Внешколи - короткий конспект підготовки до зно з біології №35 - метаболізм
Підготовка до ЗНО. Біологія.
Конспект 35. Метаболізм. Біосинтез білків. фотосинтез
Метаболізм - сукупність реакцій обміну речовин, що протікають в організмі; одна з властивостей живої матерії. Включає реакції асиміляції (пластичного обміну, анаболізму) і дисиміляції (енергетичного обміну, катаболізму). Ці групи реакцій взаємопов'язані: реакції біосинтезу неможливі без енергії, яка виділяється в реакціях енергетичного обміну, реакції дисиміляції не йдуть без ферментів, що утворюються в реакціях пластичного обміну.
Асиміляція - сукупність реакцій біосинтезу, що протікають в клітині.
Дисиміляція - сукупність реакцій розпаду та окислення високомолекулярних речовин, що йдуть з виділенням енергії.
Автотрофи - організми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних і використовують для цього синтезу або сонячну енергію, або енергію, що виділяється при окисленні неорганічних речовин.
Гетеротрофи - організми, які використовують для своєї життєдіяльності органічні речовини, синтезовані іншими організмами. Як джерело вуглецю автотрофи використовують неорганічні речовини (СО2), а гетеротрофи - екзогенні органічні.
Міксотрофи - організми, які в залежності від умов поводяться як авто- або як гетеротрофи (наприклад, Евглена зелена).
Центральна догма молекулярної біології відображає напрямок умовного течії генетичної інформації: ДНК → РНК → білок. Відповідно до цієї догми, здатність клітини синтезувати певні білки закріплена спадково, інформація про послідовність амінокислот у білковій молекулі закодована у вигляді послідовності нуклеотидів ДНК.
В процесі біосинтезу білка виділяють два основних етапи: транскрипція - синтез РНК на матриці ДНК (гена) - і трансляція - синтез поліпептидного ланцюга.
Ген - ділянка ДНК, що несе інформацію про первинну структуру конкретного білка або функціональної РНК (рРНК, тРНК, мяРНК і ін.).
Генетичний код - система запису інформації про послідовність амінокислот в поліпептиди послідовністю нуклеотидів ДНК або РНК.
Властивості генетичного коду:
3. однозначність (специфічність);
4. вирожденність (надмірність);
7. стійкість.
Ген - ділянка молекули ДНК, що кодує первинну послідовність амінокислот в поліпептиди або послідовність нуклеотидів в молекулах транспортних і рибосомних РНК. ДНК однієї хромосоми може містити кілька тисяч генів, які розташовуються в лінійному порядку.
Локус - місце гена в певній ділянці хромосоми. Особливостями будови гена еукаріотів є:
1. наявність досить великої кількості регуляторних блоків,
2. мозаїчність (чергування кодують ділянок з некодуючими).
Екзонів - ділянки гена, що несуть інформацію про будову поліпептиду.
Інтрони - ділянки гена, що не несуть інформацію про будову поліпептиду.
Промотор - ділянка гена, до якого приєднується фермент РНК-полімераза, являє собою особливе поєднання нуклеотидів.
Регуляторні елементи - послідовності, що стоять перед одиницею транскрипції, після неї або в інтрони. Енхансери прискорюють транскрипцію, сайленсери гальмують її.
Термінатор - містить СТОП-кодон.
Транскрипція - синтез РНК на матриці ДНК. Здійснюється ферментом РНК-полімерази з рибонуклеозидтрифосфатов (АТФ, УТФ, ГТФ, ЦТФ). РНК-полімераза може приєднатися лише до промотор, який знаходиться на 3'-кінці матричної ланцюга ДНК, і рухатися тільки від 3'до 5'-кінця цієї матричної ланцюга ДНК.
Процесинг або дозрівання - стадія постсинтетическом модифікації «незрілої» іРНК (про-іРНК). Включає в себе: 1) КЕПірованіе 5'-кінця, 2) поліаденілювання 3'-кінця (приєднання декількох десятків аденілових нуклеотидів), 3) сплайсинг (вирізання інтронів і зшивання екзонів).
Трансляція - синтез поліпептидного ланцюга на матриці іРНК рибосомами. Може відбуватися в цитоплазмі, на шорсткою ЕПС, в мітохондріях і пластидах. Мала субодиниця рибосоми відповідає за генетичні, декодуючі функції; велика - за ферментативні.
В трансляції можна виділити три стадії:
а. ініціації (освіта ініцаторного комплексу),
б. елонгації (безпосередньо «конвеєр», з'єднання амінокислот один з одним),
в. термінації (освіта терминирующего комплексу).
Синтез поліпептиду йде від N-кінця до С-кінця, тобто пептидний зв'язок утворюється між карбоксильною групою першої і аминогруппой другий амінокислот.
Потім відбувається приєднання великої субодиниці рибосоми, і в А-ділянку надходить друга тРНК, чий антикодон комплементарно злучається з кодоном мРНК, що знаходяться в А-ділянці.
Транспортні РНК служать для транспорту амінокислот до рибосом. Їх довжина 75-95 нуклеотидних залишків, мають третинну структуру, за формою нагадує лист конюшини.
Фотосинтез - синтез органічних речовин з вуглекислого газу і води з обов'язковим використанням енергії світла:
6СО2 + 6Н2О + Qсвета → С6Н12О6 + 6О2.
У вищих рослин органом фотосинтезу є лист, органоидами фотосинтезу - хлоропласти. В мембрани тилакоїдів хлоропластів вбудовані фотосинтетические пігменти: хлорофіли і каротиноїди. Існує кілька різних типів хлорофілу (a, b, c, d), головним є хлорофіл a. Хлорофіли поглинають червоний і синьо-фіолетовий світло, відображають зелений і тому надають рослинам характерну зелене забарвлення. Молекули хлорофілу в мембранах тилакоїдів організовані в фотосистеми. У рослин і синьо-зелених водоростей є фотосистема-1 і фотосистема-2, у фотосинтезуючих бактерій - фотосистема-1. Тільки фотосистема-2 може розкладати воду з виділенням кисню і відбирати електрони у водню води.
Світлова фаза відбувається тільки в присутності світла в мембранах тилакоїдів за участю хлорофілу, білків-переносників електронів і ферменту - АТФ-синтетази.
У світлову фазу відбувається фотоліз води, який супроводжується трьома найважливішими процесами:
2. освітою НАДФ • Н2;
3. освітою кисню. Кисень дифундує в атмосферу, АТФ і НАДФ • Н2 транспортуються в строму хлоропласта і беруть участь в процесах темнової фази.
Темнова фаза протікає в стромі хлоропласта. Для її реакцій не потрібна енергія світла, тому вони відбуваються не тільки на світлі, але і в темряві. Являє собою ланцюжок послідовних перетворень вуглекислого газу (з повітря) в глюкозу та інші органічні речовини. Також утворюються інші мономери складних органічних сполук: амінокислоти, гліцерин і жирні кислоти, нуклеотиди. В даний час розрізняють два типи фотосинтезу: С3 і С4-фотосинтез.
Значення фотосинтезу. Завдяки фотосинтезу, щорічно з атмосфери поглинаються мільярди тонн вуглекислого газу, виділяються мільярди тонн кисню; фотосинтез є основним джерелом утворення органічних речовин. З кисню утворюється озоновий шар, що захищає живі організми від короткохвильового ультрафіолетової радіації.