Контрольная работа: Закон природы
В жидкие слои
липидов погружены специализированные белковые комплексы, называемые
интегральными белками. С внутренней поверхности мембраны к некоторым
интегральным белкам прикрепляются периферические белки. Интегральные
липопротеиды удерживаются в бислое гидрофобными связями, а периферические
гидрофильные белки на внутренней и внешней поверхностях мембран – электростатическими
связями, взаимодействуя с гидрофильными головками полярных фосфолипидов.
Короткие углеводные цепи присоединены к белкам с внешней стороны плазматической
мембраны.
Таким
образом, динамические свойства мембраны обусловлены подвижностью ее
молекулярной организации. Белки и липиды взаимосвязаны в мембране непостоянно и
образуют подвижную, гибкую, временно связанную в единое целое структуру,
способную к структурным перестройкам. При этом изменяются, например,
взаиморасположение компонентов мембраны, конформация белков, конфигурация
липидов. Молекулярные сдвиги и структурные перестройки в молекулах мембранных
компонентов оказывают глубокое влияние на все формы функциональной активности
биологических мембран.
Основные
функции клеточных мембран заключаются в отделении содержимого клеток от внешней
среды, в создании внутренней архитектуры клетки, поддержании градиента
концентраций и электрохимического градиента, осуществлении транспорта веществ.
Это барьерная, транспортная, осмотическая, структурная, энергетическая,
биосинтетическая, секреторная, рецепторно-регуляторная и другие функции.
Благодаря
барьерной функции мембран, окружающих клетку снаружи или ее отдельные отсеки
(компартменты), в клетке и ее органоидах создается гетерогенная
физико-химическая среда, и на разных сторонах мембраны происходят
разнообразные, часто противоположно направленные биохимические реакции. Наряду
с барьерной функцией мембраны осуществляют и трансмембранный перенос ионов и
различных метаболитов в ходе пассивного (по химическому и электрохимическому
градиентам) или активного транспорта (против электрохимического градиента с
затратой энергии).
Осмотическая
функция мембран связана с регуляцией водного обмена клетки. Благодаря
структурной функции поддерживается основа мембран и упорядоченно располагаются
полиферментные комплексы, контактирующие с фосфолипидами. Для этого контакта и
сохранения активности ферментов важно, чтобы находящиеся в непрерывном движении
липиды находились в жидком агрегатном состоянии. «Затвердевание» липидов,
связанное с качественными перестройками в их жирнокислотном составе, приводит к
нарушению липидного окружения белков-ферментов, в результате чего их функции
нарушаются.
Энергетическая
функция мембран определяется аккумуляцией и трансформацией энергии. Наиболее
эффективно она осуществляется в мембранах митохондрий и хлоропластов, где
синтез АТФ сопряжен с образованием электрохимического мембранного потенциала
ионов Н+.
Биосинтетическая
функция связана с синтезами различных веществ. Особенно широкий спектр синтезов
представлен в мембранах эндоплазматического ретикулума (ЭР). В ЭР происходит
синтез мембранных белков и липидов (фосфолипидов, жирных кислот), углеводов,
терпеноидов. Участие в секреторных процессах также характерно для мембран. Так,
плазмолемма активно взаимодействует с везикулами, производными аппарата Гольджи
и ЭР.
Рецепторно-регуляторная
функция определяется наличием в мембранах хемо-, фото- и механорецепторов
белковой природы, воспринимающих сигналы из внешней и внутренней среды и
способствующих возникновению ответных реакций на изменение условий
существования. Мембраны клеточных компонентов генетически связаны между собой и
способны взаимопревращаться и переходить из одного компартмента в другой. Так,
мембраны вакуолей, пластид, митохондрий являются производными мембран ЭР.
Последний связан непосредственно с ядерной мембраной и опосредованно (через
мембраны аппарата Гольджи) с плазмалеммой.
На основании
данных о взаимодействии мембранных компонентов в настоящее время выдвинута
концепция эндомембранной системы. Наличие эндомембранной системы, указывающее
на существование регуляторных взаимодействий клеточных органелл, обеспечивает
системный ответ клетки на изменение условий внутренней и внешней среды.
При
кратковременных воздействиях на клетки ионизирующих излучений с высокой
проникающей способностью уменьшается разность электростатических потенциалов
между сторонами биомембраны, накопленная в результате длительной работы «ионных
насосов». Резко уменьшается число образующихся ионов.
Итак, ионный
насос – это механизм воздействия на клетки.
АТФ – это
аденозинтрифосфат, нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот.
Концентрация АТФ в клетке мала (0,04%; в скелетных мышцах 0,5%). Молекула АТФ
состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты (рис. 12).
При гидролизе остатка фосфорной кислоты выделяется энергия:
АТФ + H2O
= АДФ + Н3РО4 + 40 кДж/моль.
Связь между
остатками фосфорной кислоты является макроэргической, при ее расщеплении
выделяется примерно в 4 раза больше энергии, чем при расщеплении других связей.
Энергия гидролиза АТФ используется клеткой в процессах биосинтеза и деления
клетки, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов и
т.д. После гидролиза образовавшийся АДФ обычно с помощью белков-цитохромов
быстро вновь фосфорилируется с образованием АТФ. АТФ образуется в митохондриях
при дыхании, в хлоропластах – при фотосинтезе, а также в некоторых других
внутриклеточных процессах. АТФ называют универсальным источником энергии,
потому что энергетика клетки основана главным образом на процессах, в которых
АТФ либо синтезируется, либо расходуется.
ДНК
(дезоксирибонуклеиновая кислота) – это молекула, состоящая из двух спирально
закрученных полинуклеотидных цепей. ДНК образует правую спираль, диаметром
примерно 2 нм, длиной (в развернутом виде) до 0,1 мм и молекулярной
массой до 6ґ10–12 кДа. Структура
ДНК была впервые определена Д. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г.
Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания
– аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г), – пентозы
(дезоксирибозы) и фосфата. Нуклеотиды соединяются в цепь за счет остатков
фосфорной кислоты, расположенных между пентозами: в полинуклеотиде может быть
до 30 000 нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов одной цепи комплементарна
(т.е. дополнительна) последовательности в другой цепи за счет водородных связей
между комплементарными азотистыми основаниями (по две водородные связи между А
и Т и по три – между Г и Ц). В интерфазе перед делением клетки происходит
репликация (редупликация) ДНК: ДНК раскручивается с одного конца, и на каждой
цепи синтезируется новая комплементарная цепь; это ферментативный процесс,
идущий с использованием энергии АТФ. ДНК содержится в основном в ядре; к
внеядерным формам ДНК относятся митохондриальная и пластидная ДНК.
9. Дайте понятие о неодарвинизме и синтетической теории эволюции.
Поясните, как происходит эволюция видов с точки зрения генетики. Какова роль
мутаций и окружающей среды в эволюции живого?
Неодарвинизм –
эволюционная концепция, созданная в 80–90-х гг. ХIХ в. А. Вейсманом;
основана на его гипотезе о зачатковом отборе. Отбор расположенных в хромосомах
единиц наследственности – детерминант – и их неравномерное распределение,
вытекающие, по Вейсману, из борьбы между ними в половой клетке, ведут к
образованию новых жизненных форм. Концепция неодарвинизма, пытавшаяся увязать
данные цитологии об оплодотворении с эволюционной теорией и дополнить
дарвиновское представление о естественном отборе, противостояла неоламаркизму и
содержала плодотворные идеи (роль хромосом в наследственности, отрицание
наследования приобретенных признаков), но в целом не подтвердилась.
Синтетическая
теория эволюции строится на следующих принципах и понятиях:
·
элементарной
«клеточкой» биологической эволюции является не организм, не вид, а популяция.
Именно популяция – та реальная целостная система взаимосвязи организмов,
которая обладает всеми условиями для саморазвития, прежде всего способностью
наследственного изменения в системе биологических поколений. Популяция – это
элементарная эволюционная структура. Через изменение ее генотипического состава
осуществляется эволюция вида;
·
элементарный
эволюционный материал – это мутации (мелкие дискретные изменения
наследственности), обычно случайно образующиеся. В настоящее время выделяют
генные, хромосомные, геномные (изменения числа хромосом и др.), изменения
внеядерных ДНК и др.;
·
наследственное
изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под
воздействием элементарных эволюционных факторов, таких как: мутационный
процесс, поставляющий элементарный эволюционный материал; популя-ционные волны
(колебания численности популяции в ту или иную строну от средней численности
входящих в нее особей); изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и
способствующая делению исходной популяции на несколько новых, самостоятельных
популяций); естественный отбор[2].
Гены,
казалось, помогли ответить на ряд вопросов, смущавших Дарвина, в частности
почему полезные изменения не «растворяются» при скрещивании с неизмененными
особями, и, таким образом, дополнить классический дарвинизм, превратив его в
неодарвинизм, или синтетическую теорию эволюции. Основной заслугой СТЭ обычно
считают объяснение исходной изменчивости, устранение из эволюционизма
телеологических (пангенез, «ламарковские факторы») и типологических
(макромутации, скачкообразное видообразование) элементов, перевод эволюционных
построений на экспериментальную основу. Каркас новой теории образовали
постулаты о случайном (истинно случайном, в отличие от условно случайного – «убежища
невежества», по Дарвину) характере мутаций, постоянной скорости мутирования и
постепенном возникновении больших изменений путем суммирования мелких.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5 |