Транспортные РНК (тРНК) – самые небольшие по размеру – транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка.
Информационные, или матричные, РНК (иРНК) синтезируются на участке одной из цепей молекулы ДНК и передают информацию о структуре белка из ядра клеток к рибосомам, где эта информация реализуется.
Таким образом, различные типы РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.
Молекулы РНК находятся в ядре, цитоплазме, рибосомах, митохондриях и пластидах клетки.
Нуклеиновая кислота. Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК. Рибонуклеиновая кислота, или РНК. Азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил, нуклеотид. Двойная спираль. Комплементарность. Транспортная РНК (тРНК). Рибосомная РНК (рРНК). Информационная РНК (иРНК)
Вопросы
1. Какое строение имеет нуклеотид?
2. Какое строение имеет молекула ДНК?
3. В чём заключается принцип комплементарности?
4. Что общего и какие различия в строении молекул ДНК и РНК?
5. Какие типы молекул РНК вам известны? Каковы их функции?
Задания
1. Составьте план параграфа.
2. Учёные выяснили, что фрагмент цепи ДНК имеет следующий состав: Ц-Г Г А А Т Т Ц Ц. Используя принцип комплементарности, достройте вторую цепь.
3. В ходе исследования было установлено, что в изучаемой молекуле ДНК аденины составляют 26 % от общего числа азотистых оснований. Подсчитайте количество других азотистых оснований в этой молекуле.
§ 10. АТФ и другие органические соединения клетки
1. Какие органические вещества вы знаете?
2. Какие витамины вам известны? Какова их роль?
3. Какие виды энергии вам известны?
4. Почему для жизнедеятельности любого организма необходима энергия?
Аденозинтрифосфат (АТФ) – нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты (рис. 15), содержится в цитоплазме, митохондриях, пластидах и ядрах.
АТФ – неустойчивая структура. При отделении одного остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ), если отделяется ещё один остаток фосфорной кислоты (что бывает крайне редко), то АДФ переходит в аденозинмонофосфат (АМФ). При отделении каждого остатка фосфорной кислоты освобождается 40 кДж энергии:
АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4 + 40 кДж,
АДФ + Н2О → АМФ + Н3РО4 + 40 кДж.
Связь между остатками фосфорной кислоты называют макроэргической (она обозначается символом ~), так как при её разрыве выделяется почти в четыре раза больше энергии, чем при расщеплении других химических связей (рис. 16).
Рис. 15. Строение молекулы АТФ
Рас. 16. Превращение АТФ в АДФ
АТФ – универсальный источник энергии для всех реакций, протекающих в клетке.
Витамины (от лат. vita – жизнь) – сложные биоорганические соединения, необходимые в малых количествах для нормальной жизнедеятельности организмов. Как недостаток, так и избыток витаминов может привести к серьёзным нарушениям многих физиологических функций в организме.
В отличие от других органических веществ, витамины не используются в качестве источника энергии или строительного материала. Некоторые витамины могут синтезироваться самим организмом (например, бактерии способны образовывать практически все витамины). Другие витамины поступают в организм с пищей.
Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита. В основу современной классификации витаминов положена их способность растворяться в воде и жирах. Различают жирорастворимые (A, D, Е и К) и водорастворимые (В, С, РР и др.) витамины.
Кроме перечисленных выше органических соединений (углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, витамины), в любой клетке всегда есть много других органических веществ. Они являются промежуточными или конечными продуктами биосинтеза и распада.
Аденозинтрифосфат (АТФ). Аденозиндифосфат (АДФ). Аденозинмонофосфат (АМФ). Макроэргическая связь. Витамины жирорастворимые и водорастворимые
Вопросы
1. Какое строение имеет молекула АТФ?
2. Какую функцию выполняет АТФ?
3. Какие связи называются макроэргическими?
4. Какую роль выполняют в организме витамины?
Задания
Обобщив имеющиеся у вас знания, подготовьте сообщение о роли витаминов в нормальном функционировании организма человека. Обсудите с одноклассниками вопрос: каким образом человек может обеспечить свой организм необходимым количеством витаминов?
§ 11. Биологические катализаторы
1. Какие вещества называются катализаторами?
2. Какова их роль в химических реакциях?
3. Какой фермент желудочного сока является основным? Какие вещества и при каких условиях он расщепляет?
Катализом называется явление ускорения реакции без изменения её общего результата. Вы знаете, что для протекания многих химических реакций необходимы высокие температура и давление. В живой клетке умеренная температура, нормальное давление. В таких условиях большинство реакций или вообще не протекали бы, или протекали бы очень медленно, если бы не подвергались воздействию катализаторов. Вещества, изменяющие скорость химической реакции, но не входящие в состав продуктов реакции, называются катализаторами.
Каталитической способностью обладают некоторые молекулы РНК. Очевидно, это свойство РНК имело очень важное значение на начальном этапе зарождения жизни на нашей планете. В настоящее время роль молекул РНК как катализаторов крайне мала, а основными биокатализаторами в клетке являются ферменты.
Все процессы в живом организме прямо или косвенно осуществляются с участием ферментов. Сейчас уже известны тысячи ферментов. Молекулы одних ферментов состоят только из белков, другие включают белок и небелковое соединение, или кофермент. В качестве коферментов выступают различные органические вещества, как правило, витамины и неорганические – ионы различных металлов.
Ферменты участвуют в процессах как синтеза, так и распада. При этом ферменты действуют в строго определённой последовательности, они специфичны для каждого вещества и ускоряют только определённые реакции. Встречаются ферменты, которые катализируют несколько реакций. Избирательность действия ферментов на разные химические вещества связана с их строением. Молекулы ферментов имеют активный центр – небольшой участок, на котором идёт данная реакция. Форма и химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только определённые молекулы в силу их комплементарности друг другу.
У некоторых ферментов в присутствии молекул определённых веществ конфигурация активного центра может изменяться, т. е. фермент таким образом может обеспечить наибольшую ферментативную активность (рис. 17).
На заключительном этапе химической реакции комплекс «фермент-вещество» распадается с образованием конечных продуктов и свободного фермента. Освободившийся при этом активный центр фермента может принимать новые молекулы вещества.
Ферменты увеличивают скорость химических реакций в тысячи и миллионы раз. Но скорость ферментативных реакций зависит от многих факторов – природы и концентрации фермента и вещества, температуры, давления, реакции среды и т. д. Для функционирования каждого фермента имеются оптимальные условия. Например, одни ферменты активны в нейтральной, другие – в кислой или щелочной среде. При температуре свыше 60 °С большинство ферментов не функционирует.
Рис. 17. Схема образования комплекса «фермент – вещество»
Катализатор. Фермент. Кофермент. Активный центр фермента
Выполните лабораторную работу.
Расщепление пероксида водорода ферментом каталазой
Цель работы: показать действие фермента каталаза на пероксид водорода (Н2О2) и условия, в которых он функционирует.
Информация для учащихся
Пероксид водорода – ядовитое вещество, образующееся в клетке в процессе её жизнедеятельности. Фермент каталаза, расщепляя Н2О2 на воду и кислород, играет защитную роль в клетке.
Ход работы
1. Поместите в первую из трёх пробирок кусочек сырого мяса, во вторую – кусочек сырого картофеля, в третью – кусочек варёного картофеля.
2. Прилейте в пробирки по 2 мл 3%-го раствора Н2О2.
3. Запишите наблюдаемые вами явления в каждой пробирке.