Химический состав живых систем.

§ Макроэлементы составляют до 99 % массы клетки, из которых до 98 % приходится на 4 элемента: кислород, азот, водород и углерод.

§ Микроэлементы – преимущественно ионы металлов (кобальта, меди, цинка и др.) и галогенов (йода, брома и др.). Они содержатся в количествах от 0,001 % до 0,000001 %.

§ Ультрамикроэлементы. Их концентрация ниже 0,000001 %. К ним относят золото, ртуть, селен и др.

§ Большая часть неорганических веществ в клетке находится в виде солей – либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.

§ Из катионов важны K+, Na+, Ca2+ , Mg2+,

§ Из анионов важны H2PO4- , Cl-, HCO3-.

Основными органическими соединениями клетки являются:

§ Белки

§ Жиры

§ Углеводы

§ Нуклеиновые кислоты

Биогенные элементы:

• Азот
• Углерод
• Кислород
• Водород
• Фосфор
• Калий
• Кальций
• Сера
• Магний

Элементы и соединения, требующиеся организмам в сравнительно больших количествах, называют макроэлементами.С О Н N P S Ca Mg Na

Элементы и их соединения, которые хоть и необходимы для жизнедеятельности биологических систем, но требуются в крайне малых количествах обычно называют следовыми или микроэлементами.

Fe Mn Cu Zn Si В Mo Cl

Нуклеиновые кислоты:

§ Нуклеиновые кислоты – это фосфорсодержащие биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды

§ Существует 2 вида нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат углевод дезокси-рибозу, в состав РНК – рибозу

ДНК:

§ ДНК представляет собой спираль, состоящую из двух комплементарных полинуклеотидных цепей, закрученных вправо.

§ В состав нуклеотидов ДНК входят:

§ азотистое основание

§ дезоксирибоза

§ остаток фосфорной кислоты.

§ Азотистые основания делят на

§ пуриновые (аденин и гуанин)

§ пиримидиновые (тимин и цитозин).

§ Две цепи нуклеотидов соединяются между собой через азотистые основания по принципу комплементарности: между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином – три

§ А II Т

§ Г III Ц

Функции ДНК:

§ обеспечивает сохранение и передачу генетической информации

§ регуляция всех процессов

§ Авто-репродукция ДНК

§ Процесс самовоспроизведения (ДНК называется репликацией. Репликация обеспечивает копирование генетической информации и передачу ее из поколения в поколение

§ Репликация происходит в синтетический период интерфазы митоза. Фермент репликаза движется между двумя цепями спирали ДНК и разрывает водородные связи между азотистыми основаниями.

§ Затем к каждой из цепочек с помощью фермента ДНК-полимеразы по принципу комплементарности достраиваются нуклеотиды дочерних цепочек. В результате репликации образуются две идентичные молекулы ДНК. Количество ДНК в клетке удваивается

РНК:

РНК – одноцепочечный полимер из полинуклеотидов.

В состав нуклеотидов РНК входят:

- азотистые основания

- углевод рибоза

- остаток фосфорной кислоты

Азотистые основания делят на:

- пуриновые (аденин, гуанин)

- пиримидиновые (урацил, цитозин)

3 вида РНК:

§ Информационная РНК (и-РНК) выполняет функцию переноса наследственной информации из ядра в цитоплазму клетки.

§ Транспортная РНК (т-РНК), имеет самую короткую и сложную цепь, доставляет аминокислоты к рибосомам в процессе трансляции – биосинтеза белка.

§ Рибосомальная РНК (р-РНК) имеет цепь средней длины и определяет структуру рибосом.

Генетический код:

• Ген — структурная и функциональная единица наследственности контролирующая развитие определённого признака или свойства.

§ Гены — это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулыбелка или одной молекулы РНК.

• Сущность кода ДНК состоит в том, что каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК из трех рядом стоящих нуклеотидов – триплета (кодона).

Свойства генетического кода:

• Генетический код однозначен. Каждый кодон шифрует одну аминокислоту.
• Между генами имеются «знаки препинания». Каждый ген кодирует одну белковую цепочку. Поэтому в генетическом коде существуют три специальных триплета (УАА, УАГ, УГА), каждый из которых обозначает прекращение синтеза одной беловой цепи. Они находятся в конце каждого гена.
• Внутри гена нет «знаков препинания». Нарушение смысла может возникнуть при выпадении одного или дух нуклеотидов из гена. Ген в цепи ДНК имеет строго фиксированное начало считывания.
• Код универсален. Код един для всех живущих на Земле существ. У бактерий, грибов, человека, краба, астры одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты.

Хромосомы:

§ Информация, записанная в ДНК, хранится в хромосомах.

§ Хромосомы имеют сложное строение. В начальных и средних фазах клеточного деления они состоят из двух тесно прилегающих друг к другу нитевидных или палочкообразных телец, называемых хроматидами. Каждому виду растений и животных свойственно точно определенное число хромосом.

§ Хромосомы, имеющие одинаковое строение, называют гомологичными. Негомологичные хромосомы имеют различное строение. Все соматические (неполовые) клетки имеют двойной набор хромосом – диплоидный.

§ В половых клетках – гаплоидный, или половинный набор хромосом.

Мутации:

§ Мутации – это редкие, случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном, целые хромосомы, их части или отдельные гены.

§ Они могут быть полезны, вредны и нейтральны для организмов

§ Геномными называют мутации, приводящие к изменению числа хромосом.

§ Структурные изменения хромосом

§ АБВГДЕ – нормальный порядок генов

§ АБВВГДЕ - удвоение, ДУПЛИКАЦИЯ

§ АБВДЕ- нехватка участка, ДЕЛЕЦИЯ

§ АБГВДЕ - поворот на 180 град., ИНВЕРСИЯ

§ АБВГМК – перемещение на другую хромосому, ТРАНСЛОКАЦИЯ

§ Генные мутации – наиболее часто встречающийся класс мутационных изменений.

§ Генеративные и соматические мутации. Мутации могут возникнуть в любых клетках организма. Те из них, которые возникают в клетках половых зачатков и зрелых половых клетках, получили название генеративных. Мутации, возникающие во всех клетках тела, за исключением половых, называют соматическими.

Основные положения мутационной теории:

• - мутации – это дискретные изменения наследственного материала;
• - мутации – редкие события;
• - мутации могут устойчиво передаваться из поколения в поколение;

§ - мутации возникают ненаправленно (спонтанно) и, в отличие от модификаций, не образуют непрерывных рядов изменчивости