Клеточный уровень организации жизни (стр. 5 )

Примером использования готовых органических веществ может служить БИОСИНТЕЗ БЕЛКА.

Информация о первичных структурах белков клетки закодирована в ДНК. Свойства генетического кода:

Триплетность – три нуклеотида (триплет), расположенные в строго определенном порядке, соответствует строго определенной аминокислоте. Триплет нуклеотидов называется кодоном. Линейность – считывание информации вдоль кодогенной цепи ДНК в одном направлении. Однозначность (специфичность) – каждый триплет кодирует только одну аминокислоту. Вырожденность (избыточность) – одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (защита от мутаций). Неперекрываемость – каждое азотистое основание принадлежит только одному кодону. Коллинеарность – последовательность триплетов соответствует последовательности аминокислот в белке. Универсальность – генетический код един для всех живых организмов.

Генетическая информация реализуется в процессе биосинтеза белка, в котором выделяют следующие этапы:

Претранскрипционный – включение генов в работу. Транскрипционный – считывание информации с цепи ДНК на информационную РНК. Осуществляется в ядре с помощью фермента РНК-полимеразы. Транспортный: созревание и-РНК (вырезание интронов и сшивание экзонов). Трансляционный:

А) инициация (старт АУГ);

Б) элонгация (синтез на рибосомах);

В) терминация (стоп УАА, УАГ, УГА);

5) Пострансляционный – приобретение окончательной пространственной структуры.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА:

ДНК транскрипция РНК трансляция БЕЛОК  информация.

9  ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ К ТЕМЕ «ПРОЦЕССЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В КЛЕТКЕ»

Вариант I

Пользуясь таблицей кода ДНК определите, какие аминокислоты кодируют триплеты: ГГГ, ЦАГ, ААА?
По данному фрагменту и-РНК  … АУГ-ЦУУ-УАГ-ГАГ-УГА - … восстановите обе цепи молекулы ДНК, с которой была считана данная информация.
Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин, состоящий из 51 аминокислоты.
Заполните таблицу:

Вещества, участвующие в синтезе белка	Значение:
ДНК
И-РНК
Т-РНК
Р-РНК
Рибосомы
Ферменты
АТФ
Аминокислоты
ЭПС

Вариант II

Определите, какими триплетами закодированы аминокислоты в молекуле ДНК: аланин, цистеин, метионин.
По данному фрагменту ДНК  …А-Ц-Ц-А-Г-Г-Т-Т-А…

  Т - Г - Г-Т-Ц-Ц-А-А-Т

восстановите синтезированный в результате транскрипции фрагмент  и-РНК.

Белок содержит 400 аминокислот. Какую длину имеет ген, под контролем которого синтезируется белок, если расстояние между двумя нуклеотидами в молекуле ДНК составляет 3,4А0?
В искусственных условиях (вне клетки) удается синтезировать белок, используя для этого готовые, взятые из клеток организмов компоненты (и-РНК, рибосомы, аминокислоты, АТФ, ферменты). Какой – овечий или кроличий белок будет синтезироваться, если для искусственного синтеза взяты рибосомы кролика, а и-РНК – из клеток овцы?
Заполните таблицу:

Вопросы для сравнения	Первый этап - подготовительный	Второй этап - бескислородный	Третий этап - кислородный
Какие вещества расщепляются?
Какие вещества образуются в результате расщепления?
Как расходуется энергия?

10  ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ И МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕМЫ:

«КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ. СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КЛЕТОК»

Клеточная теория - одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов.

Современная клеточная теория включает следующие основные положения:
№1. Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет;
№2. Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование;
№3. Ядро - главная составная часть клетки (эукариот);
№4. Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток;
№5. Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

История развития клеточной теории тесно связана с историей развития знаний о клетку. Главные из них:

  1) 1665 год - английский физик Роберт Гук в работе «Микрография» описывает строение пробки, на тонких срезах которой он нашел правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «порами, или клетками». Наличие подобной структуры было известно ему и в некоторых других частях растений. 

2)1670-е годы -
итальянский медик и натуралист Марчелло Мальпиги и английский натуралист Неемия Грю описали в разных органах растений «мешочки, или пузырьки» и показали широкое распространение у растений клеточного строения.

  3)В 1674 году голландский мастер А. Левенгук с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» - движущиеся живые организмы. Левенгук первым открыл эритроциты, описал бактерии (1683), дрожжи, простейших, волокна хрусталика, чешуйки эпидермиса кожи, зарисовал сперматозоиды (1677), строение глаз насекомых и мышечных волокон. Нашел и описал ряд коловраток, почкование гидр и т. п. Открыл инфузории и описал многие их формы. 

  4) в работе «Теории зарождения» (1759) пытается сравнить развитие микроскопической строения растений и животных. За Вольфом, зародыш как у растений, так и у животных развивается из бесструктурной вещества, в котором движения создают каналы (сосуды) и пустоты (клетки

5)В начале девятнадцатого века Линк и Молднхоуер устанавливают наличие у растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка является морфологически обособленной структурой.

6)В 1831 году Гуго Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.

7)В 1831 году Роберт Броун описывает ядро и высказывает предположение, что оно является постоянной составной частью растительной клетки.

  8)У1837 года Иоганн Пуркинье и его ученики (особенно следует выделить Г. Валентина) выявили в первом и самом общем виде микроскопическое строение тканей и органов млекопитающих (в том числе и человека). Пуркинье и Валентин сравнивали отдельные клетки растений с частными микроскопическими тканевыми структурами животных, которые Пуркинье чаще всего называл «зернышками».

  9) В 1838 году Т. Шванн сформулировал принципы клеточной теории. Он выполнил классические исследования, заложившие основу клеточной теории. Шванн нашел правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных и смог установить гомологию и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.

  10)На значение ядра в клетке Шванна натолкнули исследования Матиаса Шлейдена, у которого в 1838 году вышла его работа «Материалы по фитогенезу». Поэтому Шлейдена часто называют соавтором клеточной теории.
Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни. 

Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список ее положений часто дополняют и расширяют:

1. Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичных друг другу.

2. В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации - молекул нуклеиновых кислот («каждая молекула из молекулы»). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из ее более мелких компонентов - к митохондрий, хлоропластов, генов и хромосом.

3. Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).

4. Клетки многоклеточных тотипотентны, то есть имеют генетические потенции всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - к дифференцировке