Тековна страница: 7 (книгата има вкупно 18 страници) [достапен пасус за читање: 12 страници]
4.1. Анаболизам
Множеството реакции на биолошка синтеза се нарекува пластична разменаили анаболизам(од грчки анабола - пораст). Името на овој вид размена ја одразува неговата суштина: од едноставни материи, влегувајќи во клетката однадвор, се формираат супстанции слични на супстанциите на клетката, т.е. асимилација.
Сите метаболички процеси во клетката и целиот организам се случуваат под контрола на наследниот апарат. Можеме да кажеме дека сите тие се резултат на имплементацијата генетски информации, достапно во ќелијата.
Да разгледаме еден од најважните процеси на манифестација наследни информацииза време на пластичен метаболизам - биосинтеза на протеини.
Имплементација на наследни информации – биосинтеза на протеини
Како што веќе беше забележано, целата разновидност на својствата на протеинските молекули на крајот е одредена од примарната структура, т.е., низата на амино киселини.
За да може протеинот да се синтетизира, информациите за аминокиселинската секвенца во неговата примарна структура мора да бидат доставени до рибозомите. Овој процес вклучува два чекори транскрипцијаИ емитување.
Ориз. 4.1. Транскрипција
Транскрипција(од латински transcriptio - препишување) информациите се јавуваат со синтетизирање на еден од синџирите на молекулата на ДНК на едноверижна молекула на РНК, чија нуклеотидна низа точно се совпаѓа (комплементарна) со нуклеотидната низа на матрицата - полинуклеотидниот синџир на ДНК. Постојат посебни механизми за „препознавање“ на почетната точка на синтезата, избирање на ДНК нишката од која се читаат информациите, како и механизми за завршување на процесот. Така се формира гласник РНК (сл. 4.1).
Емитување(од латински translatio - трансфер). Следната фаза на биосинтезата е преведување на информациите содржани во нуклеотидната низа (кодонската секвенца) на молекулата на mRNA во амино киселинската низа на полипептидниот синџир - транслација.
Кај прокариотите (бактерии и сино-зелени), кои немаат формирано јадро, рибозомите можат да се поврзат со новосинтетизираната мРНК молекула веднаш по нејзиното одвојување од ДНК или дури и пред да заврши нејзината синтеза. Кај еукариотите, mRNA мора прво да се испорача преку нуклеарната обвивка во цитоплазмата. Трансферот се врши со специјални протеини кои формираат комплекс со молекулата на РНК. Покрај транспортот на mRNA до рибозомите, овие протеини ја штитат mRNA од штетните ефекти на цитоплазматските ензими. Во цитоплазмата, рибозомот навлегува во еден од краевите на mRNA (точно оној од кој започна синтезата на молекулата во јадрото) и ја започнува синтезата на полипептидот.
Рибозомот се движи по молекулата на mRNA не мазно, туку наизменично, тројка по тројка (сл. 4.2). Како што рибозомот се движи по молекулата на mRNA, амино киселините што одговараат на тројките на mRNA се додаваат една по друга во полипептидниот синџир. Точната совпаѓање на аминокиселината со кодот на тројката mRNA е обезбедена со tRNA. Секоја аминокиселина има своја т-РНК, од кои едната тројка е антикодон– комплементарно на строго дефинирана тројка на mRNA. На ист начин, секоја аминокиселина има свој ензим кој ја прикачува на т-РНК.
Ориз. 4.2. Емитување
Ориз. 4.3. Шема на пренос на наследни информации од ДНК на mRNA и протеини
Општиот принцип на пренесување на наследни информации за структурата на протеинските молекули за време на биосинтезата на полипептидниот синџир е претставен на слика 4.3.
По завршувањето на синтезата, полипептидниот синџир се одвојува од матрицата - мРНК молекулата, се превиткува во спирала, а потоа се стекнува терцијарна структура, карактеристика на овој протеин.
Молекулата на mRNA може постојано да се користи за синтеза на полипептиди, исто како рибозомот. Описот на преводот и транскрипцијата е даден овде на многу поедноставен начин. Треба да се запомни дека биосинтезата на протеините е исклучително сложен процес поврзан со учество на многу ензими и трошоци големо количествоенергија, значително надминувајќи ја количината на енергија на формираните пептидни врски. Неверојатната сложеност на системот за биосинтеза и неговиот висок енергетски интензитет обезбедуваат висока точност и уредност на синтезата на полипептиди.
Биолошката синтеза на непротеинските молекули во клетката се одвива во три фази. Прво се реализираат информации за структурата на специфичен протеин-ензим, а потоа со помош на овој ензим се формира молекула на специфичен јаглехидрат или липид. На сличен начин се формираат и други молекули: витамини, хормони и други.
Точки за сидро
1. Главната задача на метаболичките процеси е да се одржува константна внатрешно опкружувањеорганизам (хомеостаза) во постојано променливи услови на постоење.
2. Метаболизмот се состои од два меѓусебно поврзани процеси - асимилација и дисимилација.
3. Во клетката, метаболичките процеси се поврзани со различни мембрански структури на цитоплазмата.
4.2. Енергетски метаболизам - катаболизам1. Што е тоа? биолошка синтеза? Наведи примери.
2. Дефинирајте ја асимилацијата.
3. Што е генетскиот код?
4. Формулирајте ги главните својства генетски код.
5. Каде се синтетизираат? рибо нуклеински киселини?
6. Каде се случува синтезата на протеините?
7. Кажете ни како се врши синтезата на протеините.
Процесот спротивен на синтезата е дисимилација - збир на реакции на разделување. Кога високомолекуларните соединенија се разградуваат, се ослободува енергијата потребна за реакциите на биосинтезата. Затоа, се нарекува и дисимилација енергетскиот метаболизам на клеткатаили катаболизам(од грчки katabole - уништување).
Ориз. 4.4. Шема на структурата на АТП и негова конверзија во АДП
Хемиската енергија на хранливите материи е содржана во различни ковалентни врскипомеѓу атомите во молекулите органски соединенија. На пример, кога хемиската врска како што е пептидната врска е прекината, се ослободуваат околу 12 kJ на 1 mol. Во гликозата, количината на потенцијална енергија содржана во врските помеѓу атомите C, H и O е 2800 kJ на 1 мол (т.е. на 180 g гликоза). Кога гликозата се распаѓа, енергијата се ослободува во фази со учество на голем број ензими според конечната равенка:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6H 2 O + 6CO 2 + 2800 kJ
Дел од енергијата ослободена од хранливите материи се троши во форма на топлина, а дел се акумулира, односно се складира во фосфатните врски на АТП богати со енергија.
Тоа е АТП што обезбедува енергија за сите видови клеточни функции: биосинтеза, механичка работа(делба на клетки, мускулна контракција), активен транспорт на супстанции низ мембраните, одржување мембрански потенцијалво процесот на спроведување на нервен импулс, ослободување на разни секрети.
Молекулата на АТП се состои од азотна база аденин, шеќерна рибоза и три остатоци од фосфорна киселина (сл. 4.4). Аденин, рибоза и првиот фосфат формираат аденозин монофосфат (АМП). Кога на првиот се додава втор фосфат, се добива аденозин дифосфат (ADP). Енергетски најинтензивна е молекулата со три остатоци од фосфорна киселина (ATP). Расцепувањето на терминалниот фосфат на АТП е придружено со ослободување на 40 kJ наместо 12 kJ ослободени за време на прекин на обичните хемиски врски.
Благодарение на врските богати со енергија во молекулите на АТП, клетката може да складира големи количини енергија на многу мал простор и да ја троши по потреба. Синтезата на АТП се јавува главно во митохондриите. Од тука АТП молекуливлегуваат во различни делови на клетката, обезбедувајќи енергија за метаболичките процеси.
Фази на енергетскиот метаболизам. Енергетскиот метаболизам обично се дели на три фази. Прва фаза - подготвителна.Во оваа фаза, молекулите на ди- и полисахариди, масти, протеини се распаѓаат на мали молекули - гликоза, глицерол и масни киселини, амино киселини; големи молекули на нуклеински киселини - во нуклеотиди. Во оваа фаза, мала количина на енергија се ослободува и се троши како топлина.
Втора фаза - без кислород.Се нарекува и анаеробно дишење (гликолиза ) или ферментација.Терминот „ферментација“ обично се применува на процеси кои се случуваат во клетките на микроорганизмите или растенијата. Супстанциите формирани во оваа фаза во цитоплазмата на клетките со учество на ензими се подложени на дополнително распаѓање. На пример, во мускулите како резултат на аеробно дишењемолекула на гликоза се распаѓа на две молекули на пирувична киселина (C 3 H 4 O 3), кои потоа се редуцираат до млечна киселина (C 3 H 6 O 3). Учествува во реакциите на разградување на гликозата фосфорна киселинаи ADF. Накратко, изгледа вака:
C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2ADP → 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP + 2H 2 O
Кај габите од квасец, молекула на гликоза без учество на кислород се претвора во етаноли јаглерод диоксид (алкохолна ферментација):
C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2ADP → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 2ATP + 2H 2 O
Кај други микроорганизми, гликолизата може да резултира со формирање на ацетон, оцетна киселинаитн.
Во сите случаи, распаѓањето на една молекула на гликоза е придружено со формирање на две ATP молекули. За време на разградувањето на гликозата без кислород во форма на хемиска врска во молекулата на АТП, 40% од енергијата се задржува, а остатокот се троши како топлина.
Третата фаза на енергетскиот метаболизам е фаза на аеробно дишење,или разделување на кислород.Реакциите на оваа фаза на енергетскиот метаболизам се изведуваат во митохондриите. Со пристапот на кислород до клетката, супстанциите формирани во текот на претходната фаза се оксидираат до финални производи– H 2 O и CO 2. Дишењето со кислород е придружено со ослободување на голема количина на енергија и нејзино акумулирање во молекулите на АТП. Целокупната равенка за аеробно дишење изгледа вака:
2C 3 H 6 O 3 + 6O 2 + 36H 3 PO 4 + 36ADP → 6CO 2 + 42H 2 O + 36ATP
Така, оксидацијата на две молекули млечна киселина произведува 36 молекули АТП. Следствено, аеробното дишење ја игра главната улога во обезбедувањето енергија на клетката.
Според начинот на добивање енергија, сите организми се поделени во две групи - автотрофни и хетеротрофни.
4.3. Автотрофичен тип на метаболизамАвтотрофи- ова се организми кои обезбедуваат исхрана (т.е. добиваат енергија) поради неоргански соединенија. Тие вклучуваат некои бактерии и сите зелени растенија. Во зависност од тоа кој извор на енергија го користат автотрофните организми за синтеза на органски соединенија, тие се поделени во две групи: фототрофи и хемотрофи.
Ориз. 4.5. Дијаграм на процесот на фотосинтеза
За фототрофите, изворот на енергија е светлината, додека хемотрофите ја користат енергијата ослободена за време на редокс реакциите. Зелените растенија се фототрофи. Користејќи го хлорофилот содржан во хлоропластите, тие вршат фотосинтеза - конверзија на светлосната енергија во енергија на хемиски врски.
Фотосинтеза. Фотосинтезата е формирање на органски (и неоргански) молекули од неоргански со користење на енергијата на сончевата светлина. Овој процес се состои од две фази − светлинаИ темно(Сл. 4.5).
Во светлосната фаза, светлосните кванти - фотони - комуницираат со молекулите на хлорофилот, како резултат на што овие молекули се движат во побогата енергија „возбудена“ состојба за многу кратко време. Вишокот на енергија на некои од возбудените молекули на хлорофил потоа се претвора во топлина или се емитува како светлина. Друг дел од него се пренесува на водородни јони H +, секогаш присутни во воден раствор поради дисоцијација на водата.
H 2 O → H + + OH −
Добиените водородни атоми (H 0) лабаво се комбинираат со органски молекули - носители на водород. Хидроксилни јони OH - ги даваат своите електрони на други молекули и се претвораат во слободни радикали OH 0. Радикалите OH 0 комуницираат едни со други, што резултира со формирање на вода и молекуларен кислород:
4OH → O 2 + 2H 2 O
Така, изворот на молекуларниот кислород што се формира за време на фотосинтезата и се ослободува во атмосферата е водата, која се дели како резултат на фотолиза - распаѓање на водата под влијание на светлината. Покрај фотолизата на водата, светлосната енергија се користи во светлосната фаза за синтеза на АТП од АДП и фосфат без учество на кислород.
Ова е многу ефикасен процес: хлоропластите произведуваат 30 пати повеќе АТП отколку во митохондриите на истите растенија со учество на кислород. На овој начин се акумулира енергијата неопходна за процесите што се случуваат во темната фаза на фотосинтезата.
Во комплексот хемиски реакциитемна фаза, за која не е потребна светлина, клучното место го зазема врзувањето на CO 2. Овие реакции вклучуваат АТП молекули синтетизирани за време на лесната фаза и атоми на водород формирани за време на фотолизата на водата и поврзани со молекули носители:
6СО 2 + 24Н → С 6 Н 12 О 6 + 6Н 2 О
Така енергијата на сончевата светлина се претвора во енергија на хемиски врски на сложени органски соединенија.
Како што е наведено погоре, нуспроизвод на фотосинтезата кај зелените растенија е молекуларниот кислород што се ослободува во атмосферата. Слободниот кислород во атмосферата е моќен фактор во трансформацијата на супстанциите. Нејзиниот изглед служеше како предуслов за појава на аеробен тип на метаболизам на нашата планета и појава на живот на копно.
Хемосинтеза. Некои бактерии на кои им недостига хлорофил се способни да синтетизираат органски соединенија и ја користат енергијата на хемиските реакции неоргански материи. Конверзијата на енергијата на хемиските реакции во хемиска енергија на синтетизираните органски соединенија се нарекува хемосинтеза.
Хемосинтезата ја откри истакнатиот руски микробиолог С. Н. Виноградски (1887).
Во групата на автотрофи-хемосинтетици (хемотрофи)вклучуваат нитрифицирачки бактерии. Некои од нив ја користат енергијата на оксидација на амонијак во азотна киселина, други ја користат енергијата на оксидација азотна киселинаво азот. Познати се хемосинтетиците кои извлекуваат енергија од оксидација на црно железо во железо („железни бактерии“) или од оксидација на водород сулфид во сулфурна киселина („сулфур бактерии“). Со фиксирање на атмосферскиот азот и претворање на минералите во растворлива форма што може да се апсорбира од растенијата, хемосинтетичките бактерии играат важна улогаво циклусот на супстанции во природата.
Хетеротрофен тип на метаболизам.Организмите кои не можат да синтетизираат органски соединенија од самите неоргански треба да бидат испорачани од животната средина. Таквите организми се нарекуваат хетеротрофи.Тука спаѓаат повеќето бактерии, габи и сите животни. Животните јадат други животни и растенија и добиваат готови јаглехидрати, масти, протеини и нуклеински киселини од нивната храна. Во текот на животот, овие супстанции се разградуваат. Од некои од молекулите што се ослободуваат при овој процес - гликоза, амино киселини, нуклеотиди и сл., се синтетизираат посложени органски соединенија карактеристични за даден организам - гликоген, масти, протеини, нуклеински киселини. Друг дел од молекулите се дели, а енергијата што се ослободува во овој случај се користи за живот.
Процесите на биосинтеза континуирано се одвиваат во клетките. Со помош на ензими, прилично едноставни органски супстанции се трансформираат во комплицирани високомолекуларни: протеините се формираат од аминокиселини, мултимолекуларни јаглехидрати - од едноставни јаглени хидрати, нуклеотиди - од азотни бази и јаглехидрати, ДНК и РНК - од нуклеотиди. Ситереакциите на биосинтезата во организмот се нарекуваат асимилација. Спротивниот процес, кој вклучува уништување на органски соединенија, е дисимилација. Енергијата добиена од реакциите на дисимилација е неопходна за процесот на биосинтеза.
Точки за сидро
1. Метаболизмот се состои од два тесно поврзани и спротивно насочени процеси: асимилација и дисимилација.
2. Огромното мнозинство на витални процеси кои се случуваат во клетката бараат енергија во форма на АТП.
3. Разградувањето на гликозата во аеробните организми, во кое аноксичниот чекор е проследен со разградување на млечна киселина со учество на кислород, е енергетски 18 пати поефикасно од анаеробната гликолиза.
4. Најефикасна форма на фотосинтеза е онаа која користи вода како извор на водород.
Прегледајте ги прашањата и задачите
1. Што е дисимилација? Опишете ги фазите на дисимилација.
2. Која е улогата на АТП во клеточниот метаболизам?
3. Кажете ни за енергетскиот метаболизамво клетката користејќи го примерот на разградување на гликозата.
4. Какви видови на исхрана на организмите знаете?
5. Кои организми се нарекуваат автотрофни?
6. Опишете ги светлите и темните фази на фотосинтезата.
7. Зошто зелените растенија ослободуваат слободен кислород во атмосферата како резултат на фотосинтезата?
8. Што е хемосинтеза?
9. Кои организми се нарекуваат хетеротрофни? Наведи примери.
Користење на вокабуларнаслови „Терминологија“ и „Резиме“, преведете во Англиски јазикСтавки „Сидро точки“.
Терминологија
Преглед на материјалот проучен во Поглавје 4Прашања за дискусија
Кои организми се нарекуваат автотрофни? На кои групи се поделени автотрофите?
Кој е механизмот за формирање на слободен кислород како резултат на фотосинтезата кај зелените растенија? Што е биолошко и еколошко значењеовој процес?
Каде, како резултат на кои молекуларни трансформации и во која количина се формира АТП во живите организми?
Основни одредби
Суштината на метаболизмот е трансформација на супстанции и енергија.
Метаболичките реакции се состојат од меѓусебно поврзани, но повеќенасочни процеси на асимилација и дисимилација, чија конзистентност обезбедува хомеостаза на телото.
Генетскиот код е историски воспоставена организација на молекули на ДНК и РНК, во која наследни информации за карактеристиките и својствата на организмот се содржани во низа нуклеотиди.
Енергетскиот метаболизам на еден организам или клетка вклучува три фази: подготвителна - распаѓање на биополимерите на храната во мономери, разделување без кислород - на меѓупроизводи и разделување на кислород - во финални производи. Само две последната фазапридружено со формирање на АТП.
Проблематични области
Како се реализираат наследните информации за карактеристиките и својствата на ДНК и РНК вирусите?
Кое е биолошкото значење на вишокот на генетскиот код?
Како се реализираат наследните информации за структурата и функциите на непротеинските молекули синтетизирани во клетката?
Дали мислите дека е можно да се зголеми ефикасноста на фотосинтезата?
Апликативни аспекти
Како мислите дека можеме да ја зголемиме ефикасноста на фотосинтезата кај зелените растенија?
Кои примери ја карактеризираат употребата на метаболичките карактеристики на живите организми во медицината? земјоделствотои други индустрии, можеш да наведеш?
Потраги
Напишете ги равенките на реакцијата за светлата и темната фаза на фотосинтезата. Означете ги патиштата за пренос на електрони и протони.
Опишете различни реакцииРазградување на гликозата без кислород во анаеробните и аеробните организми.
Опишете го процесот на разделување органски молекулисо учество на кислород во клетките на аеробните организми.
Поглавје 5. Структура и функција на клетките
За најразновидните елементарни делови на организмите постои општ принципструктура и развој, а овој принцип е формирање на клетки.
Т. Шван
Биохемиските трансформации се нераскинливо поврзани со оние структури на живата клетка кои се одговорни за извршување на одредена функција. Таквите структури се нарекуваат органели, бидејќи, како и органите на целиот организам, тие вршат одредена функција. Современи методиИстражувањето им овозможи на биолозите да утврдат дека, според структурата на клетката, сите живи суштества треба да се поделат на „ненуклеарни“ организми - прокариоти (буквално - пред-нуклеарни) и „нуклеарни“ - еукариоти. Во групата на прокариоти спаѓаат сите бактерии и сино-зелени (цијани), а во групата на еукариоти спаѓаат габите, растенијата и животните.
Во моментов има две нивоа клеточна организација: прокариотски и еукариотски. Прокариотските организми ги задржуваат карактеристиките на екстремната антика: тие се многу едноставно структурирани. Врз основа на тоа, тие се поделени во независно кралство. Еукариотските организми содржат јадро ограничено со школка, како и сложени „енергетски станици“ - митохондрии. Со други зборови, сите клетки на „нуклеарните“ еукариоти се високо организирани, приспособени на потрошувачката на кислород и затоа можат да произведат големи количини на енергија.
5.1. Прокариотска клеткаБактериите се типични прокариотски клетки. Тие живеат насекаде: во вода, во почва, во храна. Тие живеат во најдлабокиот слив во океанот и на највисокиот планински врв на Земјата - Еверест, ги има во мразот на Арктикот и Антарктикот, во подземните извори на топла вода и во горните слоеви на атмосферата. Оваа листа на услови за живот веќе покажува што висок степенПрокариотските организми имаат приспособливост, и покрај едноставноста на нивната структура. Бактериите се примитивни облици на живот и може да се претпостави дека припаѓаат на типот на живи суштества кои најмногу се појавувале на раните фазиразвој на животот на Земјата.
Очигледно, бактериите првично живееле во морињата; Модерните микроорганизми веројатно потекнуваат од нив. Човекот се запознал со светот на микробите релативно неодамна, дури откако научил како да прави леќи (17 век) кои обезбедуваат прилично силно зголемување. Развојот на технологијата во следните векови овозможи детално да се проучуваат бактериите и другите прокариотски организми.
Дозволете ни да се задржиме на структурните карактеристики на бактериската клетка (сл. 5.1). Големините на бактериските клетки варираат во голема мера: од 1 до 10-15 микрони. Според нивната форма, се разликуваат сферични клетки - коки, издолжени - прачки или бацили и згрчени - спирила (сл. 5.2). Во зависност од тоа на кој тип на микроорганизми припаѓаат, тие постојат или поединечно или формираат карактеристични кластери. На пример, стрептококата, која предизвикува воспалителни болести кај луѓето и животните, формира синџири од неколку бактериски клетки; стафилокок, кој влијае на респираторниот тракт на децата, расте во форма на формации кои личат на грозје. По природата на таквите акумулации на бактериски клетки и особеностите на нивната витална активност, микробиолозите можат да утврдат на кој тип на изолиран микроорганизам припаѓа.
Ориз. 5.1. Шема на структурата на прокариотските клетки
Ориз. 5.2. Облик и релативна положбабактерии: 1 – прачки, 2–4 – коки, 5 – спирила
Главната структурна карактеристика на бактериите е отсуството на јадро ограничено со школка. Нивните наследни информации се содржани во еден хромозом. Бактерискиот хромозом, кој се состои од една молекула на ДНК, има облик на прстен и е потопен во цитоплазмата. ДНК во бактериите не формира комплекси со протеини, и затоа огромното мнозинство на наследни склоности - гени кои се дел од хромозомот - „работат“, т.е. од нив постојано се читаат наследни информации. Бактериската клетка е опкружена со мембрана (види Сл. 5.1), која ја одвојува цитоплазмата од клеточниот ѕид, формирана од сложена хетерополимерна супстанција. Во цитоплазмата има малку мембрани. Содржи рибозоми кои вршат синтеза на протеини. Сите ензими кои ги обезбедуваат виталните процеси на бактериите се дифузно расфрлани низ цитоплазмата или прикачени на внатрешната површина на мембраната. Во многу микроорганизми, резервните супстанции се депонираат во внатрешноста на клетката - полисахариди, масти, полифосфати. Овие супстанции, кога се вклучени во метаболичките процеси, можат да го продолжат животот на клетката во отсуство на надворешни извори на енергија.
Бактериите се размножуваат делејќи се на два.По редупликацијата на прстенестиот хромозом и издолжувањето на клетката, постепено се формира попречна преграда, а потоа клетките ќерки се распрснуваат или остануваат поврзани во карактеристични групи - синџири, пакети итн. Понекогаш на репродукцијата и претходи сексуален процес, суштината на што е размена на генетски материјал и појава на нови комбинации на гени на бактерискиот хромозом.
Ориз. 5.3. Зрела спора во бактериска клетка
Многу бактерии имаат спорулација.Споровите се јавуваат, по правило, кога има недостаток на хранливи материи или кога метаболичките производи се акумулираат прекумерно во околината. Спорулацијата започнува со одвојување на дел од цитоплазмата од матичната клетка. Одвоениот дел го содржи хромозомот и е опкружен со мембрана (сл. 5.3). Спората потоа е опкружена со клеточен ѕид, често повеќеслоен. Животните процеси внатре во спорите практично престануваат. Спорите на бактерии во сува состојба се многу стабилни и можат да останат одржливи многу стотици, па дури и илјадници години, издржувајќи ги остри температурни флуктуации. Пример за ова се спорите пронајдени во античките погребувања (мумии на старите Египќани, резерви прехранбени производиво различни пештери), при стерилно дупчење на мразот што го опкружува Јужниот пол. Кога се изложени на поволни услови, спорите се трансформираат во активна бактериска клетка. Микробиолошките научници развиле колонии на микроорганизми од спори пронајдени во примерок од мраз стар 10-12 илјади години.
Спорите на патогени бактерии кои лежат долги години во земјата, влегувајќи во вода (за време на различни видови активности за наводнување), може да предизвикаат појава на заразни болести. Така, на пример, стапчиња антраксостануваат одржливи, останувајќи во форма на спори повеќе од 30 години.
Така, спорулацијата кај прокариотите е фаза од животниот циклус што обезбедува опстанок на неповолни услови на животната средина. Покрај тоа, во состојба на спори, микроорганизмите може да се шират со ветер и други средства.
Во последно време се разликуваат две нивоа на клеточна организација: прокариотски и еукариотски. Во прокариотските организми останале многу антички карактеристики, вклучувајќи ја и едноставноста на нивната структура. Така, тие немаат јадра одвоени од протоплазмата со мембрана, немаат посебна способност да репродуцираат органели и немаат формации слични на скелет во цитоплазмата. Поради овие карактеристики, тие се исклучени од посебно Кралство на прокариотски микроорганизми. Евбактериите и цијанобактериите се сметаат за најважни претставници на ова Кралство, а археобактериите останале најслични на античките предци.
Точки за сидро
1. Кај прокариотите, генетскиот материјал на клетката е претставен со една кружна молекула на ДНК.
2. Сите бактерии, сино-зелените и микоплазмите се хаплоидни, односно содржат една копија од гени.
3. Во клетките на прокариотските организми практично нема внатрешни мембрани, така што повеќето ензими се дифузно распоредени низ цитоплазмата.
Прегледајте ги прашањата и задачите
1. Што се клеточни органели?
2. Која е основата за поделбата на сите живи организми на две групи - прокариоти и еукариоти?
3. Кои организми се прокариоти?
4. Опишете ја структурата на бактериската клетка.
5. Како се размножуваат бактериите?
6. Која е суштината на процесот на спорулација кај бактериите?
Користејќи го вокабуларот од насловите „Терминологија“ и „Резиме“, преведете ги параграфите од „Точки на сидро“ на англиски.
Терминологија
За секој термин наведен во левата колона, изберете ја соодветната дефиниција дадена во десната колона на руски и англиски јазик.
Изберете ја точната дефиниција за секој термин во левата колона од англиски и руски варијанти наведени во десната колона.
Прашања за дискусија
Која е важноста на прокариотите во биоценозите? Која е нивната еколошка улога?
Како патогените микроорганизми влијаат на состојбата на макроорганизмот (домаќинот)?
Биолошката синтеза на протеини е многу сложен процес од повеќе чекори. Сега е докажано дека биосинтезата на протеините не се случува во јадрото, туку во цитоплазмата. ДНК не е директно вклучена во синтезата на протеините. Улогата на посредник, чија функција е да преведува наследни информации за хемиски состави структурата на протеините складирани во ДНК, рибонуклеинските киселини (mRNA, tRNA) се формираат во полипептидниот синџир на одреден протеин. Голема вредностМесинџер РНК е вклучена во биосинтезата на протеините. Делува како матрица. Бројот на мРНК молекули формирани на ДНК се одредува според бројот на гени кои ја контролираат синтезата на специфични протеини во одреден организам. Секој протеин бара своја mRNA за синтеза, од која една молекула ја „отпишува“ нуклеотидната секвенца од дел од ДНК еднаков на еден ген, а потоа mRNA ја пренесува оваа информација до низата на амино киселини во полипептидниот синџир на протеинот . Гласничка РНК од јадрото продира во цитоплазмата и делува на рибозомите во однос на протеините како матрица.
Протеинската биосинтеза започнува со процес наречен транскрипција (од англиски транскрипција - препишување, копирање). Во дел од специфичен ген на молекула на ДНК, се синтетизира m-RNA. Синтезата на m-RNA се врши со користење на многу ензими, но главна улогаприпаѓа на РНК полимеразата, која се прикачува на почетната точка на молекулата за иницирање на транскрипцијата на ДНК наречена промотор, ја одмотува двојната спирала и синтетизира m-RNA. Промоторот се наоѓа пред генот и вклучува околу 80 нуклеотиди во еукариотите и околу 10 нуклеотиди во вирусите и бактериите.
РНК полимеразата се движи по генот и синтетизира mRNA. Синтетизираната м-РНК молекула е одвоена од ДНК, а генските делови на кои е формирана оваа киселина се повторно поврзани. Крајот на синтезата на m-RNA се определува со регион наречен терминатор. Нуклеотидите на промотер и терминатор препознаваат специфични протеини кои ја регулираат активноста на РНК полимеразата.
Сега е докажано дека најпрво се синтетизира претходникот на m-RNA, таканаречената про-m-RNA. Оваа киселина е поголема од m-RNA и содржи фрагменти кои не ја кодираат синтезата на пептидниот синџир на одреден протеин. Ова се должи на фактот дека во ДНК, заедно со деловите што кодираат r-RNA, t-RNA и полипептиди, постојат фрагменти кои не носат генетски информации. Овие фрагменти се нарекуваат интрони, а фрагментите за кодирање се нарекуваат егзони. По формирањето на про-РНК, настанува процесот на созревање на m-RNA, кој се нарекува обработка. За време на созревањето на m-RNA, интроните се отстрануваат со специјални ензими, а информативните региони (екзони) се поврзани едни со други во строг редослед користејќи ензими на лигаза. Овој процес се нарекува спојување (од англиски сплајс - до спојување). Биолошко значењеа улогата на интроните остануваат нејасни. Сепак, утврдено е дека кога само егзони се читаат во ДНК, зрелата m-RNA не се формира.
Следната фаза на биосинтезата е транслација, која се јавува во цитоплазмата на рибозомите. Нејзината суштина е дека низата на распоред на нуклеопептиди во m-RNA е преведена во строго подредена низа на распоред на амино киселини во молекулата на синтетизираниот протеин. Овој процес се јавува со активно учество на t-RNA и се состои од активирање на амино киселини и директна синтеза на протеинска молекула. Слободните амино киселини се активираат и се прикачуваат на t-RNA со користење на ензимот аминоацил-t-RNA синтетали. Активираните амино киселини од tRNA се доставуваат до рибозомите. Овие цитоплазматски органели се состојат од две подчестички, од кои едната има константа на седиментација од 30 S, втората 50 S. Молекулата m-RNA го напушта јадрото во цитоплазмата и се прикачува на малата рибозомална потчестичка. Сигналот за превод е стартниот кодон AUG. Кога tRNA испорачува активирана амино киселина до рибозомот, нејзиниот антикодон се врзува за комплементарниот кодон на mRNA. Акцепторниот крај на tRNA со соодветната аминокиселина е прикачен на површината на големата подединица на рибозомот. Следната tRNA потоа ја испорачува следната амино киселина, итн. Молекулата на mRNA работи на неколку рибозоми поврзани за да формираат полисоми. Почетокот на синтезата на полипептидниот синџир се нарекува издолжување. Крајот на синтезата на полипептидниот синџир се нарекува завршување. Прекинувањето настанува кога еден од терминаторските кодони UAA, UAT или UGA се појавува на m-RNA.
Видете исто така
Лутеинизирачки и фоликуло-стимулирачки хормони. Физиолошка улога и регулаторни механизми
Вовед Неодамна, идентификувани се нови карактеристики на работата на гонадотрофите на предната хипофиза, кои се однесуваат на различни механизми на производство и лачење на лутеинизирачкиот хормон (LH) и за...
Користење на микросателитска ДНК анализа за проучување на популациите на кафеава пастрмка (Salmo Trutta L.) во реките на Абхазија
Вовед Кафеавата пастрмка (Salmo trutta L.) е вредна комерцијална риба. Поради нерегулираниот риболов, хидрауличната градба, загадувањето на реките и ловокрадството, популацијата на кафеавата пастрмка нагло се намали...
Кратки карактеристики на микрофлората на Арктикот
ВОВЕД Едно од уникатните живеалишта на екстремнофилните микроорганизми е арктичката зона со својот својствен вечен мраз. Арктичките мориња се различни од останатите...
Биосинтеза (биолошка синтеза) е формирање комплексни супстанцииод поедноставните во жив организам.
Последната биосинтеза се разликува од хемиската синтеза, која се јавува надвор од клетките - во лаборатории, хемиски растенија, а понекогаш и во резервоари, почва и карпи.
Покрај тоа, биосинтезата секогаш вклучува специјални супстанции - ензими. Тие овозможуваат и/или забрзуваат хемиски реакции. Познати се околу 5.000 ензими и тие не постојат во природата надвор од живите организми.
Природата располага со милијарди години и искусила милијарди методи на синтеза. За тоа време, таа ги избрала најпогодните супстанции и создала минијатурни структури за нивна обработка. Жива клеткасе претвори во хемиска фабрика каде што можат да се случат најсложените трансформации. „Постројката“ работи автоматски, брзо, со минимални загуби и максимално производство. Снабдувањето на „суровини“ до клетката е разработено, развиено е непречено снабдување со енергија, а информациите запишани во гените за тоа што и како да се прави се секогаш подготвени.
Земете, на пример, зелен лист на дрво. На светлина, тој постојано формира гликоза од јаглерод диоксид и вода. Растението се храни со него и добива енергија. Човекот има моќна наука и моќна технологија во неговите раце. Јаглерод диоксид и вода - колку што сакате. Се чини дека нема проблеми ниту со тоа. Но, луѓето, користејќи го само ова, не се во можност да синтетизираат ниту едно зрно гликоза. Го добиваме на сосема поинаков начин, и тоа од скроб, кој го синтетизирале истите растенија.
Зошто луѓето не можат да ги копираат реакциите на биосинтезата?
Прво, затоа што ја немаме истата „опрема“ што ја има ќелијата.
Второ, повеќето ензими се протеини за да ги добие, човекот мора да ја дознае структурата на секој, па потоа да најде начин да ги добие. Сето ова е можно, но не е лесно. Како резултат на тоа, производот од хемиска синтеза (на пример, вештачки хормон) се покажува прилично скап. 
Материјата може да се поедностави ако барем дел од работата се пренесе на живите клетки. На пример, аскорбинска киселина (витамин Ц) се произведува во фабриките како резултат на шест хемиски реакции. Еден од нив е обезбеден од... активни бактерии. Слични шеми се широко користени во биотехнологијата.
Ние споредивме ќелија со фабрика. Но, во индустријата, преместувањето на претпријатијата е вообичаена практика. Генетскиот инженеринг прави нешто слично. Така, човечкиот инсулински протеин ген успеал да „добие работа“ во клетката на бактеријата ешерихија коли. Како резултат на тоа, инсулинот се синтетизира на ново место - непознато и целосно непотребно за E. coli, но итно потребно за пациентите со дијабетес.
Како човек користи биосинтетички производи?
Тој без двоумење ги користи секоја секунда од својот живот. Кога ги читате овие редови, биосинтезата на визуелните пигменти се одвива во вашите очи, таа се синтетизира од гликозата во црниот дроб резервна супстанцијагликоген, коскената срцевина гради молекули на хемоглобин итн.
Покрај тоа, едно лице троши готови производи од „вонземска“ биосинтеза со моќ и главно. Која е нашата храна - леб, месо, путер, житарки, млеко итн.? Сето ова се мешавини на протеини, масти, јаглени хидрати, витамини. Тоа е, производи на биосинтеза што се одвивале во клетките на растенијата и животните.
Биосинтезата нè снабдува и со индустриски суровини. Од калапии бактерии извлекуваме антибиотици и витамини. Ние сме облечени и облечени различни видовиверверица – волна, крзно и кожа на цицачи, како и памучни влакна. Ние земаме природна свила од пеперутки од свилена буба. Ние ја претвораме целулозата, која дрвјата ја синтетизирале со децении, во хартија, гликоза, вискоза, пластика, градежни материјали и мебел. 
Може само да ни биде драго што природата создала биосинтеза - без неа би биле лишени од сето ова. Точно, без биосинтеза не би постоеле.
Реакциите на синтеза на органски материи се случуваат во клетката истовремено со процесите на разделување. Комплексните специфични биополимери (протеини, масти, јаглени хидрати, нуклеински киселини) се синтетизираат од едноставни супстанции формирани како резултат на процесите на дисимилација.
Синтетизираните органски материи се користат за изградба на различни клеточни органели, ензими, секрети и резервни материи за да ги заменат потрошените. Сите овие процеси се случуваат со апсорпција на енергија. Синтезата на супстанциите што се јавуваат во клетката се нарекува биосинтеза или пластична размена.
Во оваа фаза, вкупно 2600 kJ енергија се ослободуваат на голем број средни врски.
Формирањето на 36 високо-енергетски врски при конверзија на ADP во ATP бара 1440 kJ, или 54% од ослободената енергија, која оди во потенцијална енергијаАТП. Следствено, за време на разделувањето на кислородот, се генерира 13 пати повеќе енергија отколку при разделување без кислород, а клетката складира 18 пати повеќе од неа во форма на АТП.
Целокупната равенка за целосно распаѓање на гликозата во две фази може да се запише на следниов начин:
Според методот на добивање органски соединенија, сите клетки се поделени на автотрофни и хетеротрофни (види дел „Ботаника“).
АТП формиран во овој случај се испраќа преку каналите на ендоплазматскиот ретикулум до други делови од клетката каде што се јавува потреба за тоа. Така, од енергијата што се создава при разградувањето на гликозата, за клетката се заштедува вкупно 80 kJ + 1440 kJ = 1520 kJ, или 55% од енергијата, која се претвора во потенцијална енергија и последователно се користи од клетката. Затоа, реакцијата на разделување се нарекува размена на енергија.
Фотосинтеза(табела со бои I) е уникатен процес на формирање на органски соединенија од неоргански материи со помош на светлосна енергија. За прв пат, процесот на фотосинтеза и улогата на растителниот хлорофил во него беше опишан од извонредниот руски научник Климент Аркадиевич Тимирјазев (1843-1920). Фотосинтезата е комплексен повеќестепен процес кој се јавува во две фази - светло и темно.
Лесна фазазапочнува со осветлување на хлоропластот со видлива светлина. Под влијание на светлосни кванти, некои од мобилните електрони на молекулите на хлорофилот се движат кон повисоко ниво на енергијаи стекнуваат потенцијална енергија. Некои од овие „возбудени“ електрони се враќаат на нивното првобитно место, а ослободената енергија се троши во форма на топлина. Друг дел од нив, со учество на носители, делуваат како редуцирачки агенси и се прикачуваат на водородни јони кои постојано се формираат во клетките при дисоцијација на молекулите на водата (H 2 O =H + +OH -). Водородните јони, откако додадоа електрон, се претвораат во атоми на водород (H + +e - = H) и се комбинираат со молекули на супстанции носители.
OH - јоните, оставени без водородни противјони, ги предаваат своите електрони на други јони и се претвораат во OH радикали (OH = e - + OH). Во интеракција едни со други, тие формираат вода и молекуларен кислород (40H = 2H 2 O + O 2).
Процесот на формирање на молекуларен кислород при распаѓање на водата под влијание на светлосната енергија се нарекува фотолиза на водата. За прв пат беше проучен и опишан од советскиот научник Александар Павлович Виноградов (1895 -1975), користејќи го методот на означени атоми. Во својот механизам, фотолизата на водата е слична на електролизата на водата.
Покрај тоа, во лесна фазанекои од „возбудените“ електрони на хлорофилот и електроните одделени од јоните на OH се вклучени во формирањето на високоенергетска фосфатна врска за време на синтезата на ATP од ADP и неоргански фосфат (P) (ADP + P = ATP).
Така, за време на лесната фаза на фотосинтезата, како резултат на апсорпцијата на светлосната енергија од хлорофилот поради „возбудените“ електрони, се јавува фотолиза на водата со ослободување на кислород и синтеза на АТП.
Темната фаза на фотосинтезата се состои од низа последователни ензимски реакции за врзување на CO 2, како резултат на што се формира гликоза, која служи како почетен материјал за биосинтеза на други органски супстанции на растението. Овој процес настанува поради енергијата на АТП со учество на атоми на водород формирани во светлосната фаза (6СO 2 +24Н=С 6 Н 12 О 6 +6Н 2 О).
Целокупната равенка за фотосинтеза е:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Структурата на мембраната на хлоропластот прави разлика помеѓу реактивни супстанции.
Фотосинтетичка продуктивност- 1 g органска материја на 1 m 2 лисја за 1 час Секоја година, како резултат на фотосинтезата, се формираат околу 400 милијарди тони органска материја. Годишните потреби за кислород на едно лице се обезбедуваат со функционирање на 10-12 средовечни дрвја во текот на сезоната на растење. Утврдено е дека продуктивноста на фотосинтезата се зголемува со зголемување, до одредено ниво, на интензитетот на светлината, содржината на CO 2, температурата и влажноста на околниот воздух. Овие модели се широко користени кога растат растенија во заштитена почва.
Хемосинтезата била откриена во 1888 година од рускиот биолог С. Н. Виноградски, кој ја докажал способноста на некои бактерии да асимилираат јаглерод диоксид користејќи хемиска енергија. Постојат неколку групи на хемосинтетички бактерии, од кои највисока вредностимаат нитрофични бактерии, сулфурни бактерии и железни бактерии. На пример, бактериите кои нитрифицираат добиваат енергија за синтеза на органски материи со оксидација на амонијак до азотна, а потоа до азотна киселина; сулфурни бактерии - оксидирачки водород сулфид во сулфати, и железни бактерии - претворање на соли од железен оксид во оксидни соли. Ослободената енергија се акумулира во клетките на хемосинтетичките бактерии во форма на АТП. Процесот на хемосинтеза во кој се формира CO 2 органска материја, продолжува слично на темната фаза на фотосинтезата.
Благодарение на активноста на хемосинтетичките бактерии, во природата се акумулираат големи наслаги на шалитра и блато.
Протеинската биосинтеза се јавува во секоја жива клетка. Најактивен е кај младите растечки клетки, каде што се синтетизираат протеините што се користат за градење на нивните органели, како и во секреторните клетки, каде што се синтетизираат ензимските протеини и хормонските протеини.
Главната улога во одредувањето на структурата на протеините и припаѓа на ДНК. Парче ДНК што се состои од неколку стотици нуклеотиди кои содржат информации за структурата на еден протеин се нарекува ген. Една ДНК макромолекула содржи неколку стотици гени. Молекулата содржи код за низата на амино киселини во протеин во форма на специфично комбинирани нуклеотиди. Суштината на кодот на ДНК е дека секоја аминокиселина одговара на дел од синџирот на ДНК од три соседни нуклеотиди -тројки
. На пример, А - - Ц - А одговара на амино киселината цистеин, А - А - Ц - леуцин, Т - Т - Т - лизин, итн. Постојат 20 различни амино киселини, бројот на можни комбинации на 4 нуклеотиди на 3 е 64. Затоа, тројки повеќе од доволно за сите амино киселини.
Протеинската биосинтеза е сложен процес од повеќе фази, кој претставува синџир на синтетички реакции кои се одвиваат според принципот на синтеза на матрици. Суштинатареакции на синтеза на матрица
е дека новите протеински молекули се синтетизираат во точна согласност со планот утврден во структурата на постојните молекули на ДНК. Овие реакции обезбедуваат точна специфична низа на мономери во синтетизираните полимери. Во биосинтезата на протеините се одредуваат следните фази кои се јавуваат воразни делови
клетките.
Синтеза на mRNA (се јавува во јадрото). Информациите содржани во ДНК генот се транскрибираат во mRNA. Овој процес се нарекува транскрипција (од латинскиот „транскриптис“ - препишување).
Во овој случај, против секој нуклеотид на еден од синџирите на ДНК постои комплементарен нуклеотид на i-RNA. Молекулите на mRNA се индивидуални, секој од нив носи информации од еден ген.Поврзување на амино киселини со tRNA молекули (се јавува во цитоплазмата). tRNA молекулите се состојат од 70-80 нуклеотиди. Ланецот tRNA содржи голем број нуклеотидни единици кои се комплементарни една со друга. Како што се приближуваат еден кон друг, тие се држат заедно за да формираат структура што наликува на лист од детелина (61). Одредена аминокиселина е прикачена на „petioole“ на листот, а на „врвот“ на листот се наоѓакод тројка
нуклеотиди кои одговараат на специфична амино киселина. Секоја од 20-те аминокиселини има своја tRNA.„Собранието на протеини“
Од цитоплазмата, т-РНК со аминокиселини „висат“ на нив се приближуваат до рибозомите и со нивниот коден крај ја допираат тројката нуклеотиди i-RNA што минуваат низ во моментотпреку рибозомот. Во тоа време, спротивниот крај на т-РНК со аминокиселината навлегува во местото на „склопување“ на протеинот и, ако тројката на кодот на т-РНК се покаже дека е комплементарна со тројката i-RNA која моментално се наоѓа во рибозомот, амино киселината е одвоена од t-RNA и станува дел од протеинот, а рибозомот прави „чекор“ една тројка по mRNA (тројки на mRNA кои одговараат на секоја од 20-те амино киселини, види Додаток).
Донирајќи амино киселина, tRNA го напушта рибозомот и се заменува со друга, со различна амино киселина, која ја сочинува следната алка во протеинската молекула во изградба (62). Ова е начинот на кој полипептидниот синџир на протеинот се составува врска по врска, а информациите за структурата на протеинот, снимени во mRNA како низа од нуклеотиди, се репродуцираат на полипептидниот синџир на протеинот во форма на секвенца од амино киселини. Овој процес се нарекува превод (од латинскиот „емитување“ - пренос) (види додаток, задача 2 и табела). Кога ќе заврши синтезата на протеинската молекула, рибозомот ја напушта mRNA. Добиениот протеин влегува во ендоплазматскиот ретикулум и преку неговите канали до другите делови на клетката, а рибозомот влегува во друга mRNA и учествува во синтезата на друг протеин. Сите реакции на синтеза на протеини се катализираат од специјални ензими, а енергијата се снабдува од АТП.
ДНК, носител на сите генетски информации во клетката, не е директно вклучена во синтезата на протеините (имплементација на оваа наследна информација). Во животинските и растителните клетки, молекулите на ДНК се одделени со нуклеарна мембрана од цитоплазмата, каде што се јавува синтеза на протеини. Се испраќа посредник од јадрото до рибозомите, местата на склопување на протеините, кои ги носат копираните информации и можат да поминат низ порите на нуклеарната мембрана. Таков посредник е гласник РНК, која учествува во матричните реакции.
Матричните реакции се реакции за синтеза на нови соединенија врз основа на „стари“ макромолекули кои дејствуваат како матрица, т.е. форма, модел за копирање на нови молекули. Матрични реакции за имплементација на наследни информации, во кои учествуваат ДНК и РНК, се:
1. репликација на ДНК– удвојување на молекулите на ДНК, благодарение на што се врши пренос на генетски информации од генерација на генерација. Матрицата е мајчината ДНК.
2. Транскрипција(лат. транскрипција- препишување) е синтеза на молекули на РНК според принципот на комплементарност на матрицата на еден од синџирите на ДНК. Се јавува во јадрото под дејство на ензимот РНК полимераза зависна од ДНК. Месинџер РНК е едноверижна молекула, а копирањето на гените се случува од едната верига на двоверижна молекула на ДНК. Јазикот на тројките на ДНК е преведен на јазикот на кодоните на mRNA. Како резултат на транскрипцијата на различни гени, се синтетизираат сите видови РНК. Потоа mRNA, t-RNA, r-RNA влегуваат во клеточната цитоплазма преку порите во нуклеарната мембрана за да ги извршуваат своите функции.
3. Емитување (лат. превод– пренос, транслација) е синтеза на полипептидни синџири на протеини на матрицата на зрела mRNA, извршена од рибозоми. Постојат неколку фази во овој процес:
Прва фаза - иницијација(почеток на синтеза). Во цитоплазмата, рибозомот навлегува во еден од краевите на mRNA (точно оној од кој започна синтезата на молекулата во јадрото) и ја започнува синтезата на полипептидот. ТРНК молекулата што ја транспортира аминокиселината глутамин (GLN tRNA) се поврзува со рибозомот и се прицврстува на почетокот на ланецот на mRNA (шифра UAG). До првата т-РНК (која нема никаква врска со синтетизирачкиот протеин), се прикачува втора т-РНК со амино киселина. Ако антикодонот е t-RNA, тогаш помеѓу амино киселините се јавува пептидна врска, која се формира од одреден ензим. По ова, т-РНК го напушта рибозомот (влегува во цитоплазмата за нова амино киселина), а мРНК поместува еден кодон.
Втора фаза - издолжување(издолжување на синџирот). Рибозомот се движи по молекулата на mRNA не непречено, туку наизменично, тројка по тројка. Третата tRNA со амино киселина се врзува со својот антикодон за кодонот на mRNA. Кога ќе се воспостави комплементарна врска, рибозомот прави уште еден чекор еден „кодон“, а специфичниот ензим „вкрстува“ пептидна врскавтората и третата амино киселини - се формира пептиден синџир. Амино киселините во растечкиот полипептиден синџир се поврзани во низата во која се наоѓаат mRNA кодоните што ги кодираат (сл. 14).
Трета фаза - раскинување(крајот на синтезата) синџир. Се јавува кога рибозомот преведува еден од трите „бесмислени кодони“ (UAA, UAG, UGA). Рибозомите скокаат од mRNA, синтезата на протеините е завршена.
Така, знаејќи го редоследот на аминокиселините во протеинската молекула, можно е да се одреди редоследот на нуклеотиди (тројки) во синџирот на mRNA, а од него - редоследот на нуклеотидните парови во делот на ДНК и обратно, земајќи ги предвид принципот на комплементарност на нуклеотидите.
Но, во процесот на матрични реакции, може да настанат промени - мутации. Ова се генски мутации молекуларно ниво- резултат на различни оштетувања во молекулите на ДНК - кои влијаат на еден или повеќе нуклеотиди. Сите форми на генски мутации може да се поделат во две големи групи.
Првата група- поместување на рамката за читање – претставува вметнување или бришење на еден или повеќе нуклеотиди. Во зависност од локацијата на прекршувањето, се менува еден или друг број на кодони. Ова е најтешкото оштетување на гените, бидејќи во протеинот ќе бидат вклучени сосема различни амино киселини. Ваквите бришења и вметнувања претставуваат 80% од сите спонтани генски мутации.
Најштетни ефекти се бесмислените - мутации кои се поврзани со појавата на терминаторски кодони кои ја запираат синтезата на протеините. Ова може да доведе до предвремено прекинување на синтезата на протеини, која брзо се деградира. Резултатот е клеточна смрт или промена во природата на индивидуалниот развој.
Мутациите поврзани со замена, бришење или вметнување во делот за кодирање на генот фенотипски се манифестираат како замена на амино киселините во протеинот. Во зависност од природата на амино киселините и функционалното значење на оштетената област, се забележува целосно или делумно губење на функционалната активност на протеинот. Ова се изразува со намалување на одржливоста, промени во карактеристиките на организмите итн.
Втора група- Станува збор за генски мутации со замена на нуклеотидни базни парови. Постојат два вида на замена на основата:
1. Транзиција - замена на една пуринска база со друга пуринска база (A со G или G со A) или еден пиримидин со друг пиримидин (C со T или T со C).
2. Трансверзија - замена на една пуринска база со пиримидинска база или обратно (А до С, или Г во Т, или А до У). Пример за трансверзија е српеста анемија, која се јавува поради наследно нарушување на структурата на хемоглобинот. Во мутантниот ген кој кодира еден од синџирите на хемоглобинот, само еден нуклеотид е нарушен, а во mRNA, аденинот се заменува со урацил (GAA до HUA). Како резултат на тоа, се јавува промена во биохемискиот фенотип во β-синџирот на хемоглобинот, глутаминската киселина се заменува со валин. Оваа замена ја менува површината на молекулата на хемоглобинот: наместо биконкавен диск, црвените крвни зрнца стануваат срповидни и или ги затнуваат малите садови или брзо се отстрануваат од циркулацијата, што брзо доведува до анемија. .
Така, значењето на генските мутации за животот на организмот варира:
· некои „тивки мутации“ не влијаат на структурата и функцијата на протеинот (на пример, нуклеотидна замена која не води до замена на амино киселините);
· некои мутации доведуваат до целосно губење на функцијата на протеините и клеточна смрт (на пример, бесмислени мутации);
· други мутации - со квалитативна промена на mRNA и амино киселините доведуваат до промени во карактеристиките на организмот;
· некои мутации кои ги менуваат својствата на протеинските молекули имаат штетен ефект врз виталната активност на клетките - таквите мутации предизвикуваат тешки болести (на пример, трансверзии).
Крај на работа -
Оваа тема припаѓа на делот:
Вовед. Молекуларна основа на наследноста
Вовед.. генетика од грчката генеза потекло како наука за обрасците.. i стадиум gg период на класична генетика развој на менделизмот..
Ако ви треба дополнителен материјална оваа тема, или не го најдовте она што го барате, препорачуваме да го користите пребарувањето во нашата база на податоци за дела:
Што ќе правиме со добиениот материјал:
Ако овој материјал ви беше корисен, можете да го зачувате на вашата страница на социјалните мрежи:
| Твитнете |
Сите теми во овој дел:
Главните видови на наследност
Генетиката е наука која ги проучува моделите на наследноста и варијабилноста на живите организми.
Наследноста е способност на организмите да се повторуваат со генерации
Главни носители на наследноста
Главните носители на нуклеарната наследност се хромозомите лоцирани во клеточното јадро. Секој хромозом има хемиски компоненти: една џиновска молекула на ДНК
Концептот на човечки кариотип
Бројот, големината и обликот на хромозомите се специфични карактеристики за секој вид жив организам. Така, клетките на ракот пустиник содржат 254 хромозоми, додека комарецот има само 6. Соматски
Правила на хромозомите
Постојат 4 правила за хромозоми: Правилото за постојаност на бројот на хромозоми, соматските клетки на телото на секој вид вообичаено имаат строго дефиниран број на хромозоми (на пример.
Клеточни и митотични циклуси
Клеточниот (животен) циклус е период во животната активност на клетката од моментот на нејзиното појавување до смртта или формирањето на клетките ќерки Митотичниот циклус е период во животната активност
Репродукција на органско ниво
Гаметогенезата е процес на формирање на гамети - машки и женски репродуктивни клетки. Јајцата се формираат во женските гонади (јајниците) и се големи по големина
Карактеристики на човековата репродукција
Особеностите на човековата репродукција се одредени од неговата специфичност како биолошко и социјално битие.
Во 1869 година, швајцарскиот биохемичар Јохан Фридрих Мишер прв ја открил, изолирал и опишал ДНК од клеточните јадра. Но, дури во 1944 година О. Ејвери, С. Меклаод и М. Макарти ја докажаа генетската улога
Генетски код и неговите својства
За да се изврши генска експресија, постои генетски код - строго наредена врска помеѓу нуклеотидните бази и амино киселините (Табела 3).
Вообичаени кратенки за
Основни својства на генетскиот код
1. Тројка - една амино киселина одговара на три соседни нуклеотиди, наречени тројка (кодон) (тројките во mRNA се нарекуваат кодони);
2. караван
Нивоа на организација на наследниот материјал
Постојат следниве нивоа на структурна и функционална организација на наследниот материјал на еукариотите: ген, хромозомски и геномски.
Елементарната структура на нивото на генот на органот
Цитолошка и молекуларна основа на варијабилноста на организмите Генетиката го проучува не само феноменот на наследноста, туку и феноменот на варијабилност. Варијабилноста е својство на живите организми да се менуваат под влијание на надворешни и внатрешни фактори.Ненаследна варијабилност
Ненаследна (фенотипска) варијабилност е вид на варијабилност што ги одразува промените во фенотипот под влијание на условите
надворешната средина
, не влијае на генотипот. Степен од неа вие
Наследна варијабилност
Генотипска (наследна) варијабилност е наследна промена во карактеристиките на организмот, одредени од генотипот и зачувани во текот на повеќе генерации. Таа е претставена со два погледи
Мутациска варијабилност
Мутација е ненадејна, одржлива промена на генетскиот материјал под влијание на надворешни или внатрешни фактори на животната средина, која е наследна. Организам, наследна
Молекуларен механизам на мутации
Мутациите поврзани со промените во структурата на молекулата на ДНК се нарекуваат генски мутации. Тие претставуваат бришење или вметнување на една или повеќе азотни бази, или и двете во исто време
Карактеристики на мутации на ниво на ткиво
Соматските мутации се јавуваат во соматските клетки, се наследуваат само за време на вегетативната репродукција и се манифестираат кај самата индивидуа (различни бои на очите кај една личност
Се верува дека секоја мутација е штетна, бидејќи ја нарушува интеракцијата на организмот со околината. Сепак, некои мутации предизвикуваат мали промени во телото и не претставуваат некоја посебна опасност.
Ефектот на хромозомските мутации на различни телесни системи
Степенот на промена на карактеристиките на организмот поради хромозомски мутации зависи од големината на неисправната област и од содржината на гените важни за развој во неа. Да се утврдат последиците од хромозомските мутации
Последици од мутација на микроб и соматски клетки
Ефектот на мутацијата врз фенотипот на една личност може да варира во зависност од видот на клетките во кои се случува промената во наследните структури. Генеративни мутации или промени во наследството
Стабилност и поправка на генетскиот материјал
Стабилноста на генетскиот материјал е обезбедена со: диплоиден сет на хромозоми; ДНК двојна спирала; дегенерација (вишок) на генетскиот код;
Антимутагени
Процесот на мутација е извор на промени што доведуваат до различни патолошки состојби. Принципот на компензација на модерна сценавклучува мерки за спречување на генетски болести
1. Предмет, задачи и методи на генетика. Историја на развојот и воспоставувањето на генетиката како наука.
