Войти
Закрыть

Структура еукаріотичної клітини

9 Клас

Живі організми надзвичайно різноманітні. Вони відрізняються один від одного за будовою, способами отримання енергії та поживних речовин, типами розмноження. Проте всі живі організми мають універсальну властивість: кожен із них складається з клітин. Фактично клітина є генетичним матеріалом, що відокремлений від навколишнього середовища білково-ліпідною мембраною, а також має повноцінний апарат синтезу білка та метаболізм (рис. 9.1). Можна сказати, що клітина — це найменша універсальна одиниця живого — найдрібніша структура, що має властивості живої системи: саморегуляцію й самовідтворення. Деякі клітини багатоклітинних організмів, щоправда, утрачають частину цих властивостей. Але не існує такої структури, меншої за клітину, що здатна самопідтримуватися та самовідтворюватися поза іншими клітинами. Так, віруси виявляють низку властивостей живих організмів, але тільки перебуваючи всередині клітини-хазяїна. Поза клітиною вірус — усього-навсього макромолекулярний комплекс. Тваринна клітина має складну внутрішню будову Як приклад розглянемо будову тваринної клітини (рис. 9.2). Типова клітина багатоклітинної тварини має лінійні розміри 20-100 мкм. Вона оточена плазматичною мембраною й не має щільної полісахаридної клітинної стінки. Під плазматичною мембраною розташовані цитоплазма та ядро. Ядро відповідає за збереження генетичного матеріалу та початкові стадії синтезу білка. Цитоплазма оточує ядро з усіх боків. Її можна розділити на цитозоль — рідку фракцію, та органели — оформлені структури, спеціалізовані на виконанні тієї чи іншої функції. Найпомітнішими є органели, що оточені власною мембраною. До них належать ендоплазматичний ретикулум — безперервна сітка трубочок і цистерн, що пронизують цитоплазму та беруть участь в утворенні мембран (синтезі ліпідів і мембранних білків), секреції та дезактивації токсинів, апарат Гольджі — станція сортування й модифікації мембранних і секретованих білків клітини, лізосоми — травні органели, а також транспортні везикули (пухирці). Мітохондрії є енергетичними станціями клітини та оточені двома мембранами....
0 Переглянути

АТФ

9 Клас

Життя — це рух. Цей вислів повністю підтверджують повсякденні спостереження. Птахи летять, здійснюючи махові рухи крилами, відштовхуючись від повітряних мас. Муха створює рухами своїх крил завихрення повітря, формуючи над собою розріджений простір, куди її затягує. Ваше серце в стані спокою б’ється з частотою 60-80 ударів на хвилину, перекачуючи кров по організму. Рослини менш рухомі, проте й вони обертають листки та квітки залежно від положення Сонця. Усередині клітина сповнена руху. Щосекунди сотні крихітних пухирців переміщуються цитоплазмою, зливаються та розділяються, транспортуються на далекі відстані від місць утворення до місць роботи. Для здійснення всього цього різноманіття рухів необхідне джерело енергії, як паливо необхідне для руху автомобіля. Енергія потрібна також для здійснення хімічних реакцій. Якщо взяти воду, що містить крохмаль, і додати до цієї суміші фермент амілазу, то крохмаль почне розщеплюватися. Розповідаючи про ферменти, ми вже зазначали, що такі реакції, як розпад біополімеру, відбуваються мимовільно, оскільки продукти реакції мають меншу енергію, ніж субстрати. Проте живі організми здійснюють і зворотні реакції — синтез полімерів із мономерних ланок. Такі реакції для свого здійснення потребують додаткового надходження енергії. Джерела енергії для живих організмів можуть бути різними Живі організми можуть поглинати енергію з навколишнього середовища в різні способи. Тварини отримують енергію шляхом окиснення («спалювання») молекул речовин, що містяться в їжі. Так, окиснення глюкози до вуглекислого газу та води супроводжується виділенням енергії, яка може бути використана організмом. У випадку горіння ця енергія виділяється у вигляді тепла та світла, проте живі організми здатні «повільно спалювати» глюкозу, а енергію, що виділяється, використовувати на власні потреби (докладніше про те, як вони це роблять, ітиметься в § 17). Таким чином, тварини використовують хімічну енергію, накопичену в молекулах поживних речовин. Живі організми, що отримують енергію з молекул «їжі», називають хемотрофами (від грец. hemo — хімія та tropho — їжа). До них належать тварини, гриби, багато бактерій і найпростіших. Ще одним способом отримання енергії є уловлювання енергії сонячного світла. Живі організми, що отримують енергію у такий спосіб, називають фототрофами (від грец. photos — світло). Фототрофи мають спеціальні «молекулярні антени» для вловлювання енергії світла, яка потім буде перетворена...
0 Переглянути

Нуклеїнові кислоти

9 Клас

Властивість усіх живих організмів — відтворювана складність. Живі організми вирізняються не тільки складною мікро- та макроскопічною структурою, а й тим, що ця структура має подібності в різних організмів, а отже, є результатом не лише випадкових, а й закономірних процесів. Можна припустити, що організм тварини чи рослини розвивається за певною прописаною програмою. Отже, має існувати носій відповідної інформації. Зручно було б записати цю інформацію у вигляді якогось тексту. Цей текст містив би обмежений набір «літер», із них складалися б окремі «слова» та «речення». Понад те, цей «текст» зміг би зберігатися та передаватися нащадкам (саме в цьому й полягає принцип спадковості). І такий «текст» у живих організмах є. Його роль відіграє молекула ДНК — дезоксирибонуклеїнової кислоти. ДНК — довга лінійна молекула Молекула ДНК має надзвичайно характерну й упізнавану структуру1. Це довга лінійна молекула, що складається з двох переплетених ланцюгів (рис. 7.1). Зазвичай кожен із ланцюгів є окремою молекулою, яка не пов’язана ковалентними зв’язками з протилежною. Обидва ланцюги переплітаються один з одним, формуючи спіральну дволанцюгову структуру. Нуклеотиди — «літери» в молекулі ДНК ДНК є полімерною молекулою, побудованою з мономерних ланок — нуклеотидних залишків. На рисунку 7.2 зображено будову одного нуклеотиду. У будові нуклеотиду можна виокремити три структурні ланки. По-перше, це нітрогеновмісна основа, що є нітрогеновмісною циклічною структурою. Треба зазначити, що нітрогеновмісна основа плоска, а на своїй периферії містить групи, здатні утворювати водневі зв’язки. По-друге, це залишок вуглеводу, у випадку ДНК — дезоксирибози (саме дезоксирибоза дала назву ДНК — дезоксирибонуклеїновій кислоті)....
0 Переглянути

Ферменти

9 Клас

Як ми вже знаємо з попередніх параграфів, у клітинах живих організмів є надзвичайно багато різноманітних молекул. Ці молекули не тільки становлять основу клітин і тканин, із яких побудовані організми, а й вступають у хімічні реакції одна з одною. В організмі відбуваються найрізноманітніші процеси хімічних перетворень молекул: розщеплення полімерів їжі до мономерів, дихання, фотосинтез, синтез нових білків з амінокислот тощо. Багато із цих реакцій супроводжуються виділенням енергії, яку може використовувати організм, а інші, навпаки, вимагають додаткового джерела енергії. Розглянемо просту реакцію розкладання карбаміду (інша назва цієї речовини — сечовина) у воді: Така реакція не потребує додаткового джерела енергії, оскільки речовини, що реагують, мають більшу енергію, ніж продукти реакції. Ця реакція відбувається довільно. На рисунку 6.1 зображено зміну енергії реагентів у ході реакції. Такий графік має назву енергетичний профіль реакції. Помістимо невелику кількість карбаміду в пробірку з водою й спостерігатимемо за процесом виділення амоніаку та вуглекислого газу. Енергетичний розрахунок показує, що карбамід має повністю розкластися. Проте швидкість такої реакції дуже мала. Для того, щоб ця реакція відбулася повністю, нам доведеться чекати мільярд років! У чому ж причина такої малої швидкості? Якщо ми ще раз уважно розглянемо рисунок 6.1, то помітимо, що на енергетичному профілі між реагентами й продуктами є «пагорб» — стан із високою енергією, яка перевищує енергію реагуючих речовин на енергію активації. Якщо подолати цей «пагорб», реакція відбуватиметься дуже швидко, але «видертися» на нього та «переступити» його дуже непросто. Саме це й обмежує швидкість реакції. Але деякі речовини здатні знижувати висоту цього «пагорба», тобто знижувати енергію активації. Такі речовини називають каталізаторами. Ферменти — біологічні каталізатори Реакція розкладання карбаміду у воді відбувається дуже повільно. Проте якщо ви додасте до цього розчину перетерте насіння кавуна та піднесете вологий лакмусовий папірець, то відразу помітите, як він почне синішати: це амоніак, що виділяється, створює лужне середовище. Можна припустити, що в кавуновому насінні є каталізатор цієї реакції. Це справді так: цим каталізатором є білок уреаза. Уреаза — лише один із величезного різноманіття каталізаторів білкової природи, які називають ферментами. Ферменти становлять абсолютну більшість каталізаторів у живих організмах. Як і всі...
0 Переглянути

Ліпіди

9 Клас

Ми вже звертали увагу на те, що біомолекули вирізняються величезним різноманіттям. У попередніх параграфах ми розглянули білки, що є полімерами амінокислот, і вуглеводи, молекули яких містять по кілька гідроксильних та по одній карбонільній групі, а також їхні похідні. У цьому параграфі ми зосередимося на групі біомолекул, які об’єднані не стільки за хімічною структурою, скільки за фізико-хімічними властивостями. Вуглеводи, амінокислоти та більшість білків (як мінімум частково) існують у водному оточенні. Молекули цих сполук мають полярні та заряджені групи, що чудово взаємодіють із полярними розчинниками. Проте в живих організмах є й інший клас різноманітних переважно неполярних сполук. Це ліпіди. Незважаючи на доволі широкий спектр хімічних структур ліпідів, їхньою спільною властивістю є гідрофобність: ліпіди нерозчинні у воді, але добре розчинні в неполярних розчинниках (бензен, хлороформ, петролейний етер). Нейтральні жири — похідні гліцеролу й жирних кислот Основою для багатьох ліпідів живих організмів є жирні кислоти. Жирні кислоти — це сполуки, що містять карбоксильну групу (-СООН) та довгий вуглеводневий хвіст (табл. 5.1). Вуглеводневий хвіст забезпечує неполярні властивості жирних кислот, натомість карбоксильна група може вступити в контакт із водним оточенням. Жирні кислоти є типовими амфіфільними молекулами1 — сполуками, що містять полярну та неполярну частини. Така молекула може контактувати однією частиною з полярним, а другою — з неполярним оточенням. Солі жирних кислот — усім відомі мила. Їхню здатність оточувати неполярні фрагменти бруду, а потім переходити разом із ними у воду ми використовуємо в повсякденному житті. Температура плавлення жирної кислоти залежить прямо пропорційно від кількості атомів Карбону в молекулі, й обернено пропорційно — від ступеня насиченості (кількості подвійних зв’язків)....
0 Переглянути

Вуглеводи

9 Клас

У попередньому параграфі ми зазначили, що найбільша різноманітність біологічних молекул властива білкам. Проте вони не є єдиними органічними речовинами, що входять до складу живих організмів. Якщо білки і є найрізноманітнішими біомолекулами, то найпоширеніші в біосфері представники іншого класу сполук — вуглеводи. З вуглеводами ви стикаєтеся щодня. Папір, на якому надрукований цей текст, майже повністю складається з вуглеводу целюлози. Цукор, який отримують із цукрової тростини чи цукрового буряка, є кристалами іншого вуглеводу — сахарози. Панцир рака значною мірою складається з вуглеводу хітину. Коли ви читаєте цей текст, фотони, відбиті від паперу, фокусуються кришталиком вашого ока на сітківці, але перед цим вони проходять крізь склисте тіло ока, що складається в основному з обводненої гіалуронової кислоти, теж вуглеводу. Вуглеводи становлять найбільшу частку сухої маси організму рослин, також і в організмі тварин виконують життєво важливі функції. Перетворення вуглеводів є основою хімічного й енергетичного обміну всіх живих організмів. Розгляньмо будову молекул вуглеводів на прикладі молекули глюкози. Це невелика (з погляду біохімії) молекула, побудована з атомів Карбону, Гідрогену та Оксигену. Формула глюкози може бути записана як С6Н12О6. Таке поєднання атомів і дало назву вуглеводам — до складу молекул входять вуглець та вода1. На рисунку 4.1 зображено дві структурні формули глюкози: лінійна і циклічна. Розглядаючи лінійну формулу глюкози, ви можете звернути увагу на те, що: 1) атоми Карбону з’єднані в лінійний ланцюжок; 2) у молекулі міститься багато гідроксильних груп (-ОН); 3) молекулу увінчує група -СНО2. Ця група надто реакційноздатна та реагує з однією з гідроксильних груп, утворюючи в результаті циклічну структуру (схожу на змію, що кусає власний хвіст). У розчині є обидва варіанти структур. Ці структури можуть перетворюватися одна в одну, проте рівновага значно зміщена в бік циклічної (на одну молекулу лінійної глюкози припадає приблизно 5000 молекул циклічної глюкози). Моно- та полісахариди — поширені в живій природі сполуки Молекула глюкози є невеликою розчинною молекулою. Проте такі молекули можуть об’єднуватися одна з одною, утворюючи полімерні молекули. Якщо з’єднати молекули глюкози послідовно в лінійний ланцюжок, то вийде молекула целюлози — основного компонента клітинних стінок рослин і найпоширенішого органічного полімеру в біосфері. Таку молекулу називають полісахаридом, а...
0 Переглянути

Білки

9 Клас

Як ми вже з’ясували, масова частка води в живих організмах найбільша. Тобто органічних речовин менше, але вони більш різноманітні за будовою та біологічною роллю. Назви багатьох із них ви могли чути на уроках біології в попередніх класах. Це, наприклад, вуглеводи, білки, жири. Але й із-поміж цих речовин своїм структурним і функціональним різноманіттям вирізняються білки. Їхні молекули можуть бути будівельним матеріалом, моторами, брати участь у хімічних реакціях і захисті організму, сприймати сигнали, транспортувати інші молекули, а також виконувати безліч біологічних функцій. Про білки йтиметься в цьому параграфі. Білки настільки різноманітні, що лише в організмі людини є близько 60 000 їх видів. А загалом у живій природі їх може налічуватися понад мільярд. У чому ж причина такого різноманіття білків? Відповідь криється в будові білка. Білок є полімерною молекулою, що складається з мономерних ланок — залишків амінокислот (рис. 3.1), з’єднаних між собою в лінійний1 ланцюжок. До складу таких ланцюжків може входити від 50 до кількох сотень амінокислотних залишків (рис. 3.2). Ці амінокислотні залишки в білкових молекулах різняться. У ході утворення тваринних і рослинних білків до складу їхніх молекул включається 21 різновид амінокислот....
0 Переглянути

Вода

9 Клас

Безсумнівно, вода є однією з найважливіших речовин на Землі. Саме наявність значної кількості рідкої води на поверхні планети уможливила існування життя. Причини великого вмісту води на Землі порівняно з її вмістом на інших твердих планетах Сонячної системи досі залишаються не з’ясованими. Багато вчених вважають, що вода була занесена на Землю кометами на ранніх стадіях формування планети. Сьогодні вода вкриває 71 % земної поверхні та становить приблизно 0,05 % від маси Землі. У живих організмах уміст води коливається від 60 до 99 %. Молекула води складається з атомів Оксигену й Гідрогену Вода є бінарною неорганічною сполукою, молекули якої складаються з одного атома Оксигену та двох атомів Гідрогену (рис. 2.1). Незважаючи на те, що молекула води електронейтральна, заряд у ній розподілений нерівномірно: на атомі Оксигену накопичується надлишковий негативний заряд, а на атомах Гідрогену — надлишковий позитивний, тобто молекула води — це диполь. Саме завдяки полярній природі молекул вода є чудовим розчинником інших полярних сполук (наприклад, цукрів і спиртів), а також солей. Згідно з класичними уявленнями, солі під час розчинення розпадаються на заряджені частинки — йони (рис. 2.2). При цьому завдяки кулонівським силам протилежно заряджені йони притягуються один до одного, що перешкоджає розчиненню солей. Проте вода сильно послаблює сили притягання між йонами, формуючи навколо них гідратні оболонки. Іншою особливістю води є наявність водневих зв’язків. Між атомом Гідрогену (із частковим позитивним зарядом) однієї молекули й атомом Оксигену (із частковим негативним зарядом) іншої молекули виникає електростатична взаємодія....
0 Переглянути

Біологія як наука

9 Клас

Біологія — наука про життя, і це вам вже дуже добре відомо. Життя — явище доволі складне та багатогранне, і так само, як життя, складна й біологія. Біологи вивчають живих істот на найрізноманітніших рівнях, починаючи від тих проявів життя, які не видно навіть у найпотужніші електронні мікроскопи, закінчуючи глобальними, що охоплюють усі живі організми на планеті. Біолога можна уявити собі зі сачком чи гербарною текою в полі; з пробірками та піпеткою в лабораторії; за програмуванням алгоритмів аналізу спадкової інформації біля комп’ютера чи за вивченням структури молекул за допомогою найскладніших фізичних приладів. Таке різноманіття біологічних фахів зумовлено тим, що біологія — це складна наука, яка об’єднує багато інших дисциплін (табл. 1.1). Водночас біологія тісно пов’язана з іншими науками. У біологічних дисциплінах широко застосовуються підходи багатьох галузей знання — фізики, хімії, математики, інформатики. На стику наук виникли біофізика, біохімія, молекулярна біологія, біоінформатика (рис.1.1). Різноманітні біологічні дослідження створюють фундамент для медицини, фармакології, сільського господарства, біотехнологій. Вивчення рівнів організації живого дає змогу зрозуміти життя краще Хоча життя за своєю суттю — явище неподільне (воно або є, або його немає), для вивчення дуже зручно розглядати все живе на різних рівнях його організації. Кожен рівень має свої унікальні властивості, і такий поділ, попри його умовність, дає змогу розуміти феномен життя повніше та краще....
0 Переглянути

Обобщение курса

9 Клас

Аксиома (от греч. аксиома - общепринятое) - основные исходные положения теории, принимаются без доказательств и из которых логическими средствами получают всё остальное её содержание. В переносном смысле то, что не требует никаких доказательств. Биология также имеет свои аксиомы, которые определяют общие свойства биологических систем 1. Все живые организмы представляют собой единство фенотипа и программы для его построения (генотипа), которая передаётся по наследству из поколения в поколение (аксиома А. Вейсмана). 2. Генетическая программа создаётся матричным путем. Матрицей, на которой выстраивается ген будущего поколения, служит ген предыдущего поколения (аксиома Н. Кольцова). 3. В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы по разным причинам изменяются случайно и нецеленаправленно, и только случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (1-я аксиома Ч. Дарвина). 4. Случайные изменения генетических программ в процессе становления фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н. В. Тимофеева-Ресовского). 5. Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору, осуществляемому условиями внешней среды (2-я аксиома Ч. Дарвина). Живые организмы имеют признаки и свойства, которых нет в большинстве неживых систем. Подавляющее большинство из них в отдельности случаются и в неживых системах. Однако только вместе взятые, они характеризуют особую форму движения материи - жизнь. Перечислим основные свойства и признаки живого на основе структурно-функционального подхода....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 188 189 190 191 192 193 194 195 196 ... 343
Назад

Навігація