Вирус состоит из молекул белка и. Молекулярный уровень химическая организация клетки
Молекулярный уровень – начальный, наиболее глубинный уровень организации живого Каждый организм состоит из молекул органических веществ, находящихся в клетке – это биологические молекулы Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и неживые. В настоящее время известно более 100 элементов, большая часть их содержится в живых организмах Наиболее распространенные в живой природе: углевод (С), кислород (О), водород (Н) и азот (N) Основой всех органических соединений служит углерод, он вступает в связь с многими атомами и их группами – образует цепочки, различные по химическому составу, длине и форме.
Мономеры – группы атомов, относительно просто устроенная, входящая в состав сложных химических соединений Полимер – цепь, состоящая из многочисленных звеньев – мономеров Биополимеры – полимеры, входящие в состав живых организмов Молекула полимера состоит из тысяч соединенных между собой мономеров (одинаковых или разных) Свойства биополимеров зависят от: строения мономеров числа мономеров разнообразия мономеров Биополимеры универсальны, т.к. построены по одному плану у всех живых организмов.
Наш обзор, в котором клетки рассматриваются как единицы живой материи, не может быть полным, если мы не коснемся вирусов. Хотя вирусы и не являются живыми, они представляют собой образующиеся биологическим путем надмолекулярные комплексы, которые способны к самовоспроизведению в соответствующих клетках-хозяевах. Вирус состоит из молекулы нуклеиновой кислоты и окружающей ее защитной оболочки, или капсида, построенной из белковых молекул. Вирусы существуют в двух состояниях.
Рис. 2-23. Электронная микрофотография клеточной стенки растений. Стенка состоит из перекрещивающихся слоев целлюлозных волокон, погруженных в органический «клей». Стенки растительных клеток очень прочны, по своей структуре они напоминают бетонную плиту, укрепленную стальной арматурой.
Рис. 2-24. Репликация бактериофага в клетке-хозяине.
Одни вирусы содержат ДНК, а другие - РНК.
Известны сотни различных вирусов, специфичных в отношении определенных типов клеток-хозяев. Роль хозяев могут играть клетки животных, растений или бактерий (табл. 2-3). Вирусы, специфичные для бактерий, называются бактериофагами, или просто фагами (слово «фаг» означает поедать, поглощать). Капсид вирусов может быть построен из белковых молекул только одного типа, как это имеет место, например, в случае вируса табачной мозаики - одного из простейших вирусов, который первым был получен в кристаллическом виде (рис. 2-25). Другие вирусы могут содержать десятки и сотни белков различных типов. Размеры вирусов варьируют в широких пределах. Так, один из самых мелких вирусов, бактериофаг фХ174, имеет диаметр 18 нм, тогда как один из самых крупных вирусов - вирус осповакцины - по размерам своих частиц соответствует самым мелким бактериям. Вирусы различаются также по форме и степени сложности их структуры. К числу наиболее сложных относится бактериофаг Т4 (рис. 2-25), для которого клеткой-хозяином служит Е. coli. Фаг Т4 имеет головку, отросток («хвост») и сложный набор хвостовых нитей; при введении вирусной ДНК в клетку-хозяина они действуют совместно как «жало» или шприц для подкожных инъекций. На рис. 2-25 и в табл. 2-3 приведены данные о размерах, форме и массе частиц ряда вирусов, а также тип и величина входящих в их состав молекул нуклеиновых кислот. Некоторые вирусы необычайно патогенны для человека. К ним относятся, в частности, вирусы, вызывающие оспу, полиомиелит, грипп, простудные заболевания, инфекционный мононуклеоз и опоясывающий лишай. Считают, что причиной рака у животных также являются вирусы, которые могут находиться в латентном состоянии.
Таблица 2-3. Свойства некоторых вирусов
Вирусы играют все более важную роль в биохимических исследованиях, поскольку с их помощью удается получать необычайно ценную информацию о структуре хромосом, механизмах ферментативного синтеза нуклеиновых кислот и регуляции передачи генетической информации.
Задания части А. Выберите один правильный ответ из четырех предложенных
А1. Низшим уровнем организации живого является:
1) атомный
2) клеточный
3) молекулярный
4) организменный
А2. Среди пеерчисленных веществ не является биологическим полимером:
2) глюкоза
3) гликоген
4) гемоглобин
А3. Неорганическими веществами клетки являются:
1) углеводы и жиры
2) нуклеиновые кислоты и вода
3) белки и жиры
4) вода и минеральная вода
А4. Органические вещества клетки, обеспечивающие хранение наследственной информации и передачу ее потомкам, основа ее генетического аппарата:
3) углеводы
4) нуклеиновые кислоты
А5. Из перечисленных углеводом моносахаридом является:
2) крахмал
3) сахароза
4) фруктоза
А6. Молекулы липидов состоят из:
1) аминоксилот
2) моносахаридов
3) воды и минеральных веществ
4) глицерина и высших жирных кислот
А7. По сравнению с окислением 1 г углеродов при оксилении жиров такой же массы образуется энергии:
1) меньше в два раза
2) больше в два раза
3) больше в четыре раза
4) одинаковое количество
А8. Органические вещества, являющиеся основным строительным материалом структур клетки и принимающие участие в регуляции процессов ее жизнедеятельности, - это:
1) белки
3) углеводы
4) нуклеиновые кислоты
А9. Все многообразие белков образуется за счет различного сочетания в их молекулах:
1) 4 аминокислот
2) 20 аминокислот
3) 28 аминокислот
4) 56 аминокислот
А10. Нивысший уровень пространственной структурной конфигурации молекулы гемоглобина:
1) первичный
2) вторичный
3) третичный
4) четвертичный
А11. Мономерами молекул нуклеиновых кислот являются:
1) нуклеотиды
2) моносахариды
3) аминоксилоты
4) высшие жирные кислоты
А12. В состав ДНК входит сахар:
2) глюкоза
3) фруктоза
4) дезоксирибоза
А13. Укажите пару комплементарный нуклеотидов в молекуле ДНК:
2) А-Т
А14. Для участка ДНК АЦЦГТААТГ укажите комплементарую цепь:
1) ААГГТЦАГТ
2) ТГГЦТААЦЦ
3) ТЦЦГТТАЦГ
4) ТГГЦАТТАЦ
А15. В состав АТФ входиьт:
1) рибоза, аденин, три остатка фосфорной кислоты
2) рибоза, аденин, один остаток фосфорной кислоты
3) рибоза, дезоксирибоза, три остатка фосфорной кислоты
4) дезоксирибоза, аденин, три остатка фосфорной кислоты
А16. АТФ играет важную роль в метаболизме организмов, так как:
1) является структурной основой нуклеотидов
2) содержит микроэнергический связи
3) обычно является конечным продуктом обмена веществ
4) ее можно быстро получить из среды, окружающей организм
А17. К водорастворимым относится витамин:
2) С
А18. По химическому составу большинство ферментов являются:
2) белками
3) углеводами
4) нуклеиновыми кислотами
2) вирусы
3) бактерии
4) одноклеточные растения
А20. Вирусы состоят из:
1) целлюлозной оболочки, цитоплазмы, ядра
2) белковой оболочки и цитоплазмы
3) нуклеиновой кислоты и белковой оболочки
4) нескольктх микроскопических клеток
Задания части В. Выберите три правильных ответа из шести предложенных
В1. Молекула ДНК отличается от иРНК тем, что:
1) она свернута в спираль
2) состоит из двух полинуклеотидных цепочек
3) состоит из одной полинуклеотидной цепочки
4) обладает способностью самоудваивания
5) не обладает способностью самоудваивания
6) служит матрицей для сборки полипептидной цепи
В2. Для углеводов характерны следующие функции:
1) сигнальная
2) структурная
3) транспортная
4) регуляторная
5) энергетическая
6) ферментативная
Установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов
В3. Соотнесите органическое вещество и функцию, выполняемую им в клетке и/или в организме
а б в г д 5 1 4 2 3
Установите правильную последовательность биологических процессов, явлений, практических действий
В4. Установите последовательность образования структуры молекулы белка гемоглобина
а) скручивание молекул белка в спираль
б) образование пептидных связей между аминокислотами и формирование пептидной цепи
в) объединение нескольких глобул
г) скручивание молекулы белка в клубок
От неживой материи вирусы отличаются двумя свойствами: способностью воспроизводить себе подобные формы (размножаться) и обладанием наследственностью и изменчивостью.
Устроены вирусы очень просто. Каждая вирусная частица состоит из РНК или ДНК, заключенной в белковую оболочку, которую называют капсидом (рис. 16).
2. Жизнедеятельность вирусов.
Проникнув в клетку, вирус изменяет в ней обмен веществ, направляя всю ее деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Внутри клетки происходит самосборка вирусных частиц из синтезированных молекул нуклеиновой кислоты и белков. До момента гибели в клетке успевает синтезироваться огромное число вирусных частиц. В конечном итоге клетка гибнет, оболочка ее лопается и вирусы выходят из клетки-хозяина (рис. 17).
Поселяясь в клетках живых организмов, вирусы вызывают многие опасные заболевания: у человека грипп, оспу, корь, полиомиелит, свинку, бешенство, СПИД и многие другие; у растений мозаичную болезнь табака, томатов, огурцов, скручивание листьев, карликовость и др.; у животных ящур, чуму свиней и птиц, инфекционную анемию лошадей и др.
Вопросы к зачету по разделу «Молекулярный уровень живой природы»
Каждому варианту будет предложено 10 вопросов
на каждый вопрос нужно дать ответ одним полным предложением
- Какие элементы входят в состав углеводов? Запишите общую формулу углеводов.
- Какие углеводы входят в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК)?
- Запишите названия наиболее важных дисахаридов.
- Запишите названия наиболее важных полисахаридов.
- Какие полисахариды входят в состав клеточных стенок клеток растений и грибов?
- Какие углеводы накапливаются в клетках растений и животных в качестве запасных веществ?
- Запишите общую формулу аминокислоты.
- Чем представлены первичная и вторичная структуры белков?
- Чем представлены третичная и четвертичная структуры белков?
- Что такое денатурация?
- Какие молекулы относятся к биополимерам?
- Что такое ферменты?
- Как называется участок фермента, взаимодействующий с молекулой субстрата?
- Где в клетке находятся молекулы ДНК?
- Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов ДНК? РНК?
- Сколько водородных связей образуется между комплементарными азотистыми основаниями в ДНК?
- Какие функции выполняют ДНК и РНК в клетке?
- Какие углеводы входят в состав нуклеотидов ДНК? РНК?
- Какие органические молекулы, кроме белков, обладают каталитической активностью?
- Какие виды РНК различают в клетке?
- Где в клетке находятся молекулы РНК?
- Из остатков каких молекул состоят жиры?
- Сколько энергии выделяется при окислении жира по сравнению с углеводами?
- Какие молекулы являются хранителями генетической информации?
- Какие молекулы главный строительный материал клетки? Основной и запасной источник энергии?
- Какой углевод и какое азотистое основание входят в состав АТФ?
- Какое количество энергии выделяется при распаде АТФ до АМФ и 2 молекул Н 3 РО 4 ?
- Почему для нормального обмена веществ организму необходимы витамины?
- Какие нуклеиновые кислоты могут встречаться в вирусах?
- Перечислите 5 заболеваний человека, вызываемых вирусами.
