ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ 10 страница

система шкіл (за Коменським) 64

4. Класно-урочна система Коменського. Принципи

навчання 66

5. Підручники Я.А.Коменського 67

6. Я.А.Коменський про школу, вчителя та моральне

виховання дітей 68

7. Педагогічні ідеї Д. Локка 69

8. Ідея вільного виховання Ж.-Ж. Руссо. Вікова

періодизація та система виховання Ж.-Ж. Руссо 71

9. Педагогічні погляди французьких філософів К.Гельвеція

та Д.Дідро 74

ТЕМА IV ЗАХІДНОЄВРОПЕЙСЬКА ПЕДАГОГІКА КІНЦЯ XVIII - ПЕРШОЇ ПОЛОВИНИ XIX СТОЛІТТЯ..79

1. Життя та педагогічна діяльність Й.Г.Песталоцці 79

2. Ідея гармонійного виховання Песталоцці. його теорія

елементарної освіти та методика початкового

навчання 81

3. Ідеї німецьких педагогів-філантропістів І.Базедова та

Хр. Г. Зальцмана 83

4. Неогуманізм. В. Гумбольдт та його освітні проекти 87

5. Дидактика Ф. Дістервега 88

6. Теорія навчання й виховання Й. Гербарта 91

7. Р.Оуен про формування особистості 95

ТЕМА V ЗАГАЛЬНІ ТЕНДЕНЦІЇ СВІТОВОЇ

ПЕДАГОГІКИ КІНЦЯ XIX - XX СТОЛІТТЯ....99

1. Реформаторська педагогіка (педагогіка вільного

виховання, педагогіка особистості, експериментальна

педагогіка) 100

2. Прагматична педагогіка Джона Дьюї 105

3. Гуманістичні засади освіти й виховання. Рух нового

виховання (М. Монтессорі, С.Френе) 106

4. Ідея цілісного виховання Р. Штайнера 111

5. Ідеї виховання й навчання у педагогіці

екзистенціалізму 113

ТЕМА VI СУЧАСНІ ОСВІТА У НАЙРОЗВИНЕНІШИХ

КРАЇНАХ СВІТУ 118

1. Еволюція освітніх систем у найрозвиненіших країнах на

перетині XXI століття 118

2. Система освіти в США.. 119

3. Освітня система у Великобританії 123

4. Характеристика освітньої системи у Німеччині 126

5. Характеристика освітньої системи у Франції 129

6. Система освіти в Японії ізз

ТЕМА VII НАРОДНА МУДРІСТЬ У ВИХОВАННІ ДІТЕЙ

ТА МОЛОДІ 26

1. Традиції та обряди як основа української

етнопедагогіки 27

2. Засоби народного виховання дітей та молоді ЗО

3. Шляхи народного виховного впливу...ІЧ. 34

4. форми та методи народного виховання зростаючої

особистості 41

ТЕМА VIII ШКОЛА Й ПЕДАПКА КИЇВСЬКОЇ РУСІ (IX-

XIV СТОЛІТТЯ) 137

1. Традиційні засади виховання дітей в Київській Русі.. 137

2. Соціальні умови становлення писемності та виникнення

перших шкіл у Київській Русі 140

3. Зміст та організація навчання у київській русі 141

4. Перекладна література та перші педагогічні пам'ятки

Київської Русі 143

ТЕМА IX ШКОЛА В УКРАЇНІ ПЕРІОДУ ВІДРОДЖЕННЯ

(XVI-СЕРЕДИНА XVIII СТОЛІТТЯ) 148

1. Загальна характеристика культури й освіти українського

Відродження 149

2. Виникнення братських шкіл 151

3. Діяльність козацьких шкіл в Україні (січові, полкові,

музичні та ін.) 152

4. Система виховання лицаря-козака 154

5. Навчальні студії й діяльність громадських об'єднань

студентів У Києво-Могилянській Академії 158

ТЕМА X УКРАЇНСЬКА ПЕДАГОГІКА ЕТАПУ

ВІДРОДЖЕННЯ (XVII - ПОЧАТОК XVIII

СТОЛІТТЯ) 165

1. Вплив Європейських культурних процесів на освітньо-

культурне Відродження в Україні. Перші українські

вчені: П. Русин і Ю. Дрогобич 166

2. Українська граматика М. Смотрицького 168

3. Енциклопедія П. Беринди та риторика

І.Галятовського 169

4. Педагогічні погляди Е. Славинецького та

С.Полоцького 171

5. Освітньо-педагогічна діяльність Ф.Прокоповича 172

ТЕМА XI УКРАЇНСЬКА ШКОЛА І ПЕДАГОГІКА

ПЕРІОДУ РУЇНИ (ДРУГА ПОЛОВИНА XVIII

СТОЛІТТЯ) 177

1. Ідея народності та природовідповідності виховання Г.

Сковороди 178

2. Г. Сковорода про розумове, моральне та трудове

виховання дітей 182

3. Педагогічна діяльність М.В.Ломоносова 186

4. Статут 1786 року Російської імперії про зміст та

особливості шкільної системи , 187

5. Система освіти на Правобережній Україні та Закарпатті

(друга половина XVIII століття) ....195

ТЕМА XII ШКОЛА І ПЕДАГОГІЧНА ДУМКА В УКРАЇНІ

(ПЕРША ПОЛОВИНА XIX СТОЛІТТЯ) 197

1. Загальна характеристика освіти в Україні у першій

половині XIX століття 198

2. Культурно-освітня діяльність західноукраїнських діячів

(М.Шашкевич, І. Вагілевич, Я. Гловацький,

Й. Левицький) 200

3. Педагогіка О. Духновича 202

4. Культурно-просвітницька діяльність Кирило-

мефодіївського товариства (Т.Шевченко, П.Куліш,.

К.Костомаров) 204

ТЕМА XIII ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА К.

УШИНСЬКОГО 212

1. Життя і педагогічна діяльність К.Д.Ушинського.

Світогляд вченого 213

2. Ідея гармонійного розвитку людини 214

3. Ушинський про значення праці у вихованні людини...215

4. Ідея національного виховання К.Ушинського 216

5. Дидактика й методика початкового навчання

К.Ушинського 217

6. Ушинський про підготовку вчителя 219

ТЕМА XIV ОСВІТА ТА ПЕДАГОГІЧНА ДУМКА В

УКРАЇНІ ДРУГОЇ ПОЛОВИНИ XIX

СТОЛІТТЯ 223

1. Стан освіти в Україні у 60-ті роки. Характеристика

громадсько-педагогічних рухів 224

2. Освітньо-педагогічна діяльність М.Пирогова 225

3. Організаційна й педагогічна діяльність М.Корфа 228

4. Просвітницько-педагогічна діяльність,

X. Алчевської 229

5. Теорія й практика вільного виховання Л.Толстого 230

6. Теорія фізичного виховання особистості П Лесгафта.232

ТЕМА XV ІДЕЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ ОСВІТИ Й

ВИХОВАННЯ В УКРАЇНІ (ДРУГА ПОЛОВИНА

XIX СТОЛІТТЯ) 236

1. Ідея національної школи М. Драгоманова 236

2. Наукова й освітня діяльність Наукового товариства

імені Тараса Шевченка 238

3. Ідея національного шкільництва М.Грушевеького 240

4. Загальна характеристика освіти на західноукраїнських

землях 243

5. Педагогічні погляди Ю.Федьковича 246

ТЕМА XVI УКРАЇНСЬКА ШКОЛА Й ПЕДАГОГІКА

ПОЧАТКУ XX СТОЛІТТЯ 250

1. Характеристика системи освіти в Україні на початку XX

століття 251

2. Освітньо-педагогічні ідеї І. Франка 253

3. Педагогічні ідеї Лесі Українки 256

4. Освітня й педагогічна діяльність Т.Лубенця 257

ТЕМА XVII ШКОЛА І ПЕДАГОГІКА УКРАЇНИ (ЕТАПИ УНР ТА НАЦІОНАЛЬНОГО

КОМУНІСТИЧНОГО ВІДРОДЖЕННЯ: 20-ТІ

РОКИ) 260

1. Розробка завдань та змісту національної освіти в

УНР 260

2. Ідея національної школи С. Русової 262

3. Ідея національного рідномовного виховання

І.Огієнка 263

4. Особливості розбудови загальної, професійної й вищої

школи у 20-ті роки XX ст 265

5. Національний виховний ідеал Г. Ващенка 266

ТЕМА XVIII ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА

А. МАКАРЕНКА 269

1. Життя й педагогічна діяльність А.Макаренка 270

2. Теорія і практика колективу А. Макаренка 2.71

3. Ідея поєднання навчання з продуктивною працею

А.Макаренка ("Педагогічна поема", "Прапори на

баштах") 273

4. Проблема сімейного виховання ("Книга для батьків",

"Лекції про виховання дітей") 275

5. Шляхи формування вчителя-вихователя та його

педагогічної майстерності 276

6. Рольовий принцип педагогічної системи

А. Макаренка 277

ТЕМА XIX ШКОЛА І ПЕДАГОГІКА УКРАЇНИ У

РАДЯНСЬКИЙ ПЕРІОД (20-80 РОКИ) 290

1. Національна освіта в 20-ті роки XX століття 291

2. Уніфікація загальної освіти в 30-ті роки 296

3. Особливості становлення освіти у післявоєнний час

(кінець 40-50-ті роки) 298

4. Розвиток освіти й педагогіки у 60-ті роки 300

5. Школа і педагогіка України у період застою (70-80

роки) 301

ТЕМА XX ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА В.

СУХОМЛИНСЬКОГО 304

1. Життя та педагоіічна діяльність

В. Сухомлинського 305

2. Навчання й виховання дітей 6-річного віку 306

3. В. Сухомлинський про формування гуманної

особистості 308

4. Морально-трудове виховання школярів 309

5. Етнічні засади родинного виховання 311

6. Ідеї становлення вчителя-вихователя з 12

ТЕМА XXI УТВЕРДЖЕННЯ ОСВІТИ В УКРАЇНІ НА

СУЧАСНОМУ ЕТАПІ ДУХОВНОГО І

НАЦІОНАЛЬНОГО ВІДРОДЖЕННЯ з 17

1. Утвердження демократичних державно-громадських

засад освіти й виховання молоді 318

2. Реформування освіти на сучасному етапі розвитку

українського суспільства 319

3. Утвердження шляхів та засобів національного

виховання дітей та молоді .....320

4. Особливості реформування професійної, вищої й

педагогічної освіти 321

ТЕМА XXII СУЧАСНІ ТЕНДЕНЦІЇ СВІТОВОЇ

ПЕДАГОГІЧНОЇ НАУКИ 327

1. Технократичні концепції формування особистості 328

2. Концепції виховання особистості авторитарного

раціоналізму 332

3. Психоаналітична концепція особистісного

формування 334

4. Неогуманістичні концепції виховання особистості 338

Додаток А 348

Додаток Б 349

Додаток В 349

Додаток Г 351

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

Левківський Михайло Васильович

ІСТОРІЯ ПЕДАГОГІКИ

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник для студентів

вищих навчальних закладів

Керівник видавничих проектів - Сладкевич Богдан Дизайн - Борисов Борис

Надруковано з авторського оригінал-макета.

Підписано до друку 19.09.2003. Формат 60x90/16.

Ум.друк.арк.17.2. Обл.вид.арк.18.25. Друк офсетний.

Наклад № 1-1000 примірників

Видавництво "Центр навчальної літератури"

вул. Електриків, 23 м.Київ, Україна, 04176

т.ф. 416-01-34, тел. 416-04-47,416-20-63,451-65-95

Е-таіі: оггісе@иаЬоок.сот

Віддруковано з готових діапозитивів замовника в ОП "Житомирська облдрукарня". Зам. 250.

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Все клетки обладают такими свойствами живого как способность к самовоспроизведению, метаболизм (обмен веществ), раздражимость, рост, изменчивость и адаптация к внешней среде. Однако надо учитывать, что каждая клетка многоклеточного организма находится в тесном взаимодействии с другими клетками и что организм - это единое целое, а не сумма клеток.

Клетка обладает сложной структурной организацией и представляет собой систему, дифференцированную на отдельные органеллы. Растительная клетка имеет клеточную стенку и протопласт. Протопласт состоит из ядра с ядрышком, цитоплазмы и включенных в нее мембранных (вакуоль, пластиды, митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, эндоплазматический ретикулум) и немембранных (микротрубочки, рибосомы) органелл. Все органеллы погружены в матрикс цитоплазмы - гиалоплазму или основную плазму (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема строения клетки мезофилла листа (по В. В. Полевому).

Все окруженные полупроницаемой мембраной компоненты клетки представляют собой замкнутые образования, в которых происходят разнообразные биохимические реакции. Цитоплазматический матрикс также разделен на отсеки эндоплазматической сетью. Тем самым достигается дополнительное пространственное разделение (компартментализация).

Основные физиологические функции структурных компонентов клетки: клеточная стенка - обеспечение прочности, защита, опорная функция; плазмалемма - транспорт веществ из и внутрь клетки, защита, рецепция; ядро - хранение и передача генетической информации; ядрышко - синтез РНК; вакуоль - осморегуляция, запасание веществ, переваривание; основная плазма - гликолиз; митохондрии - дыхание; хлоропласты – фотосинтез; аппарат Гольджи - секреция, образование компонентов клеточной стенки; эндоплазматическая ретикулум - транспорт веществ в клетке; лизосомы - внутриклеточное пищеварение; сферосомы - накопление и хранение жира; микротела (пероксисомы, глиоксисомы) - фотодыхание, глиоксалатный цикл; микротрубочки - ориентация микрофибрилл целлюлозы; рибосомы - синтез белка.

2.1. Раздражимость

Это способность клетки реагировать на действие внешних и внутренних факторов – раздражителей и передавать возбуждение в другие клетки. Восприятие раздражения обозначают термином перцепция или рецепция. У растений нет органов чувств, но есть рецепторные белки и клетки, воспринимающие разные воздействия. Различают фото-, хемо- и механорецепторы.

Возбуждение представляет собой измененное состояние клетки. В отсутствие раздражения растительная клетка имеет отрицательный потенциал покоя от -50 до -200 мВ, то есть протоплазма заряжена отрицательно по отношению к наружной поверхности. Это связано с тем. что внутри клетки находится больше ионов хлора и калия, но меньше ионов кальция, чем снаружи.

В ответ на раздражение возникает потенциал противоположного знака - потенциал действия, который может распространяться и на время сравняться или превысить потенциал покоя. Потенциал действия образуется в результате выхода ионов хлора из клетки и поступления ионов кальция в клетку.

Раздражение воспринимается клеткой, если его сила превышает пороговую величину. Следующие друг за другом подпороговые раздражения могут суммироваться, если интервалы между ними незначительны. Минимальное время, необходимое для рецепции, называют временем презентации.

Установлены следующие законы раздражимости:

1. Закон силы раздражения: чем больше раздражение, тем сильнее ответная реакция.

2. Закон длительности раздражения: чем длительнее раздражение, тем сильнее ответная реакция.

3. Закон количества раздражения: чем больше сила раздражения, тем меньше время презентации.

4. Закон градиента раздражения: чем выше скорость нарастания силы раздражителя, тем больше ответная реакция.

При действии чрезмерно сильных и (или) длительных воздействий чувствительность клеток к раздражителю снижается и клетки могут погибнуть.

Реституция - это восстановление исходного состояния после раздражения. Она идет с затратой энергии и тормозится под действием наркотиков, ингибиторов дыхания, при недостатке кислорода и снижении температуры. Во время реституции клетки находятся в рефрактерном периоде, когда новое раздражение не вызывает возбуждения.

2.2. Репликация, транскрипция и трансляция

Хранение наследственной информации осуществляется дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). ДНК - это полимер, мономерами которого являются дезоксирибонуклеотиды. В их состав входят углевод 2-дезокси-b-D-рибоза, остаток фосфорной кислоты и азотистые основания четырех типов: два пуриновых - аденин и гуанин, и два пиримидиновых - тимин и цитозин. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепочек, скрепленных между собой водородными связями между азотистыми основаниями. Полинуклеотидная цепочка образована чередующимися остатками 2-дезокси-b-D-рибозы и фосфорной кислоты, которая присоединена к 5 атому углерода кольца углевода с одной стороны и к 3 атому с другой стороны. Азотистые основания ответвляются от цепочки, присоединяясь к 1 атому углерода кольца углевода. Азотистые основания, противостоящие друг другу в полинуклеотидных цепочках, комплементарны друг другу: пуриновому основанию соответствует пиримидиновое (аденину – тимин, гуанину – цитозин). У каждой цепочки молекулы ДНК один конец заканчивается пятым (фосфатным), а другой - третьим (гидроксильным) углеродным атомом углевода. Они обозначаются как 5’ и 3’- концы. Цепочки в молекуле ДНК антипараллельны. В одной цепочке нуклеотиды связаны в направлении 5’ ® 3’, а в другой - 3’ ® 5’. Полинуклеотидные цепочки образуют двойную спираль. Каждый виток спирали содержит 10 пар азотистых оснований (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема строения молекулы ДНК в виде двойной спирали (а) и прямой лесенки (б) (по В. Олфри и А. Мирскому).

1 – остаток 2-дезокси-β-D-рибозы, 2, 3, 4, 5 – азотистые основания (тимин, аденин, гуанин, цитозин, соответственно), 6 – остатки фосфорной кислоты.

Во время репликации (синтеза) ДНК каждая из цепей родительской ДНК служит матрицей для образования комплементарной дочерней цепи из предшественников – дезоксирибонуклеозидтрифосфатов: дезоксиаденозин-, дезоксицитидин-, дезоксигуанозин- и дезокситимидинтрифосфата. При их полимеризации происходит освобождение молекул пирофосфата, которые расщепляются пирофосфатазой. Репликация ДНК осуществляется по полуконсервативному механизму: одна из цепей дочерней молекулы ДНК является частью родительской молекулы, а другая – вновь синтезированной.

ДНК-полимераза способна синтезировать ДНК только в направлении от 5¢-конца к 3¢-концу. Поэтому на одной цепи ДНК образование дочерней цепи, называемой ведущей, происходит непрерывно, синтез другой цепи происходит прерывисто в виде коротких фрагментов Оказаки, получивших свое название в честь ученого, впервые их обнаружившего. Эта вторая дочерняя цепь получила название отстающей. Фрагменты Оказаки также синтезируются в направлении 5¢ ® 3¢, но перемещение ДНК-полимеразы вдоль матричной цепи ДНК при образовании каждого фрагмента противоположно направлению движения при синтезе ведущей цепи. Ведущая и отстающая цепи ДНК синтезируются координировано, что обеспечивается димеризацией ДНК-полимеразных комплексов у бактерий и наличием разных ДНК-полимераз у эукариотов. Для соединения двух фрагментов Оказаки ДНК-лигазой сначала удаляется РНК-затравка с помощью экзонуклеазы и РНКазы Н – нуклеазы, специфически расщепляющей РНК в ДНК-РНК-гибридах.

Процесс репликации ДНК разделяют на три этапа: инициацию, элонгацию и терминацию. Для начала репликации необходим праймер (затравка) – короткий олигодезокси- или олигорибонуклеотид, комплементарный соответствующему участку ДНК-матрицы.

В ходе репликации ДНК ее цепи расходятся из точки репликации, образуя Y-подобную структуру, которая называется репликативной вилкой. Именно в этом месте локализован репликативный комплекс, состоящий из нескольких белков. ДНК-хеликаза перемещается в репликативной вилке впереди ДНК-синтезирующего комплекса, расплетает цепи родительской ДНК и стимулирует образование затравок праймазой. ДНК-синтезирующий комплекс содержит ДНК-полимеразу, подвижный связывающий белок RPA и ДНК-зависимую АТФазу, которая узнает и связывается с единственным праймером ведущей цепи ДНК и с каждым праймером фрагментов Оказаки отстающей цепи, что делает возможным присоединение к праймерам ДНК-полимеразы и белка RPA. RPA связывается с образующимися одноцепочечными участками, облегчая процесс расплетения. RPA охватывает молекулу ДНК позади ДНК-зависимой АТФазы, стимулирует АТФазную активность и оставляет 3¢-конец праймера доступным для ДНК-полимеразы. ДНК-полимераза начинает элонгацию цепей ДНК, присоединяя первый дезоксирибонуклеозидмонофосфат к 3¢-концевому нуклеотиду РНК-затравки.

Передача информации от ДНК осуществляется посредством информационной или матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК). Синтез мРНК называется транскрипцией. Молекула мРНК, комплементарная одной из цепей матричной ДНК, образуется в ходе сополимеризации четырех рибонуклеозидтрифосфатов (аденин-, гуанозин-, цитозин- и урацилтрифосфата) с образованием 3¢-5¢-фосфодиэфирных связей и освобождением неорганического пирофосфата. Транскрипцию осуществляет фермент ДНК-зависимая РНК-полимераза. Синтез мРНК молекулами РНК-полимеразы начинается в определенных местах ДНК, называемых промоторами, и завершается на особых нуклеотидных последовательностях – терминаторах. Совокупность нуклеотидов ДНК, заключенных между промотором и терминатором, называют транскрипционной единицей или транскриптоном.

Процесс транскрипции подразделяют на 4 стадии: связывание РНК-полимеразы с ДНК и распознавание промотора, инициация, элонгация и терминация. Предполагается, что после первоначального непрочного связывания с ДНК в случайном месте молекула РНК-полимеразы перемещается вдоль двойной спирали ДНК до тех пор, пока не обнаружит последовательность нуклеотидов промотора. В этом месте связывание молекулы фермента с ДНК становится более прочным. Инициация транскрипции начинается с образования на промоторе предъиниционного комплекса, состоящего из РНК-полимеразы и матричной ДНК. После сборки предъинициационный комплекс претерпевает температурно-зависимые конформационные изменения, которые сопровождаются локальным плавлением, то есть расплетением двойной спирали ДНК, и комплекс становится способным к транскрипции. При наличии рибонуклеозидтрифосфатов происходит образование первых фосфодиэфирных связей в молекуле синтезируемой мРНК, после чего начинается стадия элонгации, то есть последовательное удлинение синтезируемой молекулы мРНК.

В 1992 г. М. Чэмберлен с сотрудниками разработали общую модель элонгации мРНК, согласно которой перемещение РНК-полимеразы вдоль ДНК и присоединение нуклеотидов к растущей цепи мРНК в активном центре фермента разделены во времени. Это разделение возможно потому, что у РНК-полимеразы имеется два сайта (участка), удерживающих растущую цепь мРНК, и два участка связывания ДНК-матрицы. Молекула РНК-полимеразы перемещается вдоль ДНК подобно гусенице: когда один сайт связывания ДНК фиксирован, другой перемещается вперед. ДНК-зависимые РНК-полимеразы фагов, состоящие из одной субъединицы, синтезируют РНК в условиях in vitro со скоростью 200-400 нуклеотидов в секунду. При перемещении фермента вдоль матрицы цепи ДНК подвергаются плавлению и повторному отжигу, в результате которого восстанавливается исходная структура ДНК. Стадия элонгации заканчивается после достижения РНК-полимеразой терминатора транскрипции. Затем синтезированная РНК и РНК-полимераза освобождаются из транскрипционного комплекса. Только минус-цепь ДНК служит матрицей для синтеза мРНК.

Участки ДНК, несущие информацию о строении белка - экзоны, разделены неинформативными интронами. В процессе транскрипции считывается информация как с экзонов, так и с интронов. Образуется предшественник мРНК - про-мРНК. Молекулы про-мРНК претерпевают созревание - процессинг. В ядре из про-мРНК происходит вырезание интронов и объединение экзонов - сплайсинг. К образовавшейся мРНК прикрепляется особая группировка поли-А и к одному из концов мРНК присоединяется защитная химическая группировка КЭП. После этого мРНК соединяется с белком, образуя инфорсому. Она выходит через поры в ядерной оболочке в цитоплазму. мРНК высвобождается из инфорсомы и одноцепочечная неспирализованная молекула мРНК присоединяется к участку малой субъединицы рибосомы, который примыкает к большой субъединице. К рибосоме прикрепляется небольшой участок цепи мРНК, содержащий один кодон, состоящий из трех азотистых оснований. Один кодон соответствует одной аминокислоте. Однако некоторые аминокислоты кодируются несколькими разными кодонами. Таким образом, первый этап синтеза белка - трансляции заключается в образовании комплекса между мРНК и рибосомой.

Перенос аминокислот в цитоплазме к рибосомам осуществляется транспортными РНК ( тРНК или 4S-РНК) из 70-80 нуклеотидов с молекулярной массой 25-30 кД. Они составляют почти 10 % от всей клеточной РНК и растворены в гиалоплазме. Поэтому тРНК еще называют растворимой РНК. В состав белков входят 20 аминокислот и каждой аминокислоте соответствует своя тРНК. Благодаря определенному расположению комплементарных нуклеотидов полинуклеотидная цепочка тРНК образует вторичную структуру, получившей название “клеверного листа”. Рентгеноструктурный анализ позволил установить третичную структуру тРНК. Она оказалась составленной из двух стеблей наподобие латинской буквы L.

Каждая тРНК имеет триплет оснований - антикодон, ответственный за прикрепление к комплементарному кодону мРНК. Для того, чтобы аминокислота присоединилась к тРНК необходима ее активация или обогащение энергией. Активация аминокислоты происходит за счет ее реакции с аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) - вещества с макроэргическими связями (~). Реакция идет при участии фермента аминоацилсинтетазы (кодазы). Образовавшийся аминоациладенилат остается связанным с ферментом и вступает в реакцию с тРНК с образованием аминоацил-тРНК.

Аминоацил-тРНК антикодоном присоединяется к кодону мРНК на малой субъединице рибосомы. После того как первая аминокислота со своей тРНК вошла в малую субъединицу рибосомы, происходит смыкание малой и большой субъединиц рибосомы. После смыкания субъединиц тРНК вместе с аминокислотой переносится на большую субъединицу. Одновременно мРНК перемещается на один кодон. В результате в малую субъединицу входит следующий кодон, кодирующий другую аминокислоту. К этому кодону с помощью антикодона присоединяется вторая тРНК со своей аминокислотой. В рибосоме оказываются две аминокислоты, ориентированные друг около друга таким образом, что карбоксильная группа первой аминокислоты оказывается рядом с аминогруппой второй аминокислоты. В результате сближения этих групп и с участием фермента большой субъединицы рибосомы пептидилтрансферазы аминокислоты соединяются пептидной связью. Образовавшийся дипептид присоединен ко второй тРНК, а первая тРНК освобождается и уходит в цитоплазму. В результате дипептид со второй тРНК оказывается связанным с большой субъединицей рибосомы, а мРНК перемещается еще на один кодон (рис. 2.3). Присоединение аминокислотных остатков - элонгация повторяется многократно, пока не образуется полипептидная цепочка белка. Окончание образования полипептидной цепочки - терминация связано с тем, что в малую субъединицу вступает терминальный кодон мРНК. Образовавшаяся полипептидная цепочка покидает рибосому. Большое значение имеет объединение рибосом в цепочки - полисомы. В этом случае одна молекула мРНК может последовательно присоединяться к ним и служить матрицей для синтеза нескольких одинаковых молекул белка. Когда синтез белка закончен, мРНК распадается. Синтез белковой молекулы идет с большой скоростью и поэтому время жизни мРНК невелико (от нескольких секунд до 1-2 минут). Однако, на определенных фазах развития растений (например, в набухающих и прорастающих семенах) синтезируются так называемые долгоживущие молекулы мРНК.

Рис. 2.3. Схема синтеза полипептидной цепи в рибосоме (по В. В. Полевому).

В заключение можно сказать, что из поколения в поколение передаются молекулы ДНК, которые несут в себе информацию о составе белковых молекул. План построения белка записан в ДНК с помощью триплетного кода, представленного чередованием азотистых оснований. Под влиянием внешних условий или спонтанно ДНК может изменяться. Эти изменения могут быть полезными, бесполезными и вредными. Полезные изменения, дающие организмам преимущество в борьбе за существование, могут закрепляться по наследству в ходе естественного или искусственного отбора.

Возникающие в процессе трансляции белки являются полимерами, мономерами которых служат аминокислоты. Белки представляют собой цепочки остатков аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. Молекулярная масса белков зависит от количества мономеров и колеблется от нескольких тысяч до миллионов. Разнообразие белков определяется различной последовательностью аминокислотных остатков. Белки, также как и аминокислоты - амфотерные соединения, то есть имеют положительный и отрицательные заряды. У каждого белка своя изоэлектрическая точка - значение рН, при которой молекула белка не имеет заряда.

Молекула белка имеет первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру. Первичная структура определяется последовательностью аминокислотных остатков в белковой молекуле. Между аминокислотами, входящими в полипептидную цепочку, возможны водородные и другие связи. В результате этого полипептидная цепочка приобретает особенное расположение в пространстве, чаще всего в виде спирали. Это вторичная структура. По конформации полипептидной цепи различают фибриллярные и глобулярные белки. Фибриллярные белки сохраняют вытянутую форму спирали. У глобулярных белков спираль сворачивается в шарообразную глобулу, которая представляет собой третичную структуру белка. Она поддерживается кроме водородных связей гидрофобными взаимодействиями и дисульфидными связями, возникающими между двумя сульфгидрильными (SH) группами. Белки могут состоять из нескольких полипептидных цепочек и их взаимное расположение в пространстве и вокруг друг друга представляет собой четвертичную структуру.

2.3. Регуляции ферментативной активности в клетке

Химические процессы в клетке протекают с большой скоростью благодаря действию биологических катализаторов - ферментов или энзимов. Белковую часть фермента называют апоферментом. Небелковый компонент, прочно связанный, называют простетической группой, слабо связанный, обслуживающий несколько ферментов - коферментом. В состав простетических групп и коферментов входят металлы (железо, медь, цинк), витамины и их производные. Эндоферменты функционируют в клетке, а экзоферменты выделяются из клетки или локализуются в плазмалемме и действуют снаружи от нее.

Ферменты обладают специфичностью как к субстратам (субстратная специфичность), так и к определенным химическим реакциям (специфичность действия). Названия ферментов обычно заканчиваются суффиксом “аза”, за исключением некоторых общепринятых названий, например, пепсин, трипсин и другие. Название, как правило, отражает природу субстрата (хитиназа расщепляет хитин), или функцию фермента (аминотрансфераза переносит аминогруппы), или же то и другое вместе (алкогольдегидрогеназа). Ферменты разделяют на 6 классов: 1) оксиредуктазы - катализируют окислительно-восстановительные реакции, 2) трансферазы - перенос целых атомных группировок от одного соединения к другому, 3) гидролазы - распад органических соединений с участием воды, 4) лиазы - присоединение какой-либо атомной группировки к органическим соединениям или отщепление от субстратов определенной группы без участия воды, 5) изомеразы - превращение одних изомеров в другие, 6) лигазы или синтетазы - синтез органических соединений, происходящий при участии АТФ с использованием энергии этой кислоты.