Неорганический состав клетки

Из неорганических веществ клетки вода составляет около 65% ее массы: в молодых быстрорастущих клетках до 95%, в старых — около 60%. Роль воды в клетках очень велика, она является средой и растворителем, участвует в большинстве химических реакций, перемещении веществ, терморегуляции, образовании клеточных структур, определяет объем и упругость клетки. Большинство веществ поступает в организм и выводится из него в водном растворе. Содержание минеральных веществ в клетках незначительно, но роль их велика: они поддерживают осмотическое равновесие, регулируют различные биохимические и физиологические процессы. Например, ионы Na и К нужны для образования нервных импульсов, ионы Са нужны для свертывания крови и др.

 

Органические компоненты клетки. Углеводы и липиды

Органические вещества — составляют 20-30% состава клетки. Они могут бытьпростыми (аминокислоты, глюкоза, жирные кислоты) и сложными (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды). Наиболее важное значение имеют белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Углеводы — органические вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Наиболее простые из них моносахариды — гексоза, фруктоза, глюкоза (содержатся в фруктах, меде), галактоза (в молоке) и полисахариды — состоящие из нескольких простых углеводов. Сюда относятся крахмал, гликоген. Углеводы — основной источник энергии для всех форм клеточной активности (движение, биосинтез, секреция и т. д.) и играют роль запасных веществ. Липиды — нерастворимые в воде жиры и жироподобные вещества. Они являются основным структурным компонентом биологических мембран. Липиды выполняют энергетическую функцию, в них содержатся жирорастворимые витамины

 

Органические компоненты клетки. Аминокислоты и белки

Белки — это основные и наиболее сложные вещества любой клетки. По размерам белковая молекула в сотни и тысячи раз превосходит молекулы неорганических соединений. Белковые молекулы образуются из простых соединений — аминокислот (в естественных белках содержится 20 аминокислот). Объединяясь в различной последовательности и количестве, они образуют большое разнообразие (до 1000) белков. Их роль в жизни клетки огромна: строительный материал организма, катализаторы (белки-ферменты ускоряют химические реакции), транспорт (гемоглобин крови доставляет клеткам кислород и питательные вещества и уносит углекислый газ и продукты распада). Белки выполняют защитную функцию, энергетическую.

 

Органические компоненты клетки. Нуклеиновые кислоты.

. Нуклеиновые кислоты —образуются в ядре клетки. Они бывают двух типов: дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). Биологическая роль их очень велика. Они определяют синтез белков и передачу наследственной информации.

Репликация, транскрипция.

Репликаци- это удвоение ДНК. При этом из одной молекулы ДНК в результате её удвоения образуются две молекулы – точные копии исходной ДНК.

Биологический смысл репликации – сохранение и точная передача генетической информации. Репликация основана на матричном принципе биосинтеза и комплементарном взаимодействии между молекулами.

Перед началом синтеза специальный фермент расплетает цепи двойной спирали ДНК, они расходятся (не полностью), и на каждой цепи другой фермент находит точку начала синтеза. Затем на обеих цепях, как на матрицах, происходит синтез новых цепей, причём избирательное соединение нуклеотидов строящейся цепи с цепью старой осуществляется по принципу комплементарности азотистых оснований. Расплетание цепей родительской ДНК и репликация идут параллельно. После завершения синтеза каждая новая молекула ДНК состоит из одной старой, родительской, цепи и одной новой. Такой способ репликации получил название полуконсервативного. Особенность репликации – высокая скорость и высокая точность.

Транскрипция — синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. В результате возникает 3 типа РНК: (мРНК); (рРНК); (тРНК).

Процесс транскрипции требует больших затрат энергии в виде АТФ и осуществляется ферментом ДНК-зависимой-РНК-полимеразой трех типов. Одномоментно транскрибируется не вся молекула ДНК, а лишь отдельные ее отрезки. Они называются транскриптонами.

Промотор — участок ДНК длиной в несколько десятков нуклеотидов, куда присоединяется РНК-полимераза и откуда начинается транскрипция. Терминатор — участок ДНК, содержащий сигнал (последовательность) окончания транскрипции. Поскольку у бактерий оперонная организация генома, у них транскрибируются сразу несколько генов, объединенных одной функцией. У эукариот за один раз транскрибируется только один ген. Транскрипция основана на способности азотистых оснований нуклеотидов к комплементарному связыванию. Аналогично репликации, при транскрипции полимераза (здесь уже РНК-полимераза) шаг за шагом подбирает и “сшивает” нуклеотиды комплементарные матричной последовательности. Отличительной особенностью транскрипции является то, что в РНК нет тимина, его замещает урацил; соответственно при транскрипции аденин молекулы ДНК спаривается с урацилом синтезируемой РНК. На время транскрипции двойная цепь ДНК разрывается и синтез РНК осуществляется по одной цепи ДНК, которая называется кодирующей. Вторая цепь является некодирующей.

Цикл транскрипции состоит из трех стадий:

1.Инициация. На этой стадии происходит образование нескольких начальных звеньев РНК (так называемый синтез критической длины).

2. Элонгация. Продолжается дальнейшее расплетение ДНК и синтез РНК по кодирующей цепи.

3. Терминация. Как только полимераза достигает терминатора, она немедленно отщепляется от ДНК, локальный гибрид ДНК-РНК разрушается и ново синтезированная РНК транспортируется из ядра в цитоплазму. На этом транскрипция заканчивается.

 

 

Трансляция, репарация.

Трансляция, синтез белков на рибосомах с использованием в качестве матрицы и-РНК. В ходе трансляции информация, записанная в нуклеиновых кислотах в виде генетического кода, переводится в последовательность аминокислот в синтезируемых белках.
В трансляция участвуют все виды рибонуклеиновых кислот, 20 видов аминокислот, ферменты, белковые факторы регулирующие начало (инициацию), продолжение (элонгацию) и окончание (терминацию) процесса. Главный организующий центр трансляции – клеточный органоид рибосома.
В сильно упрощённом виде трансляция включает следующие стадии. Синтезированная в клеточном ядре в ходе транскрипции молекула и-РНК поступает в цитоплазму, претерпевает ряд модификаций и соединяется с рибосомой. Находящиеся в цитоплазме аминокислоты активируются взаимодействием с богатым энергией соединением – АТФ. Поскольку аминокислоты и и-РНК в силу их химического строения «не соответствуют» друг другу, между ними существует своего рода переходник – транспортные РНК (т-РНК). Активированные специальным ферментом аминокислоты с участием этого же фермента соединяются т-РНК, также только со своей. Далее т-РНК, несущая аминокислоту, поступает на рибосому и своим антикодоном, узнав на и-РНК свой кодон закрепляется на и-РНК на единственном свободном месте рядом со строящейся полипептидной цепью. Специальный фермент рибосомы образует пептидную связь между аминокислотой и синтезируемым полипептидом, а рибосома сдвигается по цепи и-РНК на один кодон, освобождая место для присоединения следующей т-РНК. Так происходит наращивание полипептидной цепи до тех пор, пока рибосома не дойдёт до «стоп-кодона». Получив сигнал окончания синтеза, белковые факторы терминации освобождают полипептидную цепь от рибосомы. Таким образом кодоны и-РНК определяют последовательность аминокислот в белке, а следовательно, его строение, свойства и активность.

Репарация - восстановление ДНК,повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке, а также физическими или химическими агентам,

Источники повреждения ДНК
УФ излучение, радиация,химические вещества,
Основные типы повреждения ДНК
1.Повреждение одиночных нуклеотидов
2.Повреждение пары нуклеотидов
3.Разрыв цепи ДНК
Устройство системы репарации
Каждая из систем репарации включает следующие компоненты:
1. фермент, "узнающий" химически изменённые участки в цепи ДНК и осуществляющий разрыв цепи вблизи от повреждения
2. фермент, удаляющий повреждённый участок
3. фермент (ДНК-полимераза), синтезирующий соответствующий участок цепи ДНК взамен удалённого
4. фермент (ДНК-лигаза), замыкающий последнюю связь в полимерной цепи и тем самым восстанавливающий её непрерывность
Типы репарации:прямая и эксцизионная.

Прямая репарация
Прямая репарация наиболее простой путь устранения повреждений в ДНК, в котором обычно задействованы специфические ферменты, способные быстро (как правило, в одну стадию) устранять соответствующее повреждение, восстанавливая исходную структуру нуклеотидов.
Эксцизионная репарация
Эксцизионная репарация,включает удаление повреждённых азотистых оснований из ДНК и последующее восстановление нормальной структуры молекулы.

 

11. Клетка - основная форма организации живой материи. Основные структурные компоненты эукариотической клетки. Биологически активные вещества, синтезируемые в клетке, и их значение для медицины. Поверхностный аппарат клетки.

Клетка –это элементарная живая система. Неклеточные организмы – вирусы – могут размножаться только в клетках. Она является основой развития многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки – зиготы; клетка – основа физиологических и биохимических процессов в организме, т.к. на клеточном уровне происходят в конечном счете все процессы.