Войти
Закрыть

Будова гена

10 Клас

У попередньому параграфі ми розглянули, як інформація про будову ДНК послідовно реалізується в процесах транскрипції, а потім трансляції. Спочатку РНК-полімераза синтезує матричну РНК на молекулі ДНК, а потім рибосома синтезує білок, зчитуючи інформацію з матричної РНК. В еукаріотів одна матрична РНК зазвичай містить інформацію про будову цілого типу білкових молекул. Ця матрична РНК синтезується з особливої ділянки ДНК, що має назву ген. Отже, інформація про послідовність амінокислотних залишків у молекулі білка закодована в особливій ділянці молекули ДНК — гені. Проте гени кодують не лише матричні РНК. Транспортні, рибосомальні та інші типи РНК також кодуються своїми генами, однак ці РНК ніколи не піддаються трансляції, залишаючись назавжди РНК. Отже, ми можемо сформулювати ширшу дефініцію гена: ген — це ділянка ДНК, що кодує молекулу РНК. Проте навіть таке визначення є недосконалим. Під нього не підлягають, наприклад, гени вірусів із РНК-геномом. Також зрозуміло, що часто в еукаріотів з одного гена синтезується кілька різних молекул РНК. А в прокаріотів кілька генів можуть кодувати одну молекулу РНК. Інше, ширше визначення: ген — це ділянка нуклеїнової кислоти (РНК або ДНК), що кодує молекулу РНК. Під таку дефініцію потрапляють уже і гени РНК-вмісних вірусів. При цьому важливо відзначити ряд властивостей генів. • Молекула РНК, що кодується, завжди коротша за матричну молекулу. • Гени мають кордони — початок і кінець. Не завжди вони точно визначені, але початок і кінець постійно простежуються. • Більшість генів кодує матричні РНК і, відповідно, білки....
0 Переглянути

Основні поняття генетики

10 Клас

Сьогодні ми почнемо з вами вивчення генетики. Предметом дослідження цієї біологічної дисципліни є закономірності спадковості й мінливості організмів. Під спадковістю розуміють здатність організмів передавати свої ознаки нащадкам. Часто можна почути, що діти мають «очі батькові, волосся мамине, а зростом — ні в матір, ні в батька». Саме встановленням закономірностей успадкування і займається генетика. Але жодні спадкові зміни не могли б бути встановлені без урахування впливу мінливості, неодмінно наявної в організмів. Під мінливістю розуміють різноманіття прояву тієї чи іншої ознаки в популяції, а також здатність набувати таких відмінностей протягом життя. Погляньте на своїх однокласників і однокласниць — ви неодмінно знайдете відмінності між ними в кольорі волосся, очей, зрості, формі носа тощо. Усе це є проявом мінливості ознак. Окрім того, сучасна генетика не лише встановлює принципи спадковості й мінливості, але й заглиблюється в природу цих явищ. Завдяки розумінню процесів, що відбуваються на молекулярному рівні, учені можуть пояснить механізми формування ознак, передачі спадкової інформації й виникнення мінливості. Давайте й ми з вами зануримося в цю область сучасної біології, яка так захоплює! ДНК — зберігач спадкової інформації, записаної в послідовності нуклеотидів Як вам уже відомо, зберігачем інформації про розвиток, будову, функціонування живого організму є ДНК. Її молекула є лінійним полімером — це ланцюжок із нуклеотидных ланок. Усього в ланцюжку містяться нуклеотиди чотирьох типів: аденін, гуанін, цитозин і тимін1. Вони чергуються один із одним, і в порядку їх сполучення зашифровано текст — програму, за якою будується й працює організм. Але інформація про структуру, розвиток і функціонування організмів не розміщена в ДНК безперервно: вона розташована у ділянках, які номінують генами. їхню будову ми розглянемо в наступному параграфі. А зараз лише згадаємо, що альтернативні варіанти одного й того ж гена — алелі — можуть визначати різні прояви ознаки. Однак організмам недостатньо мати надійний зберігай інформації. їм важливо, щоб цю інформацію можна було копіювати й передавати нащадкам....
0 Переглянути

Детоксикація продуктів метаболізму

10 Клас

У результаті процесів обміну речовин утворюються різноманітні сполуки, що не можуть бути використані організмом і потребують виведення. Для усіх сполук, що містять Гідроген, Оксиген і Карбон, кінцевими продуктами метаболізму є вуглекислий газ і вода. Вони не потребують додаткового зменшення токсичності — детоксикації — і виводяться в незмінному вигляді під час дихання, випаровування й сечовиділення. Більш складне становище із продуктами метаболізму Нітрогену. При розщепленні амінокислот утворюється амоніак, який є надзвичайно отруйною речовиною. Різні організми неоднаково підійшли до проблеми його детоксикації. Автотрофи, як правило, не мають з амоніаком проблем тому, що не утворюють його в значних кількостях. Річ у тім, що всю органіку вони синтезують самотужки, тому чітко регулюють скільки нітрогеновмісних сполук їм потрібно й не утворюють зайвого. Якщо ж надлишок амоінаку все-таки з’являється, то він взаємодіє з карбоксильними групами певних амінокислот, перетворюючи їх на аміди (рис. 24.1). Надалі такі амінокислоти з амідними групами можуть накопичуватися у відмерлих тканинах або скидатися разом із листками восени. Подібне утворення амідів із метою детоксикації амоніаку є характерним і для деяких тканин тварин, наприклад, м’язової. Для гетеротрофів, особливо тварин, питання детоксикації амоніаку стоїть гостро. Водні організми, наприклад, кісткові риби й личинки амфібій виводять амоніак через зяброві капіляри в навколишнє середовище (це можливо завдяки значній різниці в концентраціях амоніаку в крові тварин і воді навколо)....
0 Переглянути

Хвороби метаболізму. Якість води

10 Клас

У попередньому параграфі ми обговорили, що таке здорове харчування і як його реалізувати. Цей параграф присвячений хворобам метаболізму — захворюванням, що виникають внаслідок нездорового харчування або через генетичні порушення. Наразі відомо багато таких хвороб, але ми ознайомимося із найпоширенішими з них. Спочатку ми розглянемо хвороби, пов’язані з макронутрієнтами, а згодом ті, у яких задіяні мікронутрієнти. Ожиріння — одне з найрозповсюдженіших захворювань метаболізму Ріст популярності фаст-фудів, недотримання правил раціонального харчування, а також зменшення рівня фізичної активності спричиняють те, що все більше людей страждає від проблем із надлишковою вагою. Одним із критеріїв надлишкової ваги є індекс маси тіла (ІМТ). Цей показник чисельно дорівнює відношенню маси тіла у кілограмах до квадрату зросту, вираженому в метрах. ІМТ від 18,5 до 25 кг/м2 вважається нормальним. Якщо ІМТ є більшим за 25 кг/м2, то людина характеризується надлишковою вагою, а ІМТ більший за 30 кг/м2свідчить про ожиріння. За даними ВООЗ, від ожиріння страждає близько 650 млн людей в усьому світі. Головною проблемою надмірної ваги та ожиріння є зростання ймовірності розвитку інших хвороб: серцево-судинних, гормональних, пов’язаних із опорно-руховою системою, онкологічних тощо....
0 Переглянути

Раціональне харчування

10 Клас

У цьому параграфі ми сконцентруємо увагу на практичних навичках, якими ви зможете оволодіти, спираючись на отримані знання про обмін речовин. Харчові продукти містять різноманітні поживні речовини, які потрібні організму для підтримки його життєдіяльності. Розрізняють дві групи поживних речовин: макро- та мікронутрієнти. До макронутрієнтів1 відносять сполуки, що повинні надходити до організму людини у великих кількостях: по кілька десятків грамів на добу. Звичайно, йдеться про білки, жири та вуглеводи, які ми можемо використати як джерело енергії чи будівельний матеріал, та воду. Мікронутрієнтами називають решту поживних речовин, що потрібні в незначних кількостях: менше грама на добу — вітаміни та мінеральні речовини (за винятком води). Поживною, або харчовою цінністю називають макронутрієнтний склад продукту. Тобто поживна цінність описує, яким є співвідношення мас макроелементів у складі продукту. Чому це важливо? Річ у тім, що організм людини щодня має отримувати продукти в певному співвідношенні, потрібному для належного функціонування обміну речовин. Неправильне співвідношення макронутрієнтів, і, як наслідок, нестача якогось із них, спричиняє перебудову метаболізму в напрямку утворення цього компоненту в організмі. Така компенсація потребує додаткових витрат ресурсів організму, оскільки синтез потрібного нутрієнта відбувається за рахунок витрат іншого. Окрім того, не завжди синтез можливий, особливо білків, бо серед амінокислот є незамінні, й якщо вони не надходитимуть до організму в достатній кількості, то утворення більшості білків стане неможливим....
0 Переглянути

Основи метаболізму

10 Клас

Ви вже знайомі зі загальними принципами метаболізму: він складається з процесів синтезу складних речовин із простих та з процесів розщеплення складних молекул на прості. У цьому параграфі ми розглянемо ці процеси докладніше. Розщеплення складних поживних речовин відбувається з подвійною метою — отримати енергію й «будівельний» матеріал Молекули речовин їжі, які ми поглинаємо, перш за все мають бути розщепленими до окремих простих сполук. Цей процес отримав назву травлення. Він починається з механічного подрібнення в ротовій порожнині й продовжується на рівні ферментативного розщеплення макромолекул до більш коротких і простих речовин. У людини ці процеси відбуваються в травній системі (рис. 21.1). У різних її частинах розщеплюються окремі групи поживних речовин під дією специфічних ферментів (табл. 21.1). Значний внесок у дослідження роботи травних ферментів зробив професор Харківського університету Олександр Данилевський. Така обробка уможливлює всмоктування продуктів розщеплення у внутрішнє середовище організму, що дозволяє забезпечити всі клітини поживними речовинами....
0 Переглянути

Енергетичні стратегії організмів

10 Клас

Із попереднього розділу нам стало відомо, що рослинні організми утворюють органічні сполуки з вуглекислого газу і води, використовуючи енергію АТФ і відновлений НАДФ+, які вони отримали за допомогою енергії сонця. Тварини ж синтезують АТФ, окиснюючи органічні речовини, поглинуті у вигляді їжі. Отримана органіка є джерелом електронів і протонів для процесів генерації енергії у клітинах і рослин, і тварин. Утім важливо розуміти, що не всі з отриманих елементарних молекул «спалюються» в циклі Кребса для синтезу АТФ. Багато з них використовуються для процесів синтезу складніших сполук — білків, вуглеводів, ліпідів тощо. Усі організми залежно від джерела атомів Карбону для процесів синтезу органічних сполук можна поділити на дві групи. Організми першої групи мають назву автотрофи. Це ті організми, що можуть самі синтезувати органічні сполуки, використовуючи неорганічне джерело Карбону — вуглекислий газ. До цієї групи належать організми, здатні до фотосинтезу: ціанобактерії, деякі одноклітинні еукаріоти (наприклад, евглена зелена чи хламідомонада), рослини, а також хемосинтезувальні мікроорганізми: нітрифікувальні, водневі, сірко- й залізобактерії. Друга група — гетеротрофи — організми, що поглинають Карбон у складі органічних сполук із навколишнього середовища. Далі завдяки компонентам поглинутих речовин вони синтезують потрібні органічні речовини. Гетеротрофами є тварини, гриби і бактерії, що розкладають органічні рештки (редуценти). За іншою класифікацією, залежно від того, що є первинним джерелом енергії для життєдіяльності, усі організми можна поділити на хемотрофів і фототрофів. Хемотрофи — це ті організми, що використовують як джерело енергії для синтезу АТФ реакції за участі хімічних речовин, поглинутих із довкілля. Тобто вони окиснюють певні неорганічні чи органічні речовини і в результаті цих процесів синтезують АТФ. До хемотрофів відносять хемосинтезувальні мікроорганізми, гриби і тварин. Фототрофи використовують енергію світла для утворення АТФ. Фототрофами є деякі види бактерій (наприклад пурпурові і зелені), ціанобактерії, рослини....
0 Переглянути

Біоенергетика та АТФ

10 Клас

У § 13 ми згадували АТФ як структурний елемент, з якого утворюється РНК, а в § 14 — як алостеричний регулятор. У цьому параграфі ми розглянемо АТФ як носія енергії. Біологічні системи є надзвичайно складними, і щоб підтримувати всі структури та процеси, необхідні постійні витрати енергії. Ця енергія накопичується і використовується у вигляді енергії хімічних зв’язків. Ми отримуємо енергію, переводячи енергію хімічних зв’язків тисяч сполук їжі в основному в енергію хімічних зв’язків однієї молекули — АТФ. Це робить весь енергетичний обмін універсальним: організм має працювати з однією молекулою, що несе певну порцію енергії. Чому саме АТФ став універсальною «енергетичною валютою» живих систем, наразі не є до кінця зрозуміло. Це могла бути еволюційна випадковість, що закріпилася. Але ми знаємо, як АТФ функціонує. Назва АТФ розшифровується як аденозинтрифосфатна кислота. Молекула АТФ має три ортофосфатні групи (рис. 19.1, А). У результаті дисоціації на атомах Оксигену ортофосфатних груп виникають негативні заряди. Це призводить до відштовхування між Оксигенами, наче між чотирма магнітами, зафіксованими однойменними полюсами в напрямку один до одного. Але дальність відштовхування обмежена довжиною ковалентних зв’язків О—Р—О: вони не дозволяють атомам відштовхнутися далі. Це призводить до появи напруги в молекулі. Саме ця потенційна, нереалізована енергія відштовхування і є основною причиною високих енергій зв’язків між ортофосфатами в АТФ....
0 Переглянути

Вітаміни

10 Клас

Тепер, коли ми вже знаємо, що таке ферменти і як вони працюють, настав час поглибити наші знання. Хоча ензими є унікальними творіннями еволюції, їм теж потрібні свої «інструменти» — молекули, без яких вони не можуть функціонувати. Ці «інструменти» називають кофакторами1. Кофактори — це небілкові компоненти ферментів, що зазвичай беруть безпосередню участь у каталізі реакцій. Кофактори бувають неорганічні та органічні. Неорганічні кофактори — це йони металів (Mg2+, Cu2+, Fe2+, Со2+, Zn2+, Mn2+ тощо). Як ви помітили, всі ці металічні йони мають подвійний заряд. Чому? Чи, радше, навіщо? Часто йони металів приєднуються до білка через інші складні сполуки (рис. 18.1). Ці сполуки утримують йони металів, при цьому залишаючи можливість сформувати зв’язки, які можуть брати безпосередню участь у каталізі реакції. Органічні кофактори називають коферментами, і здебільшого коферментами є вітаміни чи їх похідні. Деякі з вітамінів наші клітини синтезують самі, але більшість — ні. Тому вітаміни ми можемо отримати лише з їжею. Активно досліджував вітаміни та їх роль один із перших українських біохіміків академік Олександр Палладій. Вітаміни — досить неоднорідна група органічних речовин; їх можна поділити на водорозчинні (вітаміни групи В, вітамін С) та жиророзчинні (вітаміни А, D, Е, К). Ученими синтезовано водорозчинні аналоги жиророзчинних вітамінів, які використовують у фармацевтиці. Отже, нині поділ на водо- і жиророзчинні вітаміни є в основному історичною даністю....
0 Переглянути

Ферменти та біохімічні перетворення

10 Клас

Одна молекула ферменту карбоангідрази може здійснити цю реакцію мільйон разів за секунду, що пришвидшує її в 107 разів! Цей фермент уможливлює процес розчинення вуглекислого газу в капілярах легень. Таке «сприяння» проходженню хімічної реакції має назву каталіз1, а задіяні в ньому білки називають ферментами, або ензимами. Для будь-якої хімічної реакції перехід від стану А (вихідна речовина, або субстрат) у стан Б (кінцева речовина, або продукт) не є прямим. Він опосередковується перехідним станом, який є нестабільним (на прикладі нашої реакції — це стан Н2СO3). Формування перехідного стану потребує витрат енергії ззовні, що призводить до виникнення енергетичного бар’єру (рис. 17.1). Ферменти сприяють формуванню перехідного стану молекули, а це веде до значного зростання швидкості реакції. Однак зауважимо, що ферменти не здатні змінити хід реакції, вони лише прискорюють її. Завдяки ферменту зменшується енергетичний бар’єр хімічної реакції Вам уже відомо, що наявність у білків третинної структури, надає їм можливість формувати активний центр. Саме він є «серцем» ферментативного каталізу. Ферменти насправді не долають, а зменшують енергетичний бар’єр реакції. Часто це досягається завдяки специфічному розташуванню субстратів реакції один відносно одного в активному центрі ензиму. Річ у тім, що для проходження реакції в розчині, під дією лише дифузії, субстрати мають зіштовхнутися один з одним у правильній просторовій орієнтації, що є малоймовірним. Фермент розташовує субстрати одразу в сприятливій позиції, що дозволяє зменшити енергетичний бар’єр реакції (рис. 17.2)....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 240 241 242 243 244 245 246 247 248 ... 343
Назад

Навігація