Методы клеточной биологии Микроскопирование
 Скачать 1.13 Mb.
|
Функции воды1. Благодаря маленьким дипольным молекулам вода является лучшим растворителем для полярных (гидрофильных) веществ. В растворенном состоянии вещества очень быстро реагируют между собой. 2. Транспортная функция: в растворенном состоянии вещества передвигаются по организму. 3. Вещества, на поверхности которых нет полных или частичных зарядов (гидрофобные), не могут взаимодействовать с молекулами воды, вода их выталкивает (жир, бензин). На этом основано строение и работа биологических мембран. 4. Вода обладает аномально высокой теплоемкостью (может поглотить много тепла и при этом почти не нагреться). За счет этого она защищает клетку от резких перепадов температуры. 5. Вода, как и все жидкости, несжимаема, обеспечивает опору для клеток (тургор) и целых организмов (гидроскелет). 6. Вода сама может участвовать в химических реакциях как реагент (реакции гидролиза, фотосинтеза и т.п.). Осмос Осмос – это движение воды через мембрану в сторону более высокой концентрации веществ. Пресная вода Концентрация веществ в цитоплазме любой клетки выше, чем в пресной воде, поэтому вода постоянно заходит внутрь клеток, которые соприкасаются с пресной водой.
Пересоленая вода Если эритроцит попадает в пересоленую воду, то за счет осмоса вода выходит из него, и он сморщивается. Если человек будет пить морскую воду, то в его организм поступит много солей, концентрация плазмы крови возрастет, вода будет за счет осмоса выходить из клеток в кровь. Эти соли нужно будет выводить с мочой, причем количество необходимой для этого мочи превысит количество выпитой воды. Изотонический раствор Морским и паразитическим простейшим не нужна сократительная вакуоль, потому что концентрация веществ в их цитоплазме такая же, как в соленой воде, и осмос не происходит. Физиологический раствор – это 0,9% раствор хлорида натрия. Такую же концентрацию имеет плазма нашей крови, в такой среде эритроциты не будут ни лопаться, ни сморщиваться. В больницах раствор для капельницы делают на основе физраствора (в нем растворяют лекарства). Белки Белки (протеины) составляют 50% от сухой массы живых организмов. Белки состоят из аминокислот. У каждой аминокислоты есть
Пептидная связь: Структуры белка Первичная структура – цепочка из аминокислот, связанных пептидной связью (сильной, ковалентной). Чередуя 20 аминокислот в разном порядке, можно получать миллионы разных белков. Если поменять в цепочке хотя бы одну аминокислоту, строение и функции белка изменятся (генная мутация, например, СКА). Поэтому первичная структура считается самой главной в белке. Вторичная структура – спираль. Удерживается водородными связями (слабыми). Третичная структура – глобула (шарик). Четыре типа связей:
Форма глобулы у каждого белка своя, от нее зависят функции. При денатурации форма глобулы меняется, и это сказывается на работе белка. Четвертичная структура – имеется не у всех белков. Состоит из нескольких глобул, соединенных между собой теми же связями, что и в третичной структуре. (Например, гемоглобин.) Свойства белков 1. Комплементарность: способность белка по форме подходить к какому-нибудь другому веществу как ключ к замку. 2. Денатурация: изменение формы глобулы белка, вызванное внешними воздействиями (температура, кислотность, соленость, присоединение других веществ и т.п.)
Работа адренорецептора В мембрану клеток встроены сигнальные белки (рецепторы). Они проходят сквозь мембрану, снаружи у них имеется рецепторная часть, а внутри клетки – реакционная. Рецепторная часть по форме как ключ к замку подходит к молекуле адреналина (гормона надпочечников, выделяющегося при стрессе) – это комплементарность. Присоединение адреналина к рецепторной части белка – это слабое воздействие. Адренорецептор обратимо денатурирует, и это изменение формы передается на внутриклеточную (реакционную) часть, которая проводит химическую реакцию, сообщающую клетке о присоединении адреналина. Ферменты (энзимы) – это биологические катализаторы, они ускоряют химические реакции за счет тесного соприкосновения молекул реагирующего вещества (субстрата) и фермента. С субстратом взаимодействует не весь белок, а только небольшой его участок – активный центр. Он подходит к субстрату по форме, как ключ к замку (комплементарность). Присоединение субстрата к активному центру – это слабое воздействие, белок-фермент из-за этого обратимо денатурирует, при этом молекулы субстрата(ов):
Всё это приводит к ускорению реакции. Сравнение ферментов и неорганических катализаторов 1) И те и другие одинаково ускоряют прямую и обратную реакции. 2) Ферменты обладают специфичностью, т.е. каждый фермент проводит только одну определенную реакцию с одним определенным субстратом. 3) Ферменты работают гораздо быстрее (ускоряют реакции в миллионы и миллиарды раз, а неорганические катализаторы – в сотни и тысячи раз). 4) При нагревании все химические реакции ускоряются, а реакции, катализируемые ферментами, замедляются, потому что при нагревании белок денатурирует, и активный центр перестает подходить к субстрату как ключ к замку. Функции белков 1. Сигнальная (рецепторная)
2. Ферментативная (каталитическая)
3. Строительная (структурная)
4. Двигательная
5. Транспортная
6. Защитная
7. Регуляторная
8. Запасные (резервные)
Углеводы Имеют общую формулу Сх(Н2О)у, отсюда название. Содержание: в организмах животных около 5%, в растениях и грибах – до 70% (за счет клеточной стенки). 3 группы углеводов 1. Моносахара (растворяются в воде и имеют сладкий вкус)
2. Дисахара (состоят из двух моносахаров, растворяются в воде, имеют сладкий вкус)
3. Полисахара (состоят из множества моносахаров, в воде не растворяются, вкуса не имеют)
Функции углеводов:
Липиды Это группа органических веществ, которые не растворяются в воде (гидрофобны), но растворяются в органических растворителях – бензине, эфире. 1) Жиры – сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных (высших карбоновых) кислот. Функции:
2) Фосфолипиды – по строению похожи на жиры, но вместо одной жирной кислоты у них фосфорная. За счет этого головка фосфолипида приобретает полярность, а значит гидрофильность; хвост фосфолипида остается неполярным (гидрофобным). В воде фосфолипиды образуют двойной слой (бислой): поворачиваются головками к воде, а хвосты прячут внутрь. Так создается основа для всех биологических мембран. 3) Стероиды:
АТФ По строению относится к нуклеотидам, состоит из:
Функция: служит универсальным источником энергии в клетках. АТФ + вода ↔ АДФ + Ф + Е(40кДж)
АТФ синтезируется при энергетическом обмене: вещества распадаются (окисляются), при этом выделяется энергия, которая запасается в макроэргических связях: АТФ распадается при
Синтез и распад АТФ в клетке идет постоянно, время жизни одной молекулы – менее 1 минуты, за сутки каждая молекула АТФ распадается (и тут же синтезируется) 2-3 тысячи раз. Дополнительные функции АТФ (кроме энергетической):
ДНК Дезоксирибонуклеиновая кислота – полимер, состоит из нуклеотидов. Нуклеотид ДНК состоит из
Нуклеотиды соединяются между собой прочной ковалентной связью через сахар одного нуклеотида и фосфорную кислоту другого. Получаетсяполинуклеотидная цепь. На одном ее конце – свободная фосфорная кислота (5’-конец), на другом – свободный сахар (3’-конец). (ДНК-полимераза может присоединять новые нуклеотиды только к 3’-концу.) Две полинуклеотидные цепи соединяются друг с другом слабыми водородными связями между азотистыми основаниями. Соблюдаются 2 правила:
Получается двойная цепь ДНК. Она скручивается в двойную спираль, один виток спирали имеет длину 3,4 нм, содержит 10 пар нуклеотидов. Азотистые основания (хранители генетической информации) находятся внутри спирали, защищенные. 1868 Мишер открыл ДНК в ядрах клеток гноя («нуклеус» – ядро). 1944 Эвери доказал, что наследственная информация в хромосомах записана в ДНК, а не в белках (опыт с пневмококками). 1951 Чаргафф: количество аденина в ДНК равняется количеству тимина, а количество цитозина равняется количеству гуанина 1953 Ватсон и Крик открыли строение ДНК (двойная спираль) |