/ Capitolul 1. Nivelul molecular Atribuire: §1.1. Nivelul molecular caracteristici generale

Răspuns la capitolul 1. Nivelul molecular Atribuirea: §1.1. Caracteristicile generale ale nivelului molecular
Teme gata făcute (GD) Biologie Pasechnik, Kamensky clasa a IX-a

Biologie

clasa a 9-a

Editura: Bustard

Anul: 2007 - 2014

Întrebarea 1. Ce procese studiază oamenii de știință la nivel molecular?

La nivel molecular sunt studiate cele mai importante procese ale vieții organismului: creșterea și dezvoltarea acestuia, metabolismul și conversia energetică, stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, variabilitatea.

Întrebarea 2. Ce elemente predomină în compoziția organismelor vii?

Un organism viu conține mai mult de 70-80 elemente chimice, predomină totuși carbonul, oxigenul, hidrogenul și azotul.

Întrebarea 3. De ce moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt considerate biopolimeri doar în celulă?

Moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt polimeri, deoarece constau din monomeri repetați. Dar numai într-un sistem viu (celulă, organism) aceste substanțe își manifestă esența biologică, posedând o serie de proprietăți specifice și îndeplinind multe funcții importante. Prin urmare, în sistemele vii astfel de substanțe sunt numite biopolimeri. În afara unui sistem viu, aceste substanțe își pierd proprietățile biologice și nu sunt biopolimeri.

Întrebarea 4. Ce se înțelege prin universalitatea moleculelor de biopolimer?

Proprietățile biopolimerilor depind de numărul, compoziția și ordinea de aranjare a monomerilor lor constituenți. Capacitatea de a schimba compoziția și secvența monomerilor în structura polimerului permite existența unei varietăți uriașe de opțiuni de biopolimeri, indiferent de specia organismului. În toate organismele vii, biopolimerii sunt construiți după un singur plan.

Nivel molecular: caracteristici generale

1. Ce este un element chimic?
2. Ce se numesc atom și moleculă?
3. Ce substanțe organice cunoașteți?

Orice sistem viu, oricât de complex este organizat, se manifestă la nivelul de funcționare a macromoleculelor biologice.

Conținutul lecției note de lecție și cadru suport prezentarea lecției metode de accelerare și tehnologii interactive exerciții închise (doar pentru uzul profesorilor) evaluare Practică sarcini și exerciții, autotestare, ateliere, laboratoare, cazuri gradul de dificultate al sarcinilor: normal, înalt, teme olimpiade Ilustrații ilustrații: clipuri video, audio, fotografii, grafice, tabele, benzi desenate, rezumate multimedia, sfaturi pentru curioși, cheat sheets, umor, pilde, glume, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente teste externe independente (ETT) manuale vacanțe tematice de bază și suplimentare, articole sloganuri caracteristicile nationale dicționar de termeni alți Doar pentru profesori

Pagina curentă: 2 (cartea are 16 pagini în total) [pasaj de lectură disponibil: 11 pagini]

Font:

100% +

Biologie– știința vieții este una dintre cele mai vechi științe. Omul a acumulat cunoștințe despre organismele vii de-a lungul a mii de ani. Pe măsură ce cunoștințele s-au acumulat, biologia s-a diferențiat în stiinte independente(botanica, zoologie, microbiologie, genetica etc.). Importanța disciplinelor de graniță care leagă biologia cu alte științe - fizică, chimie, matematică etc., este din ce în ce mai mare. Ca urmare a integrării au apărut biofizica, biochimia, biologia spațială etc.

În prezent, biologia este o știință complexă, formată ca urmare a diferențierii și integrării diferitelor discipline.

În biologie se folosesc diverse metode de cercetare: observație, experiment, comparație etc.

Biologia studiază organismele vii. Sunt sisteme biologice deschise care primesc energie și nutrienți din mediu inconjurator. Organismele vii răspund la influente externe, conțin toate informațiile de care au nevoie pentru dezvoltare și reproducere și sunt adaptate unui anumit habitat.

Toate sistemele vii, indiferent de nivelul de organizare, au trăsături comune, iar sistemele în sine sunt într-o interacțiune continuă. Oamenii de știință disting următoarele niveluri de organizare a naturii vii: moleculară, celulară, organismală, populație-specie, ecosistem și biosferă.

Capitolul 1. Nivelul molecular

Nivelul molecular poate fi numit nivelul inițial, cel mai profund de organizare a viețuitoarelor. Fiecare organism viu este alcătuit din molecule materie organică– proteine, acizi nucleici, carbohidrați, grăsimi (lipide), numite molecule biologice. Biologii studiază rolul acestor importante compuși biologiciîn creșterea și dezvoltarea organismelor, stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, metabolismul și conversia energiei în celulele vii și în alte procese.

În acest capitol vei învăța

Ce sunt biopolimerii;

Ce structură au biomoleculele?

Ce funcții îndeplinesc biomoleculele?

Ce sunt virușii și care sunt caracteristicile lor?

§ 4. Nivelul molecular: caracteristici generale

1. Ce este un element chimic?

2. Ce se numesc atom și moleculă?

3. Ce substanțe organice cunoașteți?

Orice sistem viu, oricât de complex ar fi el, se manifestă la nivelul de funcționare al macromoleculelor biologice.

Studiind organismele vii, ați învățat că acestea sunt compuse din aceleași elemente chimice ca și cele nevii. În prezent, sunt cunoscute peste 100 de elemente, majoritatea se găsesc în organismele vii. Cele mai comune elemente din natura vie includ carbonul, oxigenul, hidrogenul și azotul. Aceste elemente sunt cele care formează molecule (compuși) așa-numitelor materie organică.

Baza tuturor compusi organici carbonul servește. Poate intra în contact cu mulți atomi și grupurile acestora, formând lanțuri care diferă în compoziție chimică, structura, lungimea si forma. Moleculele sunt formate din grupuri de atomi, iar din acestea din urmă - molecule mai complexe, care diferă ca structură și funcție. Acești compuși organici care formează celulele organismelor vii se numesc polimeri biologici sau biopolimeri.

Polimer(din greaca politici- numeroase) - un lanț format din numeroase verigi - monomeri, fiecare dintre acestea fiind relativ simplu. O moleculă de polimer poate consta din multe mii de monomeri interconectați, care pot fi la fel sau diferiți (Fig. 4).

Orez. 4. Schema structurii monomerilor și polimerilor

Proprietățile biopolimerilor depind de structura moleculelor lor: de numărul și varietatea unităților monomerice care formează polimerul. Toate sunt universale, deoarece sunt construite după același plan pentru toate organismele vii, indiferent de specie.

Fiecare tip de biopolimer este caracterizat de o structură și funcție specifică. Da, molecule proteine Ele sunt principalele elemente structurale ale celulelor și reglează procesele care au loc în ele. Acizi nucleici participa la transferul de informații genetice (ereditare) de la celulă la celulă, de la organism la organism. CarbohidrațiȘi grăsimi reprezinta cele mai importante surse energie necesara vietii organismelor.

La nivel molecular are loc transformarea tuturor tipurilor de energie și metabolism în celulă. Mecanismele acestor procese sunt, de asemenea, universale pentru toate organismele vii.

În același timp, s-a dovedit că diversele proprietăți ale biopolimerilor care alcătuiesc toate organismele se datorează unor combinații diferite de doar câteva tipuri de monomeri, formând multe variante de lanțuri lungi de polimeri. Acest principiu stă la baza diversității vieții de pe planeta noastră.

Proprietățile specifice ale biopolimerilor apar numai într-o celulă vie. Odată izolate din celule, moleculele de biopolimer își pierd esența biologică și se caracterizează doar prin proprietățile fizico-chimice ale clasei de compuși căreia îi aparțin.

Numai studiind nivelul molecular se poate înțelege cum au avut loc procesele de origine și evoluție a vieții pe planeta noastră, ce baza moleculara ereditatea și procesele metabolice într-un organism viu.

Continuitatea între nivelul molecular și nivelul celular următor este asigurată de faptul că moleculele biologice sunt materialul din care se formează structurile supramoleculare - celulare.

Substante organice: proteine, acizi nucleici, carbohidrati, grasimi (lipide). Biopolimeri. Monomerii

Întrebări

1. Ce procese studiază oamenii de știință la nivel molecular?

2. Ce elemente predomină în compoziția organismelor vii?

3. De ce moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt considerate biopolimeri doar în celulă?

4. Ce se înțelege prin universalitatea moleculelor de biopolimer?

5. Cum se realizează diversitatea proprietăților biopolimerilor care formează organismele vii?

Sarcini

Ce tipare biologice pot fi formulate pe baza analizei textului paragrafului? Discutați-le cu membrii clasei.

§ 5. Glucide

1. Ce substanțe legate de carbohidrați cunoașteți?

2. Ce rol joacă carbohidrații într-un organism viu?

3. În urma ce proces se formează carbohidrații în celulele plantelor verzi?

Carbohidrați, sau zaharide, este una dintre principalele grupe de compuși organici. Ele fac parte din celulele tuturor organismelor vii.

Carbohidrații sunt formați din carbon, hidrogen și oxigen. Au primit denumirea de „carbohidrați” deoarece majoritatea au același raport de hidrogen și oxigen în moleculă ca și în molecula de apă. Formula generală a carbohidraților este C n (H 2 0) m.

Toți carbohidrații sunt împărțiți în simpli sau monozaharide, și complex, sau polizaharide(Fig. 5). Din monozaharide cea mai mare valoare pentru organismele vii au riboză, deoxiriboză, glucoză, fructoză, galactoză.

Orez. 5. Structura moleculelor de carbohidrați simpli și complecși

di-Și polizaharide sunt formate prin combinarea a două sau mai multe molecule de monozaharide. Asa de, zaharoza(Trestie de zahăr), maltoză(zahăr de malț), lactoză(zahăr din lapte) - dizaharide, format ca urmare a fuziunii a două molecule de monozaharide. Dizaharidele sunt similare ca proprietăți cu monozaharidele. De exemplu, ambele horony sunt solubile în apă și au un gust dulce.

Polizaharidele constau din un numar mare monozaharide. Acestea includ amidon, glicogen, celuloză, chitină etc. (Fig. 6). Odată cu creșterea numărului de monomeri, solubilitatea polizaharidelor scade și gustul dulce dispare.

Funcția principală a carbohidraților este energie. În timpul descompunerii și oxidării moleculelor de carbohidrați, se eliberează energie (cu descompunerea a 1 g de carbohidrați - 17,6 kJ), ceea ce asigură funcțiile vitale ale organismului. Când există un exces de carbohidrați, aceștia se acumulează în celulă ca substanțe de rezervă (amidon, glicogen) și, dacă este necesar, sunt folosiți de organism ca sursă de energie. Descompunerea crescută a carbohidraților în celule poate fi observată, de exemplu, în timpul germinării semințelor, a muncii musculare intense și a postului prelungit.

Carbohidrații sunt folosiți și ca material de construcții. Astfel, celuloza este o componentă structurală importantă a pereților celulari ai multor organisme unicelulare, ciuperci și plante. Datorită structurii sale speciale, celuloza este insolubilă în apă și are rezistență ridicată. În medie, 20-40% din materialul din pereții celulelor vegetale este celuloză, iar fibrele de bumbac sunt celuloză aproape pură, motiv pentru care sunt folosite la fabricarea textilelor.

Orez. 6. Schema structurii polizaharidelor

Chitina face parte din pereții celulari ai unor protozoare și ciuperci; se găsește și la anumite grupuri de animale, cum ar fi artropodele, ca o componentă importantă a exoscheletului lor.

Sunt cunoscute și polizaharide complexe, formate din două tipuri de zaharuri simple, care alternează regulat în lanțuri lungi. Astfel de polizaharide îndeplinesc funcții structurale în țesuturile de susținere ale animalelor. Ele fac parte din substanța intercelulară a pielii, tendoanelor și cartilajului, dându-le rezistență și elasticitate.

Unele polizaharide fac parte din membranele celulareși servesc ca receptori, asigurându-se că celulele se recunosc între ele și interacționează.

Carbohidrați sau zaharide. Monozaharide. dizaharide. Polizaharide. Riboza. Dezoxiriboză. Glucoză. Fructoză. Galactoză. Zaharoza. Maltoză. Lactoză. Amidon. Glicogen. Chitină

Întrebări

1. Ce compoziție și structură au moleculele de carbohidrați?

2. Ce carbohidrați se numesc mono-, di- și polizaharide?

3. Ce funcții îndeplinesc carbohidrații în organismele vii?

Sarcini

Analizați Figura 6 „Schema structurii polizaharidelor” și textul paragrafului. Ce presupuneri puteți face pe baza unei comparații a caracteristicilor structurale ale moleculelor și a funcțiilor îndeplinite de amidon, glicogen și celuloză într-un organism viu? Discutați această problemă cu colegii dvs. de clasă.

§ 6. Lipide

1. Ce substanțe asemănătoare grăsimilor cunoașteți?

2. Ce alimente sunt bogate în grăsimi?

3. Care este rolul grăsimilor în organism?

Lipidele(din greaca lipos- grăsime) este un grup mare de substanțe asemănătoare grăsimilor care sunt insolubile în apă. Majoritatea lipidelor constau din acizi grași cu greutate moleculară mare și alcool trihidroxilic glicerol (Fig. 7).

Lipidele sunt prezente în toate celulele fără excepție, îndeplinind funcții biologice specifice.

Grasimi- cele mai simple si raspandite lipide - joaca un rol important ca sursa de energie. Când sunt oxidate, ele furnizează mai mult de două ori mai multă energie decât carbohidrații (38,9 kJ când descompun 1 g de grăsime).

Orez. 7. Structura moleculei de trigliceride

Grăsimile sunt forma principală stocarea lipidelor intr-o cusca. La vertebrate, aproximativ jumătate din energia consumată de celulele în repaus provine din oxidarea grăsimilor. Grasimile pot fi folosite si ca sursa de apa (oxidarea a 1 g de grasime produce mai mult de 1 g de apa). Acest lucru este deosebit de valoros pentru animalele arctice și din deșert care trăiesc în condiții de deficit de apă liberă.

Datorită conductivității lor termice scăzute, lipidele funcționează funcții de protecție, adică servesc pentru izolarea termică a organismelor. De exemplu, multe vertebrate au un strat de grăsime subcutanat bine definit, care le permite să trăiască în climă rece, iar la cetacee joacă și un alt rol - promovează flotabilitatea.

Lipidele efectuează şi funcția de construcție, deoarece insolubilitatea lor în apă le face componente esențiale ale membranelor celulare.

Mulți hormoni(de exemplu, cortexul suprarenal, gonade) sunt derivați lipidici. Prin urmare, lipidele sunt caracterizate functie de reglementare.

Lipidele. Grasimi. Hormonii. Funcțiile lipidelor: energetic, de stocare, de protecție, de construcție, de reglare

Întrebări

1. Ce substanțe sunt lipidele?

2. Ce structură au majoritatea lipidelor?

3. Ce funcții îndeplinesc lipidele?

4. Care celule și țesuturi sunt cele mai bogate în lipide?

Sarcini

După ce ați analizat textul paragrafului, explicați de ce multe animale înainte de iarnă și peștii migratori înainte de depunere a icrelor tind să acumuleze mai multă grăsime. Dați exemple de animale și plante în care acest fenomen este cel mai pronunțat. Excesul de grăsime este întotdeauna bun pentru organism? Discutați această problemă în clasă.

§ 7. Compoziţia şi structura proteinelor

1. Care este rolul proteinelor în organism?

2. Ce alimente sunt bogate în proteine?

Dintre substanţele organice veverite, sau proteine, sunt cei mai numeroși, mai diversi și de importanță capitală biopolimeri. Ele reprezintă 50-80% din masa uscată a celulei.

Moleculele de proteine ​​sunt mari ca dimensiuni, motiv pentru care sunt numite macromolecule. Pe lângă carbon, oxigen, hidrogen și azot, proteinele pot conține sulf, fosfor și fier. Proteinele diferă unele de altele prin numărul (de la o sută la câteva mii), compoziția și secvența monomerilor. Monomerii proteici sunt aminoacizi (Fig. 8).

O varietate infinită de proteine ​​este creată de diferite combinații de doar 20 de aminoacizi. Fiecare aminoacid are propriul său nume, structură și proprietăți speciale. Al lor formula generala poate fi reprezentat sub următoarea formă:

O moleculă de aminoacizi este formată din două părți identice cu toți aminoacizii, dintre care una este o grupare amino (-NH 2 ) cu proprietăți bazice, cealaltă este o grupă carboxil (-COOH) cu proprietăți acide. Partea moleculei numită radical (R) are o structură diferită pentru diferiți aminoacizi. Prezența grupărilor bazice și acide într-o moleculă de aminoacid determină reactivitatea lor ridicată. Prin aceste grupe, aminoacizii sunt combinați pentru a forma proteine. În acest caz, apare o moleculă de apă și se formează electronii eliberați legătură peptidică. De aceea se numesc proteine polipeptide.

Orez. 8. Exemple de structură a aminoacizilor – monomeri ai moleculelor proteice

Moleculele de proteine ​​pot avea diferite configurații spațiale - structura proteinelor, iar în structura lor există patru niveluri organizarea structurală(Fig. 9).

Secvența de aminoacizi dintr-un lanț polipeptidic este structura primara veveriţă. Este unică pentru orice proteină și determină forma, proprietățile și funcțiile acesteia.

Majoritatea proteinelor au o formă spiralată ca urmare a formării legăturilor de hidrogen între grupările CO și NH ale diferitelor resturi de aminoacizi ale lanțului polipeptidic. Legăturile de hidrogen sunt slabe, dar împreună oferă o structură destul de puternică. Această spirală este structura secundara veveriţă.

Structura terțiară– „ambalarea” spațială tridimensională a unui lanț polipeptidic. Rezultatul este o configurație bizară, dar specifică pentru fiecare proteină - globulă. Rezistența structurii terțiare este asigurată de diferitele legături care apar între radicalii de aminoacizi.

Orez. 9. Schema structurii unei molecule proteice: I, II, III, IV – structuri primare, secundare, terțiare, cuaternare

Structura cuaternară nu tipic pentru toate proteinele. Apare ca urmare a combinării mai multor macromolecule cu o structură terțiară într-un complex complex. De exemplu, hemoglobina din sângele uman este un complex de patru macromolecule proteice (Fig. 10).

Această complexitate a structurii moleculelor proteice este asociată cu diversitatea funcțiilor inerente acestor biopolimeri.

Se numește încălcarea structurii naturale a unei proteine denaturare(Fig. 11). Poate apărea sub influența temperaturii, substanțe chimice, energie radiantă și alți factori. Cu impact slab se dezintegrează doar structura cuaternară, cu impact mai puternic, terțiara, apoi secundară, iar proteina rămâne sub formă de lanț polipeptidic.

Orez. 10. Schema structurii moleculei de hemoglobină

Acest proces este parțial reversibil: dacă structura primară nu este distrusă, atunci proteina denaturată este capabilă să-și restabilească structura. Rezultă că toate caracteristicile structurale ale unei macromolecule proteice sunt determinate de structura sa primară.

Cu exceptia proteine ​​simple, constând numai din aminoacizi, există și proteine ​​complexe, care poate include carbohidrați ( glicoproteine), grăsimi ( lipoproteinele), acizi nucleici ( nucleoproteine) si etc.

Rolul proteinelor în viața unei celule este enorm. Biologia modernă a arătat că asemănările și diferențele dintre organisme sunt în cele din urmă determinate de un set de proteine. Cu cât organismele sunt mai apropiate unele de altele în poziție sistematică, cu atât proteinele lor sunt mai asemănătoare.

Orez. 11. Denaturarea proteinelor

Proteine, sau proteine. Proteine ​​simple și complexe. Aminoacizi. Polipeptidă. Structuri primare, secundare, terțiare și cuaternare ale proteinelor

Întrebări

1. Ce substanțe se numesc proteine ​​sau proteine?

2. Care este structura primară a unei proteine?

3. Cum se formează structurile proteice secundare, terțiare și cuaternare?

4. Ce este denaturarea proteinelor?

5. Pe ce bază se împart proteinele în simple și complexe?

Sarcini

Știți că albușul unui ou de găină este format în principal din proteine. Gândiți-vă la ce explică modificarea structurii proteice a unui ou fiert. Dați alte exemple pe care le cunoașteți despre unde se poate schimba structura proteinelor.

§ 8. Funcţiile proteinelor

1. Care este funcția carbohidraților?

2. Ce funcții ale proteinelor cunoașteți?

Proteinele îndeplinesc funcții extrem de importante și diverse. Acest lucru este posibil în mare parte datorită varietății de forme și compoziție a proteinelor în sine.

Una dintre cele mai importante funcții ale moleculelor de proteine ​​este constructie (plastic). Proteinele fac parte din toate membranele celulare și organelele celulare. Pereții vaselor de sânge, cartilajele, tendoanele, părul și unghiile constau în principal din proteine.

De mare importanta catalitic, sau funcția enzimatică, proteică. Proteine ​​speciale - enzimele sunt capabile să accelereze reacțiile biochimice în celule de zeci și sute de milioane de ori. Sunt cunoscute aproximativ o mie de enzime. Fiecare reacție este catalizată de o enzimă specifică. Veți afla mai multe despre asta mai jos.

Funcția motorului efectuează proteine ​​contractile speciale. Datorită acestora, cilii și flagelii se mișcă în protozoare, cromozomii se mișcă în timpul diviziunii celulare, mușchii se contractă în organismele multicelulare și alte tipuri de mișcare în organismele vii sunt îmbunătățite.

Este important functia de transport proteine. Astfel, hemoglobina transportă oxigenul de la plămâni către celulele altor țesuturi și organe. În mușchi, pe lângă hemoglobină, există o altă proteină de transport de gaz - mioglobina. Proteinele serice favorizează transferul de lipide și acizi grași și diferite substanțe biologic active. Proteinele de transport din membrana exterioară a celulelor transportă diferite substanțe din mediu în citoplasmă.

Proteinele specifice efectuează functie de protectie. Ele protejează organismul de invazia proteinelor și microorganismelor străine și de daune. Astfel, anticorpii produși de limfocite blochează proteinele străine; fibrina și trombina protejează organismul de pierderea de sânge.

Funcția de reglementare inerente proteinelor - hormoni. Ei mențin concentrații constante de substanțe în sânge și celule, participă la creștere, reproducere și alte procese vitale. De exemplu, insulina reglează glicemia.

Proteinele au de asemenea functie de semnalizare. Membrana celulară conține proteine ​​care își pot schimba structura terțiară ca răspuns la factorii de mediu. Acesta este modul în care semnalele sunt primite din mediul extern și informațiile sunt transmise în celulă.

Proteinele pot funcționa funcția energetică , fiind una dintre sursele de energie din celulă. Când 1 g de proteină este complet descompus în produse finite, se eliberează 17,6 kJ de energie. Cu toate acestea, proteinele sunt folosite extrem de rar ca sursă de energie. Aminoacizii eliberați atunci când moleculele de proteine ​​sunt descompuse sunt utilizați pentru a construi noi proteine.

Funcțiile proteinelor: construcție, motor, transport, protecție, reglare, semnalizare, energie, catalitică. Hormonul. Enzimă

Întrebări

1. Ce explică diversitatea funcțiilor proteinelor?

2. Ce funcții ale proteinelor cunoașteți?

3. Ce rol joacă proteinele hormonale?

4. Ce funcție îndeplinesc proteinele enzimatice?

5. De ce proteinele sunt rareori folosite ca sursă de energie?

§ 9. Acizi nucleici

1. Care este rolul nucleului într-o celulă?

2. Cu ce ​​organele celulare se asociază transmiterea caracteristicilor ereditare?

3. Ce substanțe se numesc acizi?

Acizi nucleici(din lat. nucleu– nucleu) au fost descoperite pentru prima dată în nucleele leucocitelor. Ulterior, s-a constatat că acizii nucleici sunt conținuți în toate celulele, nu numai în nucleu, ci și în citoplasmă și diverse organite.

Există două tipuri de acizi nucleici - dezoxiribonucleic(abreviat ADN) Și ribonucleic(abreviat ARN). Diferența de nume se explică prin faptul că molecula de ADN conține un carbohidrat dezoxiriboză, iar molecula de ARN este riboza.

Acizii nucleici sunt biopolimeri formați din monomeri - nucleotide. Monomerii nucleotidici ai ADN-ului și ARN-ului au o structură similară.

Fiecare nucleotidă constă din trei componente legate prin legături chimice puternice. Acest bază azotată, carbohidrați(riboză sau dezoxiriboză) și reziduu de acid fosforic(Fig. 12).

Parte molecule de ADN Există patru tipuri de baze azotate: adenina, guanina, citozina sau timină. Ele determină denumirile nucleotidelor corespunzătoare: adenil (A), guanil (G), citidil (C) și timidil (T) (Fig. 13).

Orez. 12. Schema structurii nucleotidelor - monomerii ADN (A) și ARN (B)

Fiecare catenă de ADN este o polinucleotidă formată din câteva zeci de mii de nucleotide.

Molecula de ADN are o structură complexă. Este format din două lanțuri răsucite elicoidal, care sunt conectate între ele pe toată lungimea lor prin legături de hidrogen. Această structură, caracteristică doar moleculelor de ADN, se numește dublu helix.

Orez. 13. Nucleotidele ADN

Orez. 14. Legătura complementară a nucleotidelor

Când se formează o dublă helix ADN, bazele azotate ale unui lanț sunt aranjate într-o ordine strict definită opus bazelor azotate ale celuilalt. În acest caz, se dezvăluie un model important: timina dintr-un alt lanț este întotdeauna situată opus adeninei unui lanț, citozina este întotdeauna situată opus guaninei și invers. Acest lucru se explică prin faptul că perechile de nucleotide adenină și timină, precum și guanina și citozină, corespund strict una cu cealaltă și sunt complementare, sau complementar(din lat. complementum- adaos), unul pe altul. Și modelul în sine este numit principiul complementaritatii. În acest caz, între adenină și timină apar întotdeauna două legături de hidrogen și trei între guanină și citozină (Fig. 14).

În consecință, în orice organism numărul de nucleotide adenil este egal cu numărul de nucleotide timidil, iar numărul de nucleotide guanil este egal cu numărul de nucleotide citidil. Cunoscând secvența nucleotidelor dintr-un lanț de ADN, principiul complementarității poate fi folosit pentru a stabili ordinea nucleotidelor dintr-un alt lanț.

Cu ajutorul a patru tipuri de nucleotide, ADN-ul înregistrează toate informațiile despre organism, care sunt transmise generațiilor ulterioare. Cu alte cuvinte, ADN-ul este purtătorul de informații ereditare.

Moleculele de ADN se găsesc în principal în nucleele celulelor, dar cantități mici se găsesc în mitocondrii și plastide.

O moleculă de ARN, spre deosebire de o moleculă de ADN, este un polimer format dintr-un singur lanț de dimensiuni mult mai mici.

Monomerii ARN sunt nucleotide formate din riboză, un rest de acid fosforic și una dintre cele patru baze azotate. Trei baze azotate - adenina, guanina si citozina - sunt aceleasi cu cele ale ADN-ului, iar a patra - uracil.

Formarea unui polimer ARN are loc prin legaturi covalenteîntre riboză şi restul de acid fosforic al nucleotidelor învecinate.

Există trei tipuri de ARN, care diferă ca structură, dimensiune moleculară, locație în celulă și funcții îndeplinite.

ARN ribozomal (ARNr) fac parte din ribozomi și participă la formarea centrilor lor activi, unde are loc procesul de biosinteză a proteinelor.

Transfer ARN-uri (ARNt) - cea mai mică ca dimensiune - transportă aminoacizii la locul sintezei proteinelor.

informație, sau șablon, ARN (ARNm) sunt sintetizate pe o secțiune a unuia dintre lanțurile moleculei de ADN și transmit informații despre structura proteinei de la nucleul celular la ribozomi, unde sunt implementate aceste informații.

Astfel, diferitele tipuri de ARN reprezintă un singur sistem functional, care vizează implementarea informațiilor ereditare prin sinteza proteinelor.

Moleculele de ARN se găsesc în nucleu, citoplasmă, ribozomi, mitocondrii și plastide ale celulei.

Acid nucleic. Acid dezoxiribonucleic sau ADN. Acid ribonucleic sau ARN. Baze azotate: adenina, guanina, citozina, timina, uracil, nucleotide. Helix dublu. Complementaritatea. ARN de transfer (ARNt). ARN ribozomal (ARNr). ARN mesager (ARNm)

Întrebări

1. Care este structura unei nucleotide?

2. Care este structura moleculei de ADN?

3. Care este principiul complementarității?

4. Care sunt asemănările și diferențele în structura moleculelor de ADN și ARN?

5. Ce tipuri de molecule de ARN cunoașteți? Care sunt funcțiile lor?

Sarcini

1. Conturează-ți paragraful.

2. Oamenii de știință au descoperit că un fragment dintr-un lanț de ADN are următoarea compoziție: C-G G A A A T T C C. Folosind principiul complementarității, completați al doilea lanț.

3. În timpul studiului, s-a constatat că în molecula de ADN studiată, adeninele reprezintă 26% din numărul total de baze azotate. Numărați numărul de alte baze azotate din această moleculă.

Întrebarea 1. Ce procese studiază oamenii de știință la nivel molecular?
La nivel molecular sunt studiate cele mai importante procese ale vieții organismului: creșterea și dezvoltarea acestuia, metabolismul și conversia energetică, stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, variabilitatea. O unitate elementară la nivel molecular este o genă - un fragment al unei molecule de acid nucleic în care o anumită cantitate de informații biologice este înregistrată în sens calitativ și cantitativ.

Întrebarea 2. Ce elemente predomină în compoziția organismelor vii?
Un organism viu conține mai mult de 70-80 de elemente chimice, dar predomină carbonul, oxigenul, hidrogenul, azotul și fosforul.

Întrebarea 3. De ce moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt considerate biopolimeri doar în celulă?
Moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt polimeri, deoarece constau din monomeri repetați. Dar numai într-un sistem viu (celulă, organism) aceste substanțe își manifestă esența biologică, posedând o serie de proprietăți specifice și îndeplinind multe funcții importante. Prin urmare, în sistemele vii astfel de substanțe sunt numite biopolimeri. În afara sistemului viu, aceste substanțe își pierd proprietăți biologice proprietăți și nu sunt biopolimeri.

Întrebarea 4. Ce se înțelege prin universalitatea moleculelor de biopolimer?
Indiferent de nivelul de complexitate și de funcțiile îndeplinite în celulă, toți biopolimerii au următoarele caracteristici:
moleculele lor au puține ramuri lungi, dar multe scurte;
lanțurile polimerice sunt puternice și nu se rup spontan;
capabil să transporte o varietate de grupuri funcționale și fragmente moleculare care asigură activitate funcțională biochimică, adică capacitatea de a efectua reacții biochimice și transformări necesare celulei în mediul soluției intracelulare;
au flexibilitatea suficientă pentru a forma structuri spațiale foarte complexe necesare realizării funcții biochimice, adică pentru funcționarea proteinelor ca mașini moleculare, a acizilor nucleici ca molecule de programare etc.;
Conexiuni S-Nși biopolimerii C-C, în ciuda rezistenței lor, sunt și baterii de energie electronică.
Proprietatea principală a biopolimerilor este liniaritatea lanțurilor polimerice, deoarece numai structurile liniare sunt ușor codificate și „asamblate” din monomeri. În plus, dacă firul de polimer este flexibil, atunci este destul de ușor să se formeze structura spațială dorită din el, iar după ce mașina moleculară astfel construită este depreciată și se rupe, poate fi ușor dezasamblată în elementele sale componente pentru a folosește-le din nou. Combinația acestor proprietăți se găsește numai în polimerii pe bază de carbon. Toți biopolimerii din sistemele vii sunt capabili să îndeplinească anumite proprietăți și să îndeplinească multe funcții importante. Proprietățile biopolimerilor depind de numărul, compoziția și ordinea de aranjare a monomerilor lor constituenți. Capacitatea de a schimba compoziția și secvența monomerilor în structura polimerului permite existența unei varietăți uriașe de opțiuni de biopolimeri, indiferent de specia organismului. În toate organismele vii, biopolimerii sunt construiți după un singur plan.