Углеводы - это органические соединения, в состав которых входят углерод, водород и кислород. Углеводы делятся на моно-, ди- и полисахариды.
Моносахариды - простые сахара, состоящие из 3 и более атомов С. Моносахариды: глюкоза, рибоза и дезоксирибоза. Не гидролизуются, могут кристаллизоваться, растворимы в воде, имеют сладкий вкус
Полисахариды образуются в результате полимеризации моносахаридов. При этом утрачивают способность к кристаллизации, сладкий вкус. Пример - крахмал, гликоген, целлюлоза.
1. Энергетическая - это основной источник энергии в клетке (1 грамм=17,6 кДж)
2. структурная-входят в состав оболочек растительных клеток (целлюлоза) и животных клеток
3. источник для синтеза других соединений
4. запасающая (гликоген - у животных клеток, крахмал - у растительных)
5. соединительная
Липиды - сложные соединения глицерина и жирных кислот. Нерастворимы в воде, только в органических растворителях. Различают простые и сложные липиды.
Функции липидов:
1. структурная - основа, для всех мембран клетки
2. энергетическая (1 г=37,6 кДж)
3. запасающая
4. теплоизоляционная
5. источник внутриклеточной воды
АТФ - единое универсальное энергоемкое вещество в клетках растений, животных и микроорганизмов. С помощью АТФ осуществляется накопление и транспорт энергии в клетке. В состав АТФ входят: азотистое основание–адеин, углевод рибоза и три остатка фосфорной кислоты. Фосфатные группы соединены между собой с помощью макроэргических связей. Функции АТФ - перенос энергии.
Белки являются преобладающим веществом во всех живых организмов. Белок - полимер, мономером которого являютсяаминокислоты (20). Аминокислоты соединяются в белковой молекуле с помощью пептидных связей, образующихся между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной группой другой. Каждая клетка имеет уникальный набор белков.
Различают несколько уровней организации белковой молекулы. Первичная структура-последовательность аминокислот, соединенных пептидной связью. Эта структура определяет специфичность белка. Во вторичной структуре молекула имеет вид спирали, ее устойчивость обеспечивается водородными связями. Третичная структура формируется в результате преобразования спирали в трехмерную шаровидную форму - глобулу. Четвертичная возникает при объединении несколько молекул белков в единый комплекс. Функциональная активность белков проявляется во 2,3,или 3-ой структуре.
Структура белков изменяется под влиянием различных химических веществ (кислоты, щелочи, спирта и других) и физических факторов (высокой и низкой t,излучения), ферментов. Если при этих изменениях сохраняется первичная структура, процесс обратим и называется денатурация. Разрушение первичной структуры называется коагуляцией (необратимый процесс разрушения белка)
Функции белков
1. структурная
2. каталитическая
3. сократительная (белки актин и миозин в мышечных волокнах)
4. транспортная (гемоглобин)
5. регуляторная (инсулин)
6. сигнальная
7. защитная
8. энергетическая (1 г=17,2 кДж)
Виды нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты - фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации. Они были открыты в 1869 г. швейцарским биохимиком Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, сперматозоидов лосося. Впоследствии нуклеиновые кислоты обнаружили во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах.
В природе существует два вида нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пятиуглеродный сахар дезоксирибозу, а молекула РНК - рибозу.
ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра (99% всей ДНК клетки), а также в митохондриях и хлоропластах. РНК входит в состав рибосом; молекулы РНК содержатся также в цитоплазме, матриксе пластид и митохондрий.
Нуклеотиды - структурные компоненты нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты представляют собой биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.
Нуклеотиды - сложные вещества. В состав каждого нуклеотида входит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.
Существует пять основных азотистых оснований: аденин, гуанин, урацил, тимин и цитозин.
ДНК. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных, спирально закрученных относительно друг друга цепочек.
В состав нуклеотидов молекулы ДНК входят четыре вида азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин и цитоцин. В полинуклеотидной цепочке соседние нуклеотиды связаны между собой ковалентными связями.
Полинуклеотидная цепь ДНК закручена в виде спирали наподобие винтовой лестницы и соединена с другой, комплементарной ей цепью с помощью водородных связей, образующихся между аденином и тимином (две связи), а также гуанином и цитозином (три связи). Нуклеотиды А и Т, Г и Ц называются комплементарными.
В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых - числу цитидиловых. Благодаря этому свойству последовательность нуклеотидов в одной цепи определяет их последовательность в другой. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов называется комплемен-тарностью, и это свойство лежит в основе образования новых молекул ДНК на базе исходной молекулы (репликации, т. е. удвоения).
При изменении условий ДНК, подобно белкам, может подвергаться денатурации, которая называется плавлением. При постепенном возврате к нормальным условиям ДНК ренатурирует.
Функцией ДНК является хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации. В ДНК любой клетки закодирована информация обо всех белках данного организма, о том, какие белки, в какой последовательности и в каком количестве будут синтезироваться. Последовательность аминокислот в белках записана в ДНК так называемым генетическим (триплетным) кодом.
Основным свойством ДНК является ее способность к репликации.
Репликация - это процесс самоудвоения молекул ДНК, происходящий под контролем ферментов. Репликация осуществляется перед каждым делением ядра. Начинается она с того, что спираль ДНК временно раскручивается под действием фермента ДНК-полимеразы. На каждой из цепей, образовавшихся после разрыва водородных связей, по принципу комплементарности синтезируется дочерняя цепь ДНК. Материалом для синтеза служат свободные нуклеотиды, которые есть в ядре
Таким образом, каждая полинуклеотидная цепь выполняет роль матрицы для новой комплементарной цепи (поэтому процесс удвоения молекул ДНК относится к реакциям матричного синтеза). В результате получается две молекулы ДНК, у каждой из которых " одна цепь остается от родительской молекулы (половина), а другая - вновь синтезированная. Причем одна новая цепь синтезируются сплошной, а вторая - сначала в виде коротких фрагментов, которые затем сшиваются в длинную цепь специальным ферментом - ДНК-лигазой. В результате репликации две новые молекулы ДНК представляют собой точную копию исходной молекулы.
Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской клетки к дочерним, что и происходит при делении соматических клеток.
РНК. Строение молекул РНК во многом сходно со строением молекул ДНК. Однако имеется и ряд существенных отличий. В молекуле РНК вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов входит рибоза, вместо тимидилового нуклеотида (Т) - уридиловый (У). Главное отличие от ДНК состоит в том, что молекула РНК представляет собой одну цепь. Однако ее нуклеотиды способны образовывать водородные связи между собой (например, в молекулах тРНК, рРНК), но в этом случае речь идет о внутрицепочечном соединении комплементарных нуклеотидов. Цепочки РНК значительно короче ДНК.
В клетке существует несколько видов РНК, которые различаются по величине молекул, структуре, расположению в клетке и функциям:
1. Информационная (матричная) РНК (иРНК) - переносит генетическую информацию с ДНК на рибосомы
2. Рибосомная РНК (рРНК) - входит в состав рибосом
3. 3. Транспортная РНК (тРНК) - переносит аминокислоты к рибосомам во время синтеза белка
12. Дайте определения понятий.
Живая природа - это
- Ответ: Совокупность биологических систем разного уровня организации и различной соподчиненности.
Биологическая система - это
- Ответ: Целое, состоящее из взаимосвязанных частей и имеющее свойства живого.
13. Заполните таблицу "Уровни организации живой природы".
-
Уровень организации Биологическая система Элементы, образующие систему Молекулярный Молекула Молекулы Клеточный Клетка Клетки Организменный Организм Организмы Популяционно-видовой Вид Виды организмов Экосистемный Экосистема Экосистемы Биосферный Биосфера Биосфера
14. Зарисуйте возможные варианты полимеров, состоящих из четырех мономеров.
- Ответ: Рисуем сколько угодно полимеров, состоящих из четырех мономеров. Мономеры - круг, квадрат, шестигранник и треугольник.
Запишите, какое количество полимеров у вас получилось: 5. Подсчитайте и запишите, какое количество полимеров может быть образовано пятью мономерами: 24.
15. Заполните схему.
Классификация углеводов.
1) Моносахариды - глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза.
2) Дисахариды - сахароза, мальтоза, лактоза.
3) Полисахариды - крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин.
16. Перечислите функции, которые выполняют углеводы в живых организмах.
- Ответ: Энергетическая, строительная, опорная и рецепторная.
Липиды
17. Дайте определение понятия.
- Ответ: Липиды - жироподобные вещества, нерастворимые в воде, состоящие из высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина.
Состав и строение белков
19. Закончите предложение.
- Ответ: Мономерами белков являются аминокислоты.
20. Подпишите в общей формуле названия частей, из которых состоит любая аминокислота.
21. Назовите сходство и различия в строении молекул всех аминокислот.
- Ответ: Все аминокислоты состоят из углеводородной цепочки, аминогруппы и карбоксильной группы. Различия заключаются в строении радикала, который может быть разной длины с замещением в ней атомов водорода.
22. Рассмотрите схему образования депептида. Подпишите название связи, соединяющей аминокислоты в молекуле белка.
- Ответ: Связь, соединяющая аминокислоты в молекуле белка, называется пептидрой.
23. Заполните таблицу "Характеристика уровней структурной организации белковой молекулы",
Функции белков
24. Заполните таблицу "Функции белков"
-
Функция В чем заключаются (примеры) Где осуществляется Каталитическая (ферментативная) Ускорение биохимических реакций (специальные белки-ферменты) В клетках Строительная Все белки - компоненты мембран и органоидов клетки, стенок кровеносных сосудов, хрящей, сухожилий, волос и ногтей В клетках и тканях Двигательная Движение ресничек и жгутиков, передвижение хромосом, сокращение мышц (особые сократительные белки) В клетках и тканях Транспортная Перенос веществ в организме (транспортные белки) В клетках и тканях Защитная Предохранение организма от вторжения чужеродных агентов и от повреждений (специфические белки) В крови и лимфе Регуляторная Поддержание постоянной концентрации веществ в крови и клетках, участие в росте, размножении (гармоны) В клетках и крови Сигнальная Прием сигналов из внешней среды и передача информации в клетку В клетках Энергетическая Белки - источник энергии В клетках
Нуклеиновые кислоты
25. Заполните таблицу "Нуклеиновые кислоты, их строение и биологическая роль".
-
Название Особенности строения Биологическая роль Где содержится ДНК Дезоксиривоза, А,Г,Ц,Т Информация об организме В ядре РНК Ривоза А,Г,Ц,У рРНК, иРНК (мРНК), тРНК, 3 функции В ядре, цитоплазме, митохондриях, пластидах, ривосомах
26. Докажите, что нуклеиновые кислоты являются полимерами.
- Ответ: Полимерами называются вещества, состоящие из множества мономеров, соединенных между собой химическими связями. Поскольку нуклеиновые кислоты представляют собой цепочки из множества чередующихся нуклеотидов, они являются полимерами.
27. Перечислите признаки сходства и различия в строении молекул ДНК и РНК.
- Ответ: ДНК - двойная спираль, в нуклеотидах в качестве сахара присутствует дезоксирибоза. РНК - одинарная цепочка, в нуклеотидах в качестве сахара присутствует рибоза. И в молекуле ДНК, и в молекуле РНК присутствуют остатки фосфорной кислоты, и та и другая являются биополимерами.
28. Используя принцип комплементарности, достройте вторую цепочку молекулы ДНК.
Т --А--Т--Ц--Г--А--А--Г--А--Ц--Ц--Т--А--Ц--
А--Т--А--Г--Ц--Т--Т--Ц--Т--Г--Г--А--Т--Г--
29. Закончите схему
АТФ и другие органические соединения клетки
30. Заполните таблицу "Строение и биологическая роль АТФ"
31. Запишите, что общего и какие различия существуют между АТФ и нуклеиновыми кислотами.
- Ответ: И в состав АТФ, и нуклеиновых кислот входит аденин, рибоза (РНК), остатки фосфорной кислоты. Но АТФ не является биополимером, а в состав ДНК И РНК входят и другие азотистые основания.
Биологические катализаторы
32. Дайте определение понятий.
Катализаторы - это вещества, ускоряющие течение химических реакций, но сами при этом не изменяющиеся.
Ферменты - это катализаторы белковой природы, ускоряющие биохимические реакции в клетках живых организмов.
34. Объясните, почему недостаток витаминов может вызвать нарушения в процессах жизнедеятельности организма.
- Ответ: Витамины необходимы для усвоения питательных веществ, правильного роста и развития организма, восстановления клеток и тканей. Поэтому при их отсутствии нарушаются основные процессы жизнедеятельности.
Вирусы
35. Охарактеризуйте особенности строения вирусов.
- Ответ: Вирусы представляют собой неклеточные формы жизни, с весьма простым строением: молекула ДНК или РНК, окруженная белковой оболочкой.
36. Объясните, на основании чего вирусы относят к живым организмам.
- Ответ: Вирусы относят к живым организмам на основании того, что они могут размножаться и передавать наследственную информацию следующему поколению, синтезировать белковую оболочку.
38. Заполните таблицу
Cлайд 1
Биополимеры. Нуклеиновые кислоты. АТФ. Т.Д. Найданова, учитель биологии, МОУ «Средняя школа №9»Cлайд 2
Задачи: Сформировать знания о строении и функциях молекул ДНК, РНК, АТФ, принципе комплиментарности. Развитие логического мышления через сравнение структуры ДНК и РНК. Воспитание коллективизма, точности и быстроты ответов.
Cлайд 3
Оборудование: Модель ДНК; Иллюстрации ДНК, РНК, АТФ учебника Д.К. Беляева, презентация урока.
Cлайд 4
Ход урока: О П Р О С- В чем особенность химического состава белков? Почему оказался прав Ф.Энгельс, когда высказал мысль: «Жизнь есть способ существования белковых тел…» Какие структуры белков встречаются в природе и в чем их особенность? В чем выражается видовая специфичность белков? Раскройте понятия «денатурация» и «ренатурация»
Cлайд 5
Запомни: Белки-биополимеры. Мономеры белков-аминокислоты(АК-20). Видовая специфичность белков определяется набором АК, количеством и последовательностью в полипептидной цепи. Функции белков многообразны, они определяют место Б. в природе. Различают I, II, III, IV структуры Б, различающихся по типу связи. В организме человека- 5млн. Белков.
Cлайд 6
II.Изучение нового материала. Нуклеиновые кислоты/характеристика/ «нуклеус»- от лат. –ядро. НК-биополимеры. Впервые были обнаружены в ядре. Играют важную роль в синтезе белков в клетке, в мутациях. Мономеры НК-нуклеотиды. Обнаружены в ядрах лейкоцитов в 1869г. Ф.Мишером.
Cлайд 7
Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 1.Нахождение в клетке Ядро, митохондрии, рибосомы, хлоропласты. Ядро, митохондрии, хлоропласты. 2.Нахождение в ядре Ядрышко Хромосомы 3.Состав нуклеотида Одинарная полинуклеотидная цепочка, кроме вирусов Двойная, свернутая правозакрученная спираль (Дж.Уотсон и Ф.Крик в 1953г.)
Cлайд 8
Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 4.Состав нуклеотида 1.Азотистое основание (А-аденин,У-урацил,Г-гуанин,Ц-цитозин). 2.Углевод рибоза 3.Остаток фосфорной кислоты 1.Азотистое основание (А-аденин,Т-тимин, Г-гуанин,Ц-цитозин). 2.Углевод дезоксирибоза 3.Остаток фосфорной кислоты
Cлайд 9
Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 5.Свойства Не способна к самоудвоению. Лабильна Способна к самоудвоению по принципу компли-ментарности:А-Т; Т-А; Г-Ц;Ц-Г. Стабильна. 6.Функции и-РНК (или м-РНК)определяет порядок расположения АК в белке; Т-РНК- подносит АК к месту синтеза белка(к рибосомам);p-РНК определяет структуру рибосом. Химическая основа гена. Хранение и передача наследственной информации о структуре белков.
Cлайд 10
Запиши: ДНК- двойная спираль ДЖ.Уотсон, Ф. Крик-1953г.Нобелевская премия А=Т, Г=Ц- комплиментарность Функции: 1.хранение 2.воспроизведение 3.передача Наследственной информации РНК- одиночная цепь А,У,Ц,Г- нуклеотиды Виды РНК: И- РНК Т- РНК Р- РНК Функции: биосинтез белка
Cлайд 11
Реши задачу: Одна из цепей фрагмента молекулы ДНК имеет следующее строение: Г-Г-Г-А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т. Укажите строение противоположной цепи. Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК, построенной на этом участке цепи ДНК.
Cлайд 12
Решение: I цепь ДНК Г-Г-Г-А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т Ц-Ц-Ц-Т-А-Т-Т-Г-Т-Ц-Т-А (по принципу комплементарности) и-РНК Г-Г-Г-А-У-А-А-Ц-А-Г-Ц-У-
Cлайд 13
АТФ. Почему АТФ называют «аккумулятором» клетки? АТФ-аденозинтрифосфорная кислота
Cлайд 14
Структура молекулы АТФ аденин Ф Ф Ф Рибоза Макроэргические связи АТФ+Н 2О АДФ+Ф+Е(40кДж/моль) 2. АДФ+Н 2О АМФ+Ф+Е(40кДж/моль) Энергетическая эффективность 2-ух макроэргических связей -80кДж/моль
Cлайд 15
Запомни: АТФ Образуется в митохондриях клеток животных и хлоропластах растений. Энергия АТФ используется на движение, биосинтез, деление и т.д. Средняя продолжительность жизни1 молекулы АТФ менее!мин, т.к. она расщепляется и восстанавливается 2400раз в сутки.
Cлайд 16
Реши задачу: №1. АТФ- постоянный источник энергии для клетки. Его роль можно сравнить с ролью аккумулятора. Объясните, в чем заключается это сходство?
Cлайд 17
Выполни тест (выбирая правильный ответ, Вы получите ключевое слово) 1.Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК? а)тимин; н)урацил; п)гуанин; г)цитозин; е)аденин. 2.Если нуклеотидный состав ДНК-АТТ-ГЦГ-ТАТ-то каким должен быть нуклеотидный состав и-РНК? а)ТАА-ЦГЦ-УТА;к)ТАА-ГЦГ-УТУ; у)уаа-цгц-ауа; г)уаа-цгц-ата
