Войти
Закрыть

Органічні молекули живого. Біополімери

9 Клас

У листопаді 2014 р. на комету Чурюмова-Герасименко (її відкрив у 1969 р. український науковець Клим Чурюмов у результаті вивчення фотопластинок, знятих Світланою Герасименко) з космічного апарату «Розетта» вперше здійснив посадку модуль «Філи». Він взяв зразки ґрунту, в яких було виявлено шістнадцять органічних сполук, з яких чотири було помічено на кометах уперше. Це ацетамід CH3CONH2, ацетон (CH3)2CO, метилізоцианат CH3NCO і пропіональдегід CH3CH2CHO. Ці сполуки, згідно з гіпотезою науковців, могли бути вихідними сполуками для виникнення біомолекул. Що таке біомолекули? ЗМІСТ Які основні особливості біомолекул? ОРГАНІЧНІ МОЛЕКУЛИ ЖИВОГО, або БІОМОЛЕКУЛИ, - це речовини, що мають скелети з ковалентно зв’язаних атомів Карбону і синтезуються клітинами організмів. Біомолекули належать до органічних сполук. Їх вивчають біохімія та молекулярна біологія. Вміст біомолекул у клітинах становить близько 30 %. Основною причиною їхньої різноманітності є властивості Карбону, серед яких виокремлюють здатність атомів сполучатись між собою з утворенням карбонових скелетів. Завдяки ковалентним зв’язкам біомолекули достатньо міцні, стійкі до нагрівання, дії світла, впливу агресивного хімічного середовища. Карбоновий каркас є рухливим, і тому ланцюги здатні вигинатися, скручуватися, можуть бути відкритими (лінійна форма) і замикатися в кільця (циклічна форма). Біомолекулам властиві міцні ковалентні (наприклад, дисульфідний, пептидний) і слабкі нековалентні (наприклад, водневий, йонний) хімічні зв’язки. Ці зв’язки визначають існування біомолекул та їх короткочасну взаємодію між собою. Завдяки енергії своїх зв’язків біомолекули мають високу енергоємкість і здатність до окиснення з виділенням великої кількості теплоти. Кінцевими продуктами цього окиснення є СО2, Н2О, NH3, що видаляються з клітин....
0 Переглянути

Вода та її властивості

9 Клас

Антуан де Сент-Екзюпері (1900-1944) - французький письменник й авіатор. Найвидатнішим художнім твором митця (його Magnum opus) є «Маленький принц», в якому є відомі всім рядки: «У тебе немає ні смаку, ні кольору, ані запаху, тебе неможливо описати, тобою насолоджуються не знаючи, що ти таке. Не можна сказати, що ти необхідна для життя: ти - саме життя». ЗМІСТ У чому полягає життєво важлива роль води? ВОДА - неорганічна речовина, молекули якої складаються з двох атомів Гідрогену та одного атома Оксигену (іл. 4). Вміст води неоднаковий у різних клітинах і різних організмах. Найбільше води міститься в тілі медуз (95—98 %), найменше її у комах (40—50 %) та лишайниках (5—7 %). Кількісно вода посідає перше місце серед хімічних сполук будь-якої клітини. Які ж біологічні функції виконує ця найпоширеніша й найважливіша на Землі речовина? • Вода є універсальним розчинником для багатьох сполук і забезпечує перебіг хімічних реакцій, клітинне транспортування. За розчинністю у воді всі сполуки поділяються на гідрофільні та гідрофобні. Гідрофільні (від грец. гідро - вода і філіа - любов) сполуки - це полярні речовини, які добре розчиняються у воді. Вони містять частково заряджені групи або частинки, здатні взаємодіяти з молекулами води. Це розчинні кристалічні солі, моносахариди, певні амінокислоти, нуклеїнові кислоти, вітамін С та ін. Гідрофобні (від грец. гідро - вода і фобос - страх) речовини - це неполярні речовини, які не розчиняються у воді. Це нерозчинні мінеральні солі, ліпіди, полісахариди, певні білки, вітамін А. • Вода є реагентом, за участі якого в клітинах відбуваються реакції гідролізу, підтримується рН середовища. • Вода - теплорегулятор, що забезпечує рівномірний розподіл теплоти по всій клітині та організму. • Вода є осморегулятором для підтримання сталої концентрації розчинних сполук (наприклад, солей, моносахаридів) в клітині чи організмі. • Вода є опорою, що забезпечує пружність клітин, амортизує механічні впливи. • Вода - це засіб транспортування речовин у клітинах та організмі (наприклад, провідними тканинами у рослин чи кровоносною системою у тварин). • Вода як конформатор бере участь в організації просторової компактної структури (конформації) макромолекул за допомогою молекул, що утворюють водневі зв’язки....
0 Переглянути

Хімічний склад клітини. Неорганічні сполуки

9 Клас

«Звір і птах, камінь і зірка - всі ми одне, усі одне... - тихо примовляла Кобра, опустивши капшук і тихо погойдуючись у проміжку між дітьми. - Дитина і змія, зірка і камінь - усі ми одне...» - писала англійська письменниця Памела Ліндон Треверс (1899-1996) у своїй дитячій книжці «Мері Поппінс» (Розділ 10. Повний місяць), яка вийшла ще в 1934 р. На вашу думку, про що йдеться у цьому уривку? ЗМІСТ Якими є структурні компоненти хімічного складу клітини? ХІМІЧНИЙ СКЛАД КЛІТИНИ — сукупність хімічних елементів й хімічних речовин, що містяться у клітині й забезпечують її життєдіяльність чи організму в цілому. Умовно хімічний склад клітини можна вивчати на елементному та молекулярному рівнях. Наука, що вивчає хімічний склад живого, значення й перетворення його компонентів, називається біохімією. Елементний склад визначається хімічними елементами, що беруть участь в життєдіяльності клітини. Їх називають біоелементами. Ці елементи наявні й у неживій природі, але у клітинах вони мають відносно стале співвідношення. Біоелементи залежно від кількісного складу поділяють на органогени, макро- та мікроелементи. Найбільший відсотковий вміст припадає на Карбон, Оксиген, Гідроген і Нітроген, що є органогенами. Вони відрізняються від інших малими розмірами і незначною відносною атомною масою. Саме ці особливості й зумовлюють їхню участь у побудові багатьох сполук живого, тобто структурну функцію. Так, Карбон входить до складу усіх органічних сполук, Нітроген є складником амінокислот, білків, нуклеїнових кислот, вітамінів. До макроелементів відносять Калій, Кальцій, Натрій, Магній, Ферум, що є металами, і Фосфор, Хлор, Сульфур, що належать до неметалів. Ці елементи крім структурної функції здійснюють ще й регуляторну. Наприклад, Кальцій забезпечує зсідання крові, а Натрій і Калій регулюють транспортування речовин у клітину і з клітини. Мікроелементами є Цинк, Йод, Флуор, Купрум, Манган, Кобальт та ін. Ці елементи входять до складу біологічно активних речовин (гормонів, ферментів) та здійснюють регуляторну функцію. Так, Йод входить до складу гормонів щитоподібної залози, Цинк - до складу інсуліну....
0 Переглянути

Біологічні системи. Біологічне пізнання

9 Клас

Автомобіль (від грец. автос - сам і лат. mobilis - той, що рухається) - самохідна колісна машина з двигуном, що призначена для перевезення людей чи вантажу безрейковими дорогами. Порівняйте автомобіль як технічну систему з конем як біологічною системою. Що є спільного між цими системами і чим вони відрізняються одна від одної? ЗМІСТ Які найзагальніші особливості біологічних систем? БІОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ - це сукупність взаємопов’язаних структурних й функціональних компонентів, найзагальнішими особливостями яких є відкритість, упорядкованість та рівневість. Предметом сучасної біології є біологічні системи різної складності. Основними типами біологічних систем є клітина, організм, популяція, вид, екосистема та біосфера (іл. 2). Спільними ознаками біосистем є їхня організація та зв’язки. Структурна організація біосистеми визначається складовими частинами й компонентами. Так, клітини мають поверхневий апарат, цитоплазму і ядро, які утворені певними компонентами (наприклад, в цитоплазмі є органели). Функціональна організація - це злагоджена діяльність складових частин біосистеми, що називається функціонуванням. Цей термін ми вживатимемо ще не раз. Цілісність біосистем забезпечують внутрішні та зовнішні взаємозв’язки компонентів біосистеми між собою та із зовнішнім середовищем. Біосистеми мають ряд особливостей, що відрізняють їх від неживих систем. Проте серед них немає жодної, яка була б притаманна тільки живому. Найзагальнішими особливостями біосистем є відкритість, упорядкованість та рівневість, що здійснюються завдяки здатності живого до використання й перетворення речовин, енергії та інформації. Біосистеми різної складності мають механізми саморегуляції для збереження динамічної сталості, самооновлення - для утворення нових складових частин замість пошкоджених чи втрачених та самовідтворення - для наступності існування в часі, що є їхніми фундаментальними властивостями....
0 Переглянути

Біологія як наука

9 Клас

Томас Гекслі (1825-1895) - видатний англійський природознавець, автор наукових праць із зоології, порівняльної анатомії, палеонтології, антропології. Спробуйте пояснити значення його висловлювання: «Для людини, яка не знає біології, перебування серед живої природи нагадуватиме відвідини художньої галереї, в якій більшість картин обернені до стіни». ЗМІСТ Яке значення біологічних знань для людини? БІОЛОГІЯ (від грец. біос - життя, логос - вчення) - наука, яка вивчає життя в усіх його проявах. «Батьком» біології називають давньогрецького натурфілософа Арістотеля (384-322 рр. до н. е.), але сам термін «біологія» запропонував у 1802 р. французький учений Ж. Б. Ламарк (1744-1829). Об’єктом біологічного пізнання є ЖИТТЯ як особлива форма існування матерії Всесвіту, як те, що є «найпотаємнішим на Землі, поки що унікальним у Всесвіті і найважчим для розуміння». Предметом пізнання біології є прояви життя у всій своїй різноманітності. Це хімічні елементи, речовини й реакції живого, будова, процеси життєдіяльності й поведінка організмів, виникнення, розвиток та вимирання видів, формування й зміна угруповань, значення біосфери для планети Земля та багато інших. Мета і завдання сучасної біології спрямовані на здобуття знань, необхідних для розв’язування екологічних, демографічних, економічних, соціальних та інших проблем, пов’язаних із збереженням природи й біорізноманіття, здоров’я та умов існування людини, а також з розвитком різних галузей діяльності людини. Біологічні знання допомагають людині формувати світогляд, бачити навколо себе не лише красу метелика чи квітки, а й розуміти мудрість її призначення чи гармонію функцій й будови. Жива природа щедра. Бактерії, рослини й тварини дають людині смачну їжу, зручний одяг, підказують конструктивні ідеї технічних приладів чи процесів. Але людина не завжди розумна у своїх вчинках. Її активна господарська діяльність призвела до значного забруднення довкілля шкідливими для всього живого речовинами, знищення або спотворення лісів, степів, водойм. Ми маємо вивчати біологію, щоб навчитися гармонійно поєднувати інтереси людини із законами розвитку природи....
0 Переглянути

Властивості живих систем

9 Клас

Упродовж цього навчального року ми вивчали різні аспекти існування живих організмів: молекулярні та клітинні основи життєдіяльності, закони спадковості та їх застосування на практиці, взаємодію організмів між собою і з довкіллям. То що ж таке життя? Хоча всі ми здатні інтуїтивно відрізнити живе від неживого, проте дати точне визначення поняттю «життя» дуже складно, практично неможливо. Спроби відповісти на запитання, що таке життя, робилися неодноразово. Є понад сто визначень життя, що їх запропонували свого часу представники різних наук, узявши за основу різні його аспекти. Одне з найвідоміших визначень життя дав Фрідріх Енгельс, який стверджував, що «життя є спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин із зовнішньою природою, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється й життя, що призводить до розкладання білка». Це визначення, дуже прогресивне для свого часу, звісно, не може вважатися достатньо точним у світлі сучасних знань. Наприклад, воно не враховує фундаментальної ролі інших, окрім білків, біомолекул і не розглядає явища спадковості. Іншим, більш сучасним визначенням життя є запропоноване біофізиком Михайлом Волькенштейном формулювання: «Живі тіла, що існують на Землі, є відкритими системами, що саморегулюються, самовідтворюються та побудовані з біополімерів — білків і нуклеїнових кислот» (рис. 64.1). Це визначення більш досконале порівняно з визначенням Енгельса, оскільки враховує деякі фундаментальні властивості живого (саморегуляцію, самовідтворення) і вказує на роль нуклеїнових кислот. Проте воно все ж залишається доволі неточним й узагальненим, оскільки враховує аж ніяк не всі властивості живих організмів і не розглядає форм життя, що не містять білків. Ось ще кілька прикладів визначень, зроблених у різні епохи різними вченими. Давньогрецький філософ Аристотель стверджував, що життя — це «харчування, ріст та дряхління організму». Група французьких просвітників, які працювали наприкінці XVIII століття над «Тлумачним словником наук, мистецтв і ремесел», визначила життя як «стан, протилежний смерті». А французький учений Марі Франсуа Біша писав, що життя це «сукупність функцій, що чинять спротив смерті»....
0 Переглянути

ГМО

9 Клас

ГМО розшифровується як «генетично модифікований організм». Це означає, що до його спадкової інформації штучно було внесено зміни для надання йому корисних властивостей. Найчастіше це досягається шляхом перенесення генів з організму одного виду в інший, і тоді отриманий генетично модифікований організм ще називають трансгенним. У створенні трансгенних тварин і рослин застосовують ті самі підходи, що й під час роботи з мікроорганізмами. Основні етапи їх модифікації такі: отримання ізольованого цільового гена, вбудовування гена у вектор, перенесення вектора до клітин модифікованого організму та відбір модифікованих організмів, їхня перевірка на безпеку. Принципово відрізняється лише метод переносу вектора, оскільки у тварин і рослин немає природного процесу, що забезпечував би поглинання ДНК із навколишнього середовища. Також доводиться враховувати особливості розвитку багатоклітинних організмів. Для перенесення генів до клітин рослин використовують агробактерію, яка здатна заражати клітини рослин і при цьому переносити до них генетичний матеріал. Для деяких рослин (наприклад, кукурудзи та пшениці) цей спосіб непридатний. У такому разі використовують трансформацію за допомогою генної гармати (рис. 63.3), яка в буквальному сенсі стріляє наночастинками із закріпленою на них ДНК. Іншими способами трансформації рослинних клітин є мікроін’єкція ДНК за допомогою мікропіпетки та електропорація, тобто введення ДНК у клітину завдяки створенню електричного поля високої напруги. Сьогодні трансгенними рослинами засаджено понад 10 % усіх посівних територій. Усього в сільському господарстві дозволено використовувати понад 30 видів генетично модифікованих рослин. Більшість модифікацій націлені на підвищення опірності рослин шкідникам чи на надання стійкості до гербіцидів. Крім того, є модифікації, що подовжують термін зберігання продуктів (томати), міняють колір декоративних рослин (гвоздики, троянди), надають стійкості до посухи (кукурудза, цукрова тростина), підвищують уміст корисних речовин (рапс, соя) чи знижують уміст шкідливих (тютюн). Використання ГМО дало змогу зменшити використання пестицидів майже на 40 % і водночас підвищити врожайність на 20 %. Однак вирощування модифікованих рослин досі стикається із серйозною протидією....
0 Переглянути

Роль біотехнології в медицині

9 Клас

Якщо трансгенні рослини і тварини успішно створюють уже кілька десятиліть, то чи не можна застосувати методи генної інженерії до людини? Насправді принципових технічних проблем на цьому шляху немає. У цьому параграфі ми докладніше ознайомимося з досягненнями та проблемами генної терапії (чи генотерапії) — галузі медицини, що застосовує методи перенесення й модифікації генів для лікування захворювань людини. Із § 39 ви вже знаєте, що генну терапію можна застосовувати для лікування спадкових захворювань. Також цей метод здатен допомогти хворим на рак, при захворюваннях нервової системи1 та інфекційних захворюваннях. Сьогодні методи генної терапії проходять клінічні випробування, багато з них продемонстрували позитивний ефект для здоров’я пацієнта. Основним напрямом генної терапії є соматична генотерапія — доставка «правильної» копії гена чи «вимкнення» його мутантної форми в соматичних клітинах. Такі модифікації не успадковуються. Є кілька різних експериментальних підходів для доставки ДНК до клітин організму, але на практиці найуспішніше себе зарекомендувала, як ви вже знаєте, доставка за допомогою модифікованих вірусів. Звісно, віруси модифікують так, щоб повністю унеможливити їх розмноження в клітинах пацієнта та позбавити їх здатності уражати інші клітини чи інших людей. Після зараження клітин віруси вбудовують свою ДНК, що несе «лікувальний» ген, у ДНК пацієнта. Вбудований ген зчитується і, наприклад, або компенсує наявний генетичний дефект, або підвищує здатність клітин опиратися патогенним вірусам, або дозволяє імунним клітинам знищувати ракові клітини. Найчастіше генотерапевтичному впливу піддають клітини пацієнта напряму — in vivo, тобто в живому організмі. А іноді на клітини діють після виділення їх з організму. Такий метод називають терапією ex vivo, тобто поза організмом. Після генної модифікації ex vivo «відремонтовані» клітини «повертають» пацієнтові (рис. 62.1)....
0 Переглянути

Генна та клітинна інженерія

9 Клас

У результаті роботи ферменту утворюються два фрагменти з липкими кінцями — комплементарними один одному одноланцюговими послідовностями нуклеотидів. У другій половині ХХ століття з розвитком генетики та молекулярної біології людина отримала змогу не тільки добирати наявні в природі комбінації генів, а й безпосередньо втручатися в спадковість організмів, створюючи живих істот із цілком новими властивостями. Це стало можливим завдяки низці ключових відкриттів у галузі молекулярної генетики та з’ясуванню механізмів передачі й реалізації спадкової інформації. Згадаємо основні етапи цього шляху. 1928 року англійський лікар Фредерік Гриффіт відкрив явище бактерійної трансформації, тобто здатності бактерій поглинати з довкілля якийсь «трансформувальний фактор», який змінює спадковість. 1944 року американський біохімік Освальд Евері дослідив хімічну природу цього фактора: ним виявилася, як нам тепер добре відомо, ДНК. Уперше в історії науки ця молекула була пов’язана зі спадковістю! Наприкінці 1960-х років було відкрито ендонуклеази рестрикції, або скорочено рестриктази, що дають змогу розрізати молекули ДНК у місцях розташування певних послідовностей (рис. 61.1). Приблизно водночас із відкриттям рестриктаз, 1967 року був відкритий ще один ключовий фермент — ДНК-лігаза. Лігаза зшиває окремі молекули ДНК між собою, й поряд із рестриктазами її широко використовують у молекулярній біології та біотехнології....
0 Переглянути

Традиційні біотехнології

9 Клас

Слово «біотехнологія» 1919 року вперше вжив угорський інженер Карл Ерекі, коли описував процес вирощування свиней, що харчуються цукровим буряком. Згідно з його визначенням, біотехнологія — це всі види робіт, у яких із сировинних матеріалів за допомогою живих організмів виробляють ті чи ті продукти. Відповідно до цього визначення, буряк — це сировина, із якої за допомогою живих організмів (свиней) отримують кінцевий продукт — свинину. Визначення Ерекі актуальне й у наші дні, але набуло дещо іншого змісту та застосовується переважно для опису використання мікроорганізмів, клітинних культур або генетично модифікованих організмів у промисловому виробництві. Історія розвитку біотехнології налічує кілька тисячоліть. Навіть не підозрюючи про існування мікроорганізмів, люди з найдавніших часів використовували їх для виробництва продуктів харчування. Існування мікроорганізмів уперше виявив голландський натураліст-аматор Антоні ван Левенгук 1675 року. Лише майже через два століття, 1862 року, французький учений Луї Пастер дослідив роль мікроорганізмів у процесах бродіння. Це відкриття дало поштовх подальшому розвитку біотехнології як наукової дисципліни. Зараз біотехнологія — одна з прикладних дисциплін, що розвиваються найдинамічніше. Вона використовує досягнення біохімії, молекулярної біології, генетики, клітинної біології та інших наук у комплексі з інженерними підходами для вирішення технологічних завдань. Біотехнологія відіграє найважливішу роль у виробництві продуктів харчування та багатьох медичних препаратів (антибіотиків, гормонів тощо). Найзначніших успіхів вона досягла наприкінці ХХ — на початку XXI століття з розвитком методів генної інженерії....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 182 183 184 185 186 187 188 189 190 ... 343
Назад

Навігація