1 Se sintetizează enzimele care descompun grăsimile, proteinele, carbohidrații: pe lizozomi pe ribozomi din complexul Golgi 4) în vacuole
1 O celulă, ciclul ei de viață (alegeri multiple) Răspunsurile la sarcini sunt un cuvânt, o expresie, un număr sau o secvență de cuvinte, numere. Notează răspunsul fără spații, virgule sau alte suplimente
Biochimie. Lecția 2. Tema: Căi metabolice. Metabolismul intermediar este adesea înțeles ca întregul set de reacții enzimatice care au loc într-o celulă. O astfel de definiție nu este, deloc,
Capitolul I. Bazele citologiei D/Z: 6,7,8 Tematica: „Compoziţia chimică a celulei. Substanţe anorganice ale celulei” Obiective: 1. Caracterizarea compoziţiei chimice a celulei: grupe de elemente care alcătuiesc celula;
Lecția 3. Tema: BIOLOGIE CELULARĂ. FLUXUL DE SUBSTANȚE ȘI ENERGIE ÎN CELULĂ " " 200 g Scopul lecției: studierea trăsăturilor distinctive ale celulelor pro- și eucariote; studiază sistemele anabolice și catabolice ale celulei;
Test de biologie Structura celulară, nota 9 1. Membrana biologică este formată din 1) lipide și proteine 2) proteine și carbohidrați 3) acizi nucleici și proteine 4) lipide și carbohidrați 2. Mediul intern semivâscos al celulei
Subiectul 1. Compoziția chimică a celulei Sarcini din partea A Selectați un răspuns care este cel mai corect 1. Numiți compușii organici care sunt conținuți în celulă în cea mai mare cantitate (în %
Instituția de învățământ bugetar de stat de învățământ profesional secundar „Colegiul Medical Kushchevsky” a Ministerului Sănătății al Teritoriului Krasnodar Misiuni sub formă de test pentru
1 Celulă, ciclul său de viață (stabilirea corespondenței) Răspunsurile la sarcini sunt un cuvânt, o expresie, un număr sau o secvență de cuvinte, numere. Notează răspunsul fără spații, virgule sau alte suplimente
Universitatea Pedagogică de Stat din Novosibirsk Institutul de Științe Naturale și Socio-Economice Departamentul de Zoologie și Metode de Predare a Biologiei ÎNTREBĂRI PENTRU EXAMEN LA DISCIPLINA „CITOLOGIE ȘI
Testare pe tema „Celulă”_teste de antrenament_clasa 9 1. Ce organele celulare pot fi văzute într-un microscop luminos școlar? 1) lizozomi 2) ribozomi 3) centru celular 4) cloroplaste 2. Similaritate de structură
Toate celulele procariote și eucariote au 1) mitocondrii și un nucleu 2) vacuole și complexul Golgi 3) o membrană nucleară și cloroplaste 4) o membrană plasmatică și ribozomi În timpul procesului de pinocitoză,
Järve Russian Gymnasium PREGĂTIREA PENTRU EXAMENUL DE STAT ÎN BIOLOGIE Subiectul: „Metabolismul energetic și plastic în celule” I varianta 1. Priviți Fig. 1. Numiți etapele biosintezei proteinelor (I, II)
Tema lecției: „Metabolismul plastic și energetic” Scopul lecției: Formarea conceptelor: metabolism, metabolism plastic și metabolism energetic. Obiective: Educaționale: formarea cunoștințelor teoretice despre plastic
Profesor de biologie MBOU „Școala Gimnazială 9 Gatchina cu studiu aprofundat al subiectelor individuale” Guskova S.A. 2017 Nivelul celular de organizare a vieții 1 Corpurile tuturor organismelor vii sunt formate din celule. Majoritatea corpurilor
Bancă de sarcini clasa a IX-a Biologie Profil P2 Sarcina 1 Biosinteza proteinelor Structura secundară a moleculei proteice are forma de... spirală dublă spirală o minge de fir Sarcina 2 Biosinteza proteinelor Pentru câți aminoacizi codifică?
O, H, C, N + S, P - macroelemente Na, K, Mg, Ca, Cl - microelemente Fe, Zn, Cu, Co, Mn, I, Se oligoelemente Reprezentarea macroelementelor în diverse grupe de substanțe Macromolecule Zaharuri ( carbohidrați)
Biologie clasa a X-a. Versiunea demonstrativă 2 (90 minute) 1 Lucrări tematice de diagnostic 2 privind pregătirea pentru Examenul de stat unificat în BIOLOGIE pe tema „Biologie generală” Instrucțiuni pentru finalizarea lucrării Pentru a efectua un test de diagnostic
Sarcini amânate (30) Introduceți termenii lipsă din lista propusă în textul „ADN”, folosind notații numerice pentru aceasta. Notați în text numerele răspunsurilor selectate și apoi succesiunea rezultată
Nucleul, structura și funcțiile sale. Termenul de nucleu în sine a fost folosit pentru prima dată de Brown în 1833 pentru a desemna structurile permanente sferice din celulele vegetale. Mai târziu, aceeași structură a fost descrisă în toate celulele
CUPRINS Prefață. PARTEA I. Introducere. Subiectul biologiei celulare CAPITOLUL 1. Teoria celulară Celula este unitatea elementară a viețuitoarelor Celula este un sistem unificat de unități funcționale conjugate Omologie
Biologie clasa 0. Versiune demonstrativă (90 minute) Biologie nota 0. Versiune demonstrativă (90 minute) Lucrare tematică de diagnosticare în pregătirea Examenului de stat unificat în BIOLOGIE pe tema „Biologie generală”
1 Într-o moleculă de ADN, numărul de nucleotide cu guanină este de 30% din total. Ce procent de nucleotide care conțin adenină este conținut în această moleculă? Conform principiului complementarității, A=T, G=C. Dacă cantitate
Asimilare și disimilare. Metabolism. (rezumatul unei lecții de biologie în clasa a 9-a) Muratova Gulnaz Raușanovna profesor de biologie și chimie MBOU „Școala secundară Nizhnebishevsk” districtul Zainsky
ÎN BIOLOGIE STRUCTURILE CELULARE DE BAZĂ ȘI SCURT TEORIA LOR TESTARE CUNOAȘTERE ORGANOIZII ALE CELULELE ANIMALE ȘI PLANTELOR DENUMIRE STRUCTURA CARACTERISTICI NUCLEU (ABSENT ÎN CELULĂ PROCARIOTĂ) ÎNCONJURIT
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERĂȚIA RUSĂ Bugetul federal de stat Instituția de învățământ de învățământ profesional superior „Universitatea Tehnică de Stat din Altai”
55. În figură, etichetați principalele componente structurale ale nucleului. 56. Completați tabelul. Structura și funcțiile structurilor celulare Structura Caracteristici structurale Funcția Nucleu 5 7^. Umple tabelul. Structura
Dictarea terminologică Organele plantelor cu flori. 1 O parte a corpului unui organism îndeplinește o funcție specifică... 2 În sol, planta ține... 3 Se formează numeroase rădăcini ramificate. rădăcină de 4 V
Structura celulelor organismelor vii Clasificarea organismelor vii (după nivelul de organizare celulară) Organismele vii Forme necelulare Forme celulare Viruși, fagi Procariote Eucariote Caracteristici comparative
Rolul biologic al reacțiilor redox O caracteristică a reacțiilor redox biologice este natura lor în mai multe etape. Ele trec printr-o serie de etape intermediare cu formarea multor care conțin oxigen
Curs 1. Tema: ORGANIZAREA CURGERULUI MATERIEI ŞI ENERGIEI ÎNTR-O CELULA Celula este unitatea structurală, funcţională şi genetică de bază a vieţuitoarelor. Tot materialul genetic este concentrat în el (nucleu și citoplasmă).
Acizi nucleici Acizii nucleici și rolul lor în viața celulei Acizii nucleici au fost descoperiți în a doua jumătate a secolului al XIX-lea de către biochimistul elvețian Friedrich Miescher Friedrich Miescher Acizi nucleici
Energia celulară ATP ADP + F ATP AMP + F F F F + F kJ/mol 32,23 (30,5) F 36,0 33,4 Cea mai cunoscută sursă de energie din celulă este ATP. Există două legături de înaltă energie în molecula de ATP. Există două molecule de mare energie în molecula de ATP
1 Subiect: Fundamentele biochimiei Sarcina 1. „Aminoacizi. Formarea unei dipeptide" 1. Ce este indicat în figură prin numerele 1 5? 2. Ce grupe funcționale de aminoacizi oferă proprietăți de bază? Acid?
Biofizica proceselor membranare în celule Studii de biofizica membranei: Structura membranelor biologice Transportul substanțelor prin membrane Generarea și propagarea impulsurilor nervoase Procese de recepție și transformare
Data lectiei (numarul saptamanii scolare) Denumirea sectiunilor si subiectelor lectiilor, formelor si subiectelor de control Numar de ore I. Organismul ca sistem biologic. 5 ore 1 1 săptămână Organisme unicelulare și pluricelulare 2 De bază
Subiectul lecției 1. (1) 2. (2) Calendar-planificare tematică în biologie, clasa a 10-a (70 de ore, 2 ore pe săptămână) data subiect Caracteristicile practice ale principalelor tipuri de activități plan de fapt și studenți de laborator
INSTITUȚIA DE ÎNVĂȚĂMÂNT MUNICIPAL SCOALA SECUNDARA 45 LIPETSK LECȚIE DESCHISĂ ÎN CLASA A 9A DE BIOLOGIE PE TEMA: „DIVIZIUNEA CELULARĂ” PROFESOR DE BIOLOGIE NATALIA ANATOLYEVNA IOSIFOVA.
Cursul 2 Compoziția chimică a materiei vii, legături chimice care sunt de mare importanță pentru interacțiunea „moleculelor biologice”. Aminoacizi, proprietățile și clasificarea lor. Legătura peptidică, proprietățile sale.
Documente similare
Rolul substanțelor biologic active (enzime, vitamine și hormoni) în viața organismului. Istoria studiului proceselor enzimatice. Proprietățile de bază ale enzimelor. Clasificarea vitaminelor, rolul lor în metabolism. Variante ale acțiunii hormonale.
rezumat, adăugat 12.10.2012
Structura chimică a organismelor vii și procesele lor vitale. Proteinele ca cel mai important biopolimer, structura și metabolismul proteinelor. Carbohidrații și metabolismul lor, procesul de absorbție și reglare. Acizi nucleici, structura lipidelor. Rolul enzimelor, hormonilor și vitaminelor.
manual, adăugat 26.06.2015
Concept, structura primară și secundară, terțiară și cuaternară, precum și funcțiile și rolul biologic al proteinelor și polipeptidelor în corpul uman. Proprietăți și caracteristici fizico-chimice, structura spațială a acestor compuși biologici.
prelegere, adăugată 26.09.2017
Niveluri de organizare a sistemelor vii. Compoziția chimică a organismelor. Lipide, biopolimeri, structura lor, funcții și proprietăți biologice. Teoria generală a sistemelor. Macroelemente, microelemente și ultramicroelemente. Importanța osmozei în procesele biologice.
prezentare, adaugat 14.04.2014
Conceptul general, caracteristicile claselor și studiul proprietăților enzimelor ca proteine care acționează ca catalizatori în organismele vii. Specificitatea de reacție și substrat a enzimelor. Procesul de cataliză enzimatică și cinetica reacțiilor enzimatice.
rezumat, adăugat 13.12.2011
Conceptul și semnificația fiziologică în organism a enzimelor (enzimelor) ca molecule de proteine sau molecule de ARN (ribozime) sau complexe ale acestora care accelerează (catalizează) reacțiile chimice. Istoria cercetării lor, clasificare și tipuri, mecanism de acțiune.
raport, adaugat 12.12.2014
Studiul proceselor de anabolism și catabolism în biosferă. Compoziția, structura și funcțiile proteinelor. Sursele și rolul fiziologic al carbohidraților. Studiul metabolismului apei, mineralelor și grăsimilor din organism. Analiza influenței enzimelor, hormonilor și vitaminelor.
lucrare de curs, adăugată 18.01.2016
Conceptul de aminoacizi, clasificarea și producerea lor, proprietățile fizice și chimice. Niveluri de organizare structurală a moleculelor proteice, caracteristici ale proteinelor simple și complexe. Caracteristici distinctive ale funcțiilor biologice ale proteinelor, metode de izolare și analiză a acestora.
rezumat, adăugat 16.05.2017
Conexiunea moleculelor de monomer. Structura și compoziția lanțurilor complexe de substanțe organice. Molecule de polimer elicoidal. Structura unei celule vii. Reproducerea și dezvoltarea organismelor vii. Combinație de informații genetice de la două organisme părinte.
articol, adăugat 20.07.2013
Microorganismele și formele necelulare ale organismelor vii, structura lor, fiziologia, caracteristicile sistemului genetic. Metode de transmitere a informațiilor genetice. Rolul microorganismelor în ciclul substanțelor. Importanța proceselor microbiologice în biotehnologie.
Universitatea de Stat din Novosibirsk Facultatea de Științe ale Naturii Departamentul de Citologie și Genetică prezentare pentru cursul de prelegeri BAZELE CHIMICE ALE VIEȚII Ph.D. Vladimir Aleksandrovich Trifonov Manualul a fost elaborat ca parte a implementării Programului de Dezvoltare al Universității Naționale de Cercetare-UNS Cursul nr. 1. Plan. Introducere în disciplină. Definiția vieții. Niveluri de organizare a sistemelor vii. Compoziția chimică a organismelor. Lipidele. Structura și funcțiile biologice. 6) Biopolimerii, structura și proprietățile lor 1) 2) 3) 4) 5) Ce este viața? Încercările de a defini conceptul: „un magnet este animat, deoarece capabil să atragă fierul” Thales secolul VI î.Hr. „toate corpurile naturii sunt animate” B. Spinoza (secolul al XVII-lea) „Universalitatea reînnoirii moleculare (metabolismului) la plante și animale și în toate părțile lor, constanța ei, care nu permite oprirea, fac din acest fenomen un semn universal al viața” Claude Bernard (XIX c) „Viața este un mod de existență al corpurilor proteice, iar acest mod de existență constă în esență în auto-înnoirea constantă a componentelor chimice ale acestor corpuri” F. Engels (secolul XIX) „Viața este ... munca unui sistem special organizat, care vizează reducerea propriei entropie prin creșterea entropiei mediului” Erwin Schrödinger (1887-1961) „Corpurile vii existente pe Pământ sunt sisteme deschise, autoreglabile și auto-reproducătoare. construit din biopolimeri - proteine si acizi nucleici” M.V. Wolkenstein (1912-1992) Organismele vii ca sisteme deschise Un sistem este un ansamblu de elemente care se află în anumite relații între ele și conectate prin conexiuni directe și de feedback, formând o integritate. Sisteme deschise: schimbă energie, materie și informații cu mediul. Sisteme deschise: fenomene de autoorganizare, complicație sau apariție spontană a ordinii. Teoria generală a sistemelor Proprietăţile sistemelor Sinergia - unidirecţionalitatea acţiunilor componentelor sporeşte eficienţa sistemului. Apariția - funcțiile componentelor sistemului nu coincid întotdeauna cu funcțiile sistemului. Integritatea este primatul întregului în raport cu părțile. Ierarhie - fiecare componentă a sistemului poate fi considerată ca un sistem (subsistem) al unui sistem global mai larg Adaptabilitate - dorința de a avea o stare de echilibru stabil, care presupune adaptarea parametrilor sistemului la parametrii în schimbare ai mediului extern Ludwig von Bertalafani (1901-1972) Sisteme de dezechilibru „Neechilibrul poate deveni o sursă de ordine » Ilya Prigogine (1917-2003) Secvența stărilor sistemului - TRAIECTORIA SISTEMULUI Cele mai probabile stări ale sistemului - ATRACTORI Preferința de unele stări pentru altele este un fenomen de ordine, adică. Scăderea entropiei. Autoorganizarea în sistemele de neechilibru Există un punct de vedere conform căruia viața poate fi considerată ca rezultat al selecției specifice de-a lungul căii de evoluție pe termen lung prin care au trecut sistemele de autoorganizare. Proprietățile sistemelor vii 1) Aproximativ aceeași compoziție chimică 2) Schimb de materie și energie 3) Auto-reproducere 4) Capacitate de creștere și dezvoltare 5) Iritabilitate 6) Discretență Niveluri de organizare a materiei vii Particule elementare Atomi molecule monomeri biopolimeri Niveluri de organizarea materiei vii Țesuturi celulare Organe și sisteme organe Niveluri de organizare a materiei vii organisme populație specii Niveluri de organizare a materiei vii Ecosistem, biogeocenoză Biosfera Compoziția chimică a organismelor vii Au fost descoperite în total 80 de elemente, dar doar 30 au funcții cunoscute Macroelementele al cărui conținut în organismele vii este mai mare de 0,001% din greutatea uscată. Ele alcătuiesc 99% din masa uscată a celulei, dintre care macroelementele biogene reprezintă 98%: oxigen (65-75%), carbon (15-18%), azot (1,5-3%) și hidrogen (8). -10%) O K C S H Cl N Ca Mg Na P Fe Microelemente Conținut în organism 0,001-0,000001% Poate face parte din hormoni, enzime și alte componente importante ale celulei Zn Cu I F B Co Mo V Br Cr Mn Se Si Ge Ni Covalent legătură carbon-cobalt - singurul exemplu din natură legătură covalentă metal-carbon. Ultramicroelemente Concentratie mai mica de 0,000001% Rolul fiziologic nestabilit Au Hg U Be Cs Ra etc. Compozitia compusilor chimici ai unei celule vii Substante anorganice Apa de la 50 la 90% Saruri si alte anorganice. substanțe 1-1,5% Substanțe organice cu greutate moleculară mică lipide 1,5% alte 0,1% Substanțe organice cu greutate moleculară mare Proteine 10-20% Glucide 0,2-20% Acizi nucleici 1-2% Rolul apei Solvent universal Legături de hidrogen Capacitate termică mare Participant la multe reactii Transportul substantelor in organism Osmoza Importanta osmozei in procesele biologice Membrana celulara este semipermeabila! => Proteinele rămân în interiorul celulei. Osmoza este implicată în transferul de nutrienți în trunchiurile copacilor înalți. Plante - osmoza mărește volumul vacuolei și extinde pereții celulari (presiunea turgenței). Ioni în celulă Cei mai importanți anioni: Cei mai importanți cationi: Cl-, HCO3-, H2PO4K+, Na+, Ca2+, Mg2+ Proprietăți tampon Săruri insolubile în țesutul osos și înveliș Substanțe organice ale celulei Proteine 10-20% Glucide 0,2-2 % Acizi nucleici 1-2% Lipide 1-5% Lipidele reprezintă un grup mare de substanțe de origine biologică, foarte solubile în solvenți organici: metanol, acetonă, cloroform, benzen etc. Grăsimi neutre: esteri ai glicerolului și acizilor carboxilici stearic palmitic oleic Acizi carboxilici Acizii grași esențiali nu sunt sintetizați în organism și trebuie aprovizionați cu alimente. De la Kolman, Rem Fosfolipide „Visual Biochemistry” De la Kolman, Rem „Visual Biochemistry” Izoprenoide Toate lipidele provin dintr-un singur precursor - acetil coenzima A [acetil-CoA (acetilCoA)], care este o formă activată de acid acetic De la Kolman, Rem „ Biochimie vizuală” Vitamina A Vitamina A - retinol Provitamina A - β caroten Rodopsină (proteină cu o grupă cromofor) 1) Absorbția unui cuantum de lumină 2) gruparea cromofor (11-cis-retinină) trece în forma trans 3) descompunerea rodopsinei 4) stimularea nervului optic STEROIZI De la Kolman, Rem „Visual biochimie” Steroizi Structura membranei, acizi biliari, hormoni, vitamine Prostaglandine E1 E2 Mediatori lipidici – găsiți în toate organele și țesuturile animalelor. Aspirina este un inhibitor al sintezei prostaglandinelor. Funcțiile lipidelor 1) Structurale 2) Energetice 3) Rezervă 4) Izolatoare 5) Regulatoare 6) Receptori BIOPOLIMERI Omopolimeri - un tip de monomeri Heteropolimeri - mai mult de un tip de monomeri Regular Neregulat -A-B-A-B-A-B-A-G--- Literatură
