Предмет биологии. Определение жизни. Признаки живой материи. Open Library - открытая библиотека учебной информации Для живой материи не характерно явление

Основные свойства живой материи

Биологический уровень организации очень сложен, его нельзя свести к закономерностям других естественных наук. В настоящее время существуют несколько подходов к определению живого вещества:

1. Витализм – учение, основанное на признании наличия в организмах управляющей ими нематериальной составляющей сверхъестественной силы – души. Его основу составляют удивительная сложность строения и целесообразность поведения живых организмов. Сторонники данного учения считают, что жизнь является уникальным явлением, которое нельзя объяснить физико-химическими процессами. Так, еще в древности существовало представление об энтехелии, одушевляющей материю тела и направляющей поведение организма.

2. Редукционный подход – его представители считают возможным использовать законы физики и химии для анализа процессов жизнедеятельности. Они отрицают целенаправленность строения и поведения. Основу жизни – гомеостаз – объясняют действием законов неживой природы. Так, терморегуляция теплокровных существ происходит по принципу обратной связи – выделение пота при повышении температуры.

3. Живая клетка – элементарная организованная часть живой материи и сложная высокоупорядоченная система. Было установлено, что в ней непрерывно совершается синтез крупных молекул из простых и мелких – анаболические реакции, на которые затрачивается энергия, и их распад – катаболические реакции. Совокупность таких реакций в клетке и есть процесс метаболизма. Для его поддержания необходим непрерывный приток энергии.

Свойства, отличающие живое от неживого, отражающие специфику биологической формы движения материи:

– самовоспроизведение – может производиться многократно, а генетическая информация о нем закодирована в молекулах ДНК;

– регуляция процессов – происходит в химических реакциях посредством механизма обратной связи; внутри клеток реакции синтеза и распада идут с участием ферментов, синтезируемых внутри самих клеток;

– рост организмов – осуществляется при помощи увеличения их массы за счет размеров и числа клеток;

– иерархичность организации – клетки как биоединицы специфически организованны в ткани, ткани – в органы, органы – в системы органов;

– обмен веществ и энергии – сначала из внешней среды поступает энергия в форме солнечного света, затем химическая энергия преобразуется в клетках для синтеза ее структурных компонентов, работы по обеспечению транспорта веществ через мембрану и механической работы по обеспечению двигательной функции организма и сокращению мышщ;

– питание – источник энергии и веществ, необходимых для жизнедеятельности;

– дыхание – процесс освобождения энергии высокоэнергетических соединений;

– раздражимость – избирательная реакция живых существ на изменения внешней и внутренней среды, обеспечивающая стабильность жизнедеятельности;

– гомеостаз – живые организмы, обитающие в непрерывно меняющихся внешних условиях, поддерживают постоянство своего химического состава и интенсивность течения всех физиологических процессов с помощью авторегуляционных механизмов;

– способность к движению – свойственна живым существам, хотя их скорости значительно различаются; существуют различные механизмы движения живых существ.

Эти свойства в комплексе характеризуют любую живую систему и жизнь вообще:

1. самообновление . Связано с потоком вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм, синтез, образование новых веществ) и диссимиляции (катаболизм, распад). В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепление органических соединений, обеспечивает клетку пластическим веществом и энергией. Для образования нового нужен постоянный приток необходимых веществ извне, а в процессе жизнедеятельности (и диссимиляции, в частности) образуются продукты, которые нужно вывести во внешнюю среду;
2. самовоспроизведение . Обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Это свойство связано с потоками информации, заложенной в структуре нуклеиновых кислот. В связи с этим живые структуры постоянно воспроизводятся и обновляются, не теряя при этом сходства с предыдущими поколениями (несмотря на непрерывное обновление вещества). Нуклеиновые кислоты способны хранить, передавать и воспроизводить наследственную информацию, а также реализовывать ее через синтез белков. Информация, хранимая на ДНК, переносится на молекулу белка с помощью молекул РНК;
3. саморегуляция . Базируется на совокупности потоков вещества, энергии и информации через живой организм;
4. раздражимость . Связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходимое для своего существования. С раздражимостью связана саморегуляция живых систем по принципу обратной связи: продукты жизнедеятельности способны оказывать тормозящее или стимулирующее воздействие на те ферменты, которые стояли в начале длинной цепи химических реакций;
5. поддержание гомеостаза (от гр. homoios - «подобный, одинаковый» и stasis - «неподвижность, состояние») - относительного динамического постоянства внутренней среды организма, физико-химических параметров существования системы;
6. структурная организация - определенная упорядоченность, стройность живой системы. Обнаруживается при исследовании не только отдельных живых организмом, но и их совокупностей в связи с окружающей средой - биогеоценозов;
7. адаптация - способность живого организма постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям существования в окружающей среде. В ее основе лежат раздражимость и характерные для нее адекватные ответные реакции;
8. репродукция (воспроизведение) . Так как жизнь существует в виде отдельных (дискретных) живых системы (например, клеток), а существование каждой такой системы строго ограничено во времени, поддержание жизни на Земле связано с репродукцией живых систем. На молекулярном уровне воспроизведение осуществляется благодаря матричному синтезу, новые молекулы образуются по программе, заложенной в структуре (матрице) ранее существовавших молекул;
9. наследственность . Обеспечивает преемственность между поколениями организмов (на основе потоков информации). Тесно связана с ауторепродукцией жизни на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях. Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, которые обеспечивают приспособление к среде обитания;
10. изменчивость - свойство, противоположное наследственности. За счет изменчивости живая система приобретает признаки, ранее ей несвойственные. В первую очередь изменчивость связана с ошибками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации. Появляются новые признаки и свойства. Если они полезны для организма в данной среде обитания, то они подхватываются и закрепляются естественным отбором. Создаются новые формы и виды. Таким образом, изменчивость создает предпосылки для видообразования и эволюции;
11. индивидуальное развитие (процесс онтогенеза) - воплощение исходной генетической информации, заложенной в структуре молекул ДНК (т. е. в генотипе), в рабочие структуры организма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту, что выражается в увеличении массы тела и его размеров. Этот процесс базируется на репродукции молекул, размножении, росте и дифференцировке клеток и других структур и др.;
12. филогенетическое развитие (закономерности его установлены Ч. Р. Дарвином). Базируется на прогрессивном размножении, наследственности, борьбе за существование и отборе.

В результате эволюции появилось, огромное количество видов. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней. Это доклеточные, одноклеточные и многоклеточные организмы

вплоть до человека. При этом онтогенез человека повторяет филогенез (т. е. индивидуальное развитие проходит те же этапы, что и эволюционный процесс);

1. дискретность (прерывистость) и в то же время целостность . Жизнь представлена совокупностью отдельных организмов, или особей. Каждый организм, в свою очередь, также

дискретен, поскольку состоит из совокупности органов, тканей и клеток. Каждая клетка состоит из органелл, но в то же

время автономна. Наследственная информация осуществляется генами, но ни один ген в отдельности не может определять

развитие того или иного признака.

– целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции .

Признаки биологических систем

– критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы:

1. Единство химического состава . В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.

2. Обмен веществ . К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.
Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.

4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.

5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

6. Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом ) и историческим развитием (филогенезом ). Филогенез всего органического мира называют эволюцией .
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.

7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами . Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы ) или роста (тропизмы ).

8. Дискретность (от лат. discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.
Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.

9. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз ). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.

10. Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие. Ритмичность направлена на согласование функций организма с периодически меняющимися условиями жизни.

11. Энергозависимость. Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – это фотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).

1. Определённый единый химический состав. Живые организмы состят из тех же веществ, что и объекты неживой природы,

но соотношение этих элиментов различно.

Основными элементами живых существ являются C(углерод), O(кислород), N(азот) и H(водород).

2. Обмен веществ и энергозависимость. Живые организмы являются открытой системой,

они зависят от поступления в них веществ и энергии из окружающей среды.

3. Самовоспроизведение. Живые организмы способны размножаться - воспроизводить себе подобных.

4. Наследственность. Способность передавать признаки и свойства (наследственную информацию) из поколения в поколение с помощью молекул ДНК и РНК.

5. Изменчивость. Способность приобретать новые признаки и свойства.

6. Способность к росту и развитию.

а) Онтогенез. Индивидуальное развитие от зарождения организма и до конца жизни

(смерти или нового деления), сопровождается ростом, свойственен каждой особи.

б) Филогенез. Эволюционное развитие, заключается в историческом развитии

жизни на Земле с момента её появления до настоящего времени.

7. Раздражимость. Живые организмы способны отвечать на определённые внешние воздействия (изменение окружающей среды) специфическими реакциями.

8. Целостность и дискретность. Вся материя целостна, определённым образом организована и подчиняема общим законом,

однако же и состоит из обособленных, хотя и связанных элементов.

Саморегуляция. Способность поддерживать гомеостаз - постоянство своего химического состава.

Адаптация. Способность организмов приспосабливаться к окружающей среде.

Ритмичность. Проявление особой ритмичности жизнедеятельности (суточная, сезонная и др.)

Иерархичность. Нахождение всех живых материй в особом соподчинении друг друга,

в котором биологические системы менее сложного уровня даёт возможность существования систем более сложных.

Клеточное строение имеют все живые организмы за исключением вирусов.вых существ.

14. Научные методы исследования

два основных уровня научного познания: эмпирический и теоретический

Эмпирический уровень познания включает в себя

Наблюдение явлений,

Накопление и отбор фактов

Установление связей между ними.

Эмпирический уровень - это этап сбора данных (фактов) о социальных и природных объектах

Теоретический уровень познания связан с преобладанием мыслительной деятельности, с осмыслением эмпирического материалв, его переработкой. На теоретическом уровне раскрывается

Внутренняя структура и закономерности развития систем и явлений

Их взаимодействие и обусловленность.

Общие методы научного познания обычно делят на две большие группы:

методы эмпирического исследования (наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент);

методы теоретического исследования (абстрагирование, анализ и синтез, идеализация, индукция и дедукция, мысленное моделирование, восхождение от абстрактного к конкретному и др.).

Методы эмпирического исследования

наблюдение,

сравнение,

измерение,

эксперимент

материальное моделирование

Наблюдение

Mетоды, используемые на теоретическом уровне исследований

К таким методам принято относить

абстрагирование,

аксиоматический,

анализ и синтез,

идеализация,

индукцию и дедукцию,

мысленное моделирование,

восхождение от абстрактного к конкретному

Объекты живой природы состоят из «неживых» молекул. Если эти молекулы выделить и каждый их вид исследовать в отдельности, то можно убедиться, что они подчиняются всем законам физики и химии, описывающим поведение неодушевленной материи. Тем не менее живые организмы обладают необычными свойствами, отсутствующими в скоплениях неживых молекул. Если мы поближе познакомимся с этими особыми свойствами, то нам станут более понятны те основные вопросы, ответы на которые пытается найти биохимия.

1.1. Для живой материи характерны некоторые отличительные особенности

Одна из наиболее примечательных особенностей живых организмов - это их сложность и высокая степень организации. Они характеризуются усложненным внутренним строением и содержат множество различных сложных молекул. Живые организмы представлены миллионами разных видов, тогда как окружающая нас неживая материя - глина, песок, камни, вода - состоит из неупорядоченных смесей сравнительно простых химических соединений.

Вторая особенность живых организмов заключается в том, что любая составная часть организма имеет специальное назначение и выполняет строго определенную функцию. Это относится не только к макроскопическим структурам и, в частности, к органам, таким, как сердце, легкие или мозг, но и к микроскопическим внутриклеточным структурам, таким, как клеточное ядро. Даже индивидуальные химические соединения, содержащиеся в клетке, например белки или липиды, наделены специальными функциями. Поэтому вполне правомерен вопрос о том, для какой цели понадобилась живому организму та или иная молекула или химическая реакция, тогда как спрашивать о функции различных химических соединений, входящих в состав неживой материи, абсолютно бессмысленно.

Третья особенность живого, благодаря которой мы ближе подходим к сути жизненных процессов, состоит в том, что живые организмы обладают способностью извлекать, преобразовывать и использовать энергию окружающей их среды - либо в форме органических питательных веществ, либо в виде энергии солнечного излучения. Эта энергия позволяет организмам создавать собственные богатые энергией сложные структуры и поддерживать их целостность. Кроме того, за счет этой энергии организмы выполняют механическую работу при передвижении; она также дает возможность осуществлять перенос различных веществ через мембраны. Живые организмы никогда не бывают в состоянии равновесия - это касается как процессов, идущих в самих организмах, так и их взаимодействия с окружающей средой. Неживая материя, напротив, неспособна к целенаправленному использованию энергии для поддержания своей структуры и выполнения работы.

Рис. 1-1. Некоторые характерные особенности живой материи - «признаки жизни». А. Поперечный срез фотосинтезирующей клетки, на котором видна ее тонкая и сложная структура: темные образования - это хлоропласты, содержащие тысячи молекул хлорофилла, ориентированных так, чтобы они могли улавливать солнечную энергию. Б. Длинный хоботок бабочки бражника в результате длительной биологической эволюции оказался приспособленным к извлечению нектара из цветков с длинным раструбом. В. Дельфины, питающиеся мелкой рыбой, преобразуют химическую энергию пищевых продуктов в мощные импульсы мышечной энергии. Г. Биологическое сомовоспроизведение происходит с почти идеальной точностью.

Предоставленная самой себе, она постепенно разрушается и со временем переходит в неупорядоченное состояние; при этом устанавливается равновесие с окружающей средой.

Но самая поразительная особенность живых организмов - это их способность к точному самовоспроизведению - свойство, которое можно считать поистине квинтэссенцией живого состояния. Известные нам смеси веществ, входящие в состав неодушевленных предметов, не проявляют способности к росту и воспроизведению, обеспечивающему сохранение из поколения в поколение одинаковой формы, массы и внутренней структуры этих предметов.

5.Биохимические превращения протеиногенных а-аминокислот (аланина, лизина): дезаминирование и декарбоксилирование.

6.Биохимические превращения протеиногенных а-аминокислот: а) трансаминирование; б) дезаминирование.

7. Понятие об изоэлектрической точке а-аминокислот и белков.

8. Первичная структура белков: определение, пептидная группа, тип химической связи.

9. Вторичная структура белков: определение, основные виды

10.Третичная и четвертичная структуры белков: определение, типы связей участвующие в их образовании.

11.Строение полипептидной цепи пептидов белков. Привести примеры.

12.Структурная формула трипептида аланилсерилтирозин.

13.Структурная формула трипептида цистеилглицинфенилаланина.

14.Классификация белков по: а) химическому строению; б) пространственной структуре.

15.Физико-химические свойства белков: а) амфотерность; б) растворимость; в) электрохимические; г) денатурация; д) реакция осаждения.

16.Углеводы: общая характеристика, биологическая роль, классификация. Доказательство строения моносахаридов на примере глюкозы и фруктозы.

Классификация углеводов

17. Реакции окисления и восстановления моносахаридов на примере глюкозы и фруктозы.

18. Гликозиды: общая характеристика, образование.

Классификация гликозидов

19. Брожение моно- и дисахаридов (спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, пропионовокислое).

20.Восстанавливающие дисахариды (мальтоза, лактоза): строение, биохимические превращения (окисление, восстановление).

21. Невосстанавливающие дисахариды (сахароза): строение, инверсия, применение.

22.Полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген): строение, отличительные биологические функции.

23.Нуклеиновые кислоты (днк,рнк):биологическая роль,общая характеристика,гидролиз.

24.Структурные компоненты нк: главные пуриновые и пиримидиновые основания, углеводная составляющая.

Азотистое основание Углеводный компонент Фосфорная кислота

Пуриновые Пиримидиновые Рибоза Дезоксирибоза

26.Строение полинуклеотидпой цепи (первичная структура), например, построить фрагмент Ade-Thy-Guo; Cyt-Guo-Thy.

27.Вторичная структура днк. Правила Чартгоффа Вторичная структура днк характеризуется правилом э. Чаргаффа (закономерность количественного содержания азотистых оснований):

28.Основные функции т рнк, м рнк, р рнк. Структура и функции рнк.

Этапы репликации:

Транскрипция

Этапы транскрипции:

29.Липиды (омыляемые, неомыляемые): общая характеристика, классификация.

Классификация липидов.

30.Структурные компоненты омыляемых липидов (вжк, Спирты).

31.Нейтральные жиры, масла: общая характеристика, окисление, гидрогенизация.

32.Фосфолипиды: общая характеристика, представители (фосфатидилэтаноламины, фосфатидилхолины, фосфатидилсерины, фосфатидилглицерины).

33.Ферменты: определение, химическая природа и строение.

34.Общие свойства химических ферментов и биокатализаторов.

35.Факторы, влияющие на каталитическую активность ферментов:

36.Механизм действия ферментов.

37.Номенклатура, классификация ферментов.

38.Общая характеристика отдельных классов ферментов: а)оксидоредуктазы; б) трансферазы; в) гидролазы.

39.Общая характеристика классов ферментов: а) лиазы; б) изомеразы; в)л и газы.

40.Общая характеристика витаминов, классификация витаминов; представители водорастворимых и жирорастворимых витаминов. Их биологическая роль.

1)По растворимости:

2)По физиологической активности:

41.Понятие о метаболических процессах: катаболические и анаболические реакции.

42.Особенности метаболических процессов.

1.Отличительные признаки живой материи.

1. Сложное строение при относительно небольшом количестве биомолекул (белки, жиры, углеводы, липиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты)

2. Высокий уровень структурной и функциональной организации биологических объектов со строго определенным назначением каждой составной части живого организма.

3. Способность живого организма поддерживать жизнедеятельность за счет обмена материей и энергией с окружающей средой.

4. Саморегулирование биохимических реакций

5. Самовоспроизводство и передача наследственной информации в каждом виде живых организмов

2.Биомолекулы (простые и сложные); биополимеры. Структурная организация клетки

Простые: α- аминокислоты, мононуклеотиды, моносахариды, липиды, мононуклеопротеиды

Сложные: белки, полисахариды, ДНК,РНК(нуклеиновые кислоты),полионуклеотиды.

Биополимеры-липиды,полисахариды,нуклеиновые кислоты (ДНК,РНК), липиды,белки.

Сахара имеют общую формулу С(Н 2 О) n , где п - целое число (от 3 до 7), Все сахара содержат гидроксильные, а также либо альдегидные, либо кетонные группировки. Взаимодействуя друг с другом, моносахара могут образовывать ди-, три- или олигосахариды. Сахара являются главным энергетиче­ским субстратом клеток. Кроме того, они образуют связи с белками и липидами, а также являются строительными блоками при образовании более слож­ных биологических структур. Основными реакционноспособными группировками Сахаров являются гидроксильные группы, участвующие, в частности, п образовании связей между мономерами.

Жирные кислоты содержат в своем составе углеводную цепь и гидрофильные карбоксильные группы, образующие амиды и эфиры. Как и углеводы, жирные кислоты являются источником энергии для организма. Но главное их начение связано с участием в образовании клеточных мембран. Свободные жирные кислоты обнаружены на границе раздела фаз липид-вода. Однако в организме чаще всего они этерифицированы или соединены с другими липидными структурами. В организме животных в наибольших количествах нахо-ин гея пальмитиновая, олеиновая и стеариновая жирные кислоты. В растениях, кроме перечисленных, в больших количествах обнаружена также линолевая кислота.

Аминокислоты, находящиеся в биологических тканях, в основном используются для построения белковых макромолекул. Несмотря на различия в хи­мическом строении, они содержат аминную и карбоксильную группы, соединенные с асимметричным атомом углерода. При помощи пептидных связей они образуют длинные полипептидные цепи - составные части белков.

Нуклеотиды трехкомпонентнйсе структуры, состоящие из азотистых оснований и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания, в очередь, делятся па пуриновые и пиримидиновые, а сахар (пентоза) - на рибозу и дезоксирибозу.

Нуклиотиды являются составными частями высоко-полимерных нуклеиновыхкислот - носителей генетической информации

Для определения роли той или иной молекулы в процессах жизнедеятельности необходимо знать все особенности ее строения. Устойчивость молекул обусловлена ковалентными связями между атомами, ее образующими, Биологическая значимость молекул определяется, в частности, их оптической активность, это относится к молекулам, имеющим хиральные центры. Например, у аминокислот, образующих белки, к одному из атомов углерода присоединены четыре различные группы. В результате у аминокислот появляется такое свойство, как оптическая активность, выполняющая важную функциональную роль. Помимо оптической активности, весьма существенным является способность молекул принимать термодинамически наиболее выгодную конформацию. Химические свойства молекул зависят от того, является ли она плоской или имеет иную, например изогнутую, форму.

Нуклеиноые кислоты - информационные макромолекулы, состоящие из иононуклеотидов. В клетках содержится дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). ДНК - самая большая макромолекула В живых системах. Она состоит из многих тысяч пар нуклеотидов, соединениых друг с другом в определенной последовательности. Молекулы РНК по размеру много меньше, чем ДНК, однако их общее количество превышает ДНК. Для нуклеиновых кислот несвойственно многообразие функций, зато хранение и передача генетической информации является основой размножения и функционирования клеток.

Белки обладают множеством функций. Они состоят из аминокислот, соединенных в генетически детерминированной последовательности, которая и определяет как структуру, так и функции данных макромолекул. Таким образом, белки являются тем инструментом, при помощи которого геном управляет всеми реакциями клеточного метаболизма.

Полисахариды - высокомолекулярные вещества, состоящие из повторяющихся структурных единиц. Отличаются друг от друга структурой моносахаридных звеньев, молекулярной массой, а также гликозидных связей. Благодаря наличию большого числа полярных групп, полисахариды после набуха­нии растворяются в воде и образуют коллоидные растворы. Они присутствуют Почти во всех клеткахи выполняют многообразные функции. Велика их роль в образовании биологических структур. Так, хитин образует панцири членистостоногих, целлюлоза является основной структурой зеленых растений, мукополисахариды - важнейшие компоненты соединительной ткани. Гликоген в животных, а крахмал в растительных организмах являются важнейшими резерв­ными полисахаридами. Их делят на гомо- и гетерополисахариды. Примером гомополисахаридов может служить крахмал, состоящий из остатков только одного типа (глюкозы), а примером гетерополисахаридов - гиалуроновая кислота, которая состоит из остатков глюкуроновой кислоты, чередующихся с N- ацетилтлюкозамином.

Липиды - сложные эфиры высших жирных кислот и глицерина. В их состав входят фосфорная кислота, азотистые основания или углеводы. Они играют существенную роль в качестве структурных компонентов клетки, а также как энергетические субстраты Физико-химические свойства липидов зависят от их полярности. Различают полярные и нейтральные липиды. Последние состоят из триацилглицеридов и входя в класс простых липидов. Полярные липиды - многокомпонентные вещества и относятся к сложным липидам.

Структурная организация клетки.

Клетка основной структурный элемент живой материи.

1. Все живые организмы состоят из определенного количества клеток,есть одноклеточные и многоклеточные микроорганизмы.Одноклеточные: стрептококки, холерные палочки и пр.

Многоклеточные:прокариоты (без ядра),эукариоты (с сформировавшимся ядром)

2. Клетка- наименьшая структурная и функциональная единица живой материи

3. Каждая клетка живого организма выполняет строго определенную функцию

Существует два больших класса клеток, отличающихся по строению и функциям. Наиболее древними и простыми по строению являются прокариотические клетки. Основные свойства, характерные для прокариот, можно рассмотреть на примере бактерий. Это одни из наиболее простых по строению клеток, отличающиеся малыми размерами и примитивным строением. Они не имеют ядра, и их генетический материал не защищен дополнительной внутриклеточной мембраной. Как правило, бактерии получают необходимую энергию из окружающей среды, причем глюкоза является основным ее источником. Разновидностью бактерий являются синезеленые водоросли, или цианобактерии, имеющие фотосистему, подобную растительным клеткам. Цианобактерии способны фиксировать азот, углекислый газ и выделять кислород. Таким образом, их нормальная жизнедеятельность может протекать при наличии только воды и воздуха.

Одной из наиболее изученных прокариотических клеток является кишечная палочка Escherichia coli (Е. coli ), обитающая в желудочно-кишечном тракте многих животных и человека

Как и все прокариоты, Е. coli имеет клеточную стенку, к которой с внутренней стороны примыкает клеточная мембрана,

"