Цитология



жүктеу 316.85 Kb.

бет1/3
Дата18.02.2017
өлшемі316.85 Kb.
  1   2   3

 

Агентство образования администрации Красноярского края 



Красноярский государственный университет 

Заочная естественно-научная школа при КрасГУ 

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

БИОЛОГИЯ 



 

Цитология: 

строение и химический состав клетки. 

Обмен веществ и поток энергии в клетке 

 

Модуль № 1 для 11 класса 



Учебно-методическая часть 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

Красноярск 2006 

 

 

2



Биология:  Модуль  № 1 для 11 класса. 

Учебно-методическая 

часть. / Сост.:

 

Г.И. Боровкова, канд. биол. наук, доцент кафедры биохимии и 



физиологии человека и животных,

 

 КрасГУ. – Красноярск, 2006 — 38 c. 



 

ISBN 5-7638-0706-5 

 

 

 



 

 

 



 

 

 



Печатается по решению Дирекции 

Краевого государственного учреждения дополнительного образования 

Заочная естественно-научная школа  

при Красноярском государственном университете 

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



© Красноярский 

государственный 

ISBN 5-7638-0706-5 

 

 



 

 

 



           университет, 2006 

 

 



Программа модуля 

История  изучения  клетки.  Основные  критерии  живого.  Атомный 

(элементарный)  и  молекулярный  состав  клетки.  Неорганические  и 

органические  вещества.  Белки,  углеводы,  липиды,  нуклеиновые  кислоты. 

Типы  клеточной  организации:  прокариоты  и  эукариоты.  Структурно-

функциональные  особенности  эукариот.  Обмен  веществ  и  превращение 

энергии в клетке. Энергетический обмен, синтез АТФ. Пластический обмен: 

фотосинтез и хемосинтез. 

 

Клетка – ограниченная  активной  мембраной  структурированная 

система  биополимеров  и  их  производных,  способная  к  самостоятельному  

существованию, самовоспроизведению, саморегуляции и развитию, открытая 

система - основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений.  

По  числу  клеток  различают  одно-,  мало-  и  многоклеточные  живые 

организмы. 

Наука,  изучающая  химический  состав,  строение,  функционирование 

различных  клеточных  организмов — цитология — тесно  связана  с 

изобретением,  использованием  и  усовершенствованием  микроскопа.  С 

момента  первого  описания  в 1665 г.  англичанином  Р.  Гуком  целлюль,  или 

клеток,  в  тонком  срезе  пробковой  ткани  дерева  накопилось  огромное 

количество сведений, фактов и доказательств клеточного состава животных, 

растений и микроорганизмов. 

Знание  основ  химической  и  структурной  организации,  принципов 

функционирования,  механизмов  развития  и  воспроизводства  клетки  имеет 

большое  значение  для  понимания  сходства,  различий  и  особенностей, 

присущих растениям, животным и микроорганизмам. 

 

 

4



История изучения клетки 

 

Представление  о  клетке  как  элементарной  биологической  системе  в 



науке имеет свою историю. 

 

Роберт  Гук (1635-1703), английский  физик  и  ботаник,  первым 



применил  микроскоп  для  исследования  растительных,  животных  тканей 

(1665). Изучая срез пробки и сердцевины бузины, Р. Гук установил, что они 

состоят их мелких образований, похожих по форме на ячейки пчелиных сот. 

Он  дал  им  название  ячейки,  или  клетки.  Справедливости  ради  нужно 

отметить, что Р. Гук видел не собственно растительные клетки, а только их 

оболочки.  В XIX в.  ученые  обратили  внимание  на  наличие  полужидкого 

студенистого  содержимого,  заполняющего  клетку.  Чешский  ученый  Ян 

Пуркинье (1787-1869) назвал  это  внутреннее  содержимое  клетки 

протоплазмой.  В  дальнейшем  обязательную  внутреннюю  часть  клетки 

назвали цитоплазмой. 

 

В 1831 г.  ботаник  Роберт  Броун (1773-1858) обнаружил  ядро  в 



растительных клетках. В 30-х годах XIX в. немецкие исследователи Маттиас 

Шлейден (1804-1881) и  Теодор  Шванн (1810-1882), изучая  строение 

животных  и  растительных  клеток,  пришли  к  выводу,  что  все  организмы 

имеют  клеточное  строение.  Так,  в 1839 г.  была  сформулирована  и 

опубликована «Клеточная теория». 

 

Основные положения клеточной теории на современном этапе развития 



биологии формулируются таким образом: 

-

 



клетка  является  структурно-функциональной  единицей,  а  также 

единицей развития всех живых систем; 

-

 

клеткам присуще мембранное строение; 



-

 

клетка размножается только делением; 



-

 

клеточное  строение  организмов – свидетельство  того,  что  все  живые 



организмы имеют единое происхождение. 

 


 

Основные критерии живого 



 

Клетка  как  элементарная  структурно-функциональная  единица  живых 

систем  обладает  рядом  общих  признаков  и  свойств,  отличающих  ее  от  тел 

неживой природы. 

1.

 

Клетки  обладают  высокоупорядоченным  планом  строения,  состоят  из 



химических  веществ  более  высокого  уровня  организации,  чем 

вещества неживой природы. 

2.

 

Клеткам  присущ  обмен  веществ  и  энергии.  Для  живых  организмов 



характерна  совокупность  процессов  питания,  дыхания,  выделения, 

посредством  которых  они  получают  из  внешней  среды  необходимые 

вещества  и  энергию,  преобразуют  и  накапливают  их  в  организме, 

выделяют в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности.  

3.

 

Организмы  способны  специфически  реагировать  на  изменения 



окружающей  среды,  адаптироваться  и  выживать  в  изменяющихся 

условиях. 

4.

 

Все  живое  способно  к  самовоспроизведению.  Размножение  связано  с 



процессом  передачи  наследственной  информации  и  является  самым 

характерным признаком живого. 

 

Химический состав клетки 



Атомный (элементарный) состав клетки 

В  настоящее  время  в  состав  клеток  входит  примерно 60 химических 

элементов  Периодической  системы  Д.  Менделеева.  Эти    элементы 

называются  биогенными,  причем 24 из  них  являются  обязательными  и  

идентифицированы  во  всех  типах  клеток.  По  процентному  содержанию  в 

клетке    химические  элементы  делятся  на  три  группы:  макро-,  микро-  и 

ультрамикроэлементы. 

  

На  долю  макроэлементов  приходится  около 98% всех  элементов 



клетки,  к  ним  относятся  водород,  кислород,  углерод  и  азот – главные  

 

6



компоненты  всех  органических  соединений.  В  последнее  время  к 

макроэлементам  стали  относить  калий,  натрий,  магний,  железо,  кальций, 

серу,  фосфор  и  хлор,  хотя  их  содержание  в  клетке  исчисляется  десятыми  и 

сотыми долями процента. 

Микроэлементы в клетках и организмах содержатся в очень небольших 

количествах:  от 0,001 до 0,000001%. Это  преимущественно  ионы  тяжелых 

металлов — бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йод, бром, фтор и 

др. 


Ультрамикроэлементы - это такие элементы, концентрация которых  в 

клетках  не  превышает 0,000001%. К  ним  относятся  уран,  радий,  золото, 

ртуть, берилий, цезий, селен и др. Несмотря на низкое содержание в живых 

организмах,  микро-  и  ультрамикроэлементы  играют  важную  роль  в 

обеспечении  нормального  протекания  биохимических  и  физиологических 

процессов,  входят  в  состав  ферментов,  витаминов,  гормонов,  биологически 

активных веществ, что обеспечивает  нормальное развитие  структур  клетки 

и  организма  в  целом.  При  недостатке  этих  элементов  в  воде,  почве,  а 

следовательно,  и  в  пищевых  продуктах  развиваются  различные 

патологические 

состояния 

(сахарный 

диабет, 

эндемический 

зоб, 

злокачественная анемия и др.) 



 

Молекулярный состав клетки 

Химические  элементы,  входящие  в  состав  клеток,  образуют 

неорганические и органические вещества. Неорганическими (минеральными) 

веществами называют относительно простые вещества, встречающиеся как в 

неживой,  так  и  в  живой  природе.  Многообразные  соединения  углерода, 

синтезируемые 

преимущественно 

живыми 

организмами, 



называют 

органическими веществами. 

 


 

Неорганические вещества 



Вода – самое распространенное вещество  на Земле и преобладающий 

компонент  всех  живых  организмов.  Среднее  содержание  в  клетках 

большинства  организмов  составляет 70%. Количество  воды  варьирует  и 

зависит  от  уровня    обменных  процессов.  У  человека  содержание  воды  в 

клетках костной ткани составляет 20%, а в клетках головного мозга - до 85%. 

Вода  в  клетках  находится  в  двух  формах:  свободной  и  связанной. 

Свободная вода составляет 95%  всей воды клетки; на долю связанной воды, 

входящей в состав фибрилярных структур, приходится 4-5%, в клетках эмали 

зубов  примерно 10%, а  развивающегося  зародыша - более 90%. При  потере 

значительного  количества  воды  многие  организмы  гибнут,  а  некоторые 

одноклеточные  и  даже  многоклеточные - переходят  в  состояние  анабиоза - 

временного замедления внешних жизненных функций. Вода обладает рядом 

свойств, придающих этой молекуле уникальные свойства, связанных, прежде 

всего, с ее структурой. 

Молекула  воды  является  диполем.  Атом  кислорода  в  ней  ковалентно 

связан  с  двумя  атомами  водорода.  Положительные  заряды  сосредоточены  у 

атомов  водорода,  тогда  как  электроотрицательные - у  кислорода.  Вода 

является  ассоциативной  жидкостью,  так  как  молекулы  воды  способны 

образовывать между собой водородные связи. 

Из-за  высокой  полярности  молекул,  вода  считается  лучшим  из 

известных  растворителей.  Вещества,  хорошо растворимые  в  воде, называют 

гидрофильными  (кристаллические  соли,  спирты,  сахара,  некоторые  белки). 

Вещества,  плохо  или  вообще  нерастворимые  в  воде,  называют 

гидрофобными (жиры, нуклеиновые кислоты, белки). 

Вода  обладает  высокой  теплоемкостью,  что  обеспечивает  ее 

способность  поглощать  теплоту  при  минимальном  изменении  собственной 

температуры.  Это  делает  воду  идеальной  жидкостью  для  поддержания 

теплового равновесия клеток и организмов. 

 

8

Так как на испарение воды расходуется много тепла, то, испаряя воду, 



организм может защитить себя от перегрева. 

Вода обладает высокой теплопроводностью, что позволяет равномерно 

распределить теплоту между клетками и тканями организма. 

Вода  является  дисперсионной  средой,  играющей  важную  роль  в 

коллоидной  системе  цитоплазмы,  определяет  структуру  и  функциональную 

активность многих макромолекул, служит основной  средой для протекания 

химических  реакций  и  непосредственным  участником  реакций  синтеза  и 

расщепления органических веществ, обеспечивает транспортировку веществ 

в клетке и между ними (диффузия, кровообращение и др.) 

Вода  практически  не  сжимается,  создавая  тургорное  давление, 

определяя объем и упругость клеток и тканей. 

Неорганические ионы имеют немаловажное значение для обеспечения 

процессов  жизнедеятельности  клеток.  Содержание  катионов  и  анионов  в 

клетке обычно значительно отличается от их количества в среде обитания. К 

катионам  относятся  К

+

, Nа



+

,  Са


2+

,  Мg


2+

, NН


+

3

,  к  анионам Cl



-

, HPO


4

, HCO



3



NO

3



.  Известно,  что  содержание  К

+

  внутри  клетки  очень  высокое,  а  Nа



+

 - 


низкое, при этом в окружающей  клетку среде - обратное. Вследствие  этого 

образуется разность зарядов внешней и внутренней поверхностей  мембраны 

клетки,  между  ними  возникает  разность  потенциалов,  обеспечивающая 

возможность  важных  процессов.  Такое  различие  в  концентрациях  стойко 

поддерживается,  пока  клетка  жива.  Содержание  в  организме  ионов  имеет 

важное  значение  для    постоянства  среды  в  клетке  и  в  окружающих  её 

растворах, так как ионы являются компонентами буферных систем. Наиболее 

значимые  буферные  системы  для  человека  и  млекопитающих - являются 

фосфатная и бикарбонатная. 

Фосфатная  буферная  система  состоит  из  H

2

PO



4

  и HPO


2

4



поддерживает  рН  внутриклеточной  жидкости  в  пределах 6,9-7,4. Главной 

буферной  системой  крови  служит  бикарбонатная  H

2

CO



3

  и HCO


3

  и 



поддерживает рН на уровне 7,4. 

 

Немаловажные 



функции 

в 

живых 



организмах 

выполняют 

неорганические  кислоты  и  соли.  Соляная  кислота  входит  в  состав 

желудочного  сока  животных  и  человека,  и  она  активирует  процессы 

переваривания  белков  пищи.  Остатки  серной  кислоты,  присоединяясь  к 

нерастворимым  в  воде  чужеродным  веществам,  придают  им  растворимость, 

способствуя  выведению  их  из  организма.  Неорганические  натриевые          и 

калиевые соли азотной и фосфорной кислот, кальциевая соль серной кислоты 

служат  важными  компонентами  минерального  питания  растений,  соли 

кальция и фосфора входят в состав костной ткани животных. 

 

Таблица 1 

Биогенные элементы клетки 

 

Элемент 



Роль в клетке 

Водород 


Входит в состав воды и биологических веществ 

Бор  


Необходим некоторым растениям 

Углерод  

Входит в состав биологических веществ 

Азот  


Структурный компонент белков и нуклеиновых кислот 

Кислород  

Входит в состав воды и биологических веществ 

Фтор  


Входит в состав эмали зубов 

Натрий  


Главный внеклеточный положительный ион 

Магний  


Активирует  работу  многих  ферментов,  структурный  компонент 

хлорофилла 

Фосфор  

Входит в состав костной ткани, нуклеиновых кислот 

Сера  

Входит в состав белков и многих других биологических веществ 



Хлор  

Преобладающий отрицательный ион в организме 

Калий 

Преобладающий положительный ион внутри клетки 



Кальций  

Основной  компонент  костей  и  зубов,  активизирует  сокращение 

мышечных волокон 

Марганец  

Необходим организму в следовых количествах 

Железо  


Входит в состав многих органических веществ 

Кобальт  

Входит в состав витамина В

12

 



Медь  

Входит в состав некоторых ферментов 

Цинк  

Входит в состав некоторых ферментов 



Йод  

Входит в состав гормона щитовидной железы 

 

 

10



Органические вещества 

Главные  свойства  клеток  и  организмов  определяют  органические 

биополимеры:  белки,  углеводы,  нуклеиновые  кислоты,  а  также  сложные 

соединения - жиры, некоторые гормоны, пигменты, отдельные нуклеоиды, в 

частности АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). 

Белки – биополимеры,  структурной  единицей  которых  являются 

аминокислоты. 

Несмотря на огромное разнообразие, сложность и уникальность белков, в их 

состав  входят 20 видов  аминокислот,  представляющих  собой  амфотерные  

соединения. 

Кислотные  свойства  аминокислот  определяются  карбоксильной 

группой, щелочные - аминогруппой.  Участки  молекул,  лежащие  вне  амино-

карбоксильных  групп,  которыми  отличаются  аминокислоты,  называются 

радикалами. 

Аминокислоты, 

входящие 

в 

состав 


белков, 

называются 

протеиногенными.  По  строению  радикала  аминокислоты  разделяются  на 

следующие группы: 

- алифатические нейтральные - глицин, аланин, валин, изолейцин; 

- алифатические гидроксиаминокислоты - серин, треонин; 

- серосодержащие – цистеин, метионин; 

-  кислые  аминокислоты  и  их  амиды - аспарагиновая  кислота,  аспарагин, 

глутаминовая кислота, глутамин; 

- основные - лизин, аргинин, гистидин; 

- ароматические и гетероароматические - фенилаланин, тирозин, триптофан; 

- иминокислоты - пролин, оксипролин. 

Аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые в зависимости от 

способности  синтезировать  их  клетками  организма.  Незаменимые 

аминокислоты должны поступать в организм с питанием. 


 

11 


В  строении  молекулы  белка    различают  первичный,  вторичный, 

третичный,  а  для  некоторых  белков  и  четвертичный  структурные  уровни 

(рис.1). 

 

 



Рис. 1. Уровни  структурной  организации  белка:  А – вторичная  структура  (спираль);  Б – 

третичная структура (глобула миоглобина); В – четвертичная структура (комплекс глобул 

гемоглобина) 

 

Первичная  структура - линейная,  она  определяется  порядком 



чередования  аминокислот  в  цепи,  соединенных  между  собой  пептидной 

связью, 


образующейся 

при 


взаимодействии 

аминогруппы 

одной 

аминокислоты  с  карбоксильной  группой  другой  аминокислоты,  при  этом 



выделяется молекула воды (рис.2). 

 

12



 

Рис.2. Образование пептидной связи 

 

Пептидные  связи  между  аминокислотами  в  первичной  структуре 



ковалентные и, следовательно, прочные. Последовательность аминокислот в 

составе  полипептида  определяется  последовательностью  нуклеотидов  в 

участке  молекулы  ДНК,  кодирующей  данный  белок.  Первичная  структура 

любого  белка  уникальна  и  определяет  его    форму,  нативные  (природные) 

свойства и функции. Двадцать разных аминокислот можно уподобить буквам 

алфавита,  из  которых  записаны  слова,  состоящие  их 300-500 букв.  С 

помощью 20 букв  можно  написать  безграничное  количество  слов.  Если 

считать, что замена или перестановка хотя бы одной буквы в слове придает 

ему  новый  смысл,  то  число  комбинаций  в  слове  длиной 500 букв  составит 

20

500



.  Порядок  чередования  аминокислот  в  каждой  белковой  молекуле 

определяет  её  особые  специфические,  физико-химические  и  биологические 

свойства, что, в свою очередь, обусловливает несовместимость  белков даже 

близкородственных  организмов.  Вторичная  структура  белка  представлена 

пространственной  конфигурацией  полипептидной  цепи  в  виде 

α

-спирали 



или 

β

-складчатого листа (слоя). Вторичная структура белка формируется за 



счет  водородных  связей,  образующихся  между  остатками  карбоксильной  и 

аминной  групп  разных  аминокислот,  входящих  в  состав  белка.  Молекулы 

белка,  имеющие  вторичную  структуру,  уже  способны  выполнять 

определенные  специфические  функции,  например  сократительные  белки, 

осуществляющие движение. 

Третичная  структура  белка  представлена  пространственной  упаковкой 

чередующихся  спиральных  и  линейных  участков  полипептидной  цепи  в 

компактное  тело.  Другими  словами,  третичная  структура  показывает,  как 



 

13 


полипептидная  цепь,  свернутая  целиком  или  частично  в  спираль, 

расположена в пространстве. Это трехмерная структура белковой молекулы. 

В  поддержании  третичной  структуры  белков  участвуют  водородные  связи 

между  пептидными  группами,  боковыми  цепями  аминокислотных  остатков, 

ионные связи, дисульфидные связи, неполярные, гидрофобные связи и др. 

Некоторые  белки  имеют  четвертичную  структуру,  которая    представляет 

собой  сложный  комплекс  пространственно  расположенных  субъединиц, 

обладающих  третичной  структурой,  связанных  нековалентными  связями  в 

единой  белковой  молекуле,  представляющих  единое  образование  в 

структурном и функциональном отношении. 

Изменение  специфической  конформации,  а,  следовательно,  свойств  и 

биологической  активности  нативного  белка  называют  денатурацией. 

Денатурация  может  быть  обратимой  и  необратимой.  При  обратимой 

денатурации нарушается  четвертичная, третичная или вторичная структуры 

и  возможен  обратный  процесс  восстановления – ренатурация.  Необратимая 

денатурация  происходит  при  разрушении  первичной  структуры  до 

аминокислот.  Денатурация  вызывается  химическими  воздействиями, 

высокой температурой, высоким давлением, облучением и действием других 

факторов. 

Белки  бывают  глобулярными,  когда  полипептидные  цепи  на  уровне 

четвертичной структуры уложены в виде клубков или шариков. Глобулярные 

белки  растворимы  в  воде,  легко  диффундируют  и  поэтому  функционируют 

как  динамические  системы.  К  ним  относятся  почти  все  ферменты, 

транспортные белки крови, антитела и пищевые белки. 

Некоторые  белки  представляют  собой  нерастворимые  в  воде  длинные 

нитевидные молекулы, полипептидные цепи которых вытянуты вдоль одной 

оси, это фибрилярные белки. 

Белки  классифицируются  на  простые,  состоящие  только  из 

аминокислот, и сложные, включающие помимо аминокислот так называемые 

простетические  группы  различной  химической  природы.  Липопротеины 

 

14

имеют в своем составе липидный компонент, гликопротеины – углеводный, в 



состав  фосфопротеинов  входит  одна  или  несколько    фосфатных  групп. 

Металлопротеины  содержат  различные  металлы,  а  нуклеопротеины - 

нуклеиновые кислоты. Простетические группы обычно играют важную роль 

при выполнении белком его биологической функции. 

Помимо  белков,  представляющих  собой  высокомолекулярные 

полипептиды,  в  состав  которых  входят  от  ста  до  нескольких  тысяч 

аминокислот,  в  природе    существуют  в  свободном  состоянии  пептиды, 

содержащие  от  нескольких  аминокислотных  остатков  до  нескольких 

десятков  и  обладающие  большой  биологической  активностью.  К  ним 

относятся  ряд  гормонов  (окситоцин,  адренокортикотропный  гормон), 

некоторые очень токсичные вещества (например, аманитин грибов), а также 

многие антибиотики, производимые микроорганизмами. 

Белки  выполняют  в  организме  чрезвычайно  важные  и  многообразные 

функции,  например,  такие,  как  структурные,  защитные,  транспортные, 

регуляторные    и  другие,  но,  несомненно,  наиболее  значительной  является 

каталитическая, или ферментативная, функция. 

 

Углеводы 



Углеводы  представляют  собой  соединения  углерода  и  воды.  По 

современному определению, это альдегидо-, или, кетоноспирты. Их формула 

С

n



2

О)

n



. Содержание углеводов в животных клетках варьирует от 1 до 5%, а 

в некоторых клетках растений достигает до 70%. 

Различают 

три 


основных 

класса 


углеводов: 

моносахариды, 

олигосахариды  и  полисахариды,  различающиеся  числом  мономерных 

звеньев. 

Моносахариды – бесцветные,  твёрдые  кристаллические  вещества, 

легко  растворимые  в  воде,  но  нерастворимые  в  неполярных  растворителях, 

имеющие,  как  правило,  сладкий  вкус.  В  зависимости  от  числа  атомов, 

различают  триозы,  тетрозы,  пентозы,  гексозы  и  гептозы.  Наиболее 



 

15 


распространены  в  природе  из  гексоз  глюкоза  и  фруктоза,  являющиеся 

основными  источниками  энергии  в  клетках  (при  полном  расщеплении 1 г 

глюкозы  выделяется 17,6 кДж  энергии).  Пентозы  в  виде  рибозы  и 

дезоксирибозы входят в состав нуклеиновых кислот. 

Олигосахариды  состоят  из  двух  или  нескольких  связанных  между 

собой  ковалентной  гликозидной  связью  моносахаридов.  Наибольшее 

распространение  из  олигосахаридов  имеют  дисахариды – мальтоза,  или 

солодовый сахар, состоящий из двух молекул глюкозы; лактоза, входящая в 

состав  молока  и  состоящая  из  галактозы  и  глюкозы;  сахароза,  или  

свекольный сахар, включающий глюкозу и фруктозу. 

Полисахариды  содержат  большое  число  моносахаридных  остатков    и 

обладают  высокой  молекулярной  массой.  Они  утрачивают  сладкий  вкус  и 

способность  растворятся  в  воде.  Полисахариды - биополимеры,  входящие  в 

состав  живых  организмов.  Наиболее  распространены  такие    полимеры 

глюкозы,  как  крахмал  и  гликоген,  используемые  клетками  растений  и 

животных  для  запасания  энергии,  а  также  целлюлоза  и  хитин, 

обеспечивающие  прочность  покровных  структур  растений,  грибов  и 

животных. 

Биологическое  значение  углеводов  состоит  в  том,  что  они  являются 

мощными и богатыми источниками энергии. Полисахариды – удобная форма 

накопления энергоёмких моносахаридов, а также обязательный структурный 

и  защитный  компонент  клеток  и  тканей  животный,  растений  и 

микроорганизмов. 

Некоторые углеводы и/или их производные входят в состав клеточных 

мембран,  участвуя  в  формировании    рецепторов,  обеспечивая  узнавание 

клеток  друг  друга,  их  взаимодействия,  а  также  различных  веществ  и 

клеточных форм и неклеточных форм. 

 

 



 

 

16



Липиды 

Липиды  представляют  собой  разнообразные  по  химической  природе 

вещества,  общим  для  которых  является  нерастворимость  в  воде  и 

растворимость  в  неполярных  растворителях  (эфире,  хлороформе,  бензоле). 

Наиболее распространенными в живой природе являются нейтральные жиры 

или триацилглицерины, воска, фосфолипиды, стеролы. Содержание липидов 

в разных клетках сильно варьирует: от 2—3% до 50—90%. 

Структурными  компонентами  большинства  липидов  служат  жирные 

кислоты,  молекулы  которых  имеют  два  хвоста,  представленные  длинными 

углеводородными  цепочками,  имеющими  гидрофобный  характер,  и  

карбоксильную  группу,  крайне  гидрофильную.  Жирные  кислоты  считаются 

ценным  источником  энергии.  При  окислении  в  митохондриях 1 г  жирных 

кислот высвобождается 38,0 кДж энергии и синтезируется в два раза больше 

АТФ, чем при  анаэробном расщеплении такого же количества глюкозы. 

Триацилглицерины 

(жиры) 


наиболее 

простые 


и 

широко 


распространенные  липиды  в  живых  системах.  Они  являются  эфирами 

трехатомного  спирта  глицерола  и  трех  молекул  жирных  кислот.  Жиры – 

основная  форма  запасания  липидов  в  клетке.  У  позвоночных  животных 

примерно  половина  энергии,  потребляемой  клетками  в  состоянии  покоя, 

образуется  за  счет  окисления  жиров.  Кроме  того,  жиры  используются  в 

качестве  источника  воды,  так  как  при  сгорании 1 г  жира  образуется 1,1 г 

воды. 

Фосфолипиды  образованы  трёхатомным  спиртом  глицеролом,  к 



которому  эфирными  связями  присоединены  два  остатка  жирных  кислот  и 

остаток  фосфорной  кислоты,  кроме  того,  остаток  фосфорной  кислоты 

соединён  с  одним  из  оснований  (холином,  этаноламином,  серином, 

инозитолом).  В  молекуле  фосфолипидов  различают  гидрофильную  и 

гидрофобную  части,  что  делает  их  обязательными  компонентами  при 

формировании плазматических мембран. 



 

17 


Стеролы, ярким представителем которых является холестерол, широко 

распространены в природе, при этом  данный стерин имеет самостоятельное 

значение  и  является  источником  для  синтеза  некоторых  витаминов, 

гормонов, желчных кислот и других биологически активных веществ. 

Воска - это сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов. У 

позвоночных  животных  воска,  вырабатываемые  кожными  железами, 

покрывая  кожу  и  её  производные  (волосы,  шерсть,  перья),  смягчают  их  и 

предохраняют  от  действия  воды.  Листья  и  плоды  растений,  покрытые 

воском, защищают их от высыхания. Воска вырабатываются и используются 

в больших количествах морскими планктонными организмами. 

 

Нуклеиновые кислоты 



Нуклеиновые  кислоты  составляют 1–5% сухой  массы  клетки  и 

представлены моно- и полинуклеотидами. Мононуклеотид состоит из одного 

пуринового  (аденин – А,  Г – гуанин)  или  пиримидинового  (цитозин – Ц,  

тимин – Т,  урацил – У)  азотистого  основания,  сахара – рибозы  или 

дезоксорибозы и 1–3 остатков фосфорной кислоты. 

Название  нуклеотидов    определяется  видом    азотистого  основания  и 

пентозы, входящих в их состав. В зависимости от числа остатков фосфорной 

кислоты      различают  моно-,  ди-  и  трифосфаты  нуклеотидов.  Например,  

аденозинмонофосфат, 

аденозиндифосфат, 

аденозинтрифосфат. 

Мононуклеотиды  выполняют в клетке важные функции. Известно, что АТФ 

(аденозинтрифосфат)  является  универсальным  источником  энергии,  ГТФ 

(гуанозинтрифосфат)  необходим  в  белоксинтезирующей  деятельности 

рибосом, НАД ( никотинамидадениндинуклеотид), производное нуклеотида, 

входит  в  состав  некоторых  ферментов  и  является  переносчиком  атомов 

водорода.  Наиболее  важная  роль  мононуклеотидов  заключается  в  том,  что  

они служат  структурными единицами при сборке  полинуклеотидов – РНК 

(рибонуклеиновая  кислота)  и  ДНК  (дезоксирибонуклеиновая  кислота). 

Азотистые  основания  могут  образовывать  между  собой  водородные  связи 

 

18

попарно. Причем  между аденином и тимином или аденином и урацилом две 



связи - ( А=Т ) или ( А=У ), а между гуанином и цитозином – три (Ц = Г ). 

Парные азотистые основания, между которыми возникают водородные связи, 

называются комплементарными. 

Данные  рентгеноструктурного  анализа  показали,  что  молекулы  ДНК 

большинства  живых  организмов,  за  исключением  некоторых  фагов,  состоят 

из  двух  полинуклеотидных  цепей,  антипараллельно  направленных  и 

ориентированных  таким  образом,  что  их  сахарофосфатные  основы 

оказываются  снаружи,  а  азотистые  основания – внутри.  Основания 

располагаются  парами  друг  против  друга  и  соединяются  (рис. 3.) между 

собой    комплементарно.  Молекула  ДНК  имеет  форму  двойной  спирали,  в 

которой  полинуклеотидные  цепи  закручены  вокруг  воображаемой 

центральной оси. Спираль ДНК имеет ширину около 2 нм, шаг или полный 

оборот – 3,4 нм и содержит 10 пар комплементарных нуклеотидов. 

 



  1   2   3


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал