adsby.ru → Пори року

Що предмет загальної біології. Предмет та завдання загальної біології. Ферменти, види, функції

Предмет і завдання загальної біології……………………………………………………………
Неорганічні сполуки та його роль життєдіяльності клітини……………………..
Вуглеводи та ліпіди, будова та функції…………………………………………………….
Білки, будова та функції…………………………………………………………………….
Нуклеїнові кислоти та АТФ, будова та функції…………………………………………
Сигнальні речовини………………………………………………………………………….
Клітинна теорія. Прокаріоти та еукаріоти…………………………………………………
Будова та функції клітинних структур ……………………………………………………
Фотосинтез, хемосинтез………………………………………………………………………..
Забезпечення клітин енергією. Гліколіз……………………………………………………...
Реалізація спадкової інформації у клітині. Біосинтез білка………………………
Розподіл клітини: мітоз та мейоз. Статеве і безстатеве розмноження………………………..
Розвиток статевих клітин у тварин та людини. Подвійне запліднення рослин Особливості запліднення у тварин…………………………………………………...
Онтогенез…………………………………………………………………………………………
Процеси старіння ……………………………………………………………………………...
Основи генетики ………………………………………………………………………………...
Історія розвитку еволюційних ідей………………………………………………………...
Природний відбір у природних популяціях ……………………………………………….
Докази еволюції органічного світу………………………………………………..
Основні напрямки еволюційного процесу ……………………………………………
Розвиток життя землі………………………………………………………………………...
Походження людини (антропогенез)……………………………………………………...
Екологія як наука………………………………………………………………………………
Екологічні фактори…………………………………………………………………………
Екологічні системи…………………………………………………………………………
Екологічні закони і правила……………………………………………………………….
Біосфера………………………………………………………………………………………….
Біоніка…………………………………………………………………………………………..
Література……………………………………………………………………………………….

ПРЕДМЕТ І ЗАВДАННЯ ЗАГАЛЬНОЇ БІОЛОГІЇ

План лекції:

1. Предмет та завдання загальної біології.

2. Методи вивчення.

3. Поняття «життя» та властивості живого.

4. Рівні організації живого.

5. Практичне значеннябіології.

Предмет та завдання загальної біології.

БІОЛОГІЯ – наука про життя у всіх її проявах та закономірностях, що управляють живою природою. Назва її виникла із поєднання двох грецьких слів: БІОС - життя, ЛОГОС - вчення. Ця наука вивчає усі живі організми.

Термін «біологія» ввів у науковий обіг французький вчений Ж. Б. Ламарк 1802 року. Предмет вивчення біології – живі організми (рослини, тварини, гриби, бактерії), їх будова, функції, розвиток, походження, стосунки із середовищем.

2. Основними методами вивчення біології є:

СПОСТЕРЕЖЕННЯ (дозволяє описати біологічні явища), Під спостереженням слід розуміти цілеспрямоване вивчення об'єкта або явища в природних або штучно створених умовах, в яких не ставиться завдання виявлення дії окремого фактора. Отже, спостереження протікає без втручання дослідника у його хід.

ПОРІВНЯННЯ (дає можливість знайти загальні закономірностіу будові, життєдіяльності різних організмів), передбачає зіставлення організмів та його частин. Саме на принципах порівняльного методу свого часу було засновано систематику, клітинну теорію.

ЕКСПЕРИМЕНТ або ДОСВІД (допомагає досліднику вивчити властивості біологічних об'єктів), більше активна формавивчення об'єкта чи явища, що протікає у штучно змінених умовах. Таким чином, під експериментом можна розуміти активний вплив дослідника на об'єкт за рахунок зміни одного із факторів середовища на певну величину з метою вивчення відповіді даного об'єкта на цю зміну.

МОДЕЛЮВАННЯ (імітуються багато процесів, недоступних для безпосереднього спостереження чи експериментального відтворення), воно передбачає вивчення будь-якого процесу чи явища через відтворення його самого чи його істотних властивостей як моделі. Моделювання дозволяє прогнозувати різні ситуації, які можуть виникнути у природі та. суспільстві у разі різкої зміни тих чи інших зовнішніх факторів(Умов).

ІСТОРИЧНИЙ (дозволяє на основі даних про сучасний органічний світ та його минуле пізнати процеси розвитку живої природи), з'ясування закономірностей появи та розвитку організмів, становлення їх структури та функції.

Загальна біологія користується методами інших наук та комплексними методами, які дозволяють вивчати та вирішувати поставлені завдання.

Практичне значення загальної біології.

У БІОТЕХНОЛОГІЇ – біосинтез білків, синтез антибіотиків, вітамінів, гормонів.

У СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ – селекція високопродуктивних порід тварин та сортів рослин.

У СЕЛЕКЦІЇ МІКРООРГАНІЗМІВ.

В ОХОРОНІ ПРИРОДИ – розробка та впровадження методів раціонального та дбайливого природовикористання.

НЕОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ

ТА ЇХ РОЛЬ У ЖИТТЯДІЙНОСТІ КЛІТИНИ

План лекції:

1. Хімічні елементи, що входять до складу внутрішньоклітинного середовища.

2. Роль деяких хімічних елементів у житті клітини.

3. Поняття про неорганічних сполукклітини: воді та мінеральних солях.

Класифікація вуглеводів

МОНОСАХАРИДИ(прості цукри) . Складаються вони із однієї молекули. Це тверді кристалічні речовини, які добре розчиняються у воді, солодкі на смак. Залежно від числа вуглецевих атомів, що входять до молекули вуглеводу, розрізняють:

ТРІОЗ- моносахариди, що містять 3 атоми вуглецю; у живих організмах важливе значеннямають, наприклад, гліцерин та його похідні (молочна кислота, піровиноградна кислота).

ТЕТРОЗИ - 4 атоми вуглецю; у процесах життєдіяльності найважливіша ерутроза.Цей цукор у рослинах – один із проміжних продуктів фотосинтезу. Вже на рівні тетрозу відбувається утворення кільцевих молекул вуглеводів.

ПЕНТОЗИ – 5 атомів вуглецю; Ця група вуглеводів містить такі важливі речовини, як роботаі дезоксурубоза- цукру, що входять до складу мономерів нуклеїнових кислот – РНК та ДНК.

Гексози-6 атомів вуглецю. З гексоз найбільш поширені глюкоза, фруктоза і галактоза. Їх загальна формула C6H1206.

Глюкоза - виноградний цукор у вільному стані зустрічається як у рослинах, так і у тваринних організмах. Вона входить до складу полісахаридів. Глюкоза – первинне та головне джерело енергії для клітин. Вона обов'язково перебуває у крові. Зниження її кількості в крові тягне за собою негайне порушення життєдіяльності нервових та м'язових клітин, що іноді супроводжується судомами або непритомним станом. Рівень вмісту глюкози в крові регулюється складним механізмом роботи нервової системита залоз внутрішньої секреції. Глюкоза входить у структури багатьох клітин органів прокуратури та тканин, регулює осмотичний тиск. (Осморегуляція- процес, що забезпечує відносну сталість концентрації активних речовин у внутрішньому середовищі клітини, в організмі.)

Фруктоза у великій кількості у вільному вигляді зустрічається у плодах, тому її часто називають плодовим цукром. Особливо багато фруктози в меді, цукрових буряках, фруктах. Шлях розпаду фруктози в організмі коротший, ніж глюкози, що має важливе значення при харчуванні хворого цукровим діабетомколи глюкоза дуже слабо засвоюється клітинами.

Галактоза – просторовий ізомер глюкози. Вона входить до складу лактози – молочного цукру, а також деяких полісахаридів. Галактоза в печінці та інших органах перетворюється на глюкозу.

ПОЛІСАХАРИДИ Кілька молекул моносахаридів, з'єднуючись між собою із виділенням води, утворюють молекулу полісахариду. Тому полісахариди відносяться до полімерів. Ді-, три-і тетрасахариди складають групу полісахаридів першого порядку,або олігосахаридів. Більш складні вуглеводи, що містять у молекулі значно Велика кількістьзалишків простих цукрів, називаються полісахаридами другого порядку.Це складні речовини із дуже великою молекулярною масою.

Полісахариди першого порядку (олігосахариди).З олігосахаридів нас особливо цікавлять дисахариди. До них відносяться сахароза, лактоза та мальтоза.

Сахароза- очеретяний або буряковий цукор; загальна формула C12H22011. Сахароза складається з залишків глюкози та фруктози. Надзвичайно поширена у рослинах (насіння, ягоди, коріння, бульби, плоди). Відіграє велику роль у харчуванні багатьох тварин та людини. Дуже легко розчиняється у воді.

Лактоза- молочний цукор, має у складі глюкозу та галактозу. Цей дисахарид знаходиться в молоці і є основним джерелом енергії для дитинчат ссавців.

Мальтоза- основний структурний елемент крохмалю та глікогену. Складається із двох молекул глюкози. Під впливом ферменту мальтозу гідролізується з утворенням двох молекул глюкози.

Полісахариди другого порядку.Це високомолекулярні вуглеводи, що складаються з великої кількостімоносахаридів. Як і попередня група вуглеводів, полісахариди другого порядку можуть гідролізуватись до моносахаридів.

У функціональному відношенні розрізняють полісахариди резервного та структурного призначення. Типові резервні полісахариди -крохмаль та глікоген. До структурних полісахаридів відносять клітковину (целюлозу).

Крохмаль – резервний полісахарид рослин; міститься у великій кількості в бульбах картоплі, плодах, насінні. Знаходиться у вигляді зернят шаруватої будови, нерозчинних у холодній воді. У гарячій воді крохмаль утворює колоїдний розчин, який називається в побуті крохмальним клейстером. Кількість залишків глюкози у молекулі крохмалю обчислюється кількома тисячами.

Глікоген- резервний полісахарид тварин і людини, а також грибів, дріжджів і т. д. У значних кількостях накопичується в печінці, м'язах, серці та інших органах. Є постачальником глюкози у кров. За структурою нагадує крохмаль, але розгалужений сильніше. Молекула глікогену складається з приблизно 30000 залишків глюкози.

Клітковина (целюлоза)- Головний структурний полісахарид клітинних оболонок рослин. У ній акумульовано близько 50% всього вуглецю біосфери. Клітковина нерозчинна у воді, вона лише набухає в ній. Молекула целюлози є не розгалуженим витягнутим ланцюжком моносахаридів. Безліч лінійних молекул целюлози укладено паралельно; вони пов'язані у пучки водневими зв'язками. Цим визначається міцність рослинних волокон.

Полісахариди можна поділити на гомо-і гетерополісахариди. Гомонолусахарудимають у своєму складі моносахариди лише одного виду. Наприклад, крохмаль та глікоген побудовані лише з молекул глюкози. Гетеронолусахарудиявляють собою полімери, побудовані з моносахаридів різних типів та їх похідних. У живих організмах зустрічаються комплекси вуглеводів з білками (глікопротеїди) та жирами (гліколіпіди). Вони виконують різні функції

3. Функції вуглеводів.

Енергетична функція. Вуглеводи є основним джерелом енергії для організму.

Структурна функція. У всіх тканинах і органах виявлені вуглеводи та їх похідні. Вони входять до складу оболонок клітин та субклітинних утворень. Беруть участь у синтезі багатьох найважливіших речовин. У рослинах полісахариди виконують опорну функцію.

Функція запасу поживних речовин.В організмі та клітині вуглеводи мають здатність накопичуватися у вигляді крохмалю у рослин та глікогену у тварин. Крохмаль і глікоген є запасною формою вуглеводів і витрачаються в міру виникнення потреби в енергії. При повноцінному харчуванні в печінці може накопичуватись до 10% глікогену, а при голодуванні його вміст може знижуватись до 0,2 % маси печінки.

Захисна функція.В'язкі секрети (слизу), що виділяються різними залозами, багаті на вуглеводи та їх похідні, зокрема глікопротеїди. Вони оберігають стінки порожнистих органів (стравохід, кишки, шлунок, бронхи) від механічних ушкоджень, проникнення шкідливих бактерій та вірусів.

4. Визначення, структура, вміст жирів.

ЛІПІДИ (грец. lipos-жир) - органічні сполуки з різною структурою, але загальними властивостями. Об'єднують жири та жироподібні речовини. Вони нерозчинні у воді, але добре розчиняються в органічних розчинниках: ефірі, бензині, хлороформі та ін. Ліпіди дуже широко представлені в живій природі та відіграють надзвичайно важливу роль у клітині та організмі. Вміст жиру в клітинах зазвичай невеликий і становить 5-15% від сухої маси. Існують, проте, клітини, вміст жиру яких досягає майже 90% від сухої маси. Ці наповнені жиром клітини є жирової тканини.

За хімічною структурою жири є складними сполуками триатомного спирту гліцерину і високомолекулярних жирних кислот.

ЖИРНІ КИСЛОТИ поділяються на дві групи: насичені,тобто не містять подвійних зв'язків, і ненасичені,або нерідкісні,що містять подвійні зв'язки. До насичених кислот належать пальмітинова та стеаринова кислоти, а до ненасичених – олеїнова. Рослинні жири або олії багаті ненасиченими жирними кислотами, тому вони є легкоплавкими - рідкими при кімнатній температурі. Наприклад, в оливковій олії гліцерин пов'язаний із залишками олеїнової кислоти. Тварини жири при кімнатній температурі тверді, оскільки містять переважно насичені жирні кислоти. Наприклад, яловиче сало складається з гліцерину та насичених патльмітинової та стеаринової кислот.

З формули жиру видно, що його молекула, з одного боку, містить залишок гліцерину - речовини, що добре розчиняється у воді, а з іншого боку - залишки жирних кислот, вуглеводневі ланцюжки яких практично нерозчинні у воді. При нанесенні краплі жиру на поверхню води у бік води звернена гліцеринова частина молекули жиру, а з води стирчать вгору ланцюжки жирних кислот. Найтонший шар цих речовин, що входять до складу клітинних мембран, перешкоджає змішуванню вмісту клітини або окремих її частин з довкіллям.

ЖИРОПОДОБНІ РЕЧОВИНИ

фосфолюни - ето теж складні сполуки гліцерину та жирних кислот. Від справжніх жирів вони відрізняються тим, що містять залишок фосфорної кислоти, до якої приєднані азотовмісні органічні сполуки. Фосфоліпіди – основні компоненти мембран клітин.

глуколупи,складаються з вуглеводів та ліпідів. Особливо їх багато у складі тканини мозку та нервових волокон.

ліпопротеуди,являють собою комплексні сполуки різних білків із жирами.

5. Функції ліпідів.

Структурна.Ліпіди беруть участь у побудові мембран клітин усіх органів та тканин. Вони беруть участь у освіті багатьох біологічно важливих сполук.

Енергетична.Ліпіди забезпечують 25-30% усієї енергії, необхідної організму. При повному розпаді 1 г жиру виділяється 38,9 кдж енергії, що приблизно в 2 рази більше в порівнянні з вуглеводами і білками.

Функція запасання поживних речовин. Жири є своєрідними «енергетичними консервами». Жировими депо можуть бути і краплі жиру всередині клітини, і жирове тіло у комах, і підшкірна клітковина, в якій зосереджені жирові клітини-ліпоцити у людини.

Функція терморегуляції.Жири погано проводять тепло. Вони відкладаються під шкірою, утворюючи в деяких тварин величезні скупчення. Наприклад, у кита шар підшкірного жиру досягає 1 м. Це дозволяє теплокровній тварині жити у холодній воді полярного океану.

Функція ендогенної води:при окисненні 100 г жиру виділяються 107 мл води. Завдяки такій воді існує багато пустельних тварин, наприклад піщанки, тушканчики, з цим пов'язане і накопичення жиру в горбах у верблюда.

Захисна функція.Шар жиру захищає ніжні органи від ударів та струсів (наприклад, околониркова капсула, жирова подушка біля ока). Жироподібні сполуки покривають тонким шаром листя рослин, не даючи їм намокати під час дощів.

Регулювальна функція.Наприклад, до ліпідів відносяться статеві гормони людини та тварин: зстрадуол(жіночий) та тестостерон(Чоловічий). З ненасичених жирних кислот у клітинах людини та тварин синтезуються такі регуляторні речовини, як ростагландуни.Вони мають широкий спектр біологічної активності: регулюють скорочення мускулатури внутрішніх органів, Підтримують тонус судин; регулюють функції різних відділів мозку, наприклад, центри теплорегуляції.

БІЛКИ,

БУДОВА ТА ФУНКЦІЇ.

План лекції:

1. Біополімери.

2. Будова білкової молекули.

3. Рівні організації білкової молекули.

4. Функції білків.

Біополімери.

Багато органічних сполук, що входять до складу клітини, характеризуються великим розміром молекул - їх називають макромолекуламу(грец. тзсгоs - великий). Такі молекули зазвичай складаються з повторюваних, подібних за структурою низькомолекулярних сполук. мономерів(грец. monos – один), ковалентно пов'язаних між собою. Утворена мономерами макромолекула називається полімером(грец. Poly – багато).

Види полімерів: Регулярні- Побудовані з однакових мономерів (якщо мономер позначити буквою А, то полімер виглядатиме так А-А-А-А-А...А). Нерегулярні- полімери, в яких немає певної закономірності в послідовності мономерів(А-Б-В-Б-А-В...)

Виявилося, що перестановка та нові поєднання кількох типів мономерів у довгих полімерних ланцюгах забезпечують побудову безлічі їх варіантів та визначають різні властивості макромолекул.

Після видалення води з клітини у сухому залишку першому місці за вмістом стоять білки. Вони становлять 10-20% від сирої маси та 50-80% від сухої маси клітини. Білки називають також протеїнами(грец. protos – перший, головний).

2. Будова білкової молекули.

Білки- це нерегулярні полімери, мономерами яких є амінокислоти. До складу більшості білків входять 20 різних амінокислот. У кожній з них містяться однакові угруповання атомів: аміногрупа -NH2 і карбоксильна група -СООН. радикалами(R).

У клітині знаходяться вільні амінокислоти, що становлять амінокислотний фонд, за рахунок якого відбувається синтез нових білків. Цей фонд поповнюється амінокислотами, які постійно надходять у клітину внаслідок розщеплення білків їжі травними ферментами або власних запасних білків.

З'єднання амінокислот відбувається через загальні їм угруповання: аміногрупа однієї амінокислоти з'єднується з карбоксильной групою інший амінокислоти, при з'єднанні їх виділяється молекула води. Між амінокислотами, що з'єдналися, виникає зв'язок пептидний, а з'єднання декількох амінокислот, що утворилося, називають nеnтидом.З'єднання з великої кількості амінокислот називають натовпом.Білок може бути один або кілька поліпептидів.

До складу більшості білків входить 300-500 амінокислотних залишків, але є і більші білки, що складаються з 1500 і більше амінокислот.

Функції білків.

ФЕРМЕНТАТИВНАШвидке перебіг біохімічних реакцій забезпечують каталізатори (прискорювачі реакцій) – ферменти. Майже всі ферменти є білками (але не всі білки – ферменти!). Кожен фермент забезпечує одну чи кілька реакцій одного типу. Кожна молекула ферменту здатна здійснювати від кількох тисяч до кількох мільйонів операцій на хвилину. У цих операцій ферментний білок не витрачається. Він з'єднується з реагуючими речовинами, прискорює їх перетворення і виходить із реакції незмінним. Відомо понад 2 тис. ферментів, і їхня кількість продовжує збільшуватися.

РЕГУЛЯТОРНА Відомо, що у спеціальних клітинах тварин і рослин виробляються регулятори фізіологічних процесів - гормони.Багато гормонів – білки. Слід зауважити, що не всі гормони – білки. Деякі гормони - похідні амінокислот, наприклад адреналін, мелатонін, три-і тетраіодтиронін (гормони щитовидної залози) та ін. Відомі гормони - похідні нуклеотидів та ліпідів. Ряд гормонів посилює або пригнічує активність вже готових ферментів, що передбачають у клітині.

ТРАНСПОРТНА кров, у зовнішніх клітинних мембранахУ цитоплазмі та ядрах клітин є різні транспортні білки. У крові є білки-транспортери, які впізнають і пов'язують певні гормони і несуть їх до клітин-мішеней. Такі клітини оснащені рецепторами, які впізнають ці гормони. У цитоплазмі та ядрах є рецептори гормонів, через які вони здійснюють свою дію. У зовнішніх клітинних мембранах є білки-транспортери, які забезпечують активний та суворо вибірковий транспорт усередину та назовні клітини цукрів, амінокислот, різних іонів. Відомі та інші білки-транспортери.

ЗАХИСНА Білки служать засобами захисту людини, тварин, рослин від викликають захворювання мікроорганізмів. У людини та тварин одна з таких головних систем – це імунний захист.У лімфоїдних тканинах (вилочкова залоза, лімфатичні залози, селезінка) виробляються лімфоцити - клітини, здатні синтезувати величезну різноманітність захисних білків. антитіл.Такі антитіла звуться імуноглобулінів.Імуноглобуліни складаються із чотирьох білкових ланцюгів. Вони мають ділянку, яка впізнає «прибульця», та ділянку, що забезпечує «розправу» з ним. Антитіла пізнають чужорідні білки та інші біополімери (полісахариди, полінуклеотиди) та їх комплекси, у вільному вигляді розчинені у рідких середовищах організму або у складі бактерій та вірусів.

У клітинах людини та тварин синтезуються також спеціальні противірусні білки – інтерферони. Синтез таких білків починається після зустрічі клітини з вірусною нуклеїновою кислотою. Інтерферон через систему посередників активує у клітині фермент, що розщеплює вірусні нуклеїнові кислоти, і включає синтез ферменту, що блокує апарат синтезу вірусних білків.

ДВИГУНА забезпечується спеціальними скорочувальними білками. Ці білки беруть участь у всіх рухах, до яких здатні клітини та організми: мерехтіння вій і биття джгутиків у найпростіших, скорочення м'язів у багатоклітинних тварин, рух листя у рослин тощо.

СТРУКТУРНА або будівельнаБілки беруть участь у освіті всіх мембранних і мембранних органел клітини, і навіть позаклітинних структур.

ЕНЕРГЕТИЧНА Бєлки служать одним із джерел енергії в клітці. При розпаді 1 г білка до кінцевих продуктів виділяється близько 17 кДж. Однак білки використовуються як джерело енергії, зазвичай, коли виснажуються інші джерела, такі як вуглеводи і жири.

НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ

АТФ, БУДОВА ТА ФУНКЦІЇ

План лекції :

1. Визначення, значення, види ПК

2. Будова та функції ДНК

3. Будова та функції РНК:

4. АТФ - одне з органічних сполукклітини.

Будова та функції ДНК

Дезоксирибонуклеїнова кислота- це полімерна молекула, що складається з тисяч або навіть сотень тисяч мономерів – нуклеотидів. Протяжність молекули ДНК становить багато тисяч нанометрів.

Нуклеотид -складається з залишку азотистої основи, цукру - десоксирибози та фосфорної кислоти. .

Азотисті основи представлені двома видами: пуринові основи похідні пурину. З них до складу нуклеїнових кислот входять аденін та гуанін.Піримидинові основи, що містяться в нуклеїнових кислотах, цитозині тіміну ДНК, цитозині урацилв РНК – це похідні піримідину.

Число пуринових основ у ДНК завжди дорівнює числу піримідинових, кількість аденіну дорівнює кількості тиміну, а гуаніну - кількості цитозину. Такі закономірності одержали назву правил Чаргафа.

Нуклеотиди розташовані один від одного на відстані 0,34 нм, а на один виток спіралі доводиться 10. Діаметр молекули ДНК становить близько 2 нм.

Сахарофосфатний кістяк знаходиться на периферії молекули ДНК, а пуринові та піримідинові основи – у середині. Причому останні орієнтовані таким о6рааом, що між основами з протилежних ланцюгів можуть утворюватися водневі зв'язки. З побудованої моделі виявилося, що пурин однієї ланцюга завжди пов'язаний водневими зв'язками з протилежним піримідином в іншому ланцюгу. Такі пари мають однаковий розмір у всій довжині молекули. Не менш важливим є те, що аденін може спаровуватися лише з тиміном, а гуанін лише з цитозином.При цьому між аденіном і тиміном утворюються два водневі зв'язки, а між гуаніном і цитозином – три.

Кожна з пар основ має симетрію, що дозволяє їй включитися в подвійну спіраль у двох орієнтаціях (А = Т і Т = А; Г = Ц і Ц = Г ). Якщо відома послідовність основ в одному ланцюгу (наприклад, Т-Ц-Г-Ц-А-Т), то завдяки специфічності спарювання (Принцип доповнення,тобто. комплементарності)стає відомою і послідовність основ її партнера другого ланцюга (А-Г-Ц-Г-Т-А).

Будова та функції РНК.

Рибонуклеїнова кислота- полімер, мономерами якої є нуклеотиди. РНК є однонитковою молекулою. Вона побудована так само, як і один з ланцюгів ДНК. Нуклеотиди РНК дуже близькі, хоч і не тотожні, нуклеотидам ДНК. Їх теж чотири, і вони складаються з азотистої основи, пентози та фосфорної кислоти. Три азотистих підстави такі ж, як у ДНК: А, Р і Ц. Проте замість Т у ДНК у РНК присутній близький щодо нього за будовою піримідин - урацил (У). Відмінність між ДНК та РНК існує також у характері вуглеводу: у нуклеотидах ДНК вуглевод – дезоксирі-боза, а у РНК – рибоза. Зв'язок між нуклеотидами здійснюється, як і в одному з ланцюгів ДНК, тобто через вуглевод і залишок фосфорної кислоти. На відміну від ДНК, вміст якої у клітинах певних організмів відносно постійно, вміст РНК у них коливається. Воно помітно підвищено клітинах, у яких відбувається синтез білка. Усі види РНК синтезуються на ДНК, яка є свого роду матрицею.

Види РНК

Транспортна РНК(Т-РНК). Молекули т-РНК найкоротші: вони складаються лише з 80-100 нуклеотидів. Транспортна РНК переважно міститься у цитоплазмі клітини. Функція її полягає у перенесенні амінокислот у рибосоми, до місця синтезу білка. Із загального вмісту РНК клітини частку т-РНК припадає близько 10%.

Рибосомна РНК(Р-РНК). Це найбільші молекули РНК: до їх складу входить 3-5 тис. нуклеотидів. Рибосомні РНК складають істотну частину рибосоми. Із загального вмісту РНК у клітині частку р-РНК припадає близько 90%.

Інформаційна РНК(і-РНК), або матрична(М-РНК). Міститься в ядрі та цитоплазмі. Функція її полягає у перенесенні інформації про структуру білка від ДНК до місця синтезу білка в рибосомах. Перед-РНК припадає приблизно 0,5-1 % від загального вмісту РНК клітини.

4. АТФ

Аденозинтрифосфорна кислота -нуклеотид, що грають провідну роль в енергетиці клітини. Аденозинмонофосфорна кислота (АМФ) входить до складу всіх РНК; при приєднанні ще двох молекул фосфорної кислоти (НзРО4) вона перетворюється на АТФ і стає джерелом енергії, що запасається у двох останніх залишках фосфатів.

Як у будь-який нуклеотид, до АТФ входять залишок азотистої основи (аденін), пентоза (рибоза) та залишки фосфорної кислоти (у АТФ їх три). Зі складу АТФ під дією ферменту АТФ-ази відщеплюються залишки фосфорної кислоти.

При відщепленні однієї молекули фосфорної кислоти А ТФ перетворюється на АДФ (аденозиндифосфорная кислота), і якщо відщеплюються дві молекули фосфорної кислоти, АТФ перетворюється на АМФ (аденозинмонофосфорная кислота). Реакції відщеплення кожної молекули фосфорної кислоти супроводжуються визволенням 419 кДж/моль.

Значення АТФ у житті клітини велике, вона відіграє центральну роль клітинних перетвореннях енергії. Основний синтез АТФ відбувається у мітохондріях.

СИГНАЛЬНІ РЕЧОВИНИ

План лекції:

2. Феромони, види, значення

3. Ферменти

4. Гормони

1. Загальне поняття про сигнальні речовини

СИГНАЛЬНІ РЕЧОВИНИ - хімічні комунікаційні агенти, що переносять інформацію між одноклітинними істотами, що вільно живуть; між клітинами усередині організму; між багатоклітинними організмами Багато сигнальних речовин еволюційно-консервативні. Вони виникли в еволюції як сигнали, що використовуються мікроорганізмами і далі придбали нові ролі у багатоклітинних організмів, включаючи вищих тварин та людини.

Феромони, види, значення

ФЕРОМОНИ (грец. Φέρω – «нести» + ορμόνη – «спонукати, викликати») – продукти зовнішньої секреції, що виділяються деякими видами тварин і забезпечують хімічну комунікацію між особами одного виду. Феромони - біологічні маркери власного виду, леткі хемосигнали, що управляють нейроендокринними поведінковими реакціями, процесами розвитку, а також багатьма процесами, пов'язаними з соціальною поведінкоюта розмноженням.

Феромони модифікують поведінку, фізіологічну та емоційний станабо метаболізм інших особин того ж виду.

Класифікація феромонів

За своїм впливом феромони поділяються на два основні типи

1. РЕЛІЗЕРИ - тип феромонів, що спонукають особину до будь-яких негайних дій і застосовуються залучення шлюбних партнерів, сигналів про небезпеку і спонукання інших негайних действий.

2. ПРАЙМЕРИ - використовуються для формування деякої певної поведінки та впливу на розвиток особин: наприклад, спеціальний феромон, що виділяється бджолою-маткою. Ця речовина пригнічує статевий розвиток інших бджіл-самок, таким чином перетворюючи їх на робочих бджіл.

Як окремі назви деяких типів феромонів можна навести такі: епагони - статеві атрактанти; одміхніони - мітки шляху, що вказують дорогу до будинку або знайденого видобутку, мітки на межах індивідуальної території; торібони - феромони страху та тривоги; гонофіони - феромони, що індукують зміну статі; гамофіони - феромони статевого дозрівання; етофіони - феромони поведінки; ліхневмони - феромони, що маскують тварину під інший вигляд.

Мурахи використовують феромони для позначення пройденого шляху. За спеціальними мітками, що залишаються по дорозі, мураха може знайти дорогу назад у мурашник. Також, мітки, що робляться за допомогою феромонів показують мурашнику шлях до знайденого видобутку. Окремі запахи використовуються мурахами для подачі сигналу про небезпеку, що провокує у особин або втеча, або агресивність.

З огляду на досить складні поведінкові реакції феромони хребетних вивчені слабо. Існує припущення, що рецептором феромонів у хребетних є вомероназальний (якобсонів) орган.

Дослідження людських феромонів перебуває поки що на зачатковій стадії. Відомо, що в поті деяких чоловіків знаходяться речовини, які приваблюють жінок. Також зазначено, що у великих жіночих колективах менструальний цикл згодом синхронізується, протікаючи одночасно у більшості жінок. Ця особливість також приписується дії людських феромонів. Поведінка вищих ссавців, зокрема й людини, підпорядкована багатьом чинникам, і феромони не грають вирішальну роль його регуляції.

Феромони знайшли своє використання в сільському господарстві. У поєднанні з пастками різних типів, феромони, що приманюють комах, дозволяють знищувати значну кількість шкідників. На сучасному ринку парфумерної продукції є товари, які позиціонуються як «містять феромони». Виробники такої продукції стверджують, що її використання посилює привабливість протилежної статі «на несвідомому рівні».

Ферменти, види, функції

ФЕРМЕНТИ або ензими (від латів. fermentum, грец. ζύμη, ἔνζυμον - дріжджі, закваска) - зазвичай білкові молекули або молекули РНК або їх комплекси, що прискорюють (каталізують) хімічні реакціїу живих системах. Реагенти в реакції, що каталізується ферментами, називаються субстратами, а речовини, що виходять - продуктами. Ферменти специфічні до субстратів (АТФаза каталізує розщеплення лише АТФ). Ферментативна активністьможе регулюватися активаторами та інгібіторами (активатори – підвищують, інгібітори – знижують). Білкові ферменти синтезуються на рибосомах, а РНК – у ядрі.

Функції ферментів

Ферменти – білки, що є біологічними каталізаторами. Ферменти присутні у всіх живих клітинах та сприяють перетворенню одних речовин (субстратів) на інші (продукти). Ферменти виступають у ролі каталізаторів практично у всіх біохімічних реакціях, які у живих організмах. Ферменти грають найважливішу роль переважають у всіх процесах життєдіяльності, спрямовуючи і регулюючи обмін речовин організму.

Подібно до всіх каталізаторів, ферменти прискорюють як пряму, так і зворотну реакцію, знижуючи енергію активації процесу. Відмінною особливістюферментів у порівнянні з небілковими каталізаторами є їхня висока специфічність. При цьому ефективність ферментів значно вища за ефективність небілкових каталізаторів - ферменти прискорюють реакцію в мільйони і мільярди разів, небілкові каталізатори - у сотні і тисячі разів.

Ферменти широко використовуються у народному господарстві – харчовій, текстильній промисловості, у фармакології.

Класифікація ферментів

За типом каталізованих реакцій ферменти поділяються на 6 класів згідно з ієрархічною класифікацією ферментів (КФ, EC - Enzyme Comission code). Кожен клас містить підкласи, тому фермент описується сукупністю чотирьох чисел, розділених точками. Перше число грубо описує механізм реакції, що каталізується ферментом:

КФ 1: Оксидоредуктази, що каталізують окиснення або відновлення. Приклад: каталаза, алкогольдегідрогеназа

КФ 2: Трансферази, що каталізують перенесення хімічних групз однієї молекули субстрату в іншу. Серед трансфераз особливо виділяють кінази, що переносять фосфатну групу, як правило, з молекули АТФ.

КФ 3: Гідролази,каталізують гідроліз хімічних зв'язків. Приклад: естерази, пепсин, трипсин, амілаза, ліпопротеїнліпаза

КФ 4: Ліази, що каталізують розрив хімічних зв'язків без гідро

Тестові завдання на тему «Вступ»

1. Який вчений запропонував термін «біологія»:

А) Ч. Дарвін;

Б) А. Левенгук;

В) Т. Руз;

Г) Л. К. Тревіранус.

2. Що таке гіпотеза:

А) припущення;

Б) затвердження;

В) закон;

Г) зіставлення.

3. Як називається здатність організмів передавати свої ознаки та властивості, особливості розвитку з покоління в покоління:

а) мутації;

Б) спадковість;

В) мінливість;

г) розмноження.

4. Предметом вивчення загальної біології є:

А) будова та функції організму;

Б) природні явища;

В) закономірності розвитку та функціонування живих систем.

г) особливості життєдіяльності бактерій.

5. Який з наукових методів дослідження був основним у ранній період розвитку біології:

А) експериментальний;

Б) мікроскопія;

В) метод спостереження та опису об'єктів.

г) історичний.

6. Як називається сукупність прийомів та операцій, що використовуються при побудові системи наукових знань:

а) науковий метод;

б) науковий експеримент;

в) науковий факт;

г) наукова гіпотеза.

7. Який метод допомагає осмислити отримані факти, зіставивши їх із раніше відомими результатами:

А) описовий;

Б) експеримент;

В) порівняльний;

г) історичний.

8. Встановіть відповідність між наукою та предметом її вивчення:

1.Біологія

2.Альгологія

3.Систематика

4.Генетика

5.Анатомія

6.Екологія

7.Гістологія

8. Палеонтологія.

Предмет вивчення:

А) спадковість та мінливість

Б) тканини

В) викопні залишки

Г) живі організми

Д) класифікація живих організмів

Е) будова організмів

Ж) водорості

З) взаємодія живих організмів один з одним та навколишнім середовищем.

9. Встановіть відповідність між наукою та предметом її вивчення:

1.Зоологія

2.Бріологія

3.Орнітологія

4.Цитологія

5.Вірусологія

6.Ентомологія

7.Фізіологія

8.Іхтіологія

Предмет вивчення:

А) функції організмів

Б) віруси

В) мохи

г) риби

Д) клітина

Е) тварини

Ж) птахи

З) комахи.

10. Знайдіть помилки у наведеному тексті, вкажіть номери пропозицій, у яких вони зроблені, виправте помилки:

1) Живі організми мають схожий хімічний складта єдиний принцип будови.

2) Живі організми та об'єкти неживої природи розмножуються.

3) Об'єкти неживої природи пристосовані до певної довкілля.

4) Усі живі організми є «відкриті системи».

5) Живим організмам та об'єктам неживої природи властиво впорядкований, поступовий та послідовний розвиток.

6) Спадковість та мінливість – властивість живих організмів.

Відповіді:

В; 2) А; 3) Б; 4 В; 5) В; 6) А; 7) Г.

1- Г

2- Ж

3- Д

4- А

5- Е

6- З

7- Б

8- В

1- Е

2- В

3- Ж

4- Д

5- Б

6- З

7- А

8- Г

10) 2 - об'єкти неживої природи не здатні до розмноження;

3 – до певної довкілля пристосовані живі організми;

5 – упорядкований, поступовий та послідовний розвиток характерний для живих організмів.

Біологія - сукупність або система наук про живі системи. Поняття «живі системи» тут важливо наголосити, оскільки життя не існує саме по собі, а є властивістю певних систем.

Предмет вивчення біології - всі прояви життя, а саме:

· будова та функції живих істот та їх природних угруповань;

· Розповсюдження, походження та розвиток нових істот та їх співтовариств;

· Зв'язку живих істот та їх угруповань один з одним і з неживою природою.

Завдання біології полягають у вивченні всіх біологічних закономірностейта розкриття сутності життя. При цьому в біології використовується низка методів, характерних для природничих наук. До основних методів біології належать:

· спостереження , що дозволяє описати біологічне явище;

· порівняння , що дозволяє знайти закономірності, загальні щодо різних явищ;

· експеримент , в ході якого дослідник штучно створює ситуацію, що дозволяє виявити глибоко лежачі (приховані) властивості біологічних об'єктів;

· історичний метод , що дозволяє на основі даних про сучасний світ живого та про його минуле, розкривати закони розвитку живої природи.

Вище було сказано, що біологія є системою наук, які можуть бути класифіковані по-різному.

1. З предмету вивчення : ботаніка, зоологія, мікробіологія та ін.

2. За загальними властивостями живих організмів :

Генетика (закономірності спадковості)

Біохімія (перетворення речовини та енергії)

Екологія (взаємини живих істот та їх природних угруповань з навколишнім середовищем) тощо.

3. За рівнем організації живої матерії, на якому розглядаються живі системи:

Молекулярна біологія;

цитологія;

Гістологія тощо.

Наведені класифікації, зрозуміло, не мають абсолютного характеру. Так, наприклад, дослідження клітини (цитологія) нині немислимо без вивчення біохімії клітини.

Можна також говорити про три магістральні напрямки біології або, за образним виразом трьох образів біології:

1. Традиційна чи натуралістична біологія.Її об'єктом вивчення є жива природа у її природному стані та нерозчленованій цілісності – «Храм природи», як називав її Еразма Дарвіна. Витоки традиційної біології сягають середньовіччя, хоча цілком природно тут згадати і роботи Аристотеля, який розглядав питання біології, біологічного прогресу, намагався систематизувати живі організму («сходи Природи»). Оформлення біології у самостійну науку – натуралістичну біологію посідає 18-19 століття. Перший етап натуралістичної біології ознаменувався створенням класифікацій тварин та рослин. До них відносяться відома класифікація К. Ліннея (1707 - 1778), що є традиційною систематизацією рослинного світу, а також класифікація Ж.-Б. Ламарка, який застосував еволюційний підхід до класифікації рослин та тварин. Традиційна біологія не втратила свого значення й у час. Як доказ наводять положення екології серед біологічних наук а також у всьому природознавстві. Її позиції та авторитет нині надзвичайно високі, а вона в першу чергу ґрунтується на принципах традиційної біології, оскільки досліджує взаємовідносин організмів між собою ( біотичні фактори) та із середовищем проживання ( абіотичні фактори).

2. Функціонально-хімічна біологія, Що відбиває зближення біології з точними фізико-хімічними науками Особливість фізико-хімічної біології – широке використання експериментальних методів, що дозволяють досліджувати живу матерію на субмікроскопічному, надмолекулярному та молекулярному рівнях. Одним із найважливіших розділів фізико-хімічної біології є молекулярна біологія – наука, що вивчає структуру макромолекул, що лежать в основі живої речовини. Біологію нерідко називають однією з провідних наук 21 століття.

До найважливіших експериментальних методів, що використовуються у фізико-хімічній біології, належать метод мічених (радіоактивних) атомів, метоли рентгеноструктурного аналізу та електронної мікроскопії, методи фракціонування (наприклад, поділ різних амінокислот), використання ЕОМ та ін.

3. Еволюційна біологія.Цей напрямок біології вивчає закономірності історичного розвитку організмів. Нині концепція еволюціонізму стала, власне, платформою, де відбувається синтез різнорідного і спеціалізованого знання. В основі сучасної еволюційної біології лежить теорія Дарвіна. Цікаво й те, що Дарвіну свого часу вдалося виявити такі факти та закономірності, що мають універсальне значення, тобто. теорія створена ним, додатна до пояснення явищ, які відбуваються у живої, а й неживої природі. В даний час еволюційний підхід узятий на озброєння всім природознавством.Разом з тим, еволюційна біологія – самостійна галузь знання, з власними проблемами, методами дослідження та перспективою розвитку.

Нині роблять спроби синтезу цих трьох напрямів («образів») біології та оформлення самостійної дисципліни – теоретичної біології.

Аксіоми біології.Б.М. Медніков - видний теоретик і експериментатор, вивів 4 аксіоми, що характеризують життя і відрізняють його від «нежиття».

Табл. 1. Аксіоми біології

Предмет вивчення, завдання та методи біології.

Специфіка та системність живого

Рівні організації живих систем

1. Предмет вивчення, завдання та методи біології

Біологія - сукупність або система наук про живі системи . Поняття «живі системи» тут важливо наголосити, оскільки життя не існує саме по собі, а є властивістю певних систем.

Предмет вивчення біології - всі прояви життя, а саме:

будова та функції живих істот та їх природних угруповань;

поширення, походження та розвиток нових істот та їх угруповань;

зв'язки живих істот та їх угруповань один з одним і з неживою природою.

Завдання біології полягають у вивченні всіх біологічних закономірностей та розкритті сутності життя. При цьому в біології використовується низка методів, характерних для природничих наук. До основних методів біології належать:

спостереження , Що дозволяє описати біологічне явище;

порівняння , що дозволяє знайти закономірності, загальні щодо різних явищ;

експеримент , в ході якого дослідник штучно створює ситуацію, що дозволяє виявити глибоко лежачі (приховані) властивості біологічних об'єктів;

історичний метод , що дозволяє на основі даних про сучасний світ живого та про його минуле, розкривати закони розвитку живої природи.

Вище було сказано, що біологія є системою наук, які можуть бути класифіковані по-різному.

З предмету вивчення : ботаніка, зоологія, мікробіологія та ін.

За загальними властивостями живих організмів :

генетика (закономірності спадковості)

біохімія (перетворення речовини та енергії)

екологія (взаємини живих істот та їх природних угруповань з навколишнім середовищем) тощо.

За рівнем організації живої матерії, на якому розглядаються живі системи:

молекулярна біологія;

цитологія;

гістологія тощо.

Традиційна чи натуралістична біологія.Її об'єктом вивчення є жива природа у її природному стані та нерозчленованій цілісності – «Храм природи», як називав її Еразма Дарвіна. Витоки традиційної біології сягають середньовіччя, хоча цілком природно тут згадати і роботи Аристотеля, який розглядав питання біології, біологічного прогресу, намагався систематизувати живі організму («сходи Природи»). Оформлення біології у самостійну науку – натуралістичну біологію посідає 18-19 століття. Перший етап натуралістичної біології ознаменувався створенням класифікацій тварин та рослин. До них відносяться відома класифікація К. Ліннея (1707 - 1778), що є традиційною систематизацією рослинного світу, а також класифікація Ж.-Б. Ламарка, який застосував еволюційний підхід до класифікації рослин та тварин. Традиційна біологія не втратила свого значення й у час. Як доказ наводять положення екології серед біологічних наук а також у всьому природознавстві. Її позиції та авторитет нині надзвичайно високі, а вона в першу чергу ґрунтується на принципах традиційної біології, оскільки досліджує взаємовідносин організмів між собою ( біотичні фактори) та із середовищем проживання ( абіотичні фактори).

Функціонально-хімічна біологія, Що відбиває зближення біології з точними фізико-хімічними науками Особливість фізико-хімічної біології – широке використання експериментальних методів, що дозволяють досліджувати живу матерію на субмікроскопічному, надмолекулярному та молекулярному рівнях. Одним із найважливіших розділів фізико-хімічної біології є молекулярна біологія – наука, що вивчає структуру макромолекул, що лежать в основі живої речовини. Біологію нерідко називають однією з провідних наук 21 століття.

4. Теоретична біологія.Метою теоретичної біології є пізнання найбільш фундаментальних та загальних принципів, законів та властивостей, що лежать в основі живої матерії. Тут різні дослідження висувають різні думки щодо того, що має стати фундаментом теоретичної біології. Справа в тому, що завдання побудови теоретичної біології відрізняється надзвичайною складністю, комплексністю та багатоплановістю. Створення такої теорії - одне з найважливіших завдань сучасної науки. Разом про те ряд авторів підкреслює, що основою теоретичної біології у разі служить розвиток еволюційного підходу, отже, теоретична біологія може розглядатися як розвиток еволюційної біології.

Природознавство не лише однією з перших, вивчених людиною, фундаментальних галузей науки, а й найважливішим елементом розвитку нашої цивілізації. Предметом вивчення загальної біології є сукупність процесів, які у основі феномена життя. Головні з них: розмноження та онтогенез, спадковість та мінливість, історичний розвиток рослинних та тваринних видів, а також природний відбір. У цій статті ми розглянемо їх докладніше.

Роль природничих дисциплін у розвитку суспільства

Прикладні біологічні науки займаються практичним вивченням вищезгаданих явищ живої природи, використовують отримані результати для розвитку сучасних галузей загальної біології - клітинної та генної інженерії, біотехнології, популяційної генетики Стрімкий розвиток промислових технологій та процеси глобалізації у світовій економіці змушують вчених займатися серйозними дослідженнями у питаннях екологічної безпеки природних комплексів.

Як природнича наука, загальна біологія вивчає найскладніші структури організації життя: популяційно-видову, а також різні рівні екологічних систем та біосфери.

Історія розвитку біологічного знання

Наука, що вивчає природу в її різноманітті, зародилася в надрах людського знання за допомогою філософів Стародавню Греціюі Риму, але стала називатися біологією лише у ХІХ столітті, завдяки працям Ж. Ламарка і Р. Тревирануса. Одними з найстаріших її дисциплін вважаються систематика, заснована К. Ліннеєм, і морфологія, яка бере початок у трактатах Гіппократа, Галена та Асклепія.

Предметом вивчення загальної біології є встановлення єдності живих організмів спочатку на молекулярному, а далі – на клітинному рівні. Поява наукової теорії, Створеної російським еволюціоністом П. Ф. Горяніновим і німецькими вченими М. Шлейденом і Т. Шванном, довело, що основна форма життя на Землі - це клітина. Запропонований Р. Вірховим принцип: " живе - від живого " поставив крапку в дискусіях вчених про можливість самозародження організмів з неживої матерії.

Цитологія за допомогою таких методів як центрифугування, електронна мікроскопія, метод мічених атомів, вивчає будову прокаріотів та ядерних клітин та є базою для розвитку практичних розділів природознавства: гістології, генетики, селекції.

Принципи обміну речовин у живих системах

Загальна біологія вивчає як хімічний склад і будова організмів, а й процеси, що у основі їх метаболізму. Біохімія встановлює закономірності перебігу анаболізму реакцій, наприклад, фотосинтезу у рослин. Вона також вивчає біосинтез білка (процеси транскрипції та трансляції), визначає умови, необхідні для здійснення реакцій дисиміляції, що забезпечують клітини необхідним запасом енергії як молекул НАДФ і АТФ.

Оскільки предметом вивчення загальної біології є молекулярний рівеньжиття, серйозно розглядаються реакції катаболізму. В аеробних умовах тваринна клітина синтезує 36 моль АТФ з кожної молекули глюкози у реакціях циклу Кребса.

Рослини та гриби в реакціях енергетичного обмінув анаеробних умовах також розщеплюють 3Н4О3 до етилового спирту, а тварини - до молочної кислоти. Але у всіх випадках синтезуються молекули енергетичної речовини – аденозинтрифосфорної кислоти.

Як бачимо, предметом вивчення загальної біології є механізм обміну речовин. У представників живої природи він протікає за участю ферментів подібними біохімічними шляхами. Це є доказом єдності походження життя від загальних предкових клітинних форм. Досить докладно це питання висвітлюється у розділі природознавства як еволюційне вчення.

Основи загальної біології

Таку назву має природнича шкільна дисципліна, введена в навчальні програмипочинаючи з 9 класу. Завдяки дидактичним принципам науковості та наступності, учні старших класів пізнають живу природуспираючись на знання курсу ботаніки, зоології, анатомії. Сформувати у дітей цілісну картинуприроди – головне освітнє завдання.

Основи цитології, онтогенез, закономірності спадковості – ось що вивчає загальна біологія. Теми ж, присвячені історичному розвитку органічного світу та основ екології, призводять до серйозного прориву у свідомості школярів та сприяють всебічному розвитку їх особистостей.