A2. Ktorý vedec objavil bunku? 1) A. Leeuwenhoek 2) T. Schwann 3) R. Hooke 4) R. Virchow
A3. Obsah ktorého chemického prvku prevláda v sušine bunky? 1) dusík 2) uhlík 3) vodík 4) kyslík
A4. Ktorá fáza meiózy je znázornená na obrázku? 1) Anafáza I 2) Metafáza I 3) Metafáza II 4) Anafáza II
A5. Aké organizmy sú chemotrofy? 1) živočíchy 2) rastliny 3) nitrifikačné baktérie 4) huby A6. K tvorbe dvojvrstvového embrya dochádza v období 1) štiepenia 2) gastrulácie 3) organogenézy 4) postembryonálneho obdobia
A7. Súhrn všetkých génov organizmu sa nazýva 1) genetika 2) genofond 3) genocída 4) genotyp A8. V druhej generácii, s monohybridným krížením a s úplnou dominanciou, sa pozoruje rozdelenie znakov v pomere 1) 3:1 2) 1:2:1 3) 9:3:3:1 4) 1:1
A9. Fyzikálne mutagénne faktory zahŕňajú 1) ultrafialové žiarenie 2) kyselina dusitá 3) vírusy 4) benzopyrén
A10. V ktorej časti eukaryotickej bunky sa syntetizujú ribozomálne RNA? 1) ribozóm 2) drsný ER 3) jadierko 4) Golgiho aparát
A11. Aký je termín pre úsek DNA, ktorý kóduje jeden proteín? 1) kodón 2) antikodón 3) triplet 4) gén
A12. Pomenujte autotrofný organizmus 1) hríb 2) améba 3) bacil tuberkulózy 4) borovica
A13. Z čoho sa skladá jadrový chromatín? 1) karyoplazma 2) vlákna RNA 3) vláknité proteíny 4) DNA a proteíny
A14. V akom štádiu meiózy dochádza k prekríženiu? 1) profáza I 2) medzifáza 3) profáza II 4) anafáza I
A15. Čo sa tvorí z ektodermy počas organogenézy? 1) notochord 2) nervová trubica 3) mezoderm 4) endoderm
A16. Nebunková forma života je 1) euglena 2) bakteriofág 3) streptokok 4) nálevníky
A17. Syntéza bielkovín na mRNA sa nazýva 1) translácia 2) transkripcia 3) reduplikácia 4) disimilácia
A18. Vo svetlej fáze fotosyntézy nastáva 1) syntéza sacharidov 2) syntéza chlorofylu 3) absorpcia oxid uhličitý 4) fotolýza vody
A19. Delenie buniek so zachovaním chromozómová sada nazývaná 1) amitóza 2) meióza 3) gametogenéza 4) mitóza
A20. Metabolizmus plastov zahŕňa 1) glykolýzu 2) aeróbne dýchanie 3) zostavenie reťazca mRNA na DNA 4) rozklad škrobu na glukózu
A21. Vyberte nesprávne tvrdenie U prokaryotov je molekula DNA 1) uzavretá v kruhu 2) nie je spojená s proteínmi 3) obsahuje uracil namiesto tymínu 4) je prítomná v jednotného čísla
A22. Kde nastáva tretie štádium katabolizmu – úplná oxidácia alebo dýchanie? 1) v žalúdku 2) v mitochondriách 3) v lyzozómoch 4) v cytoplazme
A23. TO asexuálna reprodukcia označuje 1) partenokarpickú tvorbu plodov u uhoriek 2) partenogenézu včiel 3) rozmnožovanie tulipánov cibuľkami 4) samoopelenie v kvitnúcich rastlinách
A24. Aký organizmus sa vyvíja bez metamorfózy v postembryonálnom období? 1) jašterica 2) žaba 3) Colorado chrobák 4) lietať
A25. Vírus ľudskej imunodeficiencie postihuje 1) gonády 2) T-lymfocyty 3) erytrocyty 4) kožu a pľúca
A26. Diferenciácia buniek začína v štádiu 1) blastula 2) neurula 3) zygota 4) gastrula
A27. Čo sú proteínové monoméry? 1) monosacharidy 2) nukleotidy 3) aminokyseliny 4) enzýmy
A28. V ktorej organele dochádza k hromadeniu látok a tvorbe sekrečných vezikúl? 1) Golgiho aparát 2) drsný ER 3) plastid 4) lyzozóm
A29. Aké ochorenie sa dedí v závislosti od pohlavia? 1) hluchota 2) cukrovka 3) hemofília 4) hypertenzia
A30. Uveďte nesprávne vyhlásenie. Biologický význam meióza pozostáva z: 1) zvyšuje sa genetická diverzita organizmov 2) pri zmene podmienok prostredia sa zvyšuje stabilita druhu 3) objavuje sa možnosť rekombinácie znakov v dôsledku kríženia 4) pravdepodobnosť kombinačnej variability organizmov klesá.
b) kyslík c) uhlík d) vodík 2. Ktorý z chemických prvkov je súčasne zahrnutý v zložení kostného tkaniva a nukleové kyseliny? a) draslík b) fosfor c) vápnik d) zinok 3. Pri zamrznutí vody sa vzdialenosť medzi molekulami: a) zmenšuje b) zväčšuje sa c) nemení sa 4. U detí vzniká rachitída s nedostatkom: a) mangánu a železa b) vápnik a fosfor c) meď a zinok d) síra a dusík 5. Ktorý prvok je súčasťou molekuly chlorofylu? a) sodík b) draslík c) horčík d) chlór 6. Napíšte z množstva chemických prvkov: O, C, H, N, Fe, K, S, Zn, Cu, ktoré sa nachádzajú v článku: a) základné organické zlúčeniny b) makroprvky c) mikroprvky 7. Vypíšte z navrhnutého radu prvkov: O, Si, Fe, H, C, N, Al, Mg tie, ktoré prevládajú: a) v živej prírode b) v neživá príroda 8. Akú hodnotu má voda pre život bunky: a) médium pre chemické prvky b) rozpúšťadlo c) zdroj kyslíka pri fotosyntéze Chemické zloženie bunky. Organická hmota. 1. Ktoré z nasledujúcich chemické zlúčeniny nie je biopolymér? a) proteín b) glukóza c) DNA d) celulóza 2. Z akých zlúčenín sa pri fotosyntéze syntetizujú uhľovodíky? a) od O2 a H2O b) od CO2 a H2 c) od CO2 a H2O d) od CO2 a H2CO3 3. Ktorý prípravok je vhodnejšie podávať unavenému maratónskemu bežcovi na diaľku na udržanie sily? a) kúsok cukru b) trochu maslo c) kúsok mäsa d) trochu minerálka 4. Schopnosť tiav dobre znášať smäd sa vysvetľuje tým, že tuky: a) zadržiavajú vodu v tele b) uvoľňujú vodu pri oxidácii c) vytvárajú tepelnoizolačnú vrstvu, ktorá znižuje odparovanie 5. Najväčšie množstvo energie je uvoľnené pri rozklade jedného gramu: a) C5H12O5 b) C6H10O6 c) C6H12O6 d) C6H12O5 6. V ktorom prípade je správne napísaný vzorec molekuly glukózy? a) éter b) alkohol c) voda d) kyselina chlorovodíková
Správa o chemickom prvku Cu (meď)1.Význam chemikálií
prvok pre ľudské telo
2. K čomu vedie nedostatok tohto prvku?
3.K čomu vedie nadbytok tohto prvku?
4.Aké potraviny obsahujú
Bunka je základnou jednotkou života na Zemi. Má všetky vlastnosti živého organizmu: rastie, rozmnožuje sa, vymieňa si látky a energiu s okolím a reaguje na vonkajšie podnety. Začiatok biologickej evolúcie je spojený s objavením sa bunkových foriem života na Zemi. Jednobunkové organizmy sú bunky, ktoré existujú oddelene od seba. Telo všetkých mnohobunkových organizmov – živočíchov a rastlín – je postavené z väčšieho či menšieho počtu buniek, ktoré sú akýmisi blokmi, ktoré tvoria zložitý organizmus. Bez ohľadu na to, či je bunka integrálnym živým systémom - samostatným organizmom alebo tvorí len jeho časť, je vybavená súborom charakteristík a vlastností spoločných pre všetky bunky.
Chemické zloženie bunky
V bunkách sa našlo asi 60 prvkov periodická tabuľka Mendelejeva, ktoré sa nachádzajú aj v neživej prírode. To je jeden z dôkazov spoločného bývania a neživej prírode. V živých organizmoch sú najrozšírenejšie vodík, kyslík, uhlík a dusík, ktoré tvoria asi 98 % hmoty buniek. Je to spôsobené zvláštnymi chemickými vlastnosťami vodíka, kyslíka, uhlíka a dusíka, v dôsledku čoho sa ukázali ako najvhodnejšie na tvorbu molekúl, ktoré vykonávajú biologické funkcie. Tieto štyri prvky sú schopné vytvárať veľmi silné kovalentné väzby párovaním elektrónov patriacich dvom atómom. Kovalentne viazané atómy uhlíka môžu tvoriť kostry nespočetných rôznych organických molekúl. Keďže atómy uhlíka ľahko vytvárajú kovalentné väzby s kyslíkom, vodíkom, dusíkom a sírou, organické molekuly dosahujú výnimočnú zložitosť a štrukturálnu rozmanitosť.
Okrem štyroch hlavných prvkov bunka obsahuje značné množstvá (10. a 100. zlomok percenta) železa, draslíka, sodíka, vápnika, horčíka, chlóru, fosforu a síry. Všetky ostatné prvky (zinok, meď, jód, fluór, kobalt, mangán atď.) sa v bunke nachádzajú vo veľmi malom množstve a preto sa nazývajú stopové prvky.
Chemické prvky sú súčasťou anorganických a organických zlúčenín. Anorganické zlúčeniny zahŕňajú vodu, minerálne soli, oxid uhličitý, kyseliny a zásady. Organické zlúčeniny sú bielkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy, tuky (lipidy) a lipoidy. Okrem kyslíka, vodíka, uhlíka a dusíka môžu obsahovať ďalšie prvky. Niektoré bielkoviny obsahujú síru. Fosfor je súčasťou nukleových kyselín. Molekula hemoglobínu zahŕňa železo, horčík sa podieľa na konštrukcii molekuly chlorofylu. Mikroelementy, napriek ich extrémne nízkemu obsahu v živých organizmoch, zohrávajú dôležitú úlohu v životných procesoch. Jód je súčasťou hormónu štítna žľaza– tyroxín, kobalt – v zložení vitamín B 12, hormón ostrovčekovej časti pankreasu – inzulín – obsahuje zinok. U niektorých rýb zaberá meď miesto železa v molekulách pigmentu prenášajúceho kyslík.
Anorganické látky
Voda. H 2 O je najbežnejšou zlúčeninou v živých organizmoch. Jeho obsah v rôznych bunkách sa značne líši: od 10 % v zubnej sklovine po 98 % v tele medúzy, ale v priemere tvorí asi 80 % telesnej hmotnosti. Mimoriadne dôležitá úloha vody pri podpore životných procesov je spôsobená jej fyzikálno-chemickými vlastnosťami. Polarita molekúl a schopnosť vytvárať vodíkové väzby robí z vody dobré rozpúšťadlo pre obrovské množstvo látok. Väčšina chemických reakcií prebiehajúcich v bunke môže prebiehať iba vo vodnom roztoku. Voda sa tiež podieľa na mnohých chemických premenách.
Celkový počet vodíkových väzieb medzi molekulami vody sa mení v závislosti od t °. Na t ° Keď sa ľad topí, približne 15 % vodíkových väzieb sa zničí, pri t° 40 °C - polovica. Pri prechode do plynného skupenstva sa zničia všetky vodíkové väzby. To vysvetľuje vysokú mernú tepelnú kapacitu vody. Pri zmene teploty vonkajšieho prostredia voda pohlcuje alebo uvoľňuje teplo v dôsledku prasknutia alebo novotvorby vodíkových väzieb. Takto sa ukáže, že kolísanie teploty vo vnútri bunky je menšie ako v prostredí. Vysoké výparné teplo je základom účinného mechanizmu prenosu tepla v rastlinách a živočíchoch.
Voda ako rozpúšťadlo sa podieľa na javoch osmózy, ktorá hrá dôležitú úlohu v živote buniek tela. Osmóza je prienik molekúl rozpúšťadla cez polopriepustnú membránu do roztoku látky. Polopriepustné membrány sú tie, ktoré umožňujú prechod molekulám rozpúšťadla, ale neumožňujú prechod molekúl rozpustenej látky (alebo iónov). Preto je osmóza jednosmerná difúzia molekúl vody v smere roztoku.
Minerálne soli. Väčšina anorganických látok v bunkách je vo forme solí v disociovanom alebo pevnom stave. Koncentrácia katiónov a aniónov v bunke a v jej prostredí nie je rovnaká. Bunka obsahuje pomerne veľa K a veľa Na. V extracelulárnom prostredí, napríklad v krvnej plazme, v morská voda, naopak je tam veľa sodíka a málo draslíka. Dráždivosť buniek závisí od pomeru koncentrácií iónov Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. V tkanivách mnohobunkových živočíchov je K súčasťou mnohobunkovej látky, ktorá zabezpečuje súdržnosť buniek a ich usporiadané usporiadanie. Osmotický tlak v bunke a jej pufrovacie vlastnosti do značnej miery závisia od koncentrácie solí. Pufrovanie je schopnosť bunky udržiavať mierne zásaditú reakciu svojho obsahu na konštantnej úrovni. Pufrovanie vo vnútri článku zabezpečujú hlavne ióny H 2 PO 4 a HPO 4 2-. V extracelulárnych tekutinách a krvi zohrávajú úlohu pufra H 2 CO 3 a HCO 3 -. Anióny viažu H ióny a hydroxidové ióny (OH -), vďaka čomu zostáva reakcia extracelulárnych tekutín vo vnútri bunky prakticky nezmenená. Nerozpustné minerálne soli (napríklad fosforečnan vápenatý) poskytujú pevnosť kostnému tkanivu stavovcov a schránkam mäkkýšov.
Organická bunková hmota
Veveričky. Medzi organickými látkami bunky sú bielkoviny na prvom mieste v množstve (10–12 % z celkovej hmoty bunky), ako aj v dôležitosti. Proteíny sú vysokomolekulárne polyméry (s molekulovou hmotnosťou od 6000 do 1 milióna a viac), ktorých monoméry sú aminokyseliny. Živé organizmy využívajú 20 aminokyselín, aj keď ich je oveľa viac. Zloženie akejkoľvek aminokyseliny zahŕňa aminoskupinu (-NH 2), ktorá má zásadité vlastnosti, a karboxylovú skupinu (-COOH), ktorá má kyslé vlastnosti. Dve aminokyseliny sa spoja do jednej molekuly vytvorením väzby HN-CO, čím sa uvoľní molekula vody. Väzba medzi aminoskupinou jednej aminokyseliny a karboxylovou skupinou druhej sa nazýva peptidová väzba. Proteíny sú polypeptidy obsahujúce desiatky a stovky aminokyselín. Molekuly rôznych proteínov sa navzájom líšia molekulovou hmotnosťou, počtom, zložením aminokyselín a sekvenciou ich umiestnenia v polypeptidovom reťazci. Je teda zrejmé, že proteíny sú mimoriadne rôznorodé; ich počet vo všetkých typoch živých organizmov sa odhaduje na 10 10 - 10 12.
Reťazec aminokyselín spojených kovalentne peptidovými väzbami v špecifickej sekvencii sa nazýva primárna štruktúra proteínu. V bunkách vyzerajú proteíny ako špirálovito stočené vlákna alebo guľôčky (guličky). Vysvetľuje to skutočnosť, že v prírodnom proteíne je polypeptidový reťazec usporiadaný presne definovaným spôsobom v závislosti od chemická štruktúra aminokyseliny, ktoré obsahuje.
Najprv sa polypeptidový reťazec zloží do špirály. K príťažlivosti dochádza medzi atómami susedných závitov a vznikajú vodíkové väzby najmä medzi skupinami NH a CO umiestnenými na susedných závitoch. Reťazec aminokyselín, skrútený vo forme špirály, tvorí sekundárnu štruktúru proteínu. V dôsledku ďalšieho skladania špirály vzniká konfigurácia špecifická pre každý proteín, nazývaná terciárna štruktúra. Terciárna štruktúra je spôsobená pôsobením kohéznych síl medzi hydrofóbnymi radikálmi nachádzajúcimi sa v niektorých aminokyselinách a kovalentnými väzbami medzi SH skupinami aminokyseliny cysteínu ( S-S-spojenie). Počet aminokyselín s hydrofóbnymi radikálmi a cysteínom, ako aj poradie ich usporiadania v polypeptidovom reťazci sú špecifické pre každý proteín. V dôsledku toho sú znaky terciárnej štruktúry proteínu určené jeho primárnou štruktúrou. Proteín vykazuje biologickú aktivitu iba vo forme terciárnej štruktúry. Preto nahradenie čo i len jednej aminokyseliny v polypeptidovom reťazci môže viesť k zmene konfigurácie proteínu a k zníženiu alebo strate jeho biologickej aktivity.
V niektorých prípadoch sa molekuly proteínov navzájom spájajú a môžu vykonávať svoju funkciu iba vo forme komplexov. Hemoglobín je teda komplexom štyroch molekúl a iba v tejto forme je schopný viazať a transportovať kyslík. Takéto agregáty predstavujú kvartérnu štruktúru proteínu. Na základe zloženia sa bielkoviny delia do dvoch hlavných tried – jednoduché a zložité. Jednoduché proteíny pozostávajú iba z aminokyselín, nukleových kyselín (nukleotidov), lipidov (lipoproteíny), Me (metaloproteíny), P (fosfoproteíny).
Funkcie proteínov v bunke sú mimoriadne rôznorodé. Jednou z najdôležitejších je konštrukčná funkcia: proteíny sa podieľajú na tvorbe všetkých bunkových membrán a bunkových organel, ako aj vnútrobunkových štruktúr. Výhradne dôležité má enzymatickú (katalytickú) úlohu bielkovín. Enzýmy urýchľujú chemické reakcie prebiehajúce v bunke 10 až 100 miliónov krát. Funkciu motora zabezpečujú špeciálne kontraktilné proteíny. Tieto proteíny sa podieľajú na všetkých typoch pohybov, ktorých sú bunky a organizmy schopné: blikanie mihalníc a bitie bičíkov u prvokov, svalová kontrakcia u zvierat, pohyb listov u rastlín atď. Transportná funkcia proteínov je pripojiť chemické prvky (napríklad hemoglobín pridáva O) alebo biologicky aktívne látky (hormóny) a preniesť ich do tkanív a orgánov tela. Ochranná funkcia je vyjadrená vo forme produkcie špeciálnych proteínov, nazývaných protilátky, v reakcii na prenikanie cudzích proteínov alebo buniek do tela. Protilátky viažu a neutralizujú cudzie látky. Bielkoviny zohrávajú dôležitú úlohu ako zdroj energie. S úplným štiepaním 1g. Uvoľní sa 17,6 kJ (~4,2 kcal) bielkovín.
Sacharidy. Sacharidy alebo sacharidy sú organické látky s všeobecný vzorec(CH20) n. Väčšina uhľohydrátov má dvojnásobný počet atómov H ďalšie číslo O atómy, ako v molekulách vody. Preto sa tieto látky nazývali sacharidy. V živej bunke sa sacharidy nachádzajú v množstve nepresahujúcom 1-2, niekedy 5% (v pečeni, vo svaloch). Rastlinné bunky sú najbohatšie na sacharidy, kde ich obsah v niektorých prípadoch dosahuje 90 % hmotnosti sušiny (semená, hľuzy zemiakov a pod.).
Sacharidy sú jednoduché a zložité. Jednoduché sacharidy sa nazývajú monosacharidy. V závislosti od počtu uhľohydrátových atómov v molekule sa monosacharidy nazývajú triózy, tetrózy, pentózy alebo hexózy. Zo šiestich uhlíkových monosacharidov – hexóz – sú najdôležitejšie glukóza, fruktóza a galaktóza. Glukóza je obsiahnutá v krvi (0,1-0,12%). Pentózy ribóza a deoxyribóza sa nachádzajú v nukleových kyselinách a ATP. Ak sú dva monosacharidy spojené v jednej molekule, zlúčenina sa nazýva disacharid. Stolový cukor, získavaný z trstiny alebo cukrovej repy, pozostáva z jednej molekuly glukózy a jednej molekuly fruktózy, mliečny cukor je vyrobený z glukózy a galaktózy.
Komplexné sacharidy vytvorené z mnohých monosacharidov sa nazývajú polysacharidy. Monomérom polysacharidov, ako je škrob, glykogén, celulóza, je glukóza. Sacharidy plnia dve hlavné funkcie: stavebnú a energetickú. Celulóza tvorí steny rastlinných buniek. Komplexný polysacharid chitín slúži ako hlavná štruktúrna zložka exoskeletu článkonožcov. Chitín plní v hubách aj konštrukčnú funkciu. Sacharidy zohrávajú v bunke úlohu hlavného zdroja energie. Pri oxidácii 1 g sacharidov sa uvoľní 17,6 kJ (~4,2 kcal). Škrob v rastlinách a glykogén u zvierat sa ukladajú v bunkách a slúžia ako energetická rezerva.
Nukleové kyseliny. Význam nukleových kyselín v bunke je veľmi veľký. Zvláštnosti ich chemickej štruktúry poskytujú možnosť ukladať, prenášať a dediť dcérskym bunkám informácie o štruktúre proteínových molekúl, ktoré sa syntetizujú v každom tkanive v určitom štádiu individuálneho vývoja. Keďže väčšina vlastností a charakteristík buniek je spôsobená proteínmi, je zrejmé, že stabilita nukleových kyselín je najdôležitejšia podmienka normálne fungovanie buniek a celých organizmov. Akékoľvek zmeny v štruktúre buniek alebo v činnosti fyziologických procesov v nich, čím sa ovplyvňuje životná činnosť. Štúdium štruktúry nukleových kyselín je mimoriadne dôležité pre pochopenie dedičnosti znakov v organizmoch a zákonitostí fungovania ako jednotlivých buniek, tak aj bunkových systémov – tkanív a orgánov.
Existujú 2 typy nukleových kyselín – DNA a RNA. DNA je polymér pozostávajúci z dvoch nukleotidových helixov usporiadaných do dvojitej špirály. Monoméry molekúl DNA sú nukleotidy pozostávajúce z dusíkatej bázy (adenín, tymín, guanín alebo cytozín), sacharidu (deoxyribózy) a zvyšku kyseliny fosforečnej. Dusíkaté bázy v molekule DNA sú navzájom spojené nerovnakým počtom H-väzieb a sú usporiadané do párov: adenín (A) je vždy proti tymínu (T), guanín (G) proti cytozínu (C). Schematicky možno usporiadanie nukleotidov v molekule DNA znázorniť takto:
Obr. 1. Umiestnenie nukleotidov v molekule DNA
Z obr.1. je jasné, že nukleotidy sú navzájom spojené nie náhodne, ale selektívne. Schopnosť selektívnej interakcie adenínu s tymínom a guanínu s cytozínom sa nazýva komplementarita. Komplementárna interakcia určitých nukleotidov sa vysvetľuje zvláštnosťami priestorového usporiadania atómov v ich molekulách, ktoré im umožňujú priblížiť sa a vytvárať H-väzby. V polynukleotidovom reťazci sú susedné nukleotidy navzájom spojené cez cukor (deoxyribóza) a zvyšok kyseliny fosforečnej. RNA, podobne ako DNA, je polymér, ktorého monoméry sú nukleotidy. Dusíkaté bázy troch nukleotidov sú rovnaké ako tie, ktoré tvoria DNA (A, G, C); štvrtý - uracil (U) - je prítomný v molekule RNA namiesto tymínu. Nukleotidy RNA sa líšia od nukleotidov DNA štruktúrou sacharidov, ktoré obsahujú (ribóza namiesto deoxyribózy).
V reťazci RNA sú nukleotidy spojené vytvorením kovalentných väzieb medzi ribózou jedného nukleotidu a zvyškom kyseliny fosforečnej iného. Štruktúra sa medzi dvojvláknovou RNA líši. Dvojvláknové RNA sú strážcami genetickej informácie v rade vírusov, t.j. Vykonávajú funkcie chromozómov. Jednovláknová RNA prenáša informácie o štruktúre bielkovín z chromozómu do miesta ich syntézy a podieľa sa na syntéze bielkovín.
Existuje niekoľko typov jednovláknovej RNA. Ich mená sú určené ich funkciou alebo umiestnením v bunke. Väčšina RNA v cytoplazme (až 80-90%) je ribozomálna RNA (rRNA), obsiahnutá v ribozómoch. Molekuly rRNA sú relatívne malé a pozostávajú v priemere z 10 nukleotidov. Ďalší typ RNA (mRNA), ktorý nesie informácie o sekvencii aminokyselín v proteínoch, ktoré sa musia syntetizovať na ribozómy. Veľkosť týchto RNA závisí od dĺžky oblasti DNA, z ktorej boli syntetizované. Transferové RNA vykonávajú niekoľko funkcií. Dodávajú aminokyseliny na miesto syntézy proteínov, „rozpoznávajú“ (princípom komplementarity) triplet a RNA zodpovedajúcu prenesenej aminokyseline a uskutočňujú presnú orientáciu aminokyseliny na ribozóme.
Tuky a lipoidy. Tuky sú zlúčeniny vysokomolekulárnych mastných kyselín a trojsýtneho alkoholu glycerolu. Tuky sa vo vode nerozpúšťajú – sú hydrofóbne. V bunke sú vždy ďalšie komplexné hydrofóbne tukom podobné látky nazývané lipoidy. Jednou z hlavných funkcií tukov je energia. Pri rozklade 1 g tukov na CO 2 a H 2 O sa uvoľní veľké množstvo energie – 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Obsah tuku v bunke sa pohybuje od 5-15% hmotnosti sušiny. V živých tkanivových bunkách sa množstvo tuku zvyšuje na 90%. Hlavnou funkciou tukov v živočíšnom (a čiastočne aj rastlinnom) svete je ukladanie.
Keď sa 1 g tuku úplne zoxiduje (na oxid uhličitý a vodu), uvoľní sa asi 9 kcal energie. (1 kcal = 1000 cal; kalória (cal, cal) - mimosystémová jednotka množstva práce a energie, ktorá sa rovná množstvu tepla potrebného na štandardné zohriatie 1 ml vody o 1 °C atmosferický tlak 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Pri oxidácii 1 g bielkovín alebo sacharidov (v tele) sa uvoľnia len asi 4 kcal/g. V rôznych vodných organizmoch – od jednobunkových rozsievok až po žraloky veľké – bude tuk „plávať“, čím sa zníži priemerná telesná hustota. Hustota živočíšnych tukov je asi 0,91-0,95 g/cm³. Hustota kostného tkaniva stavovcov je blízka 1,7-1,8 g/cm³ a priemerná hustota väčšiny ostatných tkanív je blízka 1 g/cm³. Je jasné, že na „vyrovnanie“ ťažkej kostry potrebujete pomerne veľa tuku.
Tuky a lipidy plnia aj konštrukčnú funkciu: sú súčasťou bunkových membrán. Kvôli zlej tepelnej vodivosti má tuk ochrannú funkciu. U niektorých živočíchov (tulene, veľryby) sa ukladá v podkožnom tukovom tkanive, pričom vytvára vrstvu hrubú až 1 m. Vznik niektorých lipoidov predchádza syntéze množstva hormónov. V dôsledku toho majú tieto látky aj funkciu regulácie metabolických procesov.
Organizmy sa skladajú z buniek. Bunky rôznych organizmov majú podobné chemické zloženie. Tabuľka 1 uvádza hlavné chemické prvky nachádzajúce sa v bunkách živých organizmov.
Tabuľka 1. Obsah chemických prvkov v bunke
Na základe obsahu v bunke možno rozlíšiť tri skupiny prvkov. Prvá skupina zahŕňa kyslík, uhlík, vodík a dusík. Tvoria takmer 98 % celkového zloženia bunky. Do druhej skupiny patrí draslík, sodík, vápnik, síra, fosfor, horčík, železo, chlór. Ich obsah v bunke predstavuje desatiny a stotiny percenta. Prvky týchto dvoch skupín sú klasifikované ako makronutrienty(z gréčtiny makro- veľký).
Zvyšné prvky, zastúpené v bunke v stotinách a tisícinách percenta, sú zaradené do tretej skupiny. Toto mikroelementy(z gréčtiny mikro- malý).
V bunke sa nenašli žiadne prvky jedinečné pre živú prírodu. Všetky uvedené chemické prvky sú tiež súčasťou neživej prírody. To naznačuje jednotu živej a neživej prírody.
Nedostatok akéhokoľvek prvku môže viesť k ochoreniu a dokonca k smrti tela, pretože každý prvok zohráva špecifickú úlohu. Makroelementy prvej skupiny tvoria základ biopolymérov - proteíny, sacharidy, nukleové kyseliny, ako aj lipidy, bez ktorých je život nemožný. Síra je súčasťou niektorých bielkovín, fosfor je súčasťou nukleových kyselín, železo je súčasťou hemoglobínu a horčík je súčasťou chlorofylu. Vápnik hrá dôležitú úlohu v metabolizme.
Niektoré chemické prvky obsiahnuté v bunke sú súčasťou anorganických látok – minerálnych solí a vody.
Minerálne soli sa v bunke nachádzajú spravidla vo forme katiónov (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) a aniónov (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), ktorých pomer určuje kyslosť prostredia, ktorá je dôležitá pre život buniek.
(V mnohých bunkách je prostredie mierne zásadité a jeho pH sa takmer nemení, keďže sa v ňom neustále udržiava určitý pomer katiónov a aniónov.)
Z anorganických látok v živej prírode zohráva obrovskú úlohu voda.
Bez vody je život nemožný. Tvorí významnú masu väčšiny buniek. Veľa vody je obsiahnuté v bunkách mozgu a ľudských embryách: viac ako 80 % vody; v bunkách tukového tkaniva - len 40,% Do staroby sa obsah vody v bunkách znižuje. Osoba, ktorá stratila 20% vody, zomrie.
Jedinečné vlastnosti vody určujú jej úlohu v tele. Podieľa sa na termoregulácii, ktorá je spôsobená vysokou tepelnou kapacitou vody – spotrebou veľká kvantita energie pri zahrievaní. Čo určuje vysokú tepelnú kapacitu vody?
V molekule vody je atóm kyslíka kovalentne viazaný na dva atómy vodíka. Molekula vody je polárna, pretože atóm kyslíka má čiastočne záporný náboj a každý z dvoch atómov vodíka ho má
Čiastočne kladný náboj. Vodíková väzba sa vytvára medzi atómom kyslíka jednej molekuly vody a atómom vodíka inej molekuly. Vodíkové väzby poskytujú spojenie veľké číslo molekuly vody. Pri ohrievaní vody sa značná časť energie minie na rozbitie vodíkových väzieb, čo určuje jej vysokú tepelnú kapacitu.
voda - dobré rozpúšťadlo. Vďaka svojej polarite interagujú jeho molekuly s kladne a záporne nabitými iónmi, čím podporujú rozpúšťanie látky. Vo vzťahu k vode sa všetky bunkové látky delia na hydrofilné a hydrofóbne.
Hydrofilné(z gréčtiny hydro- voda a filleo- láska) sa nazývajú látky, ktoré sa rozpúšťajú vo vode. Patria sem iónové zlúčeniny (napríklad soli) a niektoré neiónové zlúčeniny (napríklad cukry).
Hydrofóbne(z gréčtiny hydro- voda a Phobos- strach) sú látky nerozpustné vo vode. Patria sem napríklad lipidy.
Voda hrá dôležitú úlohu v chemických reakciách, ktoré prebiehajú v bunke vo vodných roztokoch. Rozpúšťa produkty metabolizmu, ktoré telo nepotrebuje, a tým podporuje ich odstraňovanie z tela. Vysoký obsah vody v bunke to dáva elasticita. Voda podporuje pohyb rôzne látky v rámci bunky alebo z bunky do bunky.
Telesá živej a neživej prírody pozostávajú z rovnakých chemických prvkov. Živé organizmy obsahujú anorganické látky – vodu a minerálne soli. Životne dôležité početné funkcie vody v bunke sú určené charakteristikami jej molekúl: ich polaritou, schopnosťou vytvárať vodíkové väzby.
ANORGANICKÉ KOMPONENTY BUNKY
Asi 90 prvkov sa nachádza v bunkách živých organizmov a asi 25 z nich sa nachádza takmer vo všetkých bunkách. Chemické prvky sa na základe ich obsahu v bunke delia do troch veľkých skupín: makroprvky (99 %), mikroprvky (1 %), ultramikroprvky (menej ako 0,001 %).
Medzi makroprvky patrí kyslík, uhlík, vodík, fosfor, draslík, síra, chlór, vápnik, horčík, sodík, železo.
Medzi mikroelementy patrí mangán, meď, zinok, jód, fluór.
Ultramikroelementy zahŕňajú striebro, zlato, bróm a selén.
| PRVKY | OBSAH V TELE (%) | BIOLOGICKÝ VÝZNAM |
| Makronutrienty: | ||
| O.C.H.N. | 62-3 | Obsahuje všetky organické látky v bunkách, vodu |
| Fosfor R | 1,0 | Sú súčasťou nukleových kyselín, ATP (tvorí vysokoenergetické väzby), enzýmov, kostného tkaniva a zubnej skloviny |
| Vápnik Ca +2 | 2,5 | V rastlinách je súčasťou bunkovej membrány, u zvierat - v zložení kostí a zubov, aktivuje zrážanie krvi |
| Mikroelementy: | 1-0,01 | |
| Sulphur S | 0,25 | Obsahuje bielkoviny, vitamíny a enzýmy |
| Draslík K+ | 0,25 | Spôsobuje vedenie nervových impulzov; aktivátor enzýmov syntézy bielkovín, procesy fotosyntézy, rast rastlín |
| Chlór CI - | 0,2 | Je súčasťou žalúdočnej šťavy vo forme kyseliny chlorovodíkovej, aktivuje enzýmy |
| Sodík Na+ | 0,1 | Zabezpečuje vedenie nervových vzruchov, udržiava osmotický tlak v bunke, stimuluje syntézu hormónov |
| Horčík Mg +2 | 0,07 | Časť molekuly chlorofylu, ktorá sa nachádza v kostiach a zuboch, aktivuje syntézu DNA a energetický metabolizmus |
| jód I - | 0,1 | Časť hormónu štítnej žľazy - tyroxínu, ovplyvňuje metabolizmus |
| Železo Fe+3 | 0,01 | Je súčasťou hemoglobínu, myoglobínu, šošovky a rohovky oka, je enzýmovým aktivátorom a podieľa sa na syntéze chlorofylu. Zabezpečuje transport kyslíka do tkanív a orgánov |
| Ultramikroelementy: | menej ako 0,01, stopové množstvá | |
| Meď Si +2 | Podieľa sa na procesoch hematopoézy, fotosyntézy, katalyzuje intracelulárne oxidačné procesy | |
| Mangán Mn | Zvyšuje produktivitu rastlín, aktivuje proces fotosyntézy, ovplyvňuje hematopoetické procesy | |
| Bor V | Ovplyvňuje rastové procesy rastlín | |
| Fluór F | Je súčasťou zubnej skloviny, ak je nedostatok, vzniká kaz, ak je nadbytok, vzniká fluoróza. | |
| Látky: | ||
| N 20 | 60-98 | Tvorí vnútorné prostredie tela, podieľa sa na procesoch hydrolýzy a štruktúruje bunku. Univerzálne rozpúšťadlo, katalyzátor, účastník chemických reakcií |
ORGANICKÉ KOMPONENTY BUNIEK
| LÁTKY | ŠTRUKTÚRA A VLASTNOSTI | FUNKCIE |
| Lipidy | ||
| Estery vyšších mastných kyselín a glycerolu. Zloženie fosfolipidov navyše obsahuje zvyšok H3PO4. Majú hydrofóbne alebo hydrofilno-hydrofóbne vlastnosti a vysokú energetickú náročnosť | Stavebníctvo- tvorí bilipidovú vrstvu všetkých membrán. energie. Termoregulačné. Ochranný. Hormonálne(kortikosteroidy, pohlavné hormóny). Komponenty vitamíny D, E. Zdroj vody v tele živina |
|
| Sacharidy | ||
| Monosacharidy: glukóza, fruktóza, ribóza, deoxyribóza |
Vysoko rozpustný vo vode | energie |
| Disacharidy: sacharóza, maltóza (sladový cukor) |
Rozpustný vo vode | Komponenty DNA, RNA, ATP |
| Polysacharidy: škrob, glykogén, celulóza |
Zle rozpustný alebo nerozpustný vo vode | Náhradná živina. Konštrukcia – obal rastlinnej bunky |
| Veveričky | Polyméry. Monoméry - 20 aminokyselín. | Enzýmy sú biokatalyzátory. |
| I štruktúra je sekvencia aminokyselín v polypeptidovom reťazci. Väzba - peptid - CO-NH- | Stavba – sú súčasťou membránových štruktúr, ribozómov. | |
| II štruktúra - a-helix, väzba - vodík | Motor (kontrakčné svalové bielkoviny). | |
| III štruktúra - priestorová konfigurácia a-špirály (globule). Väzby - iónové, kovalentné, hydrofóbne, vodíkové | Transport (hemoglobín). Ochranné (protilátky) Regulačné (hormóny, inzulín). | |
| IV štruktúra nie je charakteristická pre všetky proteíny. Spojenie viacerých polypeptidových reťazcov do jednej nadstavby Zle rozpustný vo vode. Akcia vysoké teploty, koncentrované kyseliny a zásady, soli ťažkých kovov spôsobujú denaturáciu | ||
| Nukleové kyseliny: | Biopolyméry. Skladá sa z nukleotidov | |
| DNA je deoxyribonukleová kyselina. | Nukleotidové zloženie: deoxyribóza, dusíkaté zásady - adenín, guanín, cytozín, tymín, zvyšok H 3 PO 4. Komplementarita dusíkatých zásad A = T, G = C. Dvojzávitnica. Schopný sebazdvojnásobenia | Tvoria chromozómy. Uchovávanie a prenos dedičných informácií, genetický kód. Biosyntéza RNA a proteínov. Kóduje primárnu štruktúru proteínu. Obsiahnuté v jadre, mitochondriách, plastidoch |
| RNA je ribonukleová kyselina. | Nukleotidové zloženie: ribóza, dusíkaté zásady - adenín, guanín, cytozín, uracil, zvyšok H 3 PO 4 Komplementárnosť dusíkatých zásad A = U, G = C. Jeden reťazec | |
| Messenger RNA | Prenos informácií o primárnej štruktúre proteínu, podieľa sa na biosyntéze proteínu | |
| Ribozomálna RNA | Buduje telo ribozómu | |
| Preneste RNA | Kóduje a transportuje aminokyseliny na miesto syntézy bielkovín – ribozómy | |
| Vírusová RNA a DNA | Genetický aparát vírusov | |
Enzýmy.
Najdôležitejšia funkcia bielkovín je katalytická. Proteínové molekuly, ktoré zvyšujú rýchlosť chemických reakcií v bunke o niekoľko rádov, sa nazývajú enzýmy. Ani jeden biochemický proces v tele neprebieha bez účasti enzýmov.
V súčasnosti bolo objavených viac ako 2000 enzýmov. Ich účinnosť je mnohonásobne vyššia ako účinnosť anorganických katalyzátorov používaných pri výrobe. 1 mg železa v enzýme kataláza teda nahradí 10 ton anorganického železa. Kataláza zvyšuje rýchlosť rozkladu peroxidu vodíka (H 2 O 2) 10 11-krát. Enzým, ktorý katalyzuje reakciu tvorby kyseliny uhličitej (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3), urýchľuje reakciu 10 7-krát.
Dôležitou vlastnosťou enzýmov je špecifickosť ich pôsobenia, každý enzým katalyzuje len jednu alebo malú skupinu podobných reakcií.
Látka, na ktorú enzým pôsobí, je tzv substrát. Štruktúry molekúl enzýmu a substrátu sa musia presne zhodovať. To vysvetľuje špecifickosť pôsobenia enzýmov. Keď sa substrát skombinuje s enzýmom, zmení sa priestorová štruktúra enzýmu.
Postupnosť interakcie medzi enzýmom a substrátom možno schematicky znázorniť:
Substrát+Enzým - Enzým-substrátový komplex - Enzým+Produkt.
Diagram ukazuje, že substrát sa spája s enzýmom za vzniku komplexu enzým-substrát. V tomto prípade sa substrát premení na novú látku - produkt. Zapnuté záverečná fáza enzým sa uvoľní z produktu a opäť interaguje s inou molekulou substrátu.
Enzýmy fungujú len pri určitej teplote, koncentrácii látok a kyslosti prostredia. Meniace sa podmienky vedú k zmenám v terciárnej a kvartérnej štruktúre molekuly proteínu a následne k potlačeniu aktivity enzýmu. Ako sa to stane? Len určitá časť molekuly enzýmu, tzv aktívne centrum. Aktívne centrum obsahuje 3 až 12 aminokyselinových zvyškov a vzniká ako výsledok ohybu polypeptidového reťazca.
Pod vplyvom rôznych faktorov sa mení štruktúra molekuly enzýmu. V tomto prípade je narušená priestorová konfigurácia aktívneho centra a enzým stráca svoju aktivitu.
Enzýmy sú proteíny, ktoré pôsobia ako biologické katalyzátory. Vďaka enzýmom sa rýchlosť chemických reakcií v bunkách zvyšuje o niekoľko rádov. Dôležitá vlastnosť enzýmy - špecifickosť účinku za určitých podmienok.
Nukleové kyseliny.
Nukleové kyseliny boli objavené v druhej polovici 19. storočia. Švajčiarsky biochemik F. Miescher, ktorý z bunkových jadier izoloval látku s vysokým obsahom dusíka a fosforu a nazval ju „nukleín“ (z lat. jadro- jadro).
Nukleové kyseliny uchovávajú dedičné informácie o štruktúre a fungovaní každej bunky a všetkých živých bytostí na Zemi. Existujú dva typy nukleových kyselín – DNA (deoxyribonukleová kyselina) a RNA (ribonukleová kyselina). Nukleové kyseliny, podobne ako proteíny, sú druhovo špecifické, to znamená, že organizmy každého druhu majú svoj vlastný typ DNA. Ak chcete zistiť dôvody druhovej špecifickosti, zvážte štruktúru nukleových kyselín.
Molekuly nukleových kyselín sú veľmi dlhé reťazce pozostávajúce z mnohých stoviek a dokonca miliónov nukleotidov. Každá nukleová kyselina obsahuje iba štyri typy nukleotidov. Funkcie molekúl nukleových kyselín závisia od ich štruktúry, nukleotidov, ktoré obsahujú, ich počtu v reťazci a sekvencie zlúčeniny v molekule.
Každý nukleotid pozostáva z troch zložiek: dusíkatej bázy, sacharidov a kyseliny fosforečnej. Každý nukleotid DNA obsahuje jednu zo štyroch typov dusíkatých báz (adenín - A, tymín - T, guanín - G alebo cytozín - C), ako aj deoxyribózový uhlík a zvyšok kyseliny fosforečnej.
DNA nukleotidy sa teda líšia len typom dusíkatej bázy.
Molekula DNA pozostáva z obrovského množstva nukleotidov spojených do reťazca v určitej sekvencii. Každý typ molekuly DNA má svoj vlastný počet a sekvenciu nukleotidov.
Molekuly DNA sú veľmi dlhé. Napríklad na zapísanie sekvencie nukleotidov v molekulách DNA z jednej ľudskej bunky (46 chromozómov) písmenami by bola potrebná kniha s približne 820 000 stranami. Striedanie štyroch typov nukleotidov môže vytvárať nekonečné množstvo variantov molekúl DNA. Tieto štruktúrne vlastnosti molekúl DNA im umožňujú uchovávať obrovské množstvo informácií o všetkých charakteristikách organizmov.
V roku 1953 americký biológ J. Watson a anglický fyzik F. Crick vytvorili model štruktúry molekuly DNA. Vedci zistili, že každá molekula DNA pozostáva z dvoch reťazcov prepojených a špirálovito stočených. Vyzerá to ako dvojitá špirála. V každom reťazci sa v špecifickej sekvencii striedajú štyri typy nukleotidov.
Nukleotidové zloženie DNA sa líši medzi rôznymi typmi baktérií, húb, rastlín a zvierat. Ale vekom sa to nemení, málo závisí od zmien životné prostredie. Nukleotidy sú párované, to znamená, že počet adenínových nukleotidov v akejkoľvek molekule DNA sa rovná počtu tymidínových nukleotidov (A-T) a počet cytozínových nukleotidov sa rovná počtu guanínových nukleotidov (C-G). Je to spôsobené tým, že vzájomné spojenie dvoch reťazcov v molekule DNA podlieha určitému pravidlu, a to: adenín jedného reťazca je vždy spojený dvoma vodíkovými väzbami iba s tymínom druhého reťazca a guanínom - tromi vodíkovými väzbami s cytozínom, to znamená, že nukleotidové reťazce jednej molekuly DNA sú komplementárne, navzájom sa dopĺňajúce.
Molekuly nukleových kyselín – DNA a RNA – sú tvorené nukleotidmi. DNA nukleotidy zahŕňajú dusíkatú bázu (A, T, G, C), sacharidovú deoxyribózu a zvyšok molekuly kyseliny fosforečnej. Molekula DNA je dvojitá špirála pozostávajúca z dvoch reťazcov spojených vodíkovými väzbami podľa princípu komplementarity. Funkciou DNA je uchovávať dedičné informácie.
Bunky všetkých organizmov obsahujú molekuly ATP – kyseliny adenozíntrifosforečnej. ATP je univerzálna bunková látka, ktorej molekula má energeticky bohaté väzby. Molekula ATP je jeden unikátny nukleotid, ktorý sa podobne ako ostatné nukleotidy skladá z troch zložiek: dusíkatej bázy – adenínu, uhľohydrátu – ribózy, no namiesto jednej obsahuje tri zvyšky molekúl kyseliny fosforečnej (obr. 12). Spoje označené na obrázku ikonou sú bohaté na energiu a sú tzv makroergický. Každá molekula ATP obsahuje dve vysokoenergetické väzby.
Pri prerušení vysokoenergetickej väzby a odstránení jednej molekuly kyseliny fosforečnej pomocou enzýmov sa uvoľní 40 kJ/mol energie a ATP sa premení na ADP - kyselinu adenozíndifosforečnú. Keď sa odstráni ďalšia molekula kyseliny fosforečnej, uvoľní sa ďalších 40 kJ/mol; Vzniká AMP – kyselina adenozínmonofosforečná. Tieto reakcie sú reverzibilné, to znamená, že AMP sa môže premeniť na ADP, ADP na ATP.
Molekuly ATP sa nielen štiepia, ale aj syntetizujú, takže ich obsah v bunke je relatívne konštantný. Význam ATP v živote bunky je obrovský. Tieto molekuly hrajú vedúcu úlohu v energetickom metabolizme potrebnom na zabezpečenie života bunky a organizmu ako celku.
Ryža. 12. Schéma štruktúry ATP.| adenín - |
Molekula RNA je zvyčajne jeden reťazec, ktorý pozostáva zo štyroch typov nukleotidov – A, U, G, C. Sú známe tri hlavné typy RNA: mRNA, rRNA, tRNA. Obsah molekúl RNA v bunke nie je konštantný, zúčastňujú sa na biosyntéze bielkovín. ATP je univerzálna energetická látka bunky, ktorá obsahuje energeticky bohaté väzby. ATP hrá ústrednú úlohu v metabolizme bunkovej energie. RNA a ATP sa nachádzajú v jadre aj v cytoplazme bunky.
Úlohy a testy na tému "Téma 4. "Chemické zloženie bunky."
- polymér, monomér;
- sacharid, monosacharid, disacharid, polysacharid;
- lipid, mastná kyselina, glycerol;
- aminokyselina, peptidová väzba, proteín;
- katalyzátor, enzým, aktívne miesto;
- nukleová kyselina, nukleotid.
Algoritmus na riešenie problémov.
Typ 1. Samokopírovanie DNA.
Jeden z reťazcov DNA má nasledujúcu nukleotidovú sekvenciu:
AGTACCGATACCGATTTACCG...
Akú nukleotidovú sekvenciu má druhý reťazec tej istej molekuly?
Na napísanie nukleotidovej sekvencie druhého vlákna molekuly DNA, keď je známa sekvencia prvého vlákna, stačí nahradiť tymín adenínom, adenín tymínom, guanín cytozínom a cytozín guanínom. Po vykonaní tejto výmeny dostaneme postupnosť:
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...
Typ 2. Kódovanie proteínov.
Reťazec aminokyselín proteínu ribonukleázy má nasledujúci začiatok: lyzín-glutamín-treonín-alanín-alanín-alanín-lyzín...
Akou nukleotidovou sekvenciou začína gén zodpovedajúci tomuto proteínu?
Na tento účel použite tabuľku genetického kódu. Pre každú aminokyselinu nájdeme jej kódové označenie v tvare zodpovedajúcej trojice nukleotidov a zapíšeme ju. Usporiadaním týchto tripletov jeden po druhom v rovnakom poradí ako zodpovedajúce aminokyseliny dostaneme vzorec pre štruktúru sekcie messenger RNA. Spravidla je takýchto trojčiat niekoľko, výber sa robí podľa vášho rozhodnutia (berie sa však len jedna z trojčiat). Podľa toho môže existovať niekoľko riešení.
ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG
Akou sekvenciou aminokyselín začína proteín, ak je kódovaný nasledujúcou sekvenciou nukleotidov:
ACGGCCATGGCCGGT...
Pomocou princípu komplementarity nájdeme štruktúru sekcie messengerovej RNA vytvorenej na danom segmente molekuly DNA:
UGGGGGUACGGGGCA...
Potom sa obrátime na tabuľku genetického kódu a pre každú trojicu nukleotidov, počnúc prvým, nájdeme a zapíšeme zodpovedajúcu aminokyselinu:
Cysteín-glycín-tyrozín-arginín-prolín-...
Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. " Všeobecná biológia Moskva, „Osvietenie“, 2000
- Téma 4. "Chemické zloženie bunky." §2-§7 str. 7-21
- Téma 5. "Fotosyntéza." §16-17 s. 44-48
- Téma 6. "Bunečné dýchanie." §12-13 s. 34-38
- Téma 7. "Genetická informácia." §14-15 s. 39-44
Asi 70 prvkov periodického systému prvkov D.I.
Najväčší špecifická hmotnosť Elementárne zloženie bunky pozostáva z kyslíka, uhlíka, vodíka a dusíka. Ide o tzv základné alebo živiny. Tieto prvky tvoria viac ako 95 % hmoty buniek a ich relatívny obsah v živej hmote je oveľa vyšší ako v zemská kôra. Životne dôležité sú aj vápnik, fosfor, síra, draslík, chlór, sodík, horčík, jód a železo. Ich obsah v bunke sa počíta v desatinách a stotinách percenta. Uvedené prvky tvoria skupinu makronutrienty.
Ostatné chemické prvky: meď, mangán, molybdén, kobalt, zinok, bór, fluór, chróm, selén, hliník, jód, železo, kremík - sú obsiahnuté v extrémne malých množstvách (menej ako 0,01 % bunkovej hmoty). Patria do skupiny mikroelementy.
Percentuálny obsah konkrétneho prvku v tele nijako necharakterizuje mieru jeho dôležitosti a nevyhnutnosti v organizme. Mnohé mikroelementy sú napríklad súčasťou rôznych biologicky aktívnych látok – enzýmov, vitamínov (kobalt je súčasťou vitamínu B 12), hormónov (jód je súčasťou tyroxínu, ovplyvňujú rast a vývoj organizmov (zinok, mangán, meď); , krvotvorba (železo, meď), bunkové dýchacie procesy (meď, zinok) atď. Obsah a význam rôznych chemických prvkov pre život buniek a organizmu ako celku sú uvedené v tabuľke:
| Element | Symbol | Približný obsah, % | Význam pre bunky a organizmy |
|---|---|---|---|
| Kyslík | O | 62 | Časť vody a organických látok; podieľa sa na bunkovom dýchaní |
| Uhlík | C | 20 | Obsahuje všetky organické látky |
| Vodík | H | 10 | Časť vody a organických látok; podieľa sa na procesoch premeny energie |
| Dusík | N | 3 | Obsahuje aminokyseliny, bielkoviny, nukleové kyseliny, ATP, chlorofyl, vitamíny |
| Vápnik | Ca | 2,5 | Časť bunkovej steny rastlín, kostí a zubov, zvyšuje zrážanlivosť krvi a kontraktilitu svalových vlákien |
| Fosfor | P | 1,0 | Časť kostného tkaniva a zubnej skloviny, nukleové kyseliny, ATP a niektoré enzýmy |
| Síra | S | 0,25 | Časť aminokyselín (cysteín, cystín a metionín), niektoré vitamíny, sa podieľa na tvorbe disulfidových väzieb pri tvorbe terciárnej štruktúry bielkovín |
| Draslík | K | 0,25 | Obsiahnutý v bunke iba vo forme iónov, aktivuje enzýmy syntézy bielkovín, určuje normálny rytmus srdcovej činnosti, zúčastňuje sa procesov fotosyntézy a tvorby bioelektrických potenciálov |
| Chlór | Cl | 0,2 | V tele zvierat prevláda záporný ión. Kyselina chlorovodíková zložka žalúdočnej šťavy |
| Sodík | Na | 0,10 | Obsiahnutý v bunke iba vo forme iónov, určuje normálny rytmus srdcovej činnosti a ovplyvňuje syntézu hormónov |
| magnézium | Mg | 0,07 | Časť molekúl chlorofylu, rovnako ako kosti a zuby, aktivuje energetický metabolizmus a syntézu DNA |
| jód | ja | 0,01 | Obsahuje hormóny štítnej žľazy |
| Železo | Fe | 0,01 | Je súčasťou mnohých enzýmov, hemoglobínu a myoglobínu, podieľa sa na biosyntéze chlorofylu, na transporte elektrónov, na procesoch dýchania a fotosyntézy |
| Meď | Cu | Stopy | Je súčasťou hemokyanínov u bezstavovcov, súčasťou niektorých enzýmov a podieľa sa na procesoch krvotvorby, fotosyntézy a syntézy hemoglobínu. |
| mangán | Mn | Stopy | Je súčasťou alebo zvyšuje aktivitu niektorých enzýmov, podieľa sa na vývoji kostí, asimilácii dusíka a procese fotosyntézy |
| molybdén | Mo | Stopy | Časť niektorých enzýmov (nitrátreduktáza) sa podieľa na procesoch fixácie atmosférického dusíka nodulovými baktériami |
| kobalt | Co | Stopy | Časť vitamínu B 12, podieľa sa na fixácii vzdušného dusíka uzlovými baktériami |
| Bor | B | Stopy | Ovplyvňuje rastové procesy rastlín, aktivuje redukčné dýchacie enzýmy |
| Zinok | Zn | Stopy | Časť niektorých enzýmov, ktoré štiepia polypeptidy, podieľa sa na syntéze rastlinných hormónov (auxínov) a glykolýze |
| Fluór | F | Stopy | Obsahuje sklovinu zubov a kostí |
Všetky živé organizmy, s výnimkou vírusov, sa skladajú z buniek. Poďme zistiť, čo to je a aká je jeho štruktúra.
Čo je bunka?
Je základnou stavebnou jednotkou živých bytostí. Má svoj vlastný metabolizmus. Bunka môže existovať aj ako nezávislý organizmus: príkladmi sú nálevníky, améby, chlamydomonas atď. Táto štruktúra pozostáva z rôznych látok, organických aj anorganických. Všetky chemických látok bunky zohrávajú špecifickú funkciu v jeho štruktúre a metabolizme.
Chemické prvky
V bunke je asi 70 rôznych chemických prvkov, ale hlavné sú kyslík, uhlík, vodík, draslík, fosfor, dusík, síra, chlór, sodík, horčík, vápnik, železo, zinok, meď. Prvé tri predstavujú základ všetkých organických zlúčenín. Všetky chemické prvky bunky zohrávajú určitú úlohu.
Kyslík
Množstvo tohto prvku je 65-75 percent hmotnosti celej bunky. Je súčasťou takmer všetkých organických zlúčenín, ako aj vody, preto je jej obsah taký vysoký. Tento prvok plní veľmi dôležitú funkciu v bunkách organizmov: kyslík slúži ako oxidačné činidlo v procese bunkového dýchania, v dôsledku čoho sa syntetizuje energia.
Uhlík
Tento prvok, podobne ako vodík, sa nachádza vo všetkých organickej hmoty. IN chemické zloženie bunky tvoria asi 15-18 percent z toho. Uhlík vo forme CO sa podieľa na procesoch regulácie bunkových funkcií a tiež sa podieľa na fotosyntéze vo forme CO2.
Vodík
Bunka obsahuje približne 8-10 percent tohto prvku. Jeho najväčšie množstvo sa nachádza v molekulách vody. Bunky niektorých baktérií oxidujú molekulárny vodík, aby syntetizovali energiu.
Draslík
Chemické zloženie bunky obsahuje asi 0,15-0,4% tohto chemického prvku. Hrá veľmi dôležitú úlohu, podieľa sa na procesoch generovania nervového impulzu. Preto posilňovať nervový systém Odporúča sa užívať lieky obsahujúce draslík. Tento prvok tiež pomáha udržiavať membránový potenciál bunky.
Fosfor
Množstvo tohto prvku v bunke je 0,2-1% z jej celkovej hmotnosti. Je súčasťou molekúl ATP, ako aj niektorých lipidov. Fosfor je prítomný v medzibunková látka a v cytoplazme vo forme iónov. Jeho vysoká koncentrácia sa pozoruje v bunkách svalového a kostného tkaniva. Anorganické zlúčeniny, ktoré obsahujú tento prvok, navyše bunka využíva na syntézu organických látok.
Dusík
Tento prvok je zahrnutý v chemickom zložení bunky v množstve 2-3%. Nachádza sa v bielkovinách, nukleových kyselinách, aminokyselinách a nukleotidoch.
Síra
Je súčasťou mnohých bielkovín, keďže sa nachádza v aminokyselinách obsahujúcich síru. Je prítomný v nízkych koncentráciách v cytoplazme a medzibunkovej látke vo forme iónov.
Chlór
Obsahuje v množstve 0,05-0,1%. Udržuje elektrickú neutralitu bunky.
Sodík
Tento prvok je v bunke prítomný v množstve 0,02-0,03%. Vykonáva rovnaké funkcie ako draslík a tiež sa podieľa na procesoch osmoregulácie.
Vápnik
Množstvo tohto chemického prvku je 0,04-2%. Vápnik sa podieľa na procese udržiavania membránového potenciálu bunky a exocytózy, to znamená uvoľňovania určitých látok (hormónov, bielkovín atď.).
magnézium
Chemické zloženie bunky zahŕňa 0,02-0,03% tohto prvku. Podieľa sa na energetickom metabolizme a syntéze DNA, je súčasťou enzýmov, chlorofylu, nachádza sa v ribozómoch a mitochondriách.
Železo
Množstvo tohto prvku je 0,01-0,015%. V červených krvinkách je ho však oveľa viac, keďže je základom hemoglobínu.
Zinok
Obsiahnuté v inzulíne, ako aj v mnohých enzýmoch.
Meď
Tento prvok je jednou zo zložiek oxidačných enzýmov, ktoré sa podieľajú na syntéze cytochrómov.
Veveričky
Ide o najzložitejšie zlúčeniny v bunke, z ktorých pozostáva z hlavných látok. Pozostávajú z aminokyselín spojených v určitom poradí do reťazca a následne stočených do gule, ktorej tvar je špecifický pre každý typ proteínu. Tieto látky plnia mnoho dôležitých funkcií v živote buniek. Jednou z najdôležitejších je enzymatická funkcia. Proteíny pôsobia ako prirodzené katalyzátory, ktoré urýchľujú proces chemická reakcia stotisíckrát - rozklad a syntéza akýchkoľvek látok je bez nich nemožná. Každý typ enzýmu sa zúčastňuje iba jednej špecifickej reakcie a nemôže vstúpiť do inej. Účinkujú aj bielkoviny ochranná funkcia. Látky tejto skupiny, ktoré chránia bunku pred vstupom cudzích proteínov do nej, sa nazývajú protilátky. Tieto látky tiež chránia celé telo pred patogénnymi vírusmi a baktériami. Okrem toho tieto spojenia plnia dopravnú funkciu. Spočíva v tom, že v membránach sú transportné proteíny, ktoré prenášajú určité látky von alebo do bunky. Veľmi dôležitá je aj plastická funkcia týchto látok. Oni sú hlavné stavebný materiál, ktorý tvorí bunku, jej membrány a organely. Niekedy bielkoviny plnia aj energetickú funkciu – pri nedostatku tukov a sacharidov bunka tieto látky rozkladá.
Lipidy
Do tejto skupiny látok patria tuky a fosfolipidy. Prvé sú hlavným zdrojom energie. Môžu sa hromadiť aj ako rezervné látky v prípade hladovania organizmu. Posledne menované slúžia ako hlavná zložka bunkových membrán.
Sacharidy
Najbežnejšou látkou v tejto skupine je glukóza. On a podobné jednoduché sacharidy plnia energetickú funkciu. Medzi sacharidy patria aj polysacharidy, ktorých molekuly pozostávajú z tisícok spojených molekúl – monosacharidov. Plnia hlavne štrukturálnu úlohu, sú súčasťou membrán. Hlavnými polysacharidmi rastlinných buniek sú škrob a celulóza, a tie živočíšne sú glykogén.
Nukleové kyseliny
Táto skupina chemických zlúčenín zahŕňa DNA, RNA a ATP.
DNA
Táto látka účinkuje najdôležitejšia funkcia- je zodpovedný za uchovávanie a dedičný prenos genetickej informácie. DNA sa nachádza v chromozómoch jadra. Makromolekuly tejto látky sú tvorené nukleotidmi, ktoré zase pozostávajú z dusíkatej bázy reprezentovanej purínmi a pyrimidínmi, uhľovodíkmi a zvyškami kyseliny fosforečnej. Prichádzajú v štyroch typoch: adenyl, guanyl, tymidyl a cytidyl. Názov nukleotidu závisí od toho, ktoré puríny sú zahrnuté v jeho zložení, môžu to byť adenín, guanín, tymín a cytozín. Molekula DNA má tvar dvoch reťazcov stočených do špirály.
RNA
Táto zlúčenina vykonáva funkciu implementácie informácií nájdených v DNA prostredníctvom syntézy proteínov, ktorých zloženie je šifrované. Táto látka je veľmi podobná vyššie opísanej nukleovej kyseline. Ich hlavným rozdielom je, že RNA pozostáva z jedného reťazca, nie z dvoch. Nukleotidy RNA tiež obsahujú dusíkatú bázu uracil namiesto tymínu a ribózy. Preto sa táto látka tvorí z nukleotidov ako adenyl, guanyl, uridyl a cytidyl.
ATP
Akákoľvek energia získaná rastlinnými bunkami počas fotosyntézy alebo živočíchmi v dôsledku oxidácie tukov a sacharidov je v konečnom dôsledku uložená v ATP, z ktorého ju bunka v prípade potreby prijíma.