WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
АДЫГЕЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Кафедра ботаники КАБАЯН Н.В. КАБАЯН О.С.

БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ модуль 1 дисциплины «Общая биология» МАЙКОП – 2011 УДК576 (075.8) ББК 28. 05 я 73 К 12 Печатается по решению редакционно-издательского совета Адыгейского государственного университета Авторы-составители: Н.В.Кабаян, О.С. Кабаян Рецензент доктор биологических наук, профессор А.Р.Тугуз Ответственный редактор: кандидат педагогических наук, доцент Н.В.Кабаян Кабаян Н.В., Кабаян О.С. Биология клетки. Модуль 1 дисциплины «Общая биология». – Майкоп: Изд-во Адыгейского госуниверситета, 2011 В учебном пособии в тезисной форме изложено основное содержание модуля «Биология клетки» дисциплины «Общая биология», имеются вопросы и тестовые задания, перечень основных терминов для усвоения.

Как дополнительный представлен материал, способствующий развитию толерантной культуры у обучающихся составленный на основе новейших достижениях в области молекулярной биологии.

Пособие предназначены для студентов, изучающих дисциплины естественно-научного цикла, может быть использовано учащимися старших классов для углублнного изучения общей биологии.

2 Введение Биология — наука о жизни.

Методы биологии. Научный метод ( греч.methodos – путь исследования) – это совокупность примов и операций, используемых при построении системы научных знаний. Основными методами исследования в биологии являются наблюдение и описание, сравнение, исторический, экспериментальный. Высшая форма эксперимента – моделирование.

Изучение многообразия живых организмов, закономерностей их строения, жизнедеятельности, индивидуального развития и эволюции, взаимоотношения со средой обитания — важнейшие задачи биологии.

Органический мир империя империя Доклеточные Клеточные организмы царство Вирусы.

Бактериофаги.

Надцарство Надцарство Прокариоты (доядерные) Эукариот царство Дробянок. (ядерные) подцарства: Царства:

Архебактерии —анаэробные бактерии Растения Эубактерии Животные Оксифотобактерии (сине-зеленые). Грибы.

Некоторые учные выделяют еще одно царство Протисты (Protista). Этот термин ввл в 1866 г. Э.Геккель. В настоящее время в данную группу объединяют различных по строению и образу жизни ядерных организмов (эукариот), общим признаком которых является отсутствие тканевой дифференциации.

Свойства жизни:

1.Обмен веществ - совокупность химических реакций синтеза и расщепления химических соединений.

2. Раздражимость - ответная реакция организма на раздражитель.

3. Саморегуляция- способность живых организмов поддерживать постоянство своей внутренней среды – гомеостаз.

4. Движение – перемещение в пространстве 5. Репродукция или размножение – воспроизведение себе подобных. При бесполом размножении следующее поколение получает генетическую информацию от материнского организма, при половом — происходит объединение генетической информации двух организмов.

6. Наследственность-это способность организма передавать признаки потомству.

7. Изменчивость - способность организма приобретать новые признаки в процессе онтогенеза.

8. Рост и развитие - количественное и качественное изменение организма.

9. Дискретность и целостность.

10. Энергозависимость. Живой организм является открытой системой для поступления энергии в виде пищи (гетеротрофы), света (фототрофы), энергии химических реакций окисления (хемотрофы). Организм выделяет в окружающую среду продукты обмена веществ и энергию.

11. Ритмичность или цикличность – повторяемость изменений интенсивности и характера биологических процессов и явлений с различными периодами. Например циркадные (циркадианные) ритмы имеют период от 20 до 28 часов; цирканные (окологодичные) – от 10 до 13 месяцев; циркаритмы связаны с геофизическими константами.

12. Адаптация – способность организмов приспосабливаться к изменениям окружающей среды.

13.Единство химического состава. В состав живых организмов и неживых объектов входят одинаковые химические элементы. Но в живых организмах более 90% массы приходится на углерод, кислород, водород, азот.

14. Единство структурной организации. Клетка – структурная и функциональная единица живых организмов. Вне клетки жизни нет.

Уровни организации жизни на Земле:

1. Молекулярный. Структурная единица – органические и неорганические молекулы, их строение и функции в организме.

2. Клеточный. Структурная единица клетка — система взаимодействующих органоидов, каждый из которых приспособлен к выполнению определенных функций и является частью целостной структуры.

3. Тканевой. Ткани - совокупность клеток и межклеточного вещества, сходные по строению, происхождению и выполняемой функции.

4. Организменный. Структурная единица - целостный организм. У одноклеточных организмов это одна клетка, у многоклеточных — множество клеток, которые подчиняются системам регуляции (нервной и гуморальной).

5. Надорганизменный.

1). Популяционно-видовой уровень.

Популяция -это группа особей одного вида, занимающая определенную территорию внутри видового ареала и имеющие относительную изоляцию от популяций того же вида.

Вид- это совокупность популяций, объединенных сходными критериями: анатомоморфологическим, физиологическим, биохимическим, эколого-географическим, генетическим, свободно скрещивающиеся друг с другом и дающие плодовитое потомство, похожее на своих родителей, а также занимающие определенную территорию, называется видовым ареалом.



2). Биогеоценотический. Биогеоценоз- это исторически сложившаяся группа популяций разных видов, взаимосвязанных друг с другом и с окружающей средой, занимающая определнное место обитания – биотоп.

3). Биосферный. Биосфера - это область распространения жизни на Земле или следов жизни. Биосфера объединяет все биогеоценозы Земли в единую живую оболочку земли.

Развитие культуры здоровья:

Здоровье – это «резервные мощности» клеток, тканей, органов, организма в целом.

Резервы запрограммированы в генах. Однако границы резервов, можно расширить (благодаря тренировкам) и уменьшить (при бездействии). Это принцип экономичности природы.

Человек нацелен на высокий уровень душевного комфорта, который он обеспечивает не здоровьем, а деятельностью в различных сферах (в семье, обществе, природе, информации), благодаря которой достигается счастье.

Здоровье нам необходимо, чтобы осуществлять необходимую эффективную деятельность, найти свое «место в жизни», в соответствии со своей генетической программой.

Недостаток здоровья можно компенсировать, но для этого нужны глубокие знания, убеждения, терпение, сила воли и тренировки.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ Характеристика неорганических соединений клетки.

Все клетки, независимо от уровня организации, сходны по химическому составу. В клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях.

В живых организмах обнаружено около 80 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева.

По количественному содержанию в живом веществе элементы делятся Макроэлементы – это элементы, концентрация которых превышает 0,001% ( К, Na, Са, Mg, S, P, Сl, Fe). Среди макроэлементов выделяют особую группу - органогенные элементы, их концентрация составляет 98% от массы клетки: кислород (65-75%), углерод (15 -18%), водород (8-10%), азот (1,5 -3%).

Микроэлементы (Zn, Mn, Сu, Со и многие другие), их доля составляет от 0,001% до 0,000001%. Микроэлементы входят в состав биологически активных веществ — ферментов, витаминов и гормонов.

Ультрамикроэлементы (Аu, U, Ra и др.), концентрация которых не превышает 0,000001%.

Биологические важные химические элементы клетки:

Элемент и его символ Значение для клетки Водород –Н Входит в состав воды и биологических веществ Бор В Необходим некоторым растениям Углерод – С Входит в состав биологических веществ Азот – N Структурный компонент белков и нуклеиновых кислот Кислород – О Входит в состав воды и биологических веществ Фтор – F Входит в состав эмали зубов Натрий – Na Главный внеклеточный положительный ион Магний – Mg Активирует образование многих ферментов; структурный элемент хлорофилла Фосфор – Р Входит в состав костной ткани, нуклеиновых кислот Сера – S Входит в состав белков и многих других биологических веществ Хлор – Сl Преобладающий отрицательный ион в организме животных Калий – K Преобладающий положительный ион внутри клеток Кальций – Са Основной компонент костей и зубов; активирует сокращение мышечных волокон Марганец – Мn Необходим организмам в следовых количествах Железо – Fe Входит в состав многих органических веществ Кобальт – Со Входит в состав витамина ВМедь – Сu Необходим организмам в следовых количествах (обнаружен в составе некоторых ферментов) Цинк – Zn Необходим организмам в следовых количествах (обнаружен в составе некоторых ферментов и инсулине) Йод – I2 Входит в состав гормона щитовидной железы Молекулярный состав клетки Органические вещества Неорганические вещества Белки 10—20% Вода 75—85% Жиры 1—5% Неорганические Углеводы 0,2—2,0% вещества 1,0—1,5% Нуклеиновые кислоты 1—2% Низкомолекулярные органические вещества 0,1—0,5% Неорганические вещества клетки Вода.

Самое распространенное в живых организмах неорганическое соединение. Содержание воды в клетках различных тканей колеблется в широких пределах. Например, в эмали зубов вода составляет по массе около I0%, а в клетках развивающегося зародыша — около 90%; в костной ткани воды 20%, в клетках головного мозга до 85%.

Свойства воды Уникальные свойства воды определяются строением е молекулы. В молекуле воды один атом кислорода образует с двумя атомами водорода ковалентную связь. Атом кислорода более электроотрицателен, поэтому оттягивает электроны от двух атомов водорода. В результате электронейтрвльная молекула воды становится полярной (диполь).

Рис.1 Схема строения молекулы воды При взаимодействии молекул воды между ними устанавливаются водородные связи.

Они в 15—20 раз слабее ковалентной, но поскольку каждая молекула воды способна образовывать 4 водородные связи, они существенно влияют на физические свойства воды.

Притяжение одной полярной молекулы воды к другой составляет 140 кг/см2 в тонком столбе чистой воды. Межмолекулярное притяжение носит название когезия. Для воды, как и для других растворов характерно явление адгезии – притяжение раствора к стенкам сосуда (капиллярность). Чем тоньше сосуд, тем выше будет подниматься вода и растворнные в ней вещества. Из-за теплового движения молекул в воде одни водородные связи разрываются, а другие образуются. Подвижность молекул воды имеет значение для процессов обмена веществ.

1. Полярность молекул воды определила е свойство хорошего растворителя.





2. Для воды характерно: большая теплоемкость (способность поглощать теплоту при при минимальном изменении собственной температуры), теплота плавления и теплота парообразования. Это объясняется тем, что большая часть поглощаемого водой тепла расходуется на разрыв водородных связей между ее молекулами.

3.Вода обладает высокой теплопроводностью.

4.Вода практически не сжимается, прозрачна в видимом участке спектра.

5.Вода —вещество, плотность которого в жидком состоянии больше, чем в твердом, при 4 °С у нее максимальная плотность, у льда плотность меньше, он поднимается на поверхность и защищает водоем от промерзания.

Физические и химические свойства делают ее уникальной жидкостью и определяют ее биологическое значение.

1. Вода — хороший растворитель ионных (полярных), а также некоторых неионных соединений, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы.

Вода растворяет продукты обмена и выводит их из клетки и организма в целом. По отношению к воде различают: гидрофильные вещества — те, которые хорошо растворимы в воде; гидрофобные — вещества, практически нерастворимые в воде.

2. Вода – среда, в которой протекают биохимические реакции, определяющие процессы метаболизма.

3. Вода является непосредственным участником многих химических реакций (гидролитическое расщепление белков, углеводов, жиров и других реакции по присоединению воды – гидратация, отщепление воды - дегидратация) 3.Большая теплоемкость и теплопроводность воды способствуют равномерному распределению тепла в клетке. Это предохраняет клетку от резких изменений температуры. Благодаря большой теплоте испарения воды происходит охлаждение организма.

4.Благодаря силам адгезии и когезии вода способна подниматься по капиллярам (один из факторов, обеспечивающих движение воды в сосудах растений).

6.Вода определяет напряженное состояние клеточных стенок (тургор), а также выполняет опорную функцию (гидростатический скелет, например, у круглых червей).

Минеральные вещества клетки, в основном, представлены солями, которые диссоциируют на анионы и катионы Для процессов жизнедеятельности клетки наиболее важны катионы К+, Na+, Ca2+, Mg2+, анионы Н2РО4-, Cl-, HCO-3.

Различные ионы принимают участие во многих процессах жизнедеятельности клетки: катионы К+, Na+, Cl- обеспечивают возбудимость живых организмов;

катионы: Mg2+,Мn2+, Zn2+, Ca2+ и др. необходимы для нормального функционирования многих ферментов;

образование углеводов в процессе фотосинтеза невозможно без Mg2+ - составная часть хлорофилла;

Fe – составная часть гемоглобина;

Некоторые неорганические вещества содержатся в клетке не только в растворенном, но и в твердом состоянии. Например, Са и Р содержатся в костной ткани, в раковинах моллюсков в виде двойных углекислых и фосфорнокислых солей.

Буферные свойства клетки (поддержание слабощелочной реакции содержимого клетки) обеспечиваются анионами слабых кислот (НСО-3, Н2РО4-) и слабыми кислотами (Н2СО3).

Буферность — способность поддерживать определенную концентрацию водородных ионов.

Органические вещества Углеводы Углеводы – это соединения, в состав которых входят атомы углерода, кислорода и водорода. Их общая формула Cm(H2O)n, они делятся на простые и сложные углеводы.

Простые углеводы называют моносахаридами. Представляют собой тврдые, кристаллические вещества, растворимые в воде, сладкие на вкус.

В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахаридов различают:

триозы (глицерин и его производные молочная и пировиноградная кислоты), тетрозы (эритроза – один из промежуточных продуктов фотосинтеза), пентозы (дезоксирибоза и рибоза, входящие в состав ДНК, РНК и АТФ).

Гексозы (глюкоза, фруктоза и галактоза), имеющие общую формулу С6Н12О6.

Моносахариды могут быть представлены в форме - и -изомеров.

Гидроксильная группа при первом атоме углерода может располагаться как под плоскостью цикла (-изомер), так и над ней ( -изомер).

Дезоксирибоза (С5Н10О5) отличается от рибозы тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу, как у рибозы.

А В Рис. 2 Строение молекул углеводов: А – линейная формула глюкозы и циклическая формула глюкозы; В - строение молекулы фруктозы Сложными называют углеводы, молекулы которых при гидролизе распадаются с образованием простых углеводов. Среди сложных углеводов различают олигосахариды и полисахариды.

Олигосахаридами ( полисахариды первого порядка) называют сложные углеводы, содержащие от 2 до 4 моносахаридных остатков.

В зависимости от количества остатков моносахаридов, входящих в молекулы олигосахаридов, различают дисахариды, трисахариды и т.д.

Наиболее широко распространены в природе дисахариды, молекулы которых образованы двумя остатками моносахаридов:

мальтоза, состоящая из двух остатков -глюкозы, молочный сахар (лактоза), состоящая их остатков молекул глюкозы и галактозы;

свекловичный (или тростниковый) сахар, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы. Олигосахариды встречаются в природе в свободном виде или в составе полисахаридов.

Рис. 3. Реакция дегидратации при образовании олигосахарида (мальтозы) Полисахариды образуются в результате реакции поликонденсации из моносахаридов.

Важнейшие полисахариды — крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин, муреин.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.