Rozwiążę egzamin ze składu chemicznego komórki. Materiał przygotowujący do egzaminu Unified State Exam (GIA) z biologii (klasa 11) na temat: Skład chemiczny komórki (przygotowanie do egzaminu Unified State Exam)
Skład chemiczny organizmów żywych można wyrazić w dwóch postaciach - atomowej i molekularnej.
Skład atomowy (pierwiastkowy). charakteryzuje stosunek atomów pierwiastków wchodzących w skład organizmów żywych.
Skład molekularny (materiałowy). odzwierciedla stosunek cząsteczek substancji.
Skład elementarny
Na podstawie ich względnej zawartości elementy tworzące organizmy żywe dzieli się na trzy grupy.
Grupy pierwiastków ze względu na ich zawartość w organizmach żywych
Makroelementy stanowią większość procentowego składu organizmów żywych.
Zawartość niektórych pierwiastków chemicznych w obiektach naturalnych
Element | W organizmach żywych, % mokrej masy | W skorupie ziemskiej,% | W wodzie morskiej,% |
Tlen | 65–75 | 49,2 | 85,8 |
Węgiel | 15–18 | 0,4 | 0,0035 |
Wodór | 8–10 | 1,0 | 10,67 |
Azot | 1,5–3,0 | 0,04 | 0,37 |
Fosfor | 0,20–1,0 | 0,1 | 0,003 |
Siarka | 0,15–0,2 | 0,15 | 0,09 |
Potas | 0,15–0,4 | 2,35 | 0,04 |
Chlor | 0,05–0,1 | 0,2 | 0,06 |
Wapń | 0,04–2,0 | 3,25 | 0,05 |
Magnez | 0,02–0,03 | 2,35 | 0,14 |
Sód | 0,02–0,03 | 2,4 | 1,14 |
Żelazo | 0,01–0,015 | 4,2 | 0,00015 |
Cynk | 0,0003 | < 0,01 | 0,00015 |
Miedź | 0,0002 | < 0,01 | < 0,00001 |
Jod | 0,0001 | < 0,01 | 0,000015 |
Fluor | 0,0001 | 0,1 | 2,07 |
Nazywa się pierwiastki chemiczne wchodzące w skład organizmów żywych i jednocześnie pełniące funkcje biologiczne biogenny. Nawet tych, które znajdują się w komórkach w znikomych ilościach, nie da się niczym zastąpić i są one absolutnie niezbędne do życia. Są to głównie makro- i mikroelementy. Fizjologiczna rola większości mikroelementów nie została poznana.
Rola składników odżywczych w organizmach żywych
Nazwa przedmiotu | Symbol elementu | Rola w organizmach żywych |
Węgiel | Z | Wchodzi w skład substancji organicznych, w postaci węglanów wchodzi w skład muszli mięczaków, polipów koralowców, powłok ciał pierwotniaków, układu buforowego wodorowęglanów (HCO 3-, H 2 CO 3) |
Tlen | O | |
Wodór | N | Zawiera wodę i materię organiczną |
Azot | N | Część wszystkich aminokwasów, kwasów nukleinowych, ATP, NAD, NADP, FAD |
Fosfor | R | Część kwasów nukleinowych, ATP, NAD, NADP, FAD, fosfolipidy, tkanka kostna, szkliwo zębów, układ buforów fosforanowych (HPO 4, H 2 PO 4-) |
Siarka | S | Wchodzi w skład aminokwasów zawierających siarkę (cystyna, cysteina, metionina), insuliny, witaminy B1, koenzymu A, wielu enzymów, uczestniczy w tworzeniu trzeciorzędowej struktury białek (tworzenie wiązań dwusiarczkowych), w fotosyntezie bakteryjnej (siarka jest częścią bakteriochlorofilu, H2S jest źródłem wodoru), utlenianie związków siarki jest źródłem energii w chemosyntezie |
Chlor | kl | Przeważający jon ujemny w organizmie, uczestniczy w tworzeniu potencjałów błonowych komórek, ciśnieniu osmotycznym dla roślin do wchłaniania wody z gleby i turgorowym w celu utrzymania kształtu komórki, procesach wzbudzenia i hamowania w komórkach nerwowych, wchodzi w skład kwasu chlorowodorowego kwas soku żołądkowego |
Sód | Nie | Główny zewnątrzkomórkowy jon dodatni bierze udział w tworzeniu potencjałów błonowych komórek (w wyniku działania pompy sodowo-potasowej), ciśnieniu osmotycznym umożliwiającym roślinom pobieranie wody z gleby oraz turgorowym pozwalającym na utrzymanie kształtu komórki, w utrzymaniu tętno (wraz z jonami K+ i Ca2+) |
Potas | K | Przeważający jon dodatni wewnątrz komórki, uczestniczy w tworzeniu potencjałów błony komórkowej (w wyniku działania pompy sodowo-potasowej), utrzymaniu rytmu serca (wraz z jonami Na+ i Ca 2+), aktywuje enzymy biorące udział w syntezie białek |
Wapń | Ok | Wchodzi w skład kości, zębów, muszli i bierze udział w regulacji selektywnej przepuszczalności błony komórkowej i procesów krzepnięcia krwi; utrzymanie tętna (wraz z jonami K + i Na 2+), tworzenie żółci, aktywacja enzymów podczas skurczu włókien mięśni poprzecznie prążkowanych |
Magnez | Mg | Zawiera chlorofil i wiele enzymów |
Żelazo | Fe | Część hemoglobiny, mioglobiny i niektórych enzymów |
Miedź | Cu | |
Cynk | Zn | Zawarty w niektórych enzymach |
Mangan | Mn | Zawarty w niektórych enzymach |
Molibden | Pon | Zawarty w niektórych enzymach |
Kobalt | Współ | Zawiera witaminę B12 |
Fluor | F | Część szkliwa zębów i kości |
Jod | I | Część hormonu tarczycy - tyroksyna |
Brom | br | Zawiera witaminę B1 |
Bor | W | Wpływa na wzrost roślin |
Skład molekularny
Pierwiastki chemiczne wchodzą w skład komórek w postaci jonów i cząsteczek substancji nieorganicznych i organicznych. Najważniejszymi substancjami nieorganicznymi w komórce są woda i sole mineralne, najważniejszymi substancjami organicznymi są węglowodany, lipidy, białka i kwasy nukleinowe.
Zawartość chemiczna w komórce
Substancje nieorganiczne
Woda
Woda- dominująca substancja wszystkich żywych organizmów. Posiada unikalne właściwości ze względu na swoje cechy strukturalne: cząsteczki wody mają kształt dipola, a pomiędzy nimi tworzą się wiązania wodorowe. Średnia zawartość wody w komórkach większości organizmów żywych wynosi około 70%. Woda w komórce występuje w dwóch postaciach: bezpłatny(95% całej wody komórkowej) i powiązany(4–5% związane z białkami). Funkcje wody przedstawiono w tabeli.
Funkcje wody
Funkcjonować | Charakterystyka |
Woda jako rozpuszczalnik | Najbardziej znanym rozpuszczalnikiem jest woda, rozpuszcza się w niej więcej substancji niż w jakiejkolwiek innej cieczy. Wiele reakcji chemicznych zachodzących w komórce ma charakter jonowy i dlatego zachodzi tylko w środowisku wodnym. Cząsteczki wody są polarne, zatem substancje, których cząsteczki są również polarne, dobrze rozpuszczają się w wodzie, a substancje, których cząsteczki nie są polarne, są w wodzie nierozpuszczalne (słabo rozpuszczalne). Substancje rozpuszczające się w wodzie nazywa się hydrofilowy(alkohole, cukry, aldehydy, aminokwasy), nierozpuszczalne - hydrofobowy(kwasy tłuszczowe, celuloza). |
Woda jako odczynnik | Woda bierze udział w wielu reakcjach chemicznych: reakcjach hydrolizy, polimeryzacji, w procesie fotosyntezy itp. |
Transport | Poruszanie się po całym organizmie wraz z wodą rozpuszczonych w nim substancji do poszczególnych jego części i usuwanie zbędnych produktów z organizmu. |
Woda jako termostabilizator i termostat | Funkcja ta wynika z takich właściwości wody, jak duża pojemność cieplna (ze względu na obecność wiązań wodorowych): łagodzi wpływ na organizm znacznych zmian temperatury w otoczeniu; wysoka przewodność cieplna (ze względu na mały rozmiar cząsteczek) pozwala ciału utrzymać tę samą temperaturę w całej swojej objętości; wysokie ciepło parowania (ze względu na obecność wiązań wodorowych): woda służy do chłodzenia organizmu podczas pocenia się u ssaków i transpiracji u roślin. |
Strukturalny | Cytoplazma komórek zawiera zwykle od 60 do 95% wody i to ona nadaje komórkom normalny kształt. U roślin woda utrzymuje turgor (elastyczność błony endoplazmatycznej), u niektórych zwierząt pełni funkcję hydrostatycznego szkieletu (meduzy, glisty). Jest to możliwe dzięki takiej właściwości wody, jak całkowita nieściśliwość. |
Sole mineralne
Sole mineralne w roztworze wodnym komórki dysocjują na kationy i aniony.
Najważniejsze kationy to K +, Ca 2+, Mg 2+, Na +, NH 4+,
Najważniejsze aniony to Cl -, SO 4 2-, HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, HCO 3 -, NO 3 -.
Ważne jest nie tylko stężenie, ale także stosunek poszczególnych jonów w komórce.
Funkcje minerałów przedstawiono w tabeli.
Funkcje minerałów
Funkcjonować | Charakterystyka |
Utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej | Najważniejszymi układami buforowymi u ssaków są fosforany i wodorowęglany. Układ buforu fosforanowego (HPO 4 2-, H 2 PO 4 -) utrzymuje pH płynu wewnątrzkomórkowego w zakresie 6,9–7,4. Układ wodorowęglanowy (HCO 3 -, H 2 CO 3) utrzymuje pH środowiska zewnątrzkomórkowego (osocza krwi) na poziomie 7,4. |
Udział w tworzeniu potencjałów błon komórkowych | Zewnętrzna błona komórkowa zawiera tak zwane pompy jonowe. Jedną z nich jest pompa sodowo-potasowa – białko, które przenika przez błonę komórkową, pompuje jony sodu do komórki i wypompowuje z niej jony sodu. W tym przypadku na każde dwa wchłonięte jony potasu wydalane są trzy jony sodu. W rezultacie powstaje różnica ładunków (potencjałów) pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnią błony komórkowej: strona wewnętrzna jest naładowana ujemnie, strona zewnętrzna jest naładowana dodatnio. Do przeniesienia wzbudzenia wzdłuż nerwu lub mięśnia konieczna jest różnica potencjałów. |
Aktywacja enzymów | Jony Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn, Co i innych metali są składnikami wielu enzymów, hormonów i witamin. |
Wytworzenie ciśnienia osmotycznego w komórce | Większe stężenie jonów soli wewnątrz komórki zapewnia napływ do niej wody i wytworzenie ciśnienia turgorowego. |
Budownictwo (konstrukcyjne) | Związki azotu, fosforu, siarki i innych substancji nieorganicznych służą jako źródło materiału budowlanego do syntezy cząsteczek organicznych (aminokwasów, białek, kwasów nukleinowych itp.) i wchodzą w skład szeregu struktur nośnych komórki i organizmu . Sole wapnia i fosforu wchodzą w skład tkanki kostnej zwierząt. |
Ponadto kwas solny wchodzi w skład soku żołądkowego zwierząt i ludzi, przyspieszając proces trawienia białek pokarmowych. Pozostałości kwasu siarkowego pomagają usuwać obce substancje z organizmu. Sole sodowe i potasowe kwasów azotawego i fosforowego, sól wapniowa kwasu siarkowego są ważnymi składnikami mineralnego odżywiania roślin, dodawane są do gleby jako nawozy.
Materia organiczna
Polimer- łańcuch wieloogniwowy, w którym ogniwem jest stosunkowo prosta substancja - monomer. Są polimery liniowe i rozgałęzione, homopolimery(wszystkie monomery są takie same - reszty glukozy w skrobi) i heteropolimery(różne monomery - reszty aminokwasowe w białkach), regularny(grupa monomerów w polimerze powtarza się okresowo) i nieregularny(nie ma widocznej powtarzalności jednostek monomeru w cząsteczkach).
Polimery biologiczne- Są to polimery wchodzące w skład komórek organizmów żywych i produktów ich metabolizmu. Biopolimery to białka, kwasy nukleinowe i polisacharydy. Właściwości biopolimerów zależą od liczby, składu i kolejności ułożenia monomerów wchodzących w ich skład. Zmiana składu i kolejności monomerów w strukturze polimeru prowadzi do powstania znacznej liczby wariantów makrocząsteczek biologicznych.
Węglowodany
Węglowodany- związki organiczne składające się z jednej lub wielu cząsteczek cukrów prostych. Zawartość węglowodanów w komórkach zwierzęcych wynosi 1–5%, a w niektórych komórkach roślinnych sięga 70%.
Wyróżnia się trzy grupy węglowodanów: monosacharydy, oligosacharydy(składają się z 2–10 cząsteczek cukrów prostych), polisacharydy(składają się z więcej niż 10 cząsteczek cukru). Łącząc się z lipidami i białkami, powstają węglowodany glikolipidy i glikoproteiny.
Charakterystyka węglowodanów
Grupa | Struktura | Charakterystyka |
Monosacharydy (lub cukry proste) | Są to ketonowe lub aldehydowe pochodne alkoholi wielowodorotlenowych. | W zależności od liczby atomów węgla rozróżnia się je triozy, tetrozy, pentozy(ryboza, deoksyryboza), heksozy(glukoza, fruktoza) i heptozy. W zależności od grupy funkcyjnej cukry dzielą się na aldozy zawierające grupę aldehydową (glukozę, rybozę, deoksyrybozę) i ketoza zawierający grupę ketonową (fruktozę). Monosacharydy są bezbarwnymi, krystalicznymi ciałami stałymi, łatwo rozpuszczalnymi w wodzie i zwykle mają słodki smak. Monosacharydy mogą występować w postaciach acyklicznych i cyklicznych, które łatwo ulegają wzajemnemu przekształceniu. Oligo- i polisacharydy powstają z cyklicznych form monosacharydów. |
Oligosacharydy | Składają się z 2–10 cząsteczek cukrów prostych. W naturze są one reprezentowane głównie przez disacharydy, składające się z dwóch monosacharydów połączonych ze sobą wiązaniem glikozydowym. | Najczęściej maltoza, czyli cukier słodowy, składający się z dwóch cząsteczek glukozy; laktoza, który jest częścią mleka i składa się z galaktozy i glukozy; sacharoza lub cukier buraczany, w tym glukoza i fruktoza. Disacharydy, podobnie jak monosacharydy, są rozpuszczalne w wodzie i mają słodki smak. |
Polisacharydy | Składają się z ponad 10 cząsteczek cukru. W polisacharydach cukry proste (glukoza, galaktoza itp.) są połączone ze sobą wiązaniami glikozydowymi. Jeśli występuje tylko 1–4 wiązania glikozydowe, powstaje liniowy, nierozgałęziony polimer (celuloza), a jeśli występuje zarówno 1–4, jak i 1–6 wiązań, polimer będzie rozgałęziony (skrobia, glikogen). Polisacharydy tracą słodki smak i zdolność rozpuszczania się w wodzie. | Celuloza- liniowy polisacharyd składający się z cząsteczek β-glukozy połączonych 1–4 wiązaniami. Celuloza jest głównym składnikiem ściany komórkowej roślin. Jest nierozpuszczalny w wodzie i ma dużą wytrzymałość. U przeżuwaczy celuloza jest rozkładana przez enzymy bakterii, które stale żyją w specjalnej części żołądka. Skrobia i glikogen są głównymi formami magazynowania glukozy odpowiednio u roślin i zwierząt. Znajdujące się w nich reszty α-glukozy są połączone wiązaniami 1–4 i 1–6 glikozydowymi. Chityna tworzy egzoszkielet (skorupę) u stawonogów i wzmacnia ścianę komórkową u grzybów. |
Funkcje węglowodanów przedstawiono w tabeli.
Funkcje węglowodanów
Funkcjonować | Charakterystyka |
Energia | Utleniając cukry proste (głównie glukozę), organizm otrzymuje większość potrzebnej mu energii. Po całkowitym rozkładzie 1 g glukozy uwalniane jest 17,6 kJ energii. |
Składowanie | Skrobia (w roślinach) i glikogen (u zwierząt, grzybów i bakterii) działają jako źródło glukozy, uwalniając ją w razie potrzeby. |
Budownictwo (konstrukcyjne) | Celuloza (w roślinach) i chityna (w grzybach) wzmacniają ściany komórkowe. Ryboza i dezoksyryboza wchodzą w skład kwasów nukleinowych. Ryboza jest również częścią ATP, FAD, NAD, NADP. |
Chwytnik | Funkcję wzajemnego rozpoznawania się komórek pełnią glikoproteiny wchodzące w skład błon komórkowych. Utrata zdolności do wzajemnego rozpoznawania się jest cechą charakterystyczną komórek nowotworu złośliwego. |
Ochronny | Chityna tworzy powłokę (egzoszkielet) ciała stawonogów. |
Lipidy
Lipidy- tłuszcze i tłuszczopodobne związki organiczne, praktycznie nierozpuszczalne w wodzie. Ich zawartość w różnych komórkach waha się znacznie od 2–3 (w komórkach nasiennych roślin) do 50–90% (w tkance tłuszczowej zwierząt). Z chemicznego punktu widzenia lipidy są zwykle estrami kwasów tłuszczowych i szeregu alkoholi
Są one podzielone na kilka klas. Najczęściej spotykany u dzikich zwierząt tłuszcze obojętne, woski, fosfolipidy, steroidy. Większość lipidów zawiera kwasy tłuszczowe, których cząsteczki zawierają hydrofobowy długołańcuchowy „ogon” węglowodorowy i hydrofilową grupę karboksylową.
Tłuszcze- estry alkoholu trójwodorotlenowego, gliceryny i trzech cząsteczek kwasów tłuszczowych. Wosk są estrami alkoholi wielowodorotlenowych i kwasów tłuszczowych. Fosfolipidy mają w cząsteczce resztę kwasu fosforowego zamiast reszty kwasu tłuszczowego. Steroidy nie zawierają kwasów tłuszczowych i mają specjalną strukturę. Charakterystyczne także dla organizmów żywych lipoproteiny- związki lipidów z białkami bez tworzenia wiązań kowalencyjnych i glikolipidy- lipidy, które oprócz reszty kwasu tłuszczowego zawierają jedną lub więcej cząsteczek cukru.
Funkcje lipidów przedstawiono w tabeli.
Funkcje lipidów
Funkcjonować | Charakterystyka |
Budownictwo (konstrukcyjne) | Fosfolipidy wraz z białkami stanowią podstawę błon biologicznych. Steryd cholesterolu- ważny składnik błon komórkowych zwierząt. Lipoproteiny i glikolipidy wchodzą w skład błon komórkowych niektórych tkanek. Wosk jest częścią plastra miodu. |
Hormonalne (regulacyjne) | Wiele hormonów to chemicznie sterydy. Na przykład, testosteron stymuluje rozwój aparatu rozrodczego i drugorzędnych cech płciowych charakterystycznych dla mężczyzn; progesteron(hormon ciążowy) sprzyja zagnieżdżaniu się komórek jajowych w macicy, opóźnia dojrzewanie i owulację pęcherzyków, stymuluje wzrost gruczołów sutkowych; kortyzon I kortykosteron wpływają na metabolizm węglowodanów, białek, tłuszczów, zapewniając przystosowanie organizmu do dużych obciążeń mięśniowych. |
Energia | Podczas utlenienia 1 g kwasów tłuszczowych uwalnia się 38,9 kJ energii i syntetyzuje się dwukrotnie więcej ATP niż w przypadku rozkładu tej samej ilości glukozy. U kręgowców połowa energii zużywanej w spoczynku pochodzi z utleniania kwasów tłuszczowych. |
Składowanie | Znaczna część zasobów energetycznych organizmu magazynowana jest w postaci tłuszczów: tłuszczów stałych u zwierząt, tłuszczów płynnych (olejów) u roślin, np. słonecznika, soi, rącznika. Ponadto tłuszcze służą jako źródło wody (przy spaleniu 1 g tłuszczu powstaje 1,1 g wody). Jest to szczególnie cenne w przypadku zwierząt pustynnych i arktycznych doświadczających niedoboru wolnej wody. |
Ochronny | U ssaków tłuszcz podskórny pełni funkcję izolatora termicznego (ochrona przed wychłodzeniem) i amortyzatora (ochrona przed naprężeniami mechanicznymi). Wosk pokrywa naskórek roślin, skórę, pióra, wełnę i sierść zwierząt, chroniąc ją przed zamoczeniem. |
Wiewiórki
Białka są największą i najbardziej zróżnicowaną klasą związków organicznych w komórce. Wiewiórki są biologicznymi heteropolimerami, których monomerami są aminokwasy.
Według składu chemicznego aminokwasy- są to związki zawierające jedną grupę karboksylową (-COOH) i jedną grupę aminową (-NH2), związane z jednym atomem węgla, do którego przyłączony jest łańcuch boczny - pewien rodnik R. To właśnie rodnik nadaje aminokwasowi jego unikalność nieruchomości.
Tylko 20 aminokwasów bierze udział w tworzeniu białek. Nazywają się fundamentalny, Lub główny: alanina, metionina, walina, prolina, leucyna, izoleucyna, tryptofan, fenyloalanina, asparagina, glutamina, seryna, glicyna, tyrozyna, treonina, cysteina, arginina, histydyna, lizyna, kwas asparaginowy i glutaminowy. Niektóre aminokwasy nie są syntetyzowane u zwierząt i ludzi i muszą być pozyskiwane z pokarmów roślinnych. Nazywa się je niezbędnymi: arginina, walina, histydyna, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, treonina, tryptofan, fenyloalanina.
Aminokwasy łączące się ze sobą kowalencyjnie Wiązania peptydowe, tworzą peptydy o różnej długości
Wiązanie peptydowe (amidowe) to wiązanie kowalencyjne utworzone przez grupę karboksylową jednego aminokwasu i grupę aminową drugiego.
Białka to polipeptydy o dużej masie cząsteczkowej, zawierające od stu do kilku tysięcy aminokwasów.
Istnieją 4 poziomy organizacji białek:
Poziomy organizacji białek
Poziom | Charakterystyka |
Struktura pierwotna | Sekwencja aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. Powstaje w wyniku kowalencyjnych wiązań peptydowych pomiędzy resztami aminokwasów. Struktura pierwotna jest określona przez sekwencję nukleotydów w odcinku cząsteczki DNA kodującym dane białko. Podstawowa struktura każdego białka jest unikalna i determinuje jego kształt, właściwości i funkcje. Cząsteczki białka mogą przybierać różne postacie formy przestrzenne (konformacje). Istnieją drugorzędowe, trzeciorzędowe i czwartorzędowe struktury przestrzenne cząsteczki białka. |
Struktura wtórna | Powstaje poprzez złożenie łańcuchów polipeptydowych w strukturę α-helisy lub β. Utrzymuje się ona dzięki wiązaniom wodorowym pomiędzy atomami wodoru grup NH- i atomami tlenu grup CO-. α-helisa powstaje w wyniku skręcenia łańcucha polipeptydowego w spiralę o równych odległościach między zwojami. Jest to charakterystyczne dla białek globularnych, które mają kulisty kształt. Struktura β jest podłużnym ułożeniem trzech łańcuchów polipeptydowych. Jest to typowe dla białka fibrylarne, mający wydłużony, włókienkowy kształt. |
Struktura trzeciorzędowa | Powstaje, gdy spirala jest złożona w kulę (globula, domena). Domeny- formacje kuliste z hydrofobowym rdzeniem i hydrofilową warstwą zewnętrzną. Struktura trzeciorzędowa powstaje w wyniku wiązań utworzonych pomiędzy rodnikami aminokwasów (R), w wyniku oddziaływań jonowych, hydrofobowych i dyspersyjnych, a także w wyniku tworzenia wiązań dwusiarczkowych (S - S) pomiędzy rodnikami cysteiny. |
Struktura czwartorzędowa | Charakterystyka białek złożonych składających się z dwóch lub więcej łańcuchów polipeptydowych (globul) niepołączonych wiązaniami kowalencyjnymi, a także białek zawierających składniki niebiałkowe (jony metali, koenzymy). Struktura czwartorzędowa jest utrzymywana głównie przez siły przyciągania międzycząsteczkowego oraz, w mniejszym stopniu, przez wiązania wodorowe i jonowe. |
Konfiguracja białka zależy od sekwencji aminokwasów, ale mogą na nią wpływać także specyficzne warunki, w jakich białko występuje.
Nazywa się to utratą organizacji strukturalnej cząsteczki białka denaturacja.
Denaturacja może być odwracalny I nieodwracalny. Przy odwracalnej denaturacji struktury czwartorzędowe, trzeciorzędowe i wtórne ulegają zniszczeniu, ale dzięki zachowaniu struktury pierwotnej, gdy powrócą normalne warunki, możliwe jest renaturacja białko - przywrócenie normalnej (natywnej) konformacji. Przy nieodwracalnej denaturacji zniszczona zostaje pierwotna struktura białka. Denaturacja może być spowodowana wysoką temperaturą (powyżej 45°C), odwodnieniem, promieniowaniem jonizującym i innymi czynnikami. Zmiany w konformacji (strukturze przestrzennej) cząsteczki białka leżą u podstaw szeregu funkcji białka (sygnalizacja, właściwości antygenowe itp.).
Na podstawie składu chemicznego rozróżnia się białka proste i złożone. Proste białka składają się wyłącznie z aminokwasów (białka fibrylarne, przeciwciała - immunoglobuliny). Złożone białka zawierają część białkową i część niebiałkową - grupy protetyczne. Wyróżnić lipoproteiny(zawierają lipidy) glikoproteiny(węglowodany), fosfoproteiny(jedna lub więcej grup fosforanowych), metaloproteiny(różne metale), nukleoproteiny(kwasy nukleinowe). Grupy prostetyczne zwykle odgrywają ważną rolę w białku pełniącym jego funkcję biologiczną.
Funkcje białek przedstawiono w tabeli.
Funkcje białek
Funkcjonować | Charakterystyka |
Katalityczny (enzymatyczny) | Wszystkie enzymy są białkami. Białka enzymatyczne katalizują reakcje chemiczne w organizmie. Na przykład, katalaza rozkłada nadtlenek wodoru, amylasa hydrolizuje skrobię, lipaza- tłuszcze, trypsyna- białka, nukleaza- kwasy nukleinowe, Polimeraza DNA katalizuje duplikację DNA. |
Budownictwo (konstrukcyjne) | Odbywa się to za pośrednictwem białek fibrylarnych. Na przykład, keratyna występuje w paznokciach, włosach, wełnie, piórach, rogach, kopytach; kolagen- w kościach, chrząstkach, ścięgnach; elastyna- w więzadłach i ścianach naczyń krwionośnych. |
Transport | Szereg białek ma zdolność przyłączania i transportu różnych substancji. Na przykład, hemoglobina przenosi tlen i dwutlenek węgla, białka nośnikowe przeprowadzają ułatwioną dyfuzję przez błonę komórkową komórki. |
Hormonalne (regulacyjne) | Wiele hormonów to białka, peptydy i glikopeptydy. Na przykład, somatropina reguluje wzrost; Insulina i glukagon regulują poziom glukozy we krwi: insulina zwiększa przepuszczalność błon komórkowych dla glukozy, co nasila jej rozkład w tkankach, odkładanie glikogenu w wątrobie, glukagon wspomaga przemianę glikogenu wątrobowego w glukozę. |
Ochronny | Na przykład immunoglobuliny krwi są przeciwciałami; interferony są uniwersalnymi białkami przeciwwirusowymi; fibryna I trombina uczestniczyć w krzepnięciu krwi. |
Skurczowy (motoryczny) | Na przykład, aktyna I miozyna tworzą mikrofilamenty i przeprowadzają skurcz mięśni, tubulina tworzy mikrotubule i zapewnia funkcjonowanie wrzeciona rozszczepienia. |
Receptor (sygnał) | Na przykład glikoproteiny są częścią glikokaliksu i odbierają informacje ze środowiska; opsyna- składnik światłoczułych pigmentów rodopsyny i jodopsyny występujących w komórkach siatkówki. |
Składowanie | Na przykład, białko magazynuje wodę w żółtku jaja mioglobina zawiera zapas tlenu w mięśniach kręgowców, białka w nasionach roślin strączkowych - źródło składników odżywczych dla zarodka. |
Energia | Podczas rozkładu 1 g białka uwalniane jest 17,6 kJ energii. |
Enzymy. Białka enzymatyczne katalizują reakcje chemiczne w organizmie. Reakcje te, ze względów energetycznych, albo w organizmie nie zachodzą w ogóle, albo przebiegają zbyt wolno.
Reakcję enzymatyczną można wyrazić ogólnym równaniem:
E+S → → E+P,
gdzie substrat (S) reaguje odwracalnie z enzymem (E), tworząc kompleks enzym-substrat (ES), który następnie rozkłada się, tworząc produkt reakcji (P). Enzym nie wchodzi w skład końcowych produktów reakcji.
Cząsteczka enzymu zawiera aktywny ośrodek, składający się z dwóch części - sorpcja(odpowiedzialny za wiązanie enzymu z cząsteczką substratu) i katalityczny(odpowiedzialny za przebieg samej katalizy). Podczas reakcji enzym wiąże substrat, sekwencyjnie zmienia jego konfigurację, tworząc szereg cząsteczek pośrednich, które ostatecznie wytwarzają produkty reakcji.
Różnica między enzymami i katalizatorami nieorganicznymi:
1. Jeden enzym katalizuje tylko jeden rodzaj reakcji.
2. Aktywność enzymu ogranicza się do dość wąskiego zakresu temperatur (zwykle 35–45 o C).
3. Enzymy są aktywne przy określonych wartościach pH (większość w środowisku lekko zasadowym).
Kwasy nukleinowe
Mononukleotydy. Mononukleotyd składa się z jednej zasady azotowej - puryna(adenina - A, guanina - G) lub pirymidyna(cytozyna – C, tymina – T, uracyl – U), cukry pentozowe (ryboza lub dezoksyryboza) i 1-3 reszty kwasu fosforowego.
W zależności od liczby grup fosforanowych wyróżnia się mono-, di- i trifosforany nukleotydów, na przykład monofosforan adenozyny - AMP, difosforan guanozyny - HDP, trifosforan urydyny - UTP, trifosforan tymidyny - TTP itp.
Funkcje mononukleotydów przedstawiono w tabeli.
Funkcje mononukleotydów
Polinukleotydy. Kwasy nukleinowe (polinukleotydy)- polimery, których monomerami są nukleotydy. Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych: DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy).
Nukleotydy DNA i RNA składają się z następujących składników:
- Baza azotowa(w DNA: adenina, guanina, cytozyna i tymina; w RNA: adenina, guanina, cytozyna i uracyl).
- Cukier pentozowy(w DNA - deoksyryboza, w RNA - ryboza).
- Pozostałość kwasu fosforowego.
DNA (kwas deoksyrybonukleinowy)- polimer liniowy składający się z czterech rodzajów monomerów: nukleotydów A, T, G i C, połączonych ze sobą wiązaniem kowalencyjnym poprzez reszty kwasu fosforowego.
Cząsteczka DNA składa się z dwóch spiralnie skręconych łańcuchów (podwójna helisa). W tym przypadku powstają dwa wiązania wodorowe pomiędzy adeniną i tyminą oraz trzy pomiędzy guaniną i cytozyną. Te pary zasad azotowych nazywane są uzupełniający. W cząsteczce DNA są one zawsze umieszczone naprzeciw siebie. Łańcuchy w cząsteczce DNA są w przeciwnych kierunkach. Struktura przestrzenna cząsteczki DNA została ustalona w 1953 roku przez D. Watsona i F. Cricka.
Wiążąc się z białkami, cząsteczka DNA tworzy chromosom. Chromosom- kompleks jednej cząsteczki DNA z białkami. Cząsteczki DNA organizmów eukariotycznych (grzyby, rośliny i zwierzęta) są liniowe, otwarte, połączone z białkami, tworząc chromosomy. U prokariotów (bakterii) DNA jest zamknięte w pierścieniu, niezwiązanym z białkami i nie tworzy liniowego chromosomu.
Funkcja DNA: przechowywanie, przekazywanie i reprodukcja informacji genetycznej przez pokolenia. DNA określa, które białka należy zsyntetyzować i w jakich ilościach.
RNA (kwasy rybonukleinowe) W przeciwieństwie do DNA zawierają rybozę zamiast dezoksyrybozy i uracyl zamiast tyminy. RNA zazwyczaj ma tylko jedną nić, która jest krótsza niż nici DNA. W niektórych wirusach występuje dwuniciowy RNA.
Istnieją 3 rodzaje RNA.
Rodzaje RNA
Pogląd | Charakterystyka | Proporcja w komórce,% |
Komunikator RNA (mRNA) lub informacyjny RNA (mRNA) | Posiada obwód otwarty. Służy jako szablony do syntezy białek, przenosząc informację o ich strukturze z cząsteczki DNA do rybosomów w cytoplazmie. | Około 5 |
Transferowy RNA (tRNA) | Dostarcza aminokwasy do syntetyzowanej cząsteczki białka. Cząsteczka tRNA składa się z 70–90 nukleotydów i dzięki wewnątrzniciowym interakcjom komplementarnym uzyskuje charakterystyczną strukturę drugorzędową w postaci „liścia koniczyny”. 1 - 4 - obszary komplementarnych połączeń w obrębie jednego łańcucha RNA; 5 - miejsce komplementarnego połączenia z cząsteczką mRNA; 6 - miejsce (centrum aktywne) połączenia z aminokwasem |
Około 10 |
Rybosomalny RNA (rRNA) | W połączeniu z białkami rybosomalnymi tworzy rybosomy - organelle, na których zachodzi synteza białek. | Około 85 |
Funkcje RNA: udział w biosyntezie białek.
Samoduplikacja DNA. Cząsteczki DNA mają zdolność, której nie ma żadna inna cząsteczka - zdolność do duplikacji. Nazywa się proces podwajania cząsteczek DNA replikacja.
Replikacja opiera się na zasadzie komplementarności - tworzeniu wiązań wodorowych pomiędzy nukleotydami A i T, G i C.
Replikacja jest przeprowadzana przez enzymy polimerazy DNA. Pod ich wpływem łańcuchy cząsteczek DNA rozdzielają się na mały segment cząsteczki. Na łańcuchu cząsteczki matki kończą się łańcuchy potomne. Następnie odkrywany jest nowy segment i cykl replikacji się powtarza.
W rezultacie powstają cząsteczki DNA potomnego, które nie różnią się od siebie ani od cząsteczki macierzystej. Podczas podziału komórki cząsteczki potomnego DNA są rozdzielane pomiędzy powstałe komórki. W ten sposób informacje przekazywane są z pokolenia na pokolenie.
Pod wpływem różnych czynników środowiskowych (promieniowanie ultrafioletowe, różne chemikalia) cząsteczka DNA może ulec uszkodzeniu. Występują pęknięcia łańcucha, błędne podstawienia zasad azotowych nukleotydów itp. Ponadto zmiany w DNA mogą następować samoistnie, np. w wyniku rekombinacja- wymiana fragmentów DNA. Zmiany zachodzące w informacjach dziedzicznych są również przekazywane potomstwu.
W niektórych przypadkach cząsteczki DNA są w stanie „korygować” zmiany zachodzące w jego łańcuchach. Ta umiejętność nazywa się naprawa. Przywrócenie pierwotnej struktury DNA obejmuje białka, które rozpoznają zmienione odcinki DNA i usuwają je z łańcucha, przywracając w ten sposób prawidłową sekwencję nukleotydów poprzez zszycie przywróconego fragmentu z resztą cząsteczki DNA.
Charakterystykę porównawczą DNA i RNA przedstawiono w tabeli.
Charakterystyka porównawcza DNA i RNA
Oznaki | DNA | RNA |
Lokalizacja w klatce | Jądro, mitochondria, plastydy. Cytoplazma u prokariotów | Jądro, rybosomy, cytoplazma, mitochondria, chloroplasty |
Lokalizacja w jądrze | Chromosomy | Karioplazma, jąderko (rRNA) |
Struktura makrocząsteczki | Dwuniciowy (zwykle) liniowy polinukleotyd, złożony w prawoskrętną helisę, z wiązaniami wodorowymi pomiędzy dwoma łańcuchami | Jednoniciowy (zwykle) polinukleotyd. Niektóre wirusy mają dwuniciowy RNA |
Monomery | Deoksyrybonukleotydy | Rybonukleotydy |
Skład nukleotydów | Zasada azotowa (puryna – adenina, guanina, pirymidyna – tymina, cytozyna); węglowodany (deoksyryboza); reszta kwasu fosforowego | Zasada azotowa (puryna – adenina, guanina, pirymidyna – uracyl, cytozyna); węglowodany (ryboza); reszta kwasu fosforowego |
Rodzaje nukleotydów | Adenyl (A), guanyl (G), tymidyl (T), cytydyl (C) | Adenyl (A), guanyl (G), urydyl (U), cytydyl (C) |
Nieruchomości | Zdolny do samopowielania (replikacji) zgodnie z zasadą komplementarności: A=T, T=A, G=C, C=G. Stabilny | Niezdolny do samopodwojenia. Nietrwały. Genetyczny RNA wirusów jest zdolny do replikacji |
Funkcje | Podstawa chemiczna chromosomalnego materiału genetycznego (genu); Synteza DNA; Synteza RNA; informacje o strukturze białek | Informacyjne (mRNA)- przenosi informację o budowie białka z cząsteczki DNA do rybosomów w cytoplazmie; transport (T RNA) - przenosi aminokwasy do rybosomów; rybosomalny (R RNA) - część rybosomów; mitochondrialny I plastyd- są częścią rybosomów tych organelli |
Struktura komórki Teoria komórki
Tworzenie teorii komórki:
- Robert Hooke odkrył komórki w kawałku korka w 1665 roku i po raz pierwszy użył terminu „komórka”.
- Anthony van Leeuwenhoek odkrył organizmy jednokomórkowe.
- Matthias Schleiden w 1838 r. i Thomas Schwann w 1839 r. sformułowali podstawowe zasady teorii komórki. Jednak błędnie wierzyli, że komórki powstają z pierwotnej substancji niekomórkowej.
- Rudolf Virchow udowodnił w 1858 roku, że wszystkie komórki powstają z innych komórek w wyniku podziału komórek.
Podstawowe zasady teorii komórki:
- Komórka jest jednostka strukturalna wszystkie żywe istoty. Wszystkie żywe organizmy zbudowane są z komórek (z wyjątkiem wirusów).
- Komórka jest Jednostka funkcyjna wszystkie żywe istoty. Komórka wykazuje cały kompleks funkcji życiowych.
- Komórka jest jednostka rozwojowa wszystkie żywe istoty. Nowe komórki powstają dopiero w wyniku podziału komórki pierwotnej (matki).
- Komórka jest jednostka genetyczna wszystkie żywe istoty. Chromosomy komórki zawierają informacje o rozwoju całego organizmu.
- Komórki wszystkich organizmów mają podobny skład chemiczny, strukturę i funkcje.
Rodzaje organizacji komórkowych
Wśród organizmów żywych jedynie wirusy nie mają struktury komórkowej. Wszystkie inne organizmy są reprezentowane przez komórkowe formy życia. Istnieją dwa typy organizacji komórkowej: prokariotyczna i eukariotyczna. Do prokariotów zaliczają się bakterie i sinice (niebiesko-zielone), natomiast do eukariotów zaliczają się rośliny, grzyby i zwierzęta.
Komórki prokariotyczne są ułożone stosunkowo prosto. Nie mają jądra, obszar, w którym znajduje się DNA w cytoplazmie, nazywany jest nukleoidem, jedyna cząsteczka DNA jest kolista i niezwiązana z białkami, komórki są mniejsze od eukariotycznych, ściana komórkowa zawiera glikopeptyd – mureinę, nie ma organelli błonowych, ich funkcje pełnią inwazje błony komórkowej (mezosomy), rybosomy są małe, nie ma mikrotubul, więc cytoplazma jest nieruchoma, a rzęski i wici mają specjalną strukturę.
Komórki eukariotyczne mają jądro, w którym znajdują się chromosomy - liniowe cząsteczki DNA związane z białkami; w cytoplazmie znajdują się różne organelle błonowe.
Komórki roślinne Wyróżniają się obecnością grubej celulozowej ściany komórkowej, plastydów i dużej centralnej wakuoli, która przemieszcza jądro na obwód. Centrum komórkowe roślin wyższych nie zawiera centrioli. Węglowodanem magazynującym jest skrobia.
Komórki grzybów mają ścianę komórkową zawierającą chitynę, centralną wakuolę w cytoplazmie i nie mają plastydów. Tylko niektóre grzyby mają centriolę w środku komórki. Głównym węglowodanem rezerwowym jest glikogen.
Komórki zwierzęce nie mają ściany komórkowej, nie zawierają plastydów i centralnej wakuoli, środek komórki charakteryzuje się centriolą. Węglowodanem magazynującym jest glikogen.
W zależności od liczby komórek tworzących organizmy dzieli się je na jednokomórkowe i wielokomórkowe. Jednokomórkowe organizmy składają się z pojedynczej komórki, która pełni funkcje całego organizmu. Wszystkie prokarioty są jednokomórkowe, podobnie jak pierwotniaki, niektóre zielone algi i grzyby. Ciało Organizmy wielokomórkowe składa się z wielu komórek połączonych w tkanki, narządy i układy narządów. Komórki organizmu wielokomórkowego są wyspecjalizowane do pełnienia określonej funkcji i mogą istnieć poza organizmem jedynie w mikrośrodowisku zbliżonym do fizjologicznego (na przykład w warunkach hodowli tkankowej). Komórki organizmu wielokomórkowego różnią się rozmiarem, kształtem, strukturą i funkcjami. Pomimo swoich indywidualnych cech, wszystkie ogniwa zbudowane są według jednego planu i mają wiele cech wspólnych.
Charakterystyka struktur komórek eukariotycznych
Nazwa | Struktura | Funkcje |
I. Aparat powierzchniowy komórki | Błona plazmatyczna, kompleks nadbłonowy, kompleks podbłonowy | Interakcja ze środowiskiem zewnętrznym; zapewnienie kontaktów komórkowych; transport: a) pasywny (dyfuzja, osmoza, dyfuzja ułatwiona przez pory); b) aktywny; c) egzocytoza i endocytoza (fagocytoza, pinocytoza) |
1. Membrana plazmowa | Dwie warstwy cząsteczek lipidów, w których osadzone są cząsteczki białka (integralna, półintegralna i obwodowa) | Strukturalny |
2. Kompleks nadbłonowy: | ||
a) glikokaliks | Glikolipidy i glikoproteiny | Chwytnik |
b) ściana komórkowa roślin i grzybów | Celuloza w roślinach, chityna w grzybach | Strukturalny; ochronny; zapewniając turgor komórek |
3. Kompleks podbłonowy | Mikrotubule i mikrofilamenty | Zapewnia stabilność mechaniczną błonie komórkowej |
II. Cytoplazma | ||
1. Hialoplazma | Roztwór koloidalny substancji nieorganicznych i organicznych | Przebieg reakcji enzymatycznych; synteza aminokwasów, kwasów tłuszczowych; tworzenie cytoszkieletu; zapewnienie ruchu cytoplazmy (cykloza) |
2. Organelle jednobłonowe: | ||
a) siateczka śródplazmatyczna: | Układ membran tworzących cysterny, kanaliki | Transport substancji wewnątrz i na zewnątrz komórki; różnicowanie układów enzymatycznych; miejsce powstawania organelli jednobłonowych: kompleks Golgiego, lizosomy, wakuole |
gładki | Żadnych rybosomów | Synteza lipidów i węglowodanów |
surowy | Są rybosomy | Synteza białek |
b) Aparat Golgiego | Cysterny płaskie, cysterny duże, mikrowakuole | Tworzenie lizosomów; wydzielniczy; łączny; powiększenie cząsteczek białka; synteza węglowodanów złożonych |
c) lizosomy pierwotne | Pęcherzyki otoczone błoną zawierające enzymy | Udział w trawieniu wewnątrzkomórkowym; ochronny |
d) lizosomy wtórne: | ||
wakuole trawienne | Pierwotny lizosom + fagosom | Odżywianie endogenne |
pozostałości ciał | Lizosom wtórny zawierający niestrawiony materiał | Akumulacja nierozbitych substancji |
autolizosomy | Pierwotny lizosom + zniszczone organelle komórkowe | Autoliza organelli |
e) wakuole | W komórkach roślinnych znajdują się małe pęcherzyki oddzielone od cytoplazmy błoną; wnęka wypełniona jest sokiem komórkowym | Utrzymanie turgoru komórek; przechowywanie |
e) peroksysomy | Małe pęcherzyki zawierające enzymy neutralizujące nadtlenek wodoru | Udział w reakcjach wymiany; ochronny |
3. Organelle dwumembranowe: | ||
a) mitochondria | Błona zewnętrzna, błona wewnętrzna z cristae, macierz zawierająca DNA, RNA, enzymy, rybosomy | Oddychania komórkowego; synteza ATP; synteza białek mitochondrialnych |
b) plastydy: | Błony zewnętrzne i wewnętrzne, zrąb | |
chloroplasty | W zrębie strukturami błonowymi są blaszki, tworzące krążki - tylakoidy, zebrane w stosy - grana, zawierające pigment chlorofil. W zrębie - DNA, RNA, rybosomy, enzymy | Fotosynteza; oznaczanie koloru liści i owoców |
chromoplasty | Zawiera pigmenty żółte, czerwone i pomarańczowe | Określanie koloru liści, owoców, kwiatów |
leukoplasty | Nie zawiera pigmentów | Gromadzenie rezerwowych składników odżywczych |
4. Organelle niebłonowe: | ||
a) rybosomy | Mają duże i małe podjednostki | Synteza białek |
b) mikrotubule | Rurki o średnicy 24 nm, ścianki utworzone są przez tubulinę | Udział w tworzeniu cytoszkieletu, podział jądrowy |
c) mikrofilamenty | Włókna o średnicy 6 nm z aktyny i miozyny | Udział w tworzeniu cytoszkieletu; tworzenie warstwy korowej pod błoną plazmatyczną |
d) centrum komórkowe | Sekcja cytoplazmy i dwie centriole prostopadłe do siebie, każda utworzona przez dziewięć trójek mikrotubul | Udział w podziale komórek |
d) rzęski i wici | Wyrostki cytoplazmy; u podstawy znajdują się ciała podstawowe. Na przekroju rzęsek i wici znajduje się dziewięć par mikrotubul na obwodzie i jedna para pośrodku | Udział w ruchu |
5. Włączenia | Krople tłuszczu, granulki glikogenu, hemoglobina erytrocytów | Składowanie; wydzielniczy; konkretny |
III. Rdzeń | Ma podwójną błonę, karioplazmę, jąderko, chromatynę | Regulacja aktywności komórek; przechowywanie informacji dziedzicznych; przekazywanie informacji dziedzicznych |
1. Otoczka jądrowa | Składa się z dwóch membran. Ma pory. Związany z retikulum endoplazmatycznym | Oddziela jądro od cytoplazmy; reguluje transport substancji do cytoplazmy |
2. Karioplazma | Roztwór białek, nukleotydów i innych substancji | Zapewnia prawidłowe funkcjonowanie materiału genetycznego |
3. Jądra | Małe okrągłe ciałka zawierające rRNA | Synteza rRNA |
4. Chromatyna | Rozwinięta cząsteczka DNA związana z białkami (drobne granulki) | Chromosomy powstają podczas podziału komórki |
5. Chromosomy | Spiralizowana cząsteczka DNA związana z białkami. Ramiona chromosomu są połączone centromerem; satelitę może oddzielać wtórne zwężenie; ramiona kończą się stelomerami | Przekazanie informacji dziedzicznych |
Główne różnice między komórkami prokariotycznymi i eukariotycznymi
Podpisać | Prokarioty | Eukarionty |
Organizmy | Bakterie i sinice (niebieskie algi) | Grzyby, rośliny, zwierzęta |
Rdzeń | Istnieje nukleoid - część cytoplazmy zawierająca DNA, nie otoczona błoną | Jądro ma otoczkę złożoną z dwóch błon i zawiera jedno lub więcej jąder |
Materiał genetyczny | Okrągła cząsteczka DNA niezwiązana z białkami | Liniowe cząsteczki DNA połączone z białkami są zorganizowane w chromosomy |
Jądro (y) | NIE | Jeść |
Plazmidy (niechromosomalne koliste cząsteczki DNA) | Jeść | Zawiera mitochondria i plastydy |
Organizacja genomu | Aż 1,5 tys. genów. Większość z nich prezentowana jest w jednym egzemplarzu | Od 5 do 200 tysięcy genów. Do 45% genów jest reprezentowanych w wielu kopiach |
Ściana komórkowa | Tak (w bakteriach mureina daje siłę, w sinicach - celuloza, substancje pektynowe, mureina) | Rośliny (celuloza) i grzyby (chityna) je mają, zwierzęta nie. |
Organelle błonowe: retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, wakuole, lizosomy, mitochondria itp. | NIE | Jeść |
Mezosom (inwazja błony komórkowej do cytoplazmy) | Jeść | NIE |
Rybosomy | Mniejszy od eukariontów | Większy niż prokarioty |
Wici | jeśli są obecne, nie mają mikrotubul i nie są otoczone błoną plazmatyczną | jeśli są obecne, mają mikrotubule i są otoczone błoną plazmatyczną |
Wymiary | średnica średnio 0,5–5 µm | średnica zwykle do 40 mikronów |
Skład chemiczny komórki
Wszystkie żywe istoty charakteryzują się selektywnym podejściem do środowiska. Ze 110 elementów układu okresowego D.I. Mendelejewa ponad połowa wchodzi w skład organizmów. Jednak istnieje tylko około 20 elementów niezbędnych do życia, bez których żywe istoty nie mogą się obejść.
Wszystkie te pierwiastki są częścią przyrody nieożywionej i skorupy ziemskiej, a także organizmów żywych, ale ich procentowy rozkład w ciałach żywych i nieożywionych jest inny.
Skład pierwiastkowy materii żywej
Biologia molekularna, która rozwija się w ścisłym kontakcie z biochemią, zajmuje się gromadzeniem wiedzy o biomolekułach. Biochemia bada życie na poziomie cząsteczek i pierwiastków.
Makroskładniki(Grecki makra- duży i łac. element- substancja pierwotna) - pierwiastki chemiczne będące głównymi składnikami wszystkich żywych organizmów. Należą do nich tlen, wodór, węgiel, azot, żelazo, fosfor, potas, wapń, siarka, magnez, sód i chlor. Pierwiastki te są jednocześnie uniwersalnymi składnikami związków organicznych. Ich stężenie sięga łącznie 98 – 99%.
Wszystkie makroelementy są podzielone na 2 grupy.
Rola makroelementów grupy I i II
Makroelementy grupy I | Makroelementy grupy II |
---|---|
O, C, H I N | P, S, K, Mg, Na, Ca, Fe I kl |
Główne składniki wszystkich organizmów żywych (98% masy) | Obowiązkowe składniki wszystkich żywych organizmów (0,01 - 0,9% masy) |
Wchodzą w skład zdecydowanej większości substancji organicznych i nieorganicznych występujących w komórkach. W szczególności składają się wszystkie węglowodany i lipidy O, C, H , białka i kwasy nukleinowe - z O, C, H I N | Są częścią wielu nieorganicznych i organicznych związków komórkowych, w tym enzymów itp. |
Do organizmów żywych dostają się z atmosfery wraz z wodą i pożywieniem | Do organizmów roślinnych przedostaje się wraz z jonami soli, a do organizmów zwierzęcych wraz z pożywieniem. |
Zawartość biopierwiastków w komórce
Element | Zawartość w komórce, % wag |
---|---|
Tlen ( O) | 65,00 - 75,00 |
Węgiel ( Z) | 15,00 - 18,00 |
Wodór ( N) | 8,00 - 10,00 |
Azot ( N) | 1,00 - 3,00 |
Fosfor ( P) | 0,20 - 1,00 |
Siarka ( S) | 0,15 - 0,20 |
Mikroelementy(Grecki mikros- mały i łac. element- substancja pierwotna) - pierwiastki chemiczne zawarte w organizmach w niskich stężeniach (zwykle tysięcznych procenta lub mniej), ale niezwykle niezbędnych do normalnego życia. Są to aluminium, miedź, mangan, cynk, molibden, kobalt, nikiel, jod, selen, brom, fluor, bor i inne.
Mikroelementy wchodzą w skład różnorodnych związków biologicznie czynnych: enzymów (na przykład Zn, Cu, Mn, Mo; w sumie znanych jest około 200 metaloenzymów), witamin (Co - w witaminie B 12), hormonów (I - w tyroksynie, Zn i Co - w insulinę ) , pigmenty oddechowe (Cu - do hemocyjaniny). Mikroelementy wpływają na wzrost, reprodukcję, hematopoezę itp.
Rola mikroelementów w organizmie
Kobalt jest częścią witaminy B 12 i bierze udział w jej syntezie hemoglobina , jego niedobór prowadzi do anemii.
1 - charakter kobaltu; 2 - wzór strukturalny witaminy B 12; 3 - czerwone krwinki osoby zdrowej i czerwone krwinki osoby z anemią
Molibden Jako część enzymów uczestniczy w wiązaniu azotu u bakterii i zapewnia funkcjonowanie aparatu szparkowego u roślin.
1 - molibdenit (minerał zawierający molibden); 2 - bakterie wiążące azot; 3 - aparat szparkowy
Miedź jest składnikiem enzymu biorącego udział w syntezie melanina(barwnik skóry), wpływa na wzrost i rozmnażanie roślin oraz procesy hematopoezy w organizmach zwierzęcych.
1 - miedź; 2 - cząsteczki melaniny w komórkach skóry; 3 - wzrost i rozwój roślin
Jod u wszystkich kręgowców jest częścią hormonu tarczycy - tyroksyna .
1 - jod; 2 - pojawienie się tarczycy; 3 - komórki tarczycy syntetyzujące tyroksynę
Bor wpływa na procesy wzrostu roślin, jego niedobór prowadzi do obumierania wierzchołkowych pąków, kwiatów i jajników.
1 - bor w naturze; 2 - struktura przestrzenna boru; 3 - pączek wierzchołkowy
Cynk jest częścią hormonu trzustki - insulina, a także wpływa na wzrost zwierząt i roślin.
1 - struktura przestrzenna insuliny; 2 - trzustka; 3 - wzrost i rozwój zwierząt
Mikroelementy dostają się do organizmów roślin i mikroorganizmów z gleby i wody; do organizmów zwierząt i ludzi – z pożywieniem, wodami naturalnymi i powietrzem.
TEST
Szkolenie „Skład chemiczny komórki”
Jaką funkcję pełnią lipidy w komórce?
informacyjny 3) katalityczny
energia 4) transport
Jaką funkcję pełnią węglowodany w komórce?
transport 3) katalityczny
silnik 4) konstrukcyjny
Jakiej funkcji NIE pełnią białka w komórce?
transport 3) magazynowanie
strukturalny 4) katalityczny
Która grupa pierwiastków chemicznych zaliczana jest do makroelementów?
węgiel, tlen, kobalt, mangan
węgiel, tlen, żelazo, siarka
cynk, miedź, fluor, jod
rtęć, selen, srebro, złoto
Która grupa pierwiastków chemicznych zaliczana jest do makroelementów grupy I?
1) H, C, O, N 3) Zn, Cu, F, I
2) Na, Ca, Fe, S 4) Hg, Se, Ag, Au
Która grupa pierwiastków chemicznych zaliczana jest do makroelementów grupy II?
H, C, O, N 3) Zn, Cu, F, I
S, P, K, Mg 4) Hg, Se, Ag, Au
Która grupa pierwiastków chemicznych zaliczana jest do mikroelementów?
H, C, O, N 3) Mn, Co, Cu, F
K, Na, Mg, Cl 4) Se, Hg, Ra, Ag
Jaką grupę pierwiastków chemicznych zalicza się do ultramikroelementów?
H, C, O, N 3) B, Cu, Mn, F
S, Na, Si, Fe 4) Au, Ag, Hg, Se
9 Która z poniższych substancji jest biopolimerem?
1) ATP 2) DNA 3) glukoza 4) glicerol
Która z poniższych substancji jest hydrofilowa (rozpuszczalna w wodzie)?
glikogen 3) skrobia
2) chityna 4) fibrynogen
Który z poniższych jest monomerem i-RNA?
Ryboza 3) nukleotyd
zasada azotowa 4) aminokwas
Ile nici polinukleotydowych zawiera jedna cząsteczka DNA?
Który z poniższych związków NIE jest częścią ATP?
reszta kwasu fosforowego
Która z poniższych substancji organicznych bierze udział w przechowywaniu i przekazywaniu informacji dziedzicznej z pokolenia na pokolenie?
i-RNA 2) t-RNA 3) r-RNA 4) DNA
Który z poniższych związków jest zdolny do samopowielania?
i-RNA 2) t-RNA 3) r-RNA 4) DNA
Ile nici polinukleotydowych zawiera jedna cząsteczka tRNA?
Schemat cząsteczki jakiej substancji pokazano na rysunku?
ATP 2) nukleotyd 3) węglowodan 4) lipid
![](https://i0.wp.com/arhivurokov.ru/multiurok/0/a/0/0a0f1806bd5e3e54ad62c894fbeeff1c6ec67a58/tiest-khimichieskii-sostav-klietki_2.jpeg)
![](https://i2.wp.com/arhivurokov.ru/multiurok/0/a/0/0a0f1806bd5e3e54ad62c894fbeeff1c6ec67a58/tiest-khimichieskii-sostav-klietki_3.png)
Ile rodzajów aminokwasów uważa się za niezbędne?
8 2) 12 3) 20 4) 64
Ile rodzajów zasad azotowych znajduje się w nukleotydach cząsteczek DNA?
1)1 2) 3 3)4 4)5
Jaki kształt ma cząsteczka DNA?
Kulisty 2) w kształcie pręta 3) w kształcie X 4) spiralny
Jaka substancja transportuje t-RNA?
Białko 2) aminokwas 3) nukleotyd 4) woda
Jaki procent nukleotydów zawierających guaninę zawiera cząsteczka DNA, jeśli proporcja nukleotydów zawierających adeninę wynosi 28% całości?
1)28% 2)22% 3)44% 4)56%
W jaki sposób jony są transportowane przez błonę komórkową?
fagocytoza
dyfuzja
transport aktywny i pasywny
pinocytoza
Jaki procent nukleotydów zawierających adeninę i tyminę zawiera ogółem cząsteczka DNA, jeśli proporcja jej nukleotydów zawierających cytozynę wynosi 16% całości?
1)16% 2)32% 3)34% 4)68%
Jakie wiązania chemiczne determinują pierwotną strukturę cząsteczek białka?
wodór 3) jonowy
peptyd 4) hydrofobowy
Ile nukleotydów zawierających tyminę zawiera cząsteczka DNA, jeśli liczba nukleotydów zawierających adeninę wynosi 22,5% całości?
‘ 1)22,5% 2)27,5% 3)45% 4)55%
Jak nazywają się trzy sąsiadujące nukleotydy w cząsteczce mRNA, które kodują jeden aminokwas?
kodon 3) antykodon
genom 4) kod genetyczny
Ile nukleotydów zawierających cytozynę zawiera cząsteczka DNA, jeśli liczba nukleotydów zawierających adeninę wynosi 120, co stanowi 10% całości?
240 2)480 3)960 4)9600
Jaka jest różnica między cząsteczką i-PH K a cząsteczką tRNA?
służy jako matryca do syntezy t-RNA
służy jako matryca do syntezy białek
przenosi enzymy do rybosomu
dostarcza aminokwasy do rybosomów
31. Co dzieje się podczas odwracalnej denaturacji cząsteczki białka?
1) naruszenie struktury trzeciorzędowej
2) naruszenie podstawowej struktury
3) zniszczenie wiązań peptydowych
4) tworzenie wiązań jonowych lub hydrofobowych
32. Które z poniższych białek ma budowę czwartorzędową?
1) aktyna 3) hemoglobina
2) y-globulina 4) miozyna
33. Jakie wiązania chemiczne powstają pomiędzy resztami kwasu fosforowego w cząsteczce ATP?
1) peptyd 3) jonowy
2) wysokoenergetyczny 4) hydrofobowy
34. Jeden łańcuch cząsteczki DNA zawiera 32% nukleotydów z adeniną. Jaka liczba (w%) nukleotydów z tyminą będzie zawarta w cząsteczce i-PH K?
1) 0% 2)16% 3)32% 4)64%
35 Jakie wiązania powstają pomiędzy nukleotydami z adeniną w jednym łańcuchu cząsteczki DNA i nukleotydami z tyminą w drugim łańcuchu?
2) jedno wiązanie wodorowe 4) dwa wiązania peptydowe
36. Jakie są podobieństwa między cząsteczkami DNA i RNA?
1) mają strukturę monomeryczną
2) reprezentowany przez jeden łańcuch nukleotydów
3) zawiera zasady azotowe: adeninę, tyminę, guaninę i cytozynę
4) mają strukturę polimerową
37. Jakie wiązania powstają pomiędzy nukleotydami z guaniną w jednym łańcuchu cząsteczki DNA a nukleotydami z cytozyną w drugim łańcuchu?
1) trzy wiązania wodorowe 3) dwa wiązania wodorowe
2) dwa wiązania peptydowe 4) trzy wiązania jonowe
38. Która zasada azotowa NIE wchodzi w skład cząsteczki DNA?
1) tymina 2) uracyl 3) guanina 4) adenina
39. Co to jest bierny transport substancji?
1) przeniesienie substancji przez białka nośnikowe wbrew gradientowi stężeń, które odbywa się przy wydatku energii ATP
2) ruch substancji wzdłuż gradientu stężeń bez wydatkowania energii ATP na drodze dyfuzji lub osmozy
3) uwalnianie substancji z komórki poprzez otaczanie ich wyrostkami błony komórkowej z utworzeniem pęcherzyków otoczonych błoną
4) wchłanianie substancji poprzez otaczanie ich wyrostkami błony komórkowej z tworzeniem pęcherzyków otoczonych błoną
40. Jeżeli jaka struktura cząsteczki białka zostanie uszkodzona, jej renaturacja jest niemożliwa?
1) pierwotne 2) wtórne
3) trzeciorzędowy 4) czwartorzędowy
41. Które z poniższych białek wykonuje transport
1) aktyna 2) y-globulina 3) pepsyna 4) hemoglobina
42. Jak nazywają się białka kuliste?
1) albuminy 3) białka
2) białka 4) globuliny
43 Z jakich cząsteczek składa się cukier mleczny?
1) glukoza
2) glukoza i galaktoza
3) glukoza i fruktoza
4) ryboza i dezoksyryboza
44 Jakie białko tworzy centriole?
1) aktyna 3) tubulina
2) miozyna 4) kolagen
45 Które białko ma działanie przeciwwirusowe?
1) fibrynogen 3) fibryna
2) interferon 4) aktyna
46. Jaką funkcję pełnią aktyna i miozyna?
1) ochronny 3) receptor
2) transport 4) silnik
47. Które z poniższych białek pełni funkcję katalityczną?
1) mioglobina 3) trypsyna
2) tubulina 4) aktyna
48. Cząsteczka i-PH K zawiera 100 nukleotydów z uracylem, co stanowi 10% całkowitej liczby nukleotydów. Ile nukleotydów (w%) z adeniną zawiera jeden z łańcuchów cząsteczki DNA?
1)10% 2)20% 3)80% 4)90%
1. Jakie funkcje pełnią węglowodany w komórce?
1) katalityczny 4) strukturalny
2) energia 5) magazynowanie
3) silnik 6) kurczliwy
2 Które węglowodany są polisacharydami?
1) glukoza 4) sacharoza
2) chityna 5) glikogen
3) laktoza 6) skrobia
3 Jakie jest biologiczne znaczenie enzymów?
1) specyficzne białka
2) pełnić funkcję sygnalizacyjną
3) katalizatory
4) aktywny w wysokich temperaturach
5) białka niespecyficzne
6) aktywny w określonej temperaturze i pH środowiska
4 Jakie funkcje pełni woda w organizmie żywym?
1) sygnał
2) strukturalne
3) transport
4) izolacja elektryczna
5) metaboliczny
6) uczestniczy w tworzeniu wydzielin i soków w organizmie
5 Jakie funkcje pełnią węglowodany na poziomie organizacji żywej materii?
1) są częścią kwasów nukleinowych i ATP
2) uczestniczą w wiązaniu CO2
3) służyć jako źródło energii w komórce
4) skrobia i glikogen są węglowodanami rezerwowymi dla roślin, grzybów i zwierząt
5) chityna tworzy powłokę ciała stawonogów, mureina tworzy ścianę komórkową bakterii
6) dziąsła, uwalniane w miejscach uszkodzeń pni i gałęzi, chronią drzewa i krzewy przed infekcją przez rany
6. Jakie funkcje pełnią lipidy na poziomie organizacji żywej materii?
1) energetyczny 4) ochronny
2) rezerwa 5) katalityczny
3) konstrukcyjny 6) silnikowy
7. Jakie funkcje pełnią białka na poziomie komórkowym organizacji żywej materii?
1) konstrukcyjny 4) transportowy
2) magazyn 5) receptor
3) żywność 6) ochronna
8. Który z poniższych jest częścią cząsteczki ATP?
1) ryboza 4) trzy reszty kwasu fosforowego
2) adenina 5) jedna reszta kwasu fosforowego
3) tymina 6) uracyl
9. Jakie są cechy budowy i funkcjonowania mRNA?
1) niezdolny do samopodwojenia
2) ma podwójną helisę polinukleotydową
3) przechowuje i przekazuje informacje dziedziczne
4) zdolne do reduplikacji
5) ma pojedynczy łańcuch polinukleotydowy
6) przenosi informację genetyczną z jądra do cytoplazmy
10 I Jakie cechy strukturalne charakteryzują białka?
1) podczas tworzenia struktury pierwszorzędowej powstają wiązania peptydowe
2) strukturą drugorzędną jest kula
3) podczas tworzenia struktury trzeciorzędowej powstają „mostki” dwusiarczkowe
4) struktura wtórna to spirala lub „akordeon”
5) wszystkie białka charakteryzują się budową czwartorzędową
6) podczas tworzenia struktur trzeciorzędowych i czwartorzędowych powstają wiązania peptydowe
11. Które z wymienionych związków chemicznych są biopolimerami?
1) chityna 4) ATP
2) celuloza 5) cholesterol
3) polietylen 6) m-RNA
PIERWIASTKI CHEMICZNE
Tlen B) węgiel
Fosfor D) siarka
D) sód E) wodór
Makroelementy grupy I
makroelementy grupy II
13. Ustal zgodność pierwiastków chemicznych z grupami, do których należą
PIERWIASTKI CHEMICZNE
miedź B) azot
żelazo D) selen D) fluor E) chlor
![](https://i0.wp.com/arhivurokov.ru/multiurok/0/a/0/0a0f1806bd5e3e54ad62c894fbeeff1c6ec67a58/tiest-khimichieskii-sostav-klietki_4.png)
14. Ustal zgodność pierwiastków chemicznych z grupami, do których należą.
A) złoto B) cynk
C) magnez D) srebro
D) jod E) rtęć
15. Ustalić zgodność pierwiastków chemicznych z kształtem zawartych w nich jonów.
16. Ustal zgodność substancji organicznych z grupami (w odniesieniu do wody), do których należą.
SUBSTANCJE ORGANICZNE
A) kolagen B) glukoza
C) fruktoza D) glikogen
D) pepsyna E) cholesterol
17. Ustal zgodność substancji organicznych z cechami strukturalnymi ich cząsteczek.
18. Ustal zgodność między cząsteczkami i ich cechami.
SZCZEGÓŁY
A) monomer
B) węglowodany - ryboza
B) polimer dwułańcuchowy
D) funkcja: energia
D) węglowodany - dezoksyryboza
E) funkcja: przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych
19. Ustal zgodność między cząsteczkami i ich cechami.
SZCZEGÓŁY
A) są dobrze rozpuszczalne w wodzie
B) mają słodki smak
B) nie ma słodkiego smaku
D) glukoza, ryboza, fruktoza
D) nierozpuszczalny w wodzie
E) skrobia, glikogen, chityna
20. Ustal zgodność między cząsteczkami i ich cechami.
CZĄSTECZKI
kwasy nukleinowe
B) zróżnicowane pod względem struktury, właściwości i funkcji
B) polimer składający się z nukleotydów
D) istnieją dwa typy NK: DNA i RNA
D) główna funkcja: przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych
E) zdolny do denaturacji
21. Ustal zgodność między poziomami organizacji cząsteczki białka a ich cechami.
A) określa kształt, właściwości i funkcję białka
B) specyficzna konfiguracja przypominająca kulę
B) wygląda jak spirala lub „akordeon”
D) wytrzymałość konstrukcji zapewniają wiązania wodorowe
D) liniowa sekwencja aminokwasów
E) wytrzymałość konstrukcji zapewniają wiązania jonowe, wodorowe i dwusiarczkowe
22. Ustal zgodność między cząsteczkami i ich cechami.
SZCZEGÓŁY
A) polimer składający się z aminokwasów
B) polimer składający się z nukleotydów zawierających zasady azotowe - adeninę, tyminę, guaninę, cytozynę
B) polimer składający się z nukleotydów zawierających zasady azotowe - adeninę, uracyl, guaninę, cytozynę
D) zawiera pentozę - rybozę
D) monomery są połączone kowalencyjnymi wiązaniami peptydowymi
E) charakteryzuje się strukturami pierwotnymi, wtórnymi i trzeciorzędowymi
23. Ustal zgodność między cząsteczkami i ich cechami.
SZCZEGÓŁY
A) polimer
B) bierze udział w syntezie białek
B) źródło energii
D) istnieją trzy typy - według struktury, rozmiaru i funkcji
D) monomer
E) związek wysokoenergetyczny
24. Ustal zgodność między poziomem organizacji cząsteczki białka a jej charakterystyką.
A) struktura liniowa
B) spirala lub „akordeon”
B) powstają w wyniku wiązań wodorowych
D) powstają w wyniku wiązań peptydowych
D) określa właściwości i funkcje białka
E) wiązania są niepolarne, ale ich duża liczba zapewnia wytrzymałość
25. Ustal zgodność między poziomem organizacji cząsteczki białka a jej charakterystyką.
CHARAKTERYSTYKA
A) jest rzadkie
B) struktura kulista
B) powstają w wyniku wiązań jonowych, wodorowych i hydrofobowych
D) powstaje w wyniku dwusiarczków,
wiązania jonowe, hydrofobowe
D) specyficzny dla każdego białka, zależy od struktury pierwszorzędowej
E) kompleks kilku kulek i materii nieorganicznej
Jakie znaczenie mają mikroelementy dla organizmów żywych? Daj przykłady
Jakie procesy życiowe organizmów zapewnia taka właściwość wody, jak wysokie napięcie powierzchniowe?
Żywe komórki zawierają 70% wody. Zamarznięcie wody może spowodować śmierć organizmów. Wyjaśnij, dlaczego może się tak zdarzyć? Dlaczego rośliny i zwierzęta zimnokrwiste nie umierają zimą, gdy ich ciała schładzają się poniżej 0 0 C?
Jakie procesy życiowe organizmów zapewniają takie właściwości wody, jak wysoka pojemność cieplna właściwa i wysoka przewodność cieplna?
Jakimi specyficznymi właściwościami charakteryzują się biopolimery? Daj przykłady. Wyjaśnij swoją odpowiedź
Dlaczego przy braku białka w diecie, nawet przy wystarczającej kaloryczności pożywienia, następuje zatrzymanie wzrostu i zmiana składu krwi?
Jak odróżnić skrobię od glukozy?
Istnieje 5 rodzajów aminokwasów. Ile wariantów łańcuchów polipeptydowych składających się z 7 aminokwasów można z nich zbudować? Czy te polipeptydy będą miały te same właściwości i będą spełniać te same funkcje?
Kiedy węglowodany są przyjmowane z pożywienia i podczas postu, poziom glukozy we krwi nieznacznie się zmienia. Wyjaśnij fizjologię tego zjawiska
Aby ukryć zbrodnię, przestępca spalił zakrwawione ubranie ofiary. Lekarz sądowy stwierdził obecność krwi na ubraniu. Jak to zrobiono?
Strukturę cząsteczki którego monomeru pokazano na rysunku? Co oznaczają cyfry 1-3? Jaki biopolimer zawiera ten monomer?
Nazwij cząsteczkę pokazaną na schemacie. Jaką funkcję pełni ta substancja? Co oznaczają litery A, B, C?
Budowę jakiej substancji pokazano na rysunku? Co oznaczono cyframi 1-3 na rysunku? Jaka jest rola tej substancji?
1. Cząsteczka DNA składa się z dwóch spiralnie skręconych łańcuchów. 2. W tym przypadku adenina tworzy trzy wiązania wodorowe z tyminą, a guanina tworzy dwa wiązania wodorowe z cytozyną. 3. Cząsteczki DNA u prokariotów są liniowe, podczas gdy u eukariotów są okrągłe.
4. Funkcje DNA: przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznej. 5. Cząsteczka DNA, w przeciwieństwie do cząsteczki RNA, nie jest zdolna do replikacji
Znajdź w poniższym tekście błędy, popraw je, wskaż numery zdań, w których zostały utworzone, zapisz te zdania bez błędów.
1. Białka mają ogromne znaczenie w budowie i funkcjonowaniu organizmów. 2. Są to biopolimery, których monomerami są zasady azotowe. 3. Białka są częścią błony komórkowej. 4. Wiele białek pełni w komórce funkcje enzymatyczne. 5. Dziedziczna informacja o cechach organizmu jest zaszyfrowana w cząsteczkach białka. 6. Cząsteczki białek i tRNA są częścią rybosomów.
Znajdź w poniższym tekście błędy, popraw je, wskaż numery zdań, w których zostały utworzone, zapisz te zdania bez błędów.
1. Kwasy nukleinowe to rozgałęzione polimery. 2. Monomery kwasów nukleinowych są trójkami. 3. D. Watson i F. Crick w 1953 roku stworzyli model struktury cząsteczki DNA. 4. Komórki zawierają dwa rodzaje kwasów nukleinowych: DNA i RNA. 5. Kwasy nukleinowe mają zdolność do reduplikacji. 6. DNA jest strażnikiem informacji dziedzicznej, RNA bierze udział w syntezie białek.
19. Znajdź w poniższym tekście błędy, popraw je, wskaż numery zdań, w których zostały utworzone, zapisz te zdania bez błędów.
1. Wśród organicznych składników komórki najważniejsze są białka. 2. Białka to wielkocząsteczkowe związki organiczne składające się z monomerów – zasad azotowych.3. Wiązania wodorowe powstają pomiędzy monomerami cząsteczki białka (struktura pierwotna). 4. Białka są częścią błon i mogą pełnić funkcje katalityczne, sygnalizacyjne i regulacyjne. 5. Białka przechowują dziedziczną informację o cechach i właściwościach organizmu. 6. Cząsteczki białek są częścią chromosomów i rybosomów.
Testy szkoleniowe do egzaminu Unified State Exam. Biologia. Temat: Skład chemiczny komórki.
1 . Organizmy żywe potrzebują azotu, ponieważ służy
1. integralny składnik białek i kwasów nukleinowych 2. główne źródło energii 3. składnik strukturalny tłuszczów i węglowodanów 4. główny nośnik tlenu
2 . Woda odgrywa ważną rolę w życiu komórki, ponieważ 1. uczestniczy w wielu reakcjach chemicznych 2 zapewnia prawidłową kwasowość środowiska 3 przyspiesza reakcje chemiczne
4.część membran
3 . Głównym źródłem energii w organizmie jest:
1) witaminy 2. enzymy 3 hormony 4 węglowodany
4substancje organiczne w komórce przemieszczają się wraz z organoidami
1. układ wakuolowy 2. lizosomy 3. mitochondria 4. retikulum endoplazmatycznego
4. Komórki jakich organizmów zawierają dziesiątki razy więcej węglowodanów niż komórki zwierzęce?
1 bakterie saprotroficzne 2. jednokomórkowe 3. pierwotniaki 4. rośliny
5. W komórkach tę funkcję pełnią lipidy
1) katalityczny 2) transport 3. informacja 4. energia
6. W komórkach ludzkich i zwierzęcych wykorzystywane są jako budulec i źródło energii.
1 hormony i witaminy 2 woda i dwutlenek węgla 3. substancje nieorganiczne 4. białka, tłuszcze i węglowodany
7 Tłuszcze, podobnie jak glukoza, pełnią w komórce pewną funkcję
1) konstrukcja 2. informacja 3. katalityczna 4 energia
8 . Wskaż, która liczba na rysunku oznacza drugorzędową strukturę cząsteczki białka
9. Enzymy obejmują
1 kwasy nukleinowe 2. białka 3. cząsteczki ATP 4. węglowodany
10. W wyniku interakcji powstaje czwartorzędowa struktura cząsteczek białka
1. aminokwasy i tworzenie wiązań peptydowych 2. kilka nici polipeptydowych 3. odcinki jednej cząsteczki białka wskutek wiązań wodorowych 4. kula białkowa z błoną komórkową
11. Jaka jest funkcja białek wytwarzanych w organizmie po przedostaniu się do niego bakterii lub wirusów? 1) regulacyjne 2. sygnalizacyjne 3. ochronne 4. enzymatyczne
1
2.
Cząsteczki pełnią w komórce różne funkcje.
1) DNA 2) białka 3) mRNA 4) ATP
13. Jaka jest funkcja białek przyspieszających reakcje chemiczne w komórce?
1) hormonalna 2) sygnalizacja 3. enzymatyczny 4. informacyjny
1 4. Program opisujący pierwotną strukturę cząsteczek białka jest szyfrowany w cząsteczkach
1) tRNA 2) DNA 3) lipidy 4) polisacharydy
1 5. W cząsteczce DNA dwie nici polinukleotydowe są połączone przez
1 uzupełniające zasady azotowe 2 pozostałości kwasu fosforowego 3. aminokwasy 4. węglowodany
16 Wiązanie występujące pomiędzy zasadami azotowymi dwóch komplementarnych nici DNA to
1) jonowy 2) peptyd 3) wodór 4) kowalencyjny polarny
1 7. Ze względu na zdolność cząsteczek DNA do reprodukcji własnego rodzaju,
1 kształtuje się adaptacja organizmu do środowiska
2. u osobników danego gatunku zachodzą modyfikacje. 3. pojawiają się nowe kombinacje genów
4. Informacja dziedziczna przekazywana jest z komórki macierzystej do komórek potomnych
18. Cząsteczki DNA stanowią materialną podstawę dziedziczności, ponieważ kodują informacje o strukturze cząsteczek 1. polisacharydy
2. białka 3) lipidy 4) aminokwasy
19. W cząsteczce DNA z tyminą znajduje się 100 nukleotydów, co stanowi 10% całości. Ile nukleotydów ma guanina?
2)400
1)200
3)1000
4)1800
20. Dziedziczna informacja o cechach organizmu jest skoncentrowana w cząsteczkach
1. tRNA 2. DNA 3. białko 4. polisacharydy
21. W komórkach biorą udział kwasy rybonukleinowe
1. przechowywanie informacji dziedzicznych 2 biosynteza białek
3. biosynteza węglowodanów 4. regulacja metabolizmu tłuszczów
22. cząsteczki mRNA, w przeciwieństwie do tRNA,
1służą jako matryca do syntezy białek 2służą jako matryca do syntezy tRNA
3. dostarczają aminokwasy do rybosomu 4. przekazują enzymy do rybosomu
23. Cząsteczka mRNA przekazuje informację dziedziczną
1.z jądra do mitochondrium 2.z jednej komórki do drugiej
3. od jądra do rybosomu 4. od rodziców do potomstwa
24. Cząsteczki RNA, w przeciwieństwie do DNA, zawierają zasadę azotową
1) adenina 2) guanina 3uracyl cytozyna
25. Ryboza, w przeciwieństwie do dezoksyrybozy, jest częścią1) DNA 2) mRNA 3) białka 4) polisacharydy
26. Proces denaturacji cząsteczki białka jest odwracalny, jeżeli połączenia nie są zerwane
1) wodór 2. peptyd 3. hydrofobowy 4. disiarczek
27. Podczas tego procesu powstaje ATP 1. synteza białek na rybosomach
2.rozkład skrobi z wytworzeniem glukozy
3. utlenianie substancji organicznych w komórce 4. fagocytoza
28Monomerem cząsteczki białka jest
1) zasada azotowa 2) monosacharyd 3) aminokwas 4) lipidy
29Większość enzymów tak
1) węglowodany 2) lipidy 3) aminokwasy 4) białka
30Funkcją budulcową węglowodanów jest to, że
1) tworzą celulozową ścianę komórkową u roślin2) są biopolimerami
3) zdolny do rozpuszczenia się w wodzie4) służą jako substancja rezerwowa dla komórki zwierzęcej
31Lipidy odgrywają ważną rolę w życiu komórki, ponieważ1) są enzymami
2) rozpuszczają się w wodzie 3) służą jako źródło energii4) utrzymywać stałe środowisko w komórce
32 Synteza białek u eukariontów zachodzi: a. na rybosomach b. na rybosomach w cytoplazmie
B. na błonie komórkowej D. na mikrofilamentach w cytoplazmie.
33. Struktury pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe cząsteczki charakteryzują się:
1.glikogen 2.adenina 3.aminokwasy 4.DNA.
Część B
1. Cząsteczka RNA zawiera
A) ryboza B) guanina C) kation magnezu D) deoksyrybozaD) aminokwas E) kwas fosforowy
Zapisz odpowiedź jako ciąg liter w kolejności alfabetycznej (bez spacji i innych symboli).
2. Ustalić zgodność pomiędzy funkcją związku a biopolimerem, dla którego jest on charakterystyczny. W poniższej tabeli pod każdą liczbą określającą położenie pierwszej kolumny wpisz literę odpowiadającą pozycji drugiej kolumny.
FUNKCJONOWAĆ
1) przechowywanie dziedziczneinformacja BIOPOLIMER A) białko B) DNA
2) tworzenie nowych cząsteczekpoprzez samopodwojenie
3) przyspieszenie reakcji chemicznych
4) jest obowiązkowym składnikiem błony komórkowej
5) neutralizacja antygenów
3. Ustalić zgodność pomiędzy funkcją związku a biopolimerem, dla którego jest on charakterystyczny. W poniższej tabeli pod każdą liczbą określającą położenie pierwszej kolumny wpisz literę odpowiadającą pozycji drugiej kolumny.
FUNKCJONOWAĆ
1) tworzenie ścian komórkowych BIOPOLIMER A) polisacharyd B) kwas nukleinowy
2) transport aminokwasów
3) przechowywanie informacji dziedzicznych
4) służy jako rezerwowy składnik odżywczy
5) dostarcza komórce energii
Wynikową sekwencję liter zapisz w tabeli i przenieś do formularza odpowiedzi (bez spacji i innych symboli).
Część C
1 W jednym łańcuchu cząsteczki DNA znajduje się 31% reszt adenylowych, 25% reszt tymidylowych i 19% reszt cytydylowych. Oblicz procent nukleotydów w dwuniciowym DNA.
2. Znajdź błędy w podanym tekście, popraw je, wskaż numery zdań, w których się znajdują, zapisz te zdania bez błędów.
1. Białka są polimerami biologicznymi, 2. Liczbami białek są aminokwasy. 3. Białka zawierają 30 równych aminokwasów. 4. Wszystkie aminokwasy można syntetyzować w organizmie człowieka i zwierzęcia. 5. Aminokwasy łączą się w cząsteczce białka niekowalencyjnymi wiązaniami peptydowymi.
3. Zawartość nukleotydów w łańcuchu mRNA jest następująca: A-35%, G-27%, C-18%, U-20%. Określ skład procentowy nukleotydów w odcinku 2-niciowej cząsteczki DNA, który jest matrycą dla tego mRNA.
4. Ile cząsteczek ATP zostanie zsyntetyzowanych w komórkach eukariotycznych podczas całkowitego utlenienia fragmentu cząsteczki skrobi składającej się z 10 reszt glukozy?
5 .Jaką rolę pełnią białka w organizmie?
6. Znajdź błędy w podanym tekście. Sprecyzować numery zdań, w których są utworzone. Wyjaśnij je.1. Wszyscy obecniW organizmie białka są enzymami.
2. Każdy enzym przyspiesza przepływ kilku substancji chemicznychreakcje. 3. Centrum aktywne enzymu ściśle odpowiada konfiguracji substratu, z którym oddziałuje. 4. Aktywność enzymu nie zależy od czynników takich jak temperatura, pH i innych czynników. 7. Znajdź błędy w podanym tekście. Wskaż numery poprzednich, w których są dopuszczone, wyjaśnij je.
1. Komunikator RNA jest syntetyzowany na cząsteczce DNA.2. Jego długość nie zależy od ilości kopiowanych informacji.3. Ilość mRNA w komórce wynosi 85% całkowitej ilości mRNA w komórce.
4. W komórce występują trzy rodzaje tRNA.5. Każdy tRNA przyłącza specyficzny aminokwas i transportuje go do rybosomów.6. U eukariontów tRNA jest znacznie dłuższe niż mRNA.
8 Wskaż liczbę zdań, w których popełniono błędy i wyjaśnij je.
1. Węglowodory to związki węgla i wodoru
2. Istnieją trzy główne klasy węglowodanów – monosacharydy, sacharydy i polisacharydy.
3. Najpopularniejszymi monosacharydami są sacharoza i laktoza.
4. Są rozpuszczalne w wodzie i mają słodki smak.
5. Podczas rozkładu 1 g glukozy uwalniane jest 35,2 kJ energii
9 . Jakie są podobieństwa i różnice między RNA, DNA, ATP?
10 Dlaczego glukoza nie pełni w komórce funkcji magazynowania?
Krótką odpowiedź zawierającą co najmniej dwa elementy napisz na odwrocie formularza lub na osobnej kartce papieru.
11 Dlaczego skrobię zalicza się do biopolimerów i jaka właściwość skrobi decyduje o jej funkcji magazynowania w komórce?
Odpowiedzi na ujednolicony egzamin państwowy na temat „Skład chemiczny komórki”
pytanie | odpowiedź | pytanie | odpowiedź | pytanie | odpowiedź | pytanie | odpowiedź |
Część B.
1ABE 2.BBAAA 3ABBAAA
Część C
1.A-31% T-25% C-19% Razem 65%, więc 100-65=25% (guanina)
zgodnie z zasadą komplementarności
A=T=31+25=56% tj. 28% każdy
G=C=19+25=44% tj. 22% każdy
2. 345
3. Zgodnie z zasadą komplementarności w 1 nici DNA, która jest matrycą do syntezy mRNA, znajdują się następujące nukleotydy
T35% C27% G18% A20%
A=T=35+20=55%, czyli po 27,5%.
C=G=27+18=45%, czyli po 25,5%.
4. W procesie oddychania komórkowego utlenianie 1 cząsteczki glukozy powoduje powstanie 38 cząsteczek ATP. Fragment cząsteczki skrobi hydrolizuje do 10 reszt glukozy, z których każda ulega całkowitemu utlenieniu, w wyniku czego powstaje 380 cząsteczek ATP.
5. Enzymatyczne, regulacyjne, strukturalne, sygnalizacyjne, ochronne, motoryczne, transportowe, energetyczne.
6.124
7. błędy 2-zależne, 3-5%, 4-około 40 typów, 6-krótsze (70-90 nukleotydów)
8. błędy 1-węglowodany i woda 3-disacharydy 5-17,6 kJ
10. Glukoza, związek hydrofilowy, ulega metabolizmowi w środowisku wodnym i nie może się kumulować.
11. Skrobia to polisacharyd, monomer – glukoza. Skrobia ma właściwość hydrofobowości, dzięki czemu może gromadzić się w komórce.
przygotować się do jednolitego egzaminu państwowego z biologii na ten temat
„Chemiczna organizacja komórki”
Notatka wyjaśniająca
Analiza wyników Unified State Exam wykazała, że temat „Chemiczna organizacja komórki” jest dla absolwentów problematyczny. Aby rozwiązać ten problem, konieczne jest rozwinięcie silnych umiejętności wykonywania zadań wykorzystywanych na egzaminie. Proponowane testy zawierają zadania, które nauczyciele biologii mogą wykorzystać do ćwiczenia tych umiejętności, zarówno na zajęciach, jak i podczas indywidualnych konsultacji przygotowujących do Unified State Exam.
Badania opracowano na podstawie materiałów z maszyn współrzędnościowych (oznaczono je gwiazdką) oraz literatury dodatkowej. Zadania z literatury dodatkowej wyróżniają się treścią informacyjną, dzięki czemu można je wykorzystać jako dodatkowe źródło wiedzy.
Temat 1:„Substancje nieorganiczne komórki”
Zadania części A.
Wybierz jedną poprawną odpowiedź.
1.* Ciała przyrody żywej i nieożywionej są podobne w zestawie
2) pierwiastki chemiczne
3) kwasy nukleinowe
4) enzymy
2.* Magnez jest niezbędnym składnikiem cząsteczek
2) chlorofil
3) hemoglobina
3.* Jaką rolę pełnią w komórce jony potasu i sodu?
1) są biokatalizatorami
2) uczestniczyć w wzbudzeniu
3) zapewnienia transportu gazu
4) promować przepływ substancji przez błonę
4. Jaki jest stosunek jonów sodu i potasu w komórkach zwierzęcych oraz w ich otoczeniu – płynie międzykomórkowym i krwi?
1) w komórce jest więcej sodu niż na zewnątrz, wręcz przeciwnie, na zewnątrz jest więcej potasu niż w komórce
2) na zewnątrz komórki jest tyle samo sodu, co potasu wewnątrz komórki
3) w komórce jest mniej sodu niż na zewnątrz i odwrotnie, w komórce jest więcej potasu niż na zewnątrz
5. Wymień pierwiastek chemiczny, który w postaci jonu występuje w dużych ilościach w cytoplazmie komórek, gdzie jest go znacznie więcej niż w płynie międzykomórkowym i bierze bezpośredni udział w tworzeniu stałej różnicy w potencjałów elektrycznych, po przeciwnych stronach zewnętrznej błony plazmatycznej
1) H 4) C 7) Ca 10) Na
2) O 5) S 8) Mg 11) Zn
3) N 6) Fe 9) K 12) P
6. Wymień pierwiastek chemiczny wchodzący w skład nieorganicznego składnika tkanki kostnej i muszli mięczaków, biorący udział w skurczu mięśni i krzepnięciu krwi oraz pośredniczący w przekazywaniu sygnału informacyjnego z zewnętrznej błony komórkowej do cytoplazmy mięczaków komórka
1) H 4) C 7) Ca 10) Na
2) O 5) S 8) Mg 11) Zn
3) N 6) Fe 9) K 12) P
7. Wymień pierwiastek chemiczny wchodzący w skład chlorofilu i niezbędny do połączenia małych i dużych podjednostek rybosomu w jedną strukturę, aktywuje niektóre enzymy
1) H 4) C 7) Ca 10) Na
2) O 5) S 8) Mg 11) Zn
3) N 6) Fe 9) K 12) P
8. Wymień pierwiastek chemiczny wchodzący w skład hemoglobiny i mioglobiny, gdzie uczestniczy w przyłączaniu tlenu, a także wchodzi w skład jednego z białek mitochondrialnych łańcucha oddechowego, które podczas oddychania komórkowego przenosi elektrony.
1) H 4) C 7) Ca 10) Na
2) O 5) S 8) Mg 11) Zn
3) N 6) Fe 9) K 12) P
9. Wskaż grupę pierwiastków chemicznych, których zawartość w komórce wynosi 98%,
10.Nazwij ciecz, której skład soli jest najbliższy osoczu krwi kręgowców lądowych
1) 0,9% roztwór NaCl
2) woda morska
3) świeża woda
11.Wymień związki organiczne, które występują w komórce w największych ilościach (w% mokrej masy)
1) węglowodany
4) kwasy nukleinowe
12. Wymień związki organiczne, które znajdują się w komórce w najmniejszych ilościach (w% mokrej masy)
1) węglowodany
4) kwasy nukleinowe
13.*Znaczną częścią ogniwa jest woda, która
1) tworzy wrzeciono
2) tworzy kuleczki białkowe
3) rozpuszcza tłuszcze
4) nadaje komórce elastyczność
14.Wymień główną cechę strukturalną cząsteczki wody, która decyduje o specyficznych właściwościach i biologicznej roli wody
1) mały rozmiar
2) polarność cząsteczki
3) duża mobilność
15.*Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem, ponieważ
1) jego cząsteczki przyciągają się wzajemnie
2) jego cząsteczki są polarne
3) nagrzewa się i powoli ochładza
4) jest katalizatorem
16.* Woda w komórce spełnia funkcję
1) katalityczny
2) rozpuszczalnik
3) strukturalne
4) informacyjny
1) komunikacja z sąsiednimi komórkami
2) wzrost i rozwój
3) umiejętność dzielenia się
4) objętość i elastyczność
18. Wszystkie powyższe aniony, z wyjątkiem jednego, wchodzą w skład soli i są najważniejszymi anionami dla życia komórki. Wskaż wśród nich „dodatkowy” anion.
4) H 2 PO 4 -
Prawidłowe odpowiedzi
Zadania części B.
Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu.
1) Jakie funkcje pełni woda w komórce?
A) pełni funkcję energetyczną
B) zapewnia elastyczność komórek
B) chroni zawartość komórki
D) uczestniczy w termoregulacji
D) uczestniczy w hydrolizie substancji
E) zapewnia ruch organelli.
Odpowiedź: B, D, D
2)*Woda w komórce odgrywa rolę
A) środowisko wewnętrzne
B) strukturalny
B) regulacyjne
D) humorystyczny
D) uniwersalne źródło energii
E) uniwersalny rozpuszczalnik
Odpowiedź: A, B, E.
Temat 2:„Polimery biologiczne – białka”.
Zadania części A.
Wybierz jedną poprawną odpowiedź.
1*. Białka zalicza się do biopolimerów, ponieważ:
1) są bardzo zróżnicowane
2) odgrywają ważną rolę w komórce
3) składają się z wielu powtarzających się jednostek
4) mają dużą masę cząsteczkową
2*. Monomery cząsteczek białka to
1) nukleotydy
2) aminokwasy
3) monosacharydy
3*. W wyniku interakcji powstają polipeptydy
1) zasady azotowe
2) lipidy
3) węglowodany
4) aminokwasy
4*. Rodzaj liczby i kolejność aminokwasów zależy od
1) sekwencja tripletów RNA
2) pierwotna struktura białek
3) hydrofobowość cząsteczek tłuszczu
4) hydrofilowość monosacharydów
5*. Komórki wszystkich żywych organizmów zawierają
4) włókno
1) hemoglobina
6*. Określa się sekwencję aminokwasów w cząsteczkach białka
1) ułożenie trójek w cząsteczce DNA
2) cecha strukturalna rybosomu
3) zestaw rybosomów w polisomie
4) cechy strukturalne T-RNA
7*. Dzięki odwracalnej denaturacji cząsteczek białka,
1) naruszenie jego pierwotnej struktury
2) tworzenie wiązań wodorowych
3) naruszenie jego trzeciorzędowej struktury
4) tworzenie wiązań peptydowych
8*. Zdolność cząsteczek białka do tworzenia związków z innymi substancjami determinuje ich funkcję
1) transport
2) energia
3) kurczliwy
4) wydalniczy
9*. Jaką funkcję pełnią białka kurczliwe w organizmie zwierzęcia?
1) transport
2) sygnał
3) silnik
4) katalityczny
10*. Substancje organiczne przyspieszające procesy metaboliczne -
1) aminokwasy
2) monosacharydy
3) enzymy
jedenaście*. Jakiej funkcji nie pełnią białka w komórce?
1) ochronny
2) enzymatyczny
3) informacyjny
4) kurczliwy
Zadania części B.
Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu.
1*. Jakie są cechy strukturalne i właściwości cząsteczek białka?
A) ma struktury pierwotne, wtórne, trzeciorzędowe i czwartorzędowe.
B) wyglądają jak pojedyncza spirala
B) monomery aminokwasów
D) monomery-nukleotydy
D) zdolny do replikacji
E) zdolny do denaturacji
Odpowiedzi: A, B, E.
Zadania części C.
Podaj pełną i szczegółową odpowiedź.
1*. Enzymy tracą swoją aktywność wraz ze wzrostem poziomu promieniowania.
Wyjaśnij dlaczego.
Odpowiedź: Wszystkie enzymy są białkami. Pod wpływem promieniowania zmienia się struktura
białko-enzym, następuje jego denaturacja.