Биология-наука о жизни, т.е. совокупность наук о живой природе.
Предмет биологии: жизнь во всех проявлениях и на всех уровнях организации (строение, физиологические процессы, биохимимические аспекты, взаимоотношение друг с другом).
Уровни организации жив.материи:
молекулярный(белки,жиры,угл-ды),клеточный,тканевый, органов и их систем, организм или особи, биоценоза, видовой, ЭС, биосферный.
Классификация биологических наук: анатомия и морфология, физиология, биохимия, генетика, цитология, гистология, палеонтология, систематика, зоология, ботаника, альгология, микология, вирусология.
Клетка вкл. около 70 хим.эл. Группы клеток:
1)биогенные(основные) – С,О,Н,N(95% массы клетки), формируют все биологические объекты.
2)Макроэлементы – участвуют в биохимических процессах клетки, являются регуляторами. Са,Mg,K,Na – обеспечивают процессы поглощения, формируют нервную реакцию. Cl, F, S.
3)Микроэлементы(0,01%) – Fe,Mn,I,Co,Cu формируют гемоглабин.
Вещества, которые встречаются в классах делятся на: органические и неорганические.
Органические: 1.Биополимеры-высокомолекулярные органические соединения, состоящие из большого числа повторяющихся звеньев (мономеров) – белки, полисахариды, НК.
2.Малобиологически молекулы.
Неорганические: 1.Н2О(от 60%до 95%).Св-ва: растворитель в-в (соли, кислоты). В-ва, которые реагируют с Н2О называются гидрофильными, а нерастворимые – гидрофобными. Н2О – донор электрона в фотосинтезе и источник свободного к-да, обеспечивает процессы гидролиза., высокая уд.теплоёмкость, высокая темп.парообразования.
2.Минеральные соли. Распадаются на ионы, т.е. на катионы(+) – K,Na,Ca,Mg,NH4 и анионы(-) – Cl, H2PO4, HCO3, NO3, SO4.
Белки-это биол-ие полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Уровни структурной организации: первичная(пептидная связь), вторичная(спираль), третичная(глобула), четвертичная. Также подразделяются на простые (протеины и аминокислоты) и сложные (протеиды, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы).
Денатурация - потеря белком четвертичной, третичной и вторичной структур. Ренатурация – обратный процесс.
Основные свойства белков: гидрофильность, видовая специфичность, хим. активность, денатурирование и ренатурирование. Функции белков: структурная, каталитическая, транспортная, двигательная, защитная, запасающая, энергетическая, регуляторная, сигнальная.
Липиды - жироподобные орг-ие соединения, представляющие собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и трёхатомного спирта глицерина или др. спиртов.
Важнейшие классы: триациглицеролы, фосфолипиды, гликолипиды, терпены, воски, стероиды. Основные свойства: имеют наименьшую молекулярную массу, отсутствуют полярные группы, гидрофобны, хорошо растворяются в орг-их растворителях. Функции: структурная, энергетическая, запасающая, защитная, смазывающая, регуляторная, метаболическая.
Углеводы - это ве-ва с общей формулой Cn(H2O)m. Делятся на: моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Функции: энергетическая, запасающая, структурная, метаболическая. Углеводороды образуются из неорганических веществ, в процессе фотосинтеза.
Нуклеиновые кислоты - фосфосодержащие биополимеры, построенные из мономеров - нуклеотидов и обеспечивающие хранение и передачу наследственной(генетической) инфы в живых клетках. В зависимости от того, какой сахар входит в состав нуклеиновые кислоты подразделяются на дезоксирибонуклеиновые(ДНК) и рибонуклеиновые(РНК).
ДНК-состав: пятиуглеродный сахар дезоксирибоза(аденин, гуанин, тимин, цитозин), азотистые основания, остаток фосфорной кислоты. Структура: молекула состоит из 2 полинуклеотидных цепочек, кот. соединены двумя/тремя комплементарными азотистыми основаниями. Свойства: молекула способна к транскрипции, репарации, репликации.
РНК - состав: 5-иуглеродный сахар рибоза (аденин, гуанин, урацил, цитозин), азотистые основания, остаток фосфорой кислоты. Структура: молекула сост. из 1 полинуклеотидной цепочки, связаны ковалентными фосфодиэфирными связями. Виды: информационная, транспортная, рибосомальная.
Липиды - жироподобные органические соединения, представляющие собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и трехатомного спирта глицерина или других спиртов.
Важнейшие классы: триациглицеролы, фосфолипиды, гликолипиды, терпены, воски, стероиды.
Основные свойства: имеют наименьшую молекулярную массу, отсутствуют полярные группы, гидрофобны, хорошо растворяются в органических растворителях.
Функции: структурная (входит в состав клеточных мембран), энергетическая, запасающая, защитная, смазывающая (воски покрывают кожу шерсть и перья), регуляторная (многие гормоны гормоны являются производными липидов), метаболическая (источник метаболической воды).
Свойства: из всех биомолекул имеют наименьшую молекулярную массу; в молекулах почти полностью отсутствуют полярные группы; гидрофобные; могут образовывать сложные комплексы с белками, углеводами и остатками фосфорной к-ты.
Углеводы - это вещества с общей формулой Cn(H2O)m. Делятся на: моносахариды (рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза), олигосахариды (мальтоза, лактоза, сахароза), полисахариды (целлюлоза, гликоген, крахмал, хитин).
Функции: энергетическая, запасающая, структурная (стенки растений и грибов), метаболическая (исходный продукт для синтеза веществ). Углеводороды образуются из неорганических веществ, в процессе фотосинтеза.
Белки – биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Аминокислоты – низкомолекулярные органические соединения, содержащие карбоксильную(-СООН) и аминогруппу(-NH2). Известно около 200 аминокислот! В состав белков живых организмов входят 20 аминокислот. В организме человека не синтезируют некоторые виды аминокислот, поэтому их не нужно получать в пищу, они наз. незаменимыми (лизин, валин,лейцин, изолейцин,треонин, финалаланин, триптофан, метионин). Аминокислоты объединяются в цепи (пептиды). До 10 аминокислот – алигопептид, более 10 – полипептид. Если полипептид содержит более 50 аминокис.остатков, то он называется белок!
Функции белков: 1.структурная (вход.в состав кл.мембран,форм.межкл.пространство). 2.каталитическая (практически все ферменты являются белками. 3.транспортная – некоторые белки способны присоединять и переносить различные в-ва. 4.защитная: иммунитет (клеточный и гуморальный). Антитела – иммуноглобулин. Белки системы комплимента: тромбин, фибриноген участвуют в процессе свёртывания крови. 5.сократительная: актин и мезонин обеспеч.сокращение мышц! Белки форм. жгутики, реснички у бактерий и протистов. 6.регуляторная: нервнаяи гуморальная(с пом.гормонов). 7.рецепторная: некоторые белки встроены в мембрану клетки и играют роль«антенн», воспринимающих сигналы из внешней среды и передающих их в клетку. 8.энергетическая: белки могут быть источником энергии, но использоваться в крайних случаях.
Структура: 1.Первичная – последовательность аминокислот в полипептидной цепи. 2.вторичная – спираль(полипептидная цепь закручены в спираль). Она стабилизируется врезультате образования водородных связей внутри цепи. 3.Третичная- трёхмерное образование, имеющее форму шара, кот.наз. ГЛОБУЛА! Она стабилизируется ионными, дисульфидными и водородными связями, а также гидрофобными взаимодействиями. 4.четвертичная – сложная молекула, состоящая из нескольких полипептидных цепей, находящихся в третичной структуре. Может входить в состав небелковая часть - ГЕМ!
Ферменты – это имеющие белковую природу биолог. катализаторы.
Структура ферментов: белковый компонент (апофермент), сложные небелковые органические соединения (кофермент), активный центр (функциональная группа, отдельная аминокислота), регуляторный центр (с ним могут связываться молекулы-модуляторы (регулируют активность фермента) или ингибиторы (подавляют)).
Свойства: специфичность; активность только в определенном интервале температур; для каждого фермента существует свое оптимальное значение рН.
Основные классы ферментов: синтетазы, гидролазы, изомеразы, лиазы, оксидоредуктазы, трансферазы.
Нуклеиновые кислоты - фосфосодержащие биополимеры, построенные из мономеров - нуклеотидов и обеспечивающие хранение и передачу наследственной (генетической) информации в живых клетках. В зависимости от того, какой сахар входит в состав нуклеиновые кислоты подразделяются на дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК).
ДНК-состав: пятиуглеродный сахар дезоксирибоза( аденин, гуанин, тимин, цитозин), азотистые основания, остаток фосфорной кислоты. Структура: молекула состоит из 2 полинуклеотидных цепочек, цепочки соединены двумя или тремя комплементарными азотистыми основаниями. Свойства: молекула способна к транскрипции (процесс синтеза матричной РНК с использование в качестве матрицы одной из цепей ДНК), репарации (процесс исправления повреждений), репликации (удвоение).
РНК - состав: пятиуглеродный сахар рибоза (аденин, гуанин, урацил, цитозин), азотистые основания, остаток фосфорной кислоты. Структура: молекула состоит из 1 полинуклеотидной цепочки, связаны ковалентными фосфодиэфирными связями.
Виды: информационная, транспортная, рибосомная.
Структура ДНК: состоит из двух полинуклеатидных цепочек спирально закрученных одна относительно другой. Нуклеатиды связаны между собой ковалетными фосфодиэфирными связями, образующимися между фосфатной группой одного нуклеатида и гидроксильной группой дезоксирибозы другого. Цепочки ДНК соединены друг с другом двумя или тремя водородными связями, между комплементарными азотистыми основаниями.
Свойства: молекула способна к транскрипции (процесс синтеза матричной РНК с использованием в качестве матрицы одной из цепей ДНК), репарации (процесс исправления повреждений), репликации (удвоение).
Репликация – происходящий под контролем ферментов процесс синтеза новой молекулы ДНК, как точной копии уже существующей молекулы ДНК, при использовании её как матрицы.
Этапы репликации: 1) постепенное разделение комплементарных цепей ДНК, в результате разрыва водородных связей между ними. 2) деспирализация участков полинуклеатидных цепей ДНК. 3) комплементарный синтез новой (дочерней) полинуклеатидной цепочки на каждой из старых цепей как на матрице.
РНК-состав: пятиуглеродный сахар рибоза (аденин, гуанин, урацил, цитозин), азотистые основания, остаток фосфорой кислоты.
Структура: молекула состоит из 1 полинуклеотидной цепочки, связаны ковалентными фосфодиэфирными связями.
Виды и их функции: информационная (служит матрицей для синтеза белков и передает информацию об их структуре с молекулы ДНК), транспортная (выполняет функцию переноса аминокислот к месту синтеза белка), рибосомная (формирует с некоторыми белками органеллы для синтеза белков).
Отличие РНК от ДНК: состав (рибоза и урацил в РНК, дезоксирибоза и тимин в ДНК), строение (РНК – 1 полинуклеатидная цепочка, ДНК – 2 цепочки спирально закрученные одна относительно другой).
Витамины — биологически активные низкомолекулярные органические вещества — участвуют в обмене веществ и преобразовании энергии в большинстве случаев как компоненты ферментов.
Свойства: 1)входят в состав молекул и некоторых физиологически активных веществ; 2) регулирует процессы обмена веществ; 3) действует в малых количествах; 4) являются непрочными соединениями; 5) не являются источником энергии.
Недостаток витаминов вызывает заболевание — гиповитаминоз, полное их отсутствие — авитаминоз, а излишек — гипервитаминоз.
Наружная цитоплазматическая мембрана, окружающая цитоплазму каждой клетки, определяет её величину и обеспечивает сохранение существенных различий между клеточным содержимым и окружающей средой. Мембрана служит высокоизбирательным фильтром, который поддерживает разницу концентраций ионов по обе стороны мембраны и позволяет питательным веществам проникать внутрь клетки, а продуктам выделения выходить наружу.
Функции наружной цитоплазматической мембраны:
• барьерная;
• транспортная – через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки;
• матричная – обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие;
•механическая – обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях);
• энергетическая;
• рецепторная.
Цитоплазма – внутреннее содержимое клетки, за исключением ядра, состоящее из гиалоплазмы, погруженных в неё органелл и внутриклеточных включений.
В ней находится цитоскелет, состоящий из микротрубочек и способных сокращаться белковых нитей. Цитоскелет определяет форму клетки и участвует во внутриклеточном перемещении органоидов и отдельных веществ.
Органеллы/ограноиды — постоянные внутриклеточные структуры с определенным строением, выполняющие свои определённые функции.
Двумембранные компоненты — это пластиды (имеются только у клеток растений и протистов, отвечают за цвет), клеточное ядро и митохондрии (энергетическое депо клетки).
Метахондрии - двумембранные органеллы эукариотических клеток, осуществляющие окисление органических веществ до конечных продуктов с освобождением энергии, запасаемой в молекулах АТФ. Строение: палочковидная, шаровидная и нитевидная формы, толщина 0,5-1мкм, длина 2-7мкм, двумембранные, наружная мембрана образует складки-кристы, на которых находятся тельца АТФ. Внутреннее содержимое: рибосомы, кольцевые ДНК и РНК, аминокислоты, белки, ферменты цикла Кребса.