Ферментативная функция белков.
Примерное время выполнения задания – 1,5 минуты
Уровень сложности - базовый
Максимальный балл за выполнение задания – 1 балл
Задание № 2 проверяет знания обучающихся по теме «Строение клетки. Клетка как единство живой природы».
Задание № 2 содержит незаконченное предложение, которое нужно дополнить, или вопрос (с рисунком или без него) и четыре варианта ответов. Необходимо выбрать один верный ответ и в бланк ответов вписать цифру, которая ему соответствует.
| Перед выполнением предложенных заданий повторите: |
Клетка является структурной и функциональной единицей, а также единицей развития живых организмов. Она представляет собой саморегулирующуюся, самовоспроизводящуюся живую систему.
Неклеточные формы — вирусы — неспособны к самостоятельному существованию.
Клеточная теория. В XVIII—XIX вв. основным «оружием» биологов был световой микроскоп. К середине XVIII столетия учёные создали систему увеличительных линз, позволяющих лучше разглядеть и подробнее описать исследуемые объекты. В 1781 г. Феличе Фонтана зарисовал клетки животных и их ядра, затем Ян Пуркинье описал клеточное ядро и ввёл термин «протоплазма» (от греч. protos — первый и plasma — оформленное). В 1838 г. вышла книга немецкого ботаника М. Шлейдена «Материалы к филогенезу», в которой он высказал идею о том, что клетка является основной структурной единицей растений, и ставил вопрос о возникновении новых клеток в организме. Основываясь на работах М. Шлейдена, немецкий физиолог Т. Шванн всего через год опубликовал книгу «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в которой и была изложена первая версия клеточной теории.
|
|
|
Положения клеточной теории:
— все живые существа состоят из клеток;
— все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности;
— клетки образуются только при делении предшествующих им клеток;
— клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточных организмах их работа скоординирована, и организм представляет собой целостную систему.
Химический состав клетки
Около 98% массы клетки образуют четыре элемента: водород, кислород, углерод и азот. Это главные компоненты всех органических соединений.
Неорганические вещества клетки - вода и минеральные соли.
Органические вещества – углеводы, липиды (жиры), белки, нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК, АТФ).
Белки. Это высокомолекулярные полимерные соединения, мономером которых служат аминокислоты.
Функции белков в клетке чрезвычайно многообразны.
Структурная функция белков. Так как белки являются основой всех биологических мембран, они выполняют строительную функцию.
|
|
|
Белок коллаген — важный составной компонент соединительных тканей.
Эластин — эластичный компонент связок, стенок кровеносных сосудов.
Кератин — фибриллярный белок, обладающий механической прочностью, которая среди материалов биологического происхождения уступает лишь хитину. В основном из кератинов состоят роговые производные эпидермиса кожи — такие структуры, как волосы, ногти, рога, перья и роговой чехол, который покрывает клюв птиц.
Ферментативная функция белков.
Ферменты — вещества белковой природы. Их молекулы состоят в основном из аминокислотных звеньев.
Ферменты специфичны для каждого вещества. Основная функция их — это ускорение биохимических реакций организма, реакций распада и синтеза.
Они действуют в строго определённой последовательности.
Почему так? Дело в том, что избирательность действия ферментов на разные химические вещества связана с их строением. Ферменты имеют специфические активные участки (центры), с которыми связываются субстраты.
Форма и химическое строение активного центра таково, что с ним могут связаться только определённые молекулы в силу их пространственного соответствия, они подходят друг к другу, как ключ к замку. Связывание субстрата осуществляется именно в активном центре фермента.
|
|
|
Одни ферментные системы направляют процессы биосинтеза. Этот процесс требует затрат энергии. Другие ферментные системы регулируют распад и окисление веществ. При этих реакциях энергия выделяется.
На заключительном этапе химической реакции комплекс распадается с образованием конечных продуктов и свободного фермента.
Освободившийся при этом активный центр фермента может снова принимать новые молекулы вещества – субстрата.
Многие ферменты как мы уже сказали, представлены белковыми молекулами. Другие состоят не только из белка, но и из небелкового соединения (кофермента). В качестве кофермента могут выступать различные вещества, но, как правило, это витамины и ионы металлов.
Отсутствие витамина в пище сначала приводит к недостаточному образованию кофермента, а без него не может работать (активироваться) соответствующий фермент. Поэтому скорость биохимической реакции, за которую отвечает этот фермент, значительно падает. Итогом этого становится нарушение обмена веществ.
|
|
|
Транспортная функция белков имеет важное значение.Так, гемоглобин переносит кислород из лёгких к клеткам других тканей.
В мышцах эту функцию выполняет белок миоглобин.
Сывороточный альбумин крови способствует переносу липидов и жирных кислот, различных биологически активных веществ.
Белки-переносчики осуществляют перенос веществ через клеточные мембраны.
Специфические белки выполняют защитную функцию. Они предохраняют организм от вторжения чужеродных организмов и от повреждения.
Например, на проникновение в организм чужеродных белков реагирует иммунная система организма. Она бросает против них целую армию своих белков, так называемых антител.
Антитела являются особым классом гликопротеинов, имеющихся на поверхности B-лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов.
При помощи антиген-связывающих участков антителаприсоединяются к вирусам и бактериям, чужеродным белкам, препятствуя их размножению.
Ещё один важный белок нашего организма — интерферон, — универсальный противовирусный белок.
Фибриноген и тромбин предохраняют организм от кровопотери, образуя тромб.
Многие живые существа для обеспечения защиты выделяют белки, называемые токсинами, которые в большинстве случаев являются сильными ядами.
Регуляторная функция белков
Она присуща белкам-гормонам (регуляторам). Они регулируют различные физиологические процессы.
Например, наиболее известным гормоном является упомянутый выше инсулин, регулирующий содержание глюкозы в крови. При недостатке инсулина в организме возникает заболевание, известное как сахарный диабет.
Белки могут выполнять энергетическую функцию, являясь одним из источников энергии в клетке. При полном расщеплении 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии.
Но в качестве источника энергии белки используются в последнюю очередь, после углеводов и жиров. Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, используются для построения новых белков.
Углеводы. Углеводы, или сахариды, — органические вещества с общей формулой Cn(H2O)m.
Функции углеводов
Энергетическая функция. Считается основной функцией углеводов. При ферментативном расщеплении и окислении их молекул выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма. При полном расщеплении 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии.
Запасающая функция углеводов.
Растения запасают углеводы в виде крахмала, а животные и грибы — в виде гликогена.
Углеводы используются организмом как источник энергии. Усиленное расщепление углеводов происходит, например, при прорастании семян, интенсивной мышечной работе и других функциях, требующих больших затрат энергии.
Структурная, или строительная, функция углеводов. Также считается важной функцией для организма.
Так как углеводы используются в качестве строительного материала. Например, целлюлоза состоит из большого числа линейно расположенных мономеров — остатков глюкозы. Благодаря особому строению она нерастворима в воде и обладает высокой прочностью.
Она входит в состав клеточных стенок, где представлена микрофибриллами. Которые образуют каркас, состоящий из гемицеллюлоз, пектинов и гликопротеидов.
Эластичный целлюлозный скелет придаёт клеточной оболочке механическую прочность.
В клеточной стенке молодой растительной клетке число микрофибрилл, образованных молекулами целлюлозы, невелико, но с возрастом оно увеличивается и клетка теряет способность к растяжению.
Волокна хлопка — это почти чистая целлюлоза, и именно поэтому они используются для изготовления тканей.
Хитин — это природное соединение из группы азотсодержащих полисахаридов. Выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая жёсткость клеток.
Хитин входит в состав клеточных стенок грибов. В качестве важного компонента наружного скелета хитин встречается у отдельных групп животных, например у членистоногих.
Защитная функция углеводов.
Углеводы могут препятствовать проникновению в трещины растений болезнетворных микроорганизмов. Например, камедь — высокомолекулярный углевод — выделяется растениями при механических повреждениях коры или заболеваниях.
Липиды. Нерастворимые в воде органические вещества называют липидами.
Функции липидов
Энергетическая
В организме обмен веществ характеризуется единством всех его компонентов, жиров, белков и углеводов. Они образуют между собой сложные химические соединения, служат строительным материалом друг для друга, а при их расщеплении выделяется энергия.
Жиры, на ряду с углеводами и белками, являются источником энергии, необходимой для осуществления обмена веществ, движения, мышечных сокращений, поддержания температуры тела.
Однако, наибольшая калорийность характерна для жиров. Она вдвое выше чем у белков и углеводов. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, примерно вдвое больше, чем при окислении 1 г углеводов.
Структурная функция
Сложные липиды и белки являются главным строительным материалом клеток и мембран. Их расположение в мембране упрощённо можно представить в виде двойного слоя сложных липидов.
Молекулы сложных липидов гидрофильны с одной стороны и гидрофобны с другой. При контакте с водной средой молекулы этих липидов всегда обращены к ней гидрофильной стороной.
В водной среде такие молекулы спонтанно образуют мицеллы и бислои в результате гидрофобных взаимодействий, в таких структурах полярные головы молекул обращены наружу к водной фазе, а неполярные хвосты — внутрь, такое же размещение липидов характерно для естественных мембран.
Наличие гидрофобного слоя очень важно для выполнения мембранами их функций, поскольку он непроницаем для ионов и полярных соединений.
Простые липиды, в отличие от сложных только гидрофобны. Билипидный слой является барьером между внутренней и внешней стороной клетки.
Защитная функция
Благодаря низкой теплопроводности жиры защищают организм от холода. Особенно толстый подкожный жировой слой характерен для водных млекопитающих (китов, моржей и др.).
Поэтому жировые депо находятся не только в подкожном слое, но и вокруг жизненно важных органов.
Но в то же время у животных, обитающих в условиях жаркого климата, верблюдов например, жировые запасы откладываются на изолированных участках тела (в горбах) в качестве резервных запасов воды, так как вода — один из продуктов окисления жиров.
При расщеплении 1 грамма жира образуется 1─1,5 грамма воды.
Жиры также предохраняют организмы и от механических воздействий. Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах (например, сивучи при массе до тонны, могут прыгать в воду со скал высотой 20─25 м).
Жировые отложения используются в качестве запасных источников питательных веществ.
Восковой налёт на различных частях растений препятствует излишнему испарению воды. А у животных он играет роль водоотталкивающего покрытия.
Например, у птиц перья обладают гидрофобной поверхностью и хорошо отталкивают воду. Растения чаще запасают углеводы, однако в семенах многих растений содержание жиров также достаточно высоко.
Растительные масла добывают из семян подсолнечника, кукурузы, рапса, льна и других масличных растений.
У позвоночных имеются специализированные клетки — адипоциты из которых в основном состоит жировая ткань. Они почти полностью заполнены большой каплей жира.
У людей наибольшее количество жировой ткани находится под кожей (так называемая подкожная клетчатка), особенно в районе живота и молочных желёз.
Человеку с лёгким ожирением (15─20 кг триглицеридов) таких запасов может хватить для обеспечения себя энергией в течение месяца, в то время как всего запасного гликогена хватит не более чем на сутки.
Самые разные организмы — от диатомовых водорослей до акул — используют резервные запасы жира как средство снижения удельного веса тела и, таким образом, увеличения плавучести. Это позволяет снизить расходы энергии на удержание в толще воды.
Регуляторная функция
Многие производные липидов (например, гормоны коры надпочечников, половых желёз, витамины А, D, E) участвуют в обменных процессах, происходящих в организме.
Липиды участвуют в межклеточной и внутриклеточной сигнализации.
Строение клетки
Различные структуры живой клетки, выполняющие ту или иную функцию, подобно органам целого организма, получили название органоидов или органелл. По строению клетки, все живые существа делят на «доядерные» организмы — прокариоты и «ядерные» — эукариоты. В группу прокариот попали все бактерии и синезелёные водоросли (цианеи), а в группу эукариот — грибы, растения и животные.
Основная особенность строения бактерий — отсутствие ядра. Наследственная информация у них представлена одной кольцевой молекулой ДНК, расположенной в цитоплазме. ДНК у бактерий не образует комплексов с белками, и поэтому все гены, входящие в состав хромосомы, «работают», т. е. с них непрерывно считывается информация. Бактериальная клетка окружена мембраной, поверх которой расположена клеточная стенка. В цитоплазме находятся рибосомы, осуществляющие синтез белков. Ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности бактерий, находятся в цитоплазме или расположены на внутренней поверхности мембраны.
Эукариотические клетки самых разнообразных организмов — от простейших (корненожки, жгутиковые, инфузории и др.) до грибов, высших растений и животных — отличаются формой, размерами и особенностями строения.
В растительной клетке есть все органоиды, свойственные и животной клетке: ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она отличается от животной клетки существенными особенностями строения:
1) прочной клеточной стенкой;
2) особыми органоидами —пластидами, в которых происходит первичный синтез органических веществ за счёт энергии света;
3) развитой системой вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.
Строение и функции органоидов клетки.
Части и органоиды клетки
Особенности строения
Выполняемые функции
Плазматическая
(клеточная) мембрана.
Образована двойным
слоем молекул липидов
(бислой) и молекулами
белков. В мембране
преобладают
фосфолипиды. Белки
погружены на разную
глубину в липидный
слой или располагаются
на внешней или
внутренней поверхности
мембраны. К некоторым
белкам, находящихся на
наружной поверхности,
прикреплены углеводы,
являющимися
своеобразными
указателями типа
клеток. Белки
мембраны: ферменты;
рецепторы; белки,
образующие каналы
(транспорт ионов в
клетку и из нее).
Снаружи от мембраны у
растительных клеток
имеется клеточная
стенка. Животные
клетки снаружи от
мембраны бывают
покрыты гликокаликсом
– тонким слоем белков
и полисахаридов.
1. Барьерная функция
(защищает цитоплазму
от физических и
химических
повреждений).
2. Обмен веществ
между цитоплазмой и
внешней средой.
3.Транспорт веществ: из
внешней среды в
клетку поступают вода,
ионы, неорганические и
органические
молекулы. Во внешнюю
среду выводятся
продукты обмена и
вещества,
синтезированные в
клетке. Пассивный
транспорт (осмос,
диффузия), активный
транспорт (фагоцитоз,
пиноцитоз, натрий-
калиевый насос).
Клетки растений не
могут захватывать
вещества при помощи
фагоцитоза,т.к. поверх
мембраны покрыты
плотным слоем
клетчатки.4Рецепторная
функция – белки-
рецепторы мембраны
передают внутрь клетки
сигналы извне.
5. Обеспечивает связь
клеток между собой.
| Название органоида | Строение органоида | Функции органоида |
| Цитоплазма | Внутренняя среда клетки, в которой находится ядро и другие органоиды. Имеет полужидкую, мелкозернистую структуру. | - Выполняет транспортную функцию. -Регулирует скорость протекания об-менных биохимических процессов. - Обеспечивает взаимодействие органоидов. |
| Рибосомы | Мелкие органоиды сферичес-кой или эллипсоидной формы диаметром от 15 до 30 нанометров. | Обеспечивают процесс синтеза молекул белка, их сборку из аминокислот. |
| Митохондрии | Органоиды, имеющие самую разнообразную форму – от сферической до нитевидной. Внутри митохондрий имеются складки от 0,2 до 0,7 мкм. Внешняя оболочка митохонд-рий имеет двухмембранную структуру. Наружная мембра-на гладкая, а на внутренней имеются выросты крестооб-разной формы с дыхатель-ными ферментами. | - Ферменты на мембранах обеспечивают синтез АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). - Энергетическая функция. Митохондрии обеспечивают поставки энергии в клетку за счет высвобождения ее при распаде АТФ. |
| Эндоплазмати-ческая сеть (ЭПС) | Система оболочек в цитоплазме, которая образует каналы и полости. Бывает двух типов: гранулированная, на которой имеются рибосомы и гладкая. | - Обеспечивает процессы по синтезу питательных веществ (белков, жиров, углеводов). - На гранулированной ЭПС синтезируются белки, на гладкой – жиры и углеводы. - Обеспечивает циркуляцию и доставку питательных веществ внутри клетки. |
| Пластиды | Двухмембранные органоиды | |
| Лейкопласты | Бесцветные пластиды, кото-рые содержатся в клубнях, корнях и луковицах растений. | Являются дополнительным резер-вуаром для хранения питательных веществ. |
| Хлоропласты | Органоиды овальной формы, имеющие зеленый цвет. От цитоплазмы отделяются двумя трехслойными мембранами. Внутри хлоропластов находится хлорофилл. | Преобразуют органические вещества из неорганических, используя энергию солнца. |
| Хромопласты | Органоиды, от желтого до бурого цвета, в которых накапливается каротин. | Способствуют появлению у растений частей с желтой, оранжевой и красной окраской. |
| Лизосомы | Органоиды округлой формы диаметром около 1 мкм, име-ющие на поверхности мем-брану, а внутри – комплекс ферментов. | Пищеварительная функция. Переваривают питательные частицы и ликвидируют отмершие части клетки. |
| Комплекс Гольджи | Может быть разной формы. Состоит из полостей, разгра-ниченных мембранами. Из полостей отходят трубчатые образования с пузырьками на концах. | - Образует лизосомы. -Собирает и выводит синтезируемые в ЭПС органические вещества. |
| Клеточный центр | Состоит из центросферы (уп-лотненного участка цитоплаз-мы) и центриолей – двух маленьких телец. | Выполняет важную функцию для деления клетки. |
| Клеточные включения | Углеводы, жиры и белки, которые являются непосто-янными компонентами клетки. | Запасные питательные вещества, которые используются для жизнедеятельности клетки. |
| Органоиды движения | Жгутики и реснички (выросты и клетки), миофибриллы (ни-тевидные образования) и псев-доподии (или ложноножки). | Выполняют двигательную функцию, а также обеспечивают процесс сокращения мышц. |
Цитоплазма
Основное вещество –
гиалоплазма (густой
бесцветный коллоидный
раствор): 70-90% вода, а
также белки, липиды и
нерганические вещества.
В цитоплазме (у
эукариот) имеется
сложная опорная
система – цитоскелет.
Цитоскелет состоит из
трех элементов:
-микротрубочки (белок
тубулин)
-промежуточные
филаменты
-микрофиламенты (белок
актин)
Она способна к
движению – круговому,
струйчатому,
ресничному.
1.В гиалоплазме
протекают процессы
обмена веществ в клетке.
2.Через нее происходит
взаимодействие ядра и
органоидов.
3.Цитоскелет:
- механическая функция
(поддерживает форму
клетки);
-транспортная (перенос
различных веществ,
перемещение органоидов);
-участие в процессах
фагоцитоза и
пиноцитоза
(микрофиламенты
способны менять форму
мембраны).
Ядро
1.В ядре хранится
наследственная
информация о всех
признаках и свойствах
клетки и организма в
целом.
2. Ядро регулирует все
процессы обмена веществ
и энергии.
Ядерная оболочка
(кариолемма),
состоящая из двух
мембран с порами:
внутренняя – гладкая,
наружная переходит в
каналы ЭПС.
1. Отделяет ядро от
цитоплазмы.
2. Регулирует транспорт
веществ из ядра в
цитоплазму (и-РНК, т-РНК,
рибосомы) и из
цитоплазмы в ядро
(органические вещества,
АТФ) Пластиды
(двумембранные
органоиды).
Характерны только для
растительных клеток.
А) Лейкопласты
лейкопласты →хлоропласты
(на свету)
хлоропласты→хромопласты.
Б) Хромопласты
Форма округлая,
бесцветные.
Шаровидная форма,
содержат красные,
желтые, оранжевые
пигменты.
Служат местом
накопления запасных
питательных веществ
(крахмальных зерен).
Создают большое
разнообразие окрасок
цветков (привлечение
насекомых-опылителей) и
плодов растений
(распространение
животными семян).
В) Хлоропласты (окраска
зеленая)
Форма двояковыпуклых
линз. Наружная
мембрана гладкая,
внутренняя – складчатая.
Из ее складок
формируются выросты –
тилакоиды (плоские
мешочки). Стопки
тилакоидов – граны. В
мембранах гран –
хлорофилл (зеленый
пигмент). В каждом
хлоропласте около 50
гран. В промежутках
между гранами в
матриксе (строме) –ДНК,
РНК, рибосомы. Таким
образом, имеют
собственную
генетическую систему,
обеспечивающие их
самовоспроизводство.
Синтез белков
рибосомами.
Благодаря хлорофиллу в
хлоропластах происходит
превращение энергии
солнечного света в
химическую энергию АТФ.
АТФ используется для
синтеза органических
соединений.
Фотосинтез - процесс
образования органических
веществ (глюкозы) из
неорганических:
углекислого газа и воды
при наличии световой
энергии и пигмента
хлорофилла с выделением
кислорода.
Органоиды движения
Реснички –
многочисленные
цитоплазматические
выросты на поверхности
мембраны.
Удаление частичек пыли
(мерцательный эпителий
верхних дыхательных
путей);
Передвижение (инфузория
– туфелька)
Жгутики - единичные
цитоплазматические
выросты на поверхности
мембраны.
Передвижение
(сперматозоиды, зооспоры,
одноклеточные
организмы)
Ложноножки –
амебовидные выступы
цитоплазмы.
Образуются у животных в
разных местах
цитоплазмы для захвата
пищи, для передвижения.
Миофибриллы – тонкие
нити до 1 см. длиной и
больше (актин и
миозин)
Служат для сокращения
мышечных волокон, вдоль
которых они
расположены.
Вакуоли.
Характерны только для
растительных клеток.
Полости, заполненные
клеточным соком –
водой с растворенными
в ней сахарами и
другими органическими
и неорганическими
веществами. В
клеточном соке могут
содержаться пигменты,
придающие синюю,
фиолетовую, малиновую
окраску лепесткам и
другим частям растений,
а также осенним
листьям.
1. Поддержание
тургорного давления
клеток.
2. Накопление запасных
веществ.
3. Окраска органов
растений (привлечение
насекомых-опылителей,
распространение плодов и
семян).
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 143; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!