рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ - раздел Экология, Экология 3.1. Особенности Организации Живой Материи...

3.1. Особенности организации живой материи

 

Многочисленные определения сущности жизни можно свести к двум основным. Согласно первому, жизнь определяется субстратом, носителем ее свойств – белком. Согласно второму, жизнь рассматривают как совокупность специфических физико-химических процессов.

В самом общем смысле жизнь можно определить как активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и самопроизведение специфической структуры [4]. Специфическую химическую структуру конкретного белка отображает запись полипептида. Например, если участок полипептида записан: гли-гли-сер-…, то этой записи соответствует химическая формула:

 

О О О

|| || ||

H2N–CH–C–NH–CH–C–NHCH–C–NH–…

| | |

Н Н СН2ОН

 

В его построении участвовали 2 молекулы аминокислоты с эмпирическим названием «глицин»

 

O

||

Н2NCH–C–OH

|

H

 

и одна, называемая «серином»

 

O

||

H2N–CH–C–OH

|

CH2OH

 

Аминокислота, «потерявшая» группу «ОН» в процессе объединения носит название: «остаток аминокислоты» и при химическом описании белка этот остаток характеризуют тремя буквами: гли (глицин), сер (серин) и т.д. Связь

 

O H

|| |

–С – N–

 

называют пептидной. Поскольку в составе большинства белков находится в среднем 300-500 остатков аминокислот, связанных 299-499 пептидными связями, соответствующие химические формулы называют полипептидами. Реальный белок как физическое тело характеризуют не только химической формулой, описывающей первичную структуру, но и определенным положением в пространстве – вторичная, третичная, четвертичная структура. Вторичная структурная организация белка – это укладка полипептидной цепи в α-спиральные участки и β-структурные образования. В живой клетке многие белки или отдельные их участки представляют собой не вытянутую нить, а спираль. В результате взаимодействия различных остатков аминокислот спирализованная молекула белка образует клубок – третичную структуру. Для каждого вида белка характерна своя форма клубка с изгибами и петлями. Третичная структура зависит от первичной структуры, т.е. от порядка расположения аминокислот в цепи. Некоторые белки, например, гемоглобин, состоят из нескольких цепей, различающихся по первичной структуре. Объединяясь вместе, они создают сложный белок, обладающий не только третичной, но и четвертичной структурой. Четвертичную структуру имеют также многие регуляторные белки.

Белки – вещества с легко изменяемой структурой. Для живого состояния характерно присутствие не любого белка (труп состоит также из белков), но лишь белка, сохраняющего свою уникальную конфигурацию, свою первичную, вторичную и третичную структуры, с присущими им природными свойствами. При гибели организма белки его утрачивают натуральную структуру, макромолекулы развертываются и белки переходят в денатурированное состояние. Для поддержания белка в природной, присущей живому состоянию форме, необходим обмен веществ. Таким образом, любой живой организм – открытая система. Организм живет, пока в него поступают энергия и материя в виде пищи из внешней среды, а отходы выделяются в окружающую среду. Белки в клетках организмов постоянно обновляются. Необходимость их постоянного обновления и лежит в основе обмена веществ. Каждый вид клеток многоклеточного организма содержит специфические белки, присущие только данному виду клеток. Все клетки в течение жизни синтезируют белки, т.к. в ходе нормальной жизнедеятельности белки постоянно денатурируются, их структура и функции нарушаются. Нарушенные молекулы белков немедленно удаляются из клетки и заменяются новыми полноценными молекулами. Благодаря этому жизнедеятельность клетки сохраняется. Порядок чередования остатков аминокислот в данной белковой молекуле обусловливает физико-химические и биологические свойства. Аминокислоты можно сравнить с буквами, составляющими написанное слово (белок) или кирпичиками разной формы, входящими в структуру строения (белка). Всего разных аминокислот (букв, кирпичиков разной формы), создающих, например, полный набор белков человека (рассказ, город) – 20. Но эти 20 могут повторяться и сочетаться в отдельном белке (слове, строении) по-разному, в итоге имеем цепочку из 300-500 различных звеньев.

Очередность аминокислотных остатков в белке определяет структура другого биополимера – нуклеиновой кислоты, называемой дезоксирибонуклеиновой кислотой: ДНК. Молекулы ДНК еще более длинные, чем молекулы белков. Таким способом любой живой организм использует молекулярный механизм обработки биологической информации. Столь громоздкие полимеры никогда не встречаются в неживых природных объектах.

Ген (наследственный фактор) – участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов РНК), кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы транспортной или рибосомальной РНК или взаимодействующий с регуляторным белком. Совокупность генов данной клетки или организма составляет его генотип. Все дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) каждой клетки несут информацию не только о структурных белках, определяющих свойства данной клетки, но и о всех других структурных белках иных клеток, о всех белках-ферментах и прочих, составляющих организм. Например, у человека живая клетка ткани волоса, крови, гланды, кости и все остальные содержит все гены (весь матричный код) о данном индивидуальном организме. В результате сопоставления данных исследования клеток потерянного волоса или фрагмента кожи с данными исследования клеток отобранной на анализ крови у нескольких человек, можно с высокой точностью определить того, кто понес эту потерю. Таким образом можно установить и степень родства, и причастность того или иного лица к преступлению.

Несмотря на наличие полной генетической (наследственной) информации о всем многоклеточном организме в любой из его клеток, клетки разных областей синтезируют разные белки, в итоге формируются разные ткани и органы. Транскрипция (от лат. transcriptio – переписывание) – биосинтез молекул рибонуклеиновых кислот (РНК) на соответствующих участках ДНК – первый этап реализации генетической информации в живых клетках. Не путайте с трансляцией (см. ниже).

В разных клетках транскрибируются разные участки ДНК, т.е. образуются разные информационные РНК (и-РНК), в соответствии с кодами которых далее синтезируются разные белки. Специализация клетки (клетка крови, клетка гланды, клетка мозга и др.) определяется не всеми имеющимися в ней генами, а только теми, с которых информация была прочтена и реализована в виде белков. И даже специфические для данной клетки белки не образуются в ней одновременно. В разное время в зависимости от нужд клетки в ней синтезируются разные белки.

Существует сложный механизм регуляций «включения» и «выключения» генов на разных этапах жизни клетки. Под контролем гена-регулятора синтезируется репрессор. Репрессор – регуляторный белок, подавляющий транскрипцию генов. Молекула репрессора имеет участок узнавания оператора – начала гена, а также участок узнавания эффектора. Дело в том, что репрессоры могут синтезироваться либо в активной, либо в неактивной форме. Эффекторы (обычно низкомолекулярные вещества), соединяясь с репрессором, влияют на его взаимодействие с оператором. Существуют эффекторы, называемые индукторами, лишающие репрессор способности взаимодействия с оператором и подавлять транскрипцию. Эффекторы-корепрессоры соединяются с неактивной формой репрессора, переводят его в активную форму, способную взаимодействовать с оператором. В этом случае репрессор будет подавлять транскрипцию. Основное назначение репрессора – это подавление транскрипции. Чтобы «построить» полимерную молекулу и-РНК, по коду которой в результате трансляции и будет построен тот или иной белок, в клетках синтезируется фермент: РНК-полимераза. Полимераза – катализирует образование макромолекул полимера: и-РНК из низкомолекулярных веществ. При этом РНК-полимераза движется вдоль гена (участка ДНК), подбирает по принципу комплементарности нуклеотиды и соединяет их в единую цепочку. Каждый ген, или группа генов, содержит регуляторные элементы: 1) промотор – участок начала транскрипции; 2) оператор, с которым происходит связывание репрессора; 3) терминатор – сигнальную часть прекращения транскрипции, расположенную после кодирующей области («конец»). Промотор и оператор расположены перед областью гена, кодирующей структуру и-РНК – это «начало» гена. Операторы или перекрываются с промоторами, или находятся между промотором и контролируемыми генами. Промотор представляет собой короткую последовательность (несколько десятков) нуклеотидов ДНК, с которой связывается фермент РНК-полимераза, осуществляющая транскрипцию. Оператор – участок ДНК (представлен также несколькими десятками нуклеотидов), «узнаваемый» белками-репрессорами и, тем самым, регулирующий транскрипцию гена (или группы генов). По мере движения РНК-полимераза встречает сигнал в виде определенной последовательности нуклеотидов, означающий конец транскрипции, это и есть терминатор.

Механизм «считывания» или «несчитывания» информации, т.е. «принятия решения» о транскрипции, иллюстрирует рис. 3.1.

 

Вариант А

 
 

 


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Экология

Государственное образовательное учреждение.. высшего профессионального образования Санкт Петербургский государственный..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ЭКОЛОГИЯ
    Учебное пособие     Санкт-Петербург 2006 Утверждено редакционно-издательским советом СПбГИЭУ в ка

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ
Целям разработки механизма количественной оценки взаимоотношений организмов с окружающей средой служит введение и дальнейшее развитие представлений об экологических факторах. Экологическ

ДНК и-РНК
«Сборка» белковой молекулы осуществляется в рибосомах. Здесь происходит трансляция – перевод информации с языка нуклеиновых кислот на язык белков. Трансляция (от лат. transl

Гомеостаз, сукцессии, состояние климакса
  Процессы, протекающие в экосистеме очень разнообразны. В ней осуществляются жизненные процессы, связанные с переходом вещества и энергии с одних пищевых уровней на другие, с изменен

Теории динамики популяций
  Теории динамики популяций, целью которых является прогнозирование динамики и управление численностью, подразделяют на две большие категории: факториальные и системные (см. табл.3.1)

Экосистем и качество жизни людей
  Нормальное качество жизни людей поддерживается стабильным функционированием природных экологических систем. Под качеством

Экологические особенности человека
  Нормальное функционирование организма в соответствии с перечисленными в разделе 3 свойствами, или нарушение его вплоть до потери того или иного свойства – и есть проявление экологич

Динамика численности населения Земли
  Дата Численность населения Средний годовой прирост численности

Контроль и прогнозирование
4.2.1. Понятие «природный ресурс»   Понятие «природный ресурс» условно и приобретает смысл только в течение некоторого отрезка времени, соизмеримого с истори

И прогнозирования
  При активном природопользовании наряду с проблемой истощения ресурсов появилась и проблема ухудшения здоровья населения в результате загрязнения окружающей людей среды. Здор

Процедура «оценка воздействия на окружающую среду», процедура ОВОС
  Целям сохранения природных ресурсов, снижения загрязнения среды и установления компромисса между природой и хозяйственной деятельностью людей на региональном уровне служит процедура

Взаимосвязь экологии, экономики и социальных проблем
  Экологические показатели рациональности природопользования находят сопоставлением закономерностей функционирования природных экосистем и природно-техногенных систем. Закономерности

Абиотические условия 110
Автотроф 73 Агробиоценоз(ы) 85, 105, 126* Агрофитоценоз 105*, 126 Агроценоз(ы) 85, 105, 126*, 189 Адаптация 56 Аминокислоты 33, 34 Анаэробная о

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги