рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ДНК и-РНК

ДНК и-РНК - раздел Экология, Экология «Сборка» Белковой Молекулы Осуществляется В Рибосомах. Здесь Происходит Транс...

«Сборка» белковой молекулы осуществляется в рибосомах. Здесь происходит трансляция – перевод информации с языка нуклеиновых кислот на язык белков. Трансляция (от лат. translatio – передача) – это синтез полипептидных цепей белков по матрице информационной РНК согласно генетическому коду – второй этап реализации генетической информации в живых клетках. У прокариот (организмы, клетки которых лишены оформленного ядра; представители: бактерии) процессы транскрипции и трансляции не разобщены во времени и в пространстве. У эукариот (организмы, клетки которых обладают ядром, отделенным мембранами от цитоплазмы; представители: грибы, растения, животные) синтезированная и-РНК в ядре покидает его, направляется к месту синтеза белка – рибосомам, расположенным в цитоплазме клетки. Таким образом у эукариот синтез белка происходит вне ядра клетки, т.е. на некотором расстоянии от кодирующей матрицы (ДНК).

Рибосома – органоид клетки, представляющий собой частицу сложной формы, состоящую из двух неравных субъединиц: большой и малой. Диаметр рибосомы около 20 нм (20 × 10-9 м). Синтезируемые белковые молекулы в развернутом виде достигают длины 100-200 нм, а длина ДНК достигает примерно 105 нм и в ней может содержаться несколько сотен генов. Несмотря на относительную громоздкость биомолекул все они очень компактно упакованы в живой материи. Это одно из отличительных свойств живой природы от неживой. Синтез белка осуществляет не одна рибосома, а целая группа, включающая несколько десятков рибосом (до 100), объединенных нитевидной молекулой информационной РНК. Такую группу рибосом называют полисомой.

В процессе трансляции информация о специфическом строении будущего белка, записанная в виде последовательности нуклеотидов в молекулах и-РНК (см. выше о транскрипции), переводится с нуклеотидного кода в определенную последовательность аминокислот в синтезируемых белках. Это осуществляется сложным макромолекулярным комплексом, состоящим кроме и-РНК из рибосом, т-РНК, аминоацил-т-РНК-синтетаз, белковых факторов инициации (начала), элонгации (удлинения, наращивания полипептида), терминации (окончания) трансляции и др.

По мере сборки белковой молекулы рибосома, имеющая малый размер «ползет» по и-РНК (см. рис.3.3). В это же время из окружающей среды непрерывным потоком идут молекулы т-РНК с «навешанными» на них аминокислотами. Они проходят, задевая своим кодовым концом место контакта рибосомы с и-РНК, который в данный момент находится в рибосоме. Противоположный конец т-РНК, несущий аминокислоту, оказывается при этом вблизи места «сборки» белка. Однако только в том случае, если кодовый триплет т-РНК окажется комплементарным к триплету информационной РНК, находящемуся в данный момент в рибосоме, аминокислота, доставленная т-РНК, попадает в состав молекулы белка и отделится от т-РНК. Тотчас же рибосома делает шаг вперед по и-РНК на один триплет, а «освободившаяся» транспортная РНК выбрасывается в окружающую среду на поиски молекулы аминокислоты, найдя, несет ее в любую из рибосом полисомы. Диаметр одной рибосомы примерно равен удвоенной длине трех нуклеотид – одного триплета. Так постепенно триплет за триплетом, движется по информационной РНК рибосома и растет звено за звеном полипептидная цепь.

 
 

 


Рис. 3.3. Схема синтеза белка (полипептида) в одной рибосоме:

– фермент, белок синтеза; 1 – малая субъединица рибосомы; 2 – большая субъединица рибосомы; аминокислоты: гли – глицин, сер – серин, ала – аланин, фен – фениланин, лей – лейцин.

 

В живой клетке синтез одной молекулы белка, состоящий из 200-300 аминокислотных звеньев, завершается в течение 1-2 минут. В лабораторных условиях, искусственный синтез белка требует огромных усилий, много времени и средств. Первым в лабораторных условиях был синтезирован белок инсулин, полипептидная цепь которого состоит лишь из 51 аминокислотного остатка. Для его синтеза потребовалось провести около 5000 операций. В этой работе принимали участие 10 человек в течение 3 лет. В 1969 г. в лабораторных условиях синтезировали белок рибонуклеазу, для чего потребовалось выполнить 11000 операций. Таким образом, получение продуктов питания человека, например, мяса из неорганических компонентов окружающей среды, несбыточная фантазия. К тому же такие продукты могут существенно повредить здоровье, обусловив заболевания и мутацию организмов. Следует учесть, что мутагенным (т.е., приводящим к появлению мутаций с повышенной частотой) действием обладают, например, аналоги азотистых оснований нуклеиновых кислот.

Любой живой организм является очень сложным тонконастроенным механизмом с позиций техники. Для жизнедеятельности лишь одной клетки человека необходимо согласованное протекание более 10000 реакций [5]. Клетки же человеческого организма дифференцированы, поэтому в разных клетках протекают как однотипные, так и различающиеся реакции и их сумма достигает многих сотен тысяч, что соответствует индустрии человечества в глобальном масштабе. Положим, один завод имеет 50 цехов, в каждом из которых реализовано 3-5 разных реакций. В итоге здесь имеют место максимум 250 реакций.

Из сказанного понятно сколь бережным должно быть отношение человека и к самому себе и к живым организмам других видов. Ведь они являются базой его жизненных процессов, ниже, в других разделах мы поясним это.

Более подробную информацию о биохимических процессах, протекающих в живых организмах можно почерпнуть из школьных учебников по биологии для 10-11 классов или учебников для вузов, например в [5].

Кратко охарактеризуем функции белков в любом живом организме:

1) строительный материал клеток (из белков состоят мембраны клеток и клеточных органоидов, стенки кровеносных сосудов, сухожилия, хрящи и т.д.);

2) катализаторы биохимических реакций в организме – ферменты (они ускоряют реакции в десятки и сотни миллионов раз);

3) гормоны (регуляторы), управляют активностью ферментов, вызывают биохимическую активность; например, белковый гормон инсулин обеспечивает захват клетками питающей их глюкозы, при его недостатке в крови в избытке накапливается неиспользованная глюкоза;

4) транспортная (белок крови гемоглобин «захватывает», связывает, и доставляет кислород);

5) защитная (антитела и токсины): белки-антитела блокируют и обезвреживают чужеродные вещества;

6) сигнальная: в поверхностную мембрану клетки встроены молекулы белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды, так происходит прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку;

7) двигательная: все виды движения к которым способны клетки у высших животных, в том числе и сокращение мышц, а также мерцание ресничек у простейших, движения жгутиков, выполняют особые сократительные белки;

8) энергетическая, при расщеплении белка, при распаде химических связей выделяется 16,7 кДж/г энергии.

В клетках разных видов живых организмов происходит синтез нуклеиновых кислот, белков, углеводов, жиров, клетки растут. Вместе с тем, любая форма активности – движение, секреция, биосинтез и др. нуждается в затрате энергии. Реакции с распадом химических связей в организмах в большинстве случаев сопровождаются выделением энергии. При этом сложные вещества распадаются на более простые, высокомолекулярные – на низкомолекулярные. Например, белки распадаются на аминокислоты, крахмал на глюкозу. Эти вещества в свою очередь расщепляются на еще более низкомолекулярные соединения, и в конце концов образуются совсем простые вещества, прежде всего вода (Н2О) и углекислый газ (СО2). В результате, из клеток выводятся разнообразные продукты обмена и вещества, синтезированные в них.

Синтез веществ, идущий в клетке, называют биосинтезом. Совокупность реакций биологического синтеза называют ассимиляцией. Совокупность реакций расщепления (разрыва) химических связей в биомолекулах называют диссимиляцией. Совокупность всех ферментативных реакций клетки, т.е. совокупность ассимиляции и диссимиляции, связанных между собой и с внешней средой, называют обменом веществ и энергии.

Отражением сложных микропроцессов, идущих в любом живом организме, являются следующие признаки живых организмов на макроуровне:

 
 

 

 


· определенный химический состав (у всех живых организмов одни и те же химические элементы – биогены: углерод (С), азот (N), водород (Н), кислород (О), фосфор (Р), сера (S), кальций (Са) и др. – объединены в биокомпоненты определенной структуры – ДНК, РНК, белки и др.);

· самоорганизация химического состава: структура ДНК «задает» определенную структуру полипептида белка;

· раздражимость – ответ на воздействие;

 
 

 

 


· подвижность

· изменчивость (наследственная (генетическая) и ненаследственная (модификационная))

· адаптация (приспособление к условиям внешней среды, частный случай изменчивости);

 

· старение (разрушительный процесс возрастных изменений, ведущий к снижению адаптационных возможностей организма, увеличению вероятности смерти);

· смерть (конечный срок существования объектов, прекращение жизнедеятельности организма, гибель его как обособленной целостной системы).

Указанные признаки типичны для большинства живых организмов, но бывают исключения. Например, рабочие пчелы и муравьи не способны к воспроизведению потомства. Можно привести и иные примеры исключения относительно других признаков, или обнаружить нечто подобное в неживой материи, например, рост кристаллов и т.д. Наблюдения показывают, что свойства (признаки) живого не носят исключительного характера и по отдельности обнаруживаются и среди объектов неживой природы. Мы лишь сделали общие наброски. Они свидетельствуют о сложности окружающего нас мира и нас самих. Явления и признаки практически невозможно ограничить какими-либо жесткими характеристическими рамками, всегда присутствует некоторая размытость. Нет и четкой границы между свойствами живого и неживого.

Выше рассмотрены процессы, обусловливающие жизнь на молекулярном и клеточном уровнях. Всего выделяют 9 следующих уровней организации живой материи (рис.3.4):

 

– 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: ДНК и-РНК

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

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
3.1. Особенности организации живой материи   Многочисленные определения сущности жизни можно свести к двум основным. Согласно первому, жизнь

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