Органични вещества в живата природа

Органичните вещества са в основата на цялата жива природа. Растения и животни, микроорганизми и вируси - всички живи същества се състоят от огромен брой различни органична материяи сравнително не голямо числонеорганичен. Именно въглеродните съединения, поради голямото си разнообразие и способността да претърпяват многобройни химични трансформации, бяха основата, върху която възникна животът във всичките му проявления. Носителите на тези свойства, които са включени в понятието "живот", са сложни органични вещества, чиито молекули съдържат вериги от много хиляди атоми - биополимери.

На първо място това протеини -носители на живот, основа на живата клетка. Сложни органични полимери - протеините се състоят главно от въглерод, водород, кислород, азот и сяра. Техните молекули се образуват от съединяването на много голям брой прости молекули – т.нар аминокиселини(виж статията „Химията на живота“).

Има много различни протеини. Има поддържащи или структурни протеини. Такива протеини са част от костите, образуват хрущяли, кожа, коса, рога, копита, пера и рибени люспи. Мускулите съдържат структурни протеини заедно с протеини, които изпълняват контрактилни функции. Мускулната контракция (най-важната роля на протеините от този тип) е превръщането на част от химическата енергия на такива протеини в механична работа. Много голяма група протеини регулира химичните реакции в организмите. Това ензими(биологични катализатори). В момента са известни повече от хиляда от тях. Високо развитите организми също са в състояние да произвеждат защитни протеини - така наречените антитела, които са способни да утаяват или свързват и по този начин да неутрализират чужди вещества и тела, попаднали в тялото отвън.

Заедно с протеини основни функцииотнемат се животи нуклеинова киселина.Метаболизмът винаги се случва в живия организъм. Съставът на почти всички негови клетки непрекъснато се обновява. Клетъчните протеини също се обновяват. Но за всеки орган, за всяка тъкан, вие трябва да направите свой собствен специален протеин, със собствен уникален ред на аминокиселини във веригата. Пазителите на този ред са нуклеиновите киселини. Нуклеиновите киселини са един вид шаблон, по който организмите изграждат своите протеини. Често се казва образно, че те съдържат кода за протеиновия синтез. Всеки протеин има свой собствен код, свой шаблон. Нуклеиновите киселини имат друга функция. Те са шаблони за нас самите нуклеинова киселина. Това е един вид „устройство с памет“, с помощта на което всеки вид живи същества предава кодовете за изграждане на своите протеини от поколение на поколение (виж статията „Химия на живота“).

Поддържащите функции в живата природа се изпълняват не само от белтъците. В растенията, например, поддържащи, скелетни вещества са целулоза и лигнин. Това също са полимерни вещества, но от съвсем различен тип. Дълги вериги от целулозни атоми са изградени от глюкозни молекули, които принадлежат към групата на захарите. Следователно целулозата се класифицира като полизахарид. Структурата на лигнина все още не е окончателно установена. Това също е полимер, очевидно с мрежести молекули. А при насекомите поддържащите функции се изпълняват от хитин, също полизахарид.

Има голяма група вещества (мазнини, захари или въглехидрати), които пренасят и съхраняват химическа енергия. Те (заедно с хранителните протеини) са резервен строителен материал, необходим за образуването на нови клетки (виж статията „Химия на храната“). Много органични вещества (витамини, хормони) в живите организми играят ролята на регулатори на жизнената активност. Някои регулират дишането или храносмилането, други - растежа и деленето на клетките, трети - дейността на нервната система и т.н. Живите организми съдържат многобройни вещества за най-разнообразни цели: оцветители, на които светът на цветята дължи своята красота , миризливи вещества – привличащи или отблъскващи, предпазващи от външни врагове и много други. Растенията и животните, дори всяка отделна клетка, са малки, но много сложни лаборатории, в които възникват, трансформират се и се разграждат хиляди органични вещества. В тези лаборатории протичат многобройни и разнообразни химични реакции в строго определена последователност. Най-сложните структури се създават, растат и след това се разпадат...

Светът на органичните вещества ни заобикаля, ние самите се състоим от тях и цялата жива природа, сред която живеем и която постоянно използваме, се състои от органични вещества.

Структурата на естествен полимер - копринен фиброинов протеин. Отделните полимерни вериги са свързани една с друга чрез водородни връзки (пунктирана линия).

Вирусите създание ли са или вещество?

През последните 100 години учените многократно променят разбиранията си за природата на вирусите, микроскопични носители на болести.

Първоначално вирусите се считат за отровни вещества, след това - за една от формите на живот, след това - за биохимични съединения. Днес се приема, че те съществуват между живия и неживия свят и са основните участници в еволюцията.

IN края на XIXвек беше установено, че някои заболявания, включително бяс и шап, се причиняват от частици, подобни на бактериите, но много по-малки. Тъй като те са биологични по природа и се предават от една жертва на друга, причинявайки същите симптоми, вирусите започват да се разглеждат като малки живи организми, които носят генетична информация.

Преместването на вирусите в безжизнени химически обекти се случи след 1935 г., когато Уендъл Стенли за първи път кристализира вируса на тютюневата мозайка. Установено е, че кристалите се състоят от сложни биохимични компоненти и не притежават необходимото за биологичните системи свойство – метаболитна активност. През 1946 г. ученият получава Нобелова награда за тази работа по химия, а не по физиология или медицина.

По-нататъшните изследвания на Стенли ясно показват, че всеки вирус се състои от нуклеинова киселина (ДНК или РНК), опакована в протеинова обвивка. Освен това защитни протеининякои от тях имат специфични вирусни протеини, участващи в клетъчната инфекция. Ако съдим за вирусите само по това описание, тогава те наистина приличат повече на химически вещества, отколкото на жив организъм. Но когато вирусът навлезе в клетка (след което се нарича клетка гостоприемник), картината се променя. Той сваля своята протеинова обвивка и подчинява целия клетъчен апарат, принуждавайки го да синтезира вирусна ДНК или РНК и вирусни протеини в съответствие с инструкциите, записани в неговия геном. След това вирусът се самосглобява от тези компоненти и се появява нова вирусна частица. готови да заразят други клетки.

Тази схема принуди много учени да погледнат по нов начин на вирусите. Те започват да се разглеждат като обекти, разположени на границата между живия и неживия свят. Според вирусолозите M.H.V. van Regenmortel от Университета в Страсбург във Франция и B.W Mahy от Центъра за превенция и контрол на заболяванията, този начин на живот може да се нарече „живот назаем“. Интересен е следният факт: въпреки че за дълго времебиолозите гледаха на вируса като на "протеинова кутия", пълна с химически части, и те използваха способността му да се репликира в клетка гостоприемник, за да проучат механизма на кодиране на протеина. Съвременната молекулярна биология дължи голяма част от своя успех на информацията, получена от изследването на вирусите.

Учените са кристализирали повечето клетъчни компоненти (рибозоми, митохондрии, мембранни структури, ДНК, протеини) и днес ги разглеждат или като „химически машини“, или като материала, който тези машини използват или произвеждат. Този възглед за сложните химични структури, които осигуряват живота на клетката, е причината молекулярните биолози да не са твърде загрижени за състоянието на вирусите. Изследователите се интересуват от тях само като агенти, способни да използват клетките за свои собствени цели или да служат като източник на инфекция. По-сложният въпрос относно приноса на вирусите за еволюцията остава маловажен за повечето учени.

Да бъдеш или да не бъдеш?

Какво означава думата "жив"? Повечето учени са съгласни, че освен способността да се възпроизвеждат, живите организми трябва да имат и други свойства. Например, животът на всяко същество винаги е ограничен във времето - то се ражда и умира. Освен това живите организми имат известна степен на автономност в биохимичен смисъл, т.е. до известна степен разчитат на собствените си метаболитни процеси, които им осигуряват вещества и енергия, поддържащи тяхното съществуване.

Камък, както и капка течност, в която протичат метаболитни процеси, но която не съдържа генетичен материал и не е способна на самовъзпроизвеждане, несъмнено е неодушевен обект. Бактерията е жив организъм и въпреки че се състои само от една клетка, тя може да генерира енергия и да синтезира вещества, които осигуряват нейното съществуване и размножаване. Какво може да се каже за семето в този контекст? Не всяко семе показва признаци на живот. Въпреки това, намирайки се в покой, той съдържа потенциала, който е получил от несъмнено жива субстанция и който при определени условия може да бъде реализиран. В същото време семето може да бъде необратимо унищожено и тогава потенциалът ще остане нереализиран. В това отношение вирусът напомня повече на семе, отколкото на жива клетка: той има определени способности, които може да не се сбъднат, но няма способността да съществува автономно.

Човек може също да разглежда живота като състояние, в което, при определени условия, система, състояща се от неживи компоненти с определени свойства. Примери за такива сложни (възникващи) системи включват живот и съзнание. За да постигнат подходящ статус, те трябва да имат определено ниво на трудност. Следователно невронът (сам по себе си или дори като част от невронна мрежа) няма съзнание; това изисква мозък. Но непокътнатият мозък може да бъде жив в биологичен смисъл и в същото време да не осигурява съзнание. По същия начин нито клетъчните, нито вирусните гени или протеини сами по себе си служат като жива субстанция, а клетка без ядро ​​е подобна на обезглавен човек по това, че няма критично ниво на сложност. Вирусът също не е в състояние да достигне това ниво. Така че животът може да се определи като вид сложно възникващо състояние, включващо същите фундаментални „градивни елементи“, които вирусът притежава. Ако следваме тази логика, вирусите, тъй като не са живи обекти в тесния смисъл на думата, все още не могат да бъдат класифицирани като инертни системи: те са на границата между живи и неживи.

РЕПЛИКАЦИЯ НА ВИРУС

Вирусите несъмнено имат свойство, присъщо на всички живи организми - способността да се възпроизвеждат, макар и с незаменимото участие на клетката гостоприемник. Фигурата показва репликацията на вирус, чийто геном е двуверижна ДНК. Процесът на репликация на фаги (вируси, които заразяват бактерии без ядро), РНК вируси и ретровируси се различава от описаните тук само в детайли.

Вируси и еволюция

Вирусите имат свои собствени, много дълги еволюционна история, връщайки се към произхода на едноклетъчните организми. По този начин някои системи за възстановяване на вируси, които осигуряват изрязването на неправилни бази от ДНК и елиминирането на щетите, причинени от кислородни радикали и т.н., се намират само в отделни вируси и съществуват непроменени милиарди години.

Изследователите не отричат, че вирусите са изиграли известна роля в еволюцията. Но, считайки ги за нежива материя, те ги поставят наравно с такива фактори като климатични условия. Този фактор е повлиял отвън на организми, които са имали променящи се, генетично определени характеристики. Организмите, които са по-устойчиви на това влияние, успешно оцеляват, възпроизвеждат се и предават гените си на следващите поколения.

В действителност обаче вирусите засягат генетичния материал живи организмине индиректно, а по възможно най-прекия начин - обменяли са си ДНК и РНК с него, т.е. бяха играчи на биологичното поле. Голямата изненада за лекарите и еволюционните биолози беше това повечето отвирусите се оказаха напълно безобидни същества, които не са свързани с никакви заболявания. Те тихо спят вътре в клетките-гостоприемници или използват техния апарат за спокойно размножаване, без да увреждат клетката. Такива вируси имат много трикове, които им позволяват да избягат от зоркото око на имунната система на клетката - за всеки етап от имунния отговор те имат ген, който контролира или модифицира този етап в тяхна полза.

Освен това, по време на съжителството на клетката и вируса, вирусният геном (ДНК или РНК) „колонизира“ генома на клетката гостоприемник, като я снабдява с все повече и повече нови гени, които в крайна сметка стават неразделна част от генома на даден тип организъм. Вирусите имат по-бърз и по-директен ефект върху живите организми от външни фактори, които избират генетични варианти. Големият брой вирусни популации, съчетан с тяхната висока скорост на репликация и висока честотамутациите ги правят основен източник на генетични иновации, като постоянно създават нови гени. Някакъв уникален ген с вирусен произход, пътувайки, преминава от един организъм в друг и допринася за еволюционния процес.

Клетка, чиято ядрена ДНК е унищожена, е наистина „мъртва“: тя е лишена от генетичен материал с инструкции за активност. Но вирусът може да използва останалите непокътнати клетъчни компоненти и цитоплазма за своята репликация. Той подчинява клетъчния апарат и го принуждава да използва вирусни гени като източник на инструкции за синтеза на вирусни протеини и репликация на вирусния геном. Уникалната способност на вирусите да се развиват в мъртви клетки е най-ясно демонстрирана, когато гостоприемниците са едноклетъчни организми, предимно тези, обитаващи океаните. (По-голямата част от вирусите живеят на сушата. Според експерти в Световния океан има не повече от 1030 вирусни частици.)

Бактерии, фотосинтезиращи цианобактерии и водорасли, потенциални гостоприемници на морски вируси, често умират под въздействието на ултравиолетова радиация, което разрушава тяхното ДНК. В същото време някои вируси („жители“ на организми) включват механизма за синтез на ензими, които възстановяват увредените молекули на клетката гостоприемник и я връщат към живот. Например цианобактериите съдържат ензим, който участва във фотосинтезата и когато е изложен на излишна светлина, понякога се разрушава, което води до клетъчна смърт. И тогава вирусите, наречени цианофаги, "включват" синтеза на аналог на бактериалния фотосинтетичен ензим, който е по-устойчив на UV радиация. Ако такъв вирус зарази новомъртва клетка, фотосинтетичен ензим може да я върне към живот. Така вирусът играе ролята на „генен реаниматор“.

Прекомерните дози ултравиолетово лъчение могат да доведат до смъртта на цианофагите, но понякога те успяват да се върнат към живота с помощта на многократни ремонти. Обикновено във всяка клетка гостоприемник присъстват няколко вируса и ако са повредени, те могат да сглобят вирусния геном част по част. Различни части от генома a са способни да служат като доставчици на отделни гени, които заедно с други гени ще възстановят напълно функциите на генома a, без да създават цял ​​вирус. Вирусите са единствените живи организми, които, подобно на птицата Феникс, могат да се прераждат от пепелта.

Според Международния консорциум за секвениране на човешкия геном, между 113 и 223 гена, открити в бактерии и хора, липсват в добре проучени организми като дрождите Sacharomyces cerevisiae, плодовата мушица Drosophila melanogaster и кръгъл червей Caenorhabditis elegans, които се намират между двете крайни линии на живите организми. Някои учени смятат, че дрождите, плодовата муха и кръглите червеи, които са се появили след бактериите, но преди гръбначните, просто са загубили съответните гени в даден момент от живота си. еволюционно развитие. Други смятат, че гените са прехвърлени на хората от бактерии, които са влезли в тялото му.

Заедно с колеги от Института за ваксини и генна терапия на Университета на Орегон, ние предполагаме, че има трети начин: гените първоначално са били с вирусен произход, но след това са колонизирали членове на две различни линии на организми, като бактерии и гръбначни . Генът, с който бактерията е дарила човечеството, би могъл да бъде предаден на двете линии, споменати от вируса.

Нещо повече, ние сме уверени, че самото клетъчно ядро ​​е с вирусен произход. Появата на ядрото (структура, която се среща само при еукариотите, включително хората, и липсва при прокариотите, като бактериите) не може да се обясни с постепенното адаптиране на прокариотните организми към променящите се условия. Може да се е образувал на базата на съществуваща вирусна ДНК с високо молекулно тегло, която е изградила постоянен „дом“ за себе си в прокариотната клетка. Това се потвърждава от факта, че генът на ДНК полимераза (ензим, участващ в репликацията на ДНК) на фаг Т4 (фагите са вируси, които заразяват бактерии) е близък по своята нуклеотидна последователност до гените на ДНК полимераза както на еукариотите, така и на вирусите, които ги заразяват . В допълнение, Патрик Фортер от Университета на Париж Юг, който изследва ензимите, участващи в репликацията на ДНК, стигна до извода, че гените, които определят техния синтез в еукариотите, са с вирусен произход.

Вирус на син език

Вирусите засягат абсолютно всички форми на живот на Земята и често определят тяхната съдба. В същото време те също се развиват. Преките доказателства идват от появата на нови вируси, като вируса на човешката имунна недостатъчност (HIV), който причинява СПИН.

Вирусите постоянно променят границата между биологичния и биохимичния свят. Колкото повече напредваме в изследването на геномите на различни организми, толкова повече доказателства ще откриваме за наличието на гени от динамичен, много древен басейн. Носителят на Нобелова награда Салвадор Лурия говори за влиянието на вирусите върху еволюцията през 1969 г.: „Може би вирусите, със способността си да участват в клетъчен геноми напускащите го са били активни участници в процеса на оптимизиране на генетичния материал на всички живи същества в хода на еволюцията. Ние просто не го забелязахме.” Независимо на кой свят – жив или неодушевен – приписваме вирусите, е дошло времето да ги разглеждаме не изолирано, а като вземем предвид постоянната им връзка с живите организми.

ЗА АВТОРА:
Луис Виляреал(Луис П. Виляреал) – Директор на Центъра за изследване на вирусите към Калифорнийския университет в Ървайн. Получава докторска степен. биологични наукив Калифорнийския университет в Сан Диего, след това работи в Станфордския университет в лабораторията на носителя на Нобелова награда Пол Бърг. Активно ангажиран педагогическа дейност, в момента участва в разработването на програми за борба със заплахата от биотероризъм.

Вирусите се различават от неживата материя по две свойства: способността да възпроизвеждат подобни форми (размножават се) и притежаването на наследственост и променливост.

Вирусите са проектирани много просто. Всяка вирусна частица се състои от РНК или ДНК, затворени в белтъчна обвивка, нареченакапсид (фиг. 16).

2. Жизнеспособна дейност на вирусите.

След като проникне в клетката, вирусът променя своя метаболизъм, насочвайки цялата си активност към производството на вирусна нуклеинова киселина и вирусни протеини. Вътре в клетката се извършва самосглобяване на вирусни частици от синтезирани молекули на нуклеинова киселина и протеини. Преди смъртта в клетката успяват да се синтезират огромен брой вирусни частици. В крайна сметка клетката умира, нейната обвивка се спуква и вирусите напускат клетката гостоприемник (фиг. 17).

Заселвайки се в клетките на живите организми, вирусите причиняват много опасни заболявания: при хората: грип, едра шарка, морбили, детски паралич, паротит, бяс, СПИН и много други; по растенията - мозаечна болест по тютюна, доматите, краставиците, къдравост на листата, нанизъм и др.; при животните - шап, чума по свинете и птиците, инфекциозна анемия на конете и др.

Въпроси към теста в раздел „Молекулярно ниво на живата природа“

На всеки вариант ще бъдат зададени 10 въпроса
На всеки въпрос трябва да се отговори с едно пълно изречение.

1. Какви елементи са включени във въглехидратите? Запишете общата формула за въглехидрати.
2. Какви въглехидрати са част от нуклеиновите киселини (ДНК и РНК)?
3. Запишете имената на най-важните дизахариди.
4. Запишете имената на най-важните полизахариди.
5. Какви полизахариди са включени в клетъчни стенирастителни и гъбични клетки?
6. Какви въглехидрати се натрупват в растителните и животински клетки като резервни вещества?
7. Запишете общата формула на аминокиселината.
8. Кои са първичните и вторични структурипротеини?
9. Какви са третичните и четвъртичните структури на протеините?
10. Какво е денатурация?
11. Какви молекули се класифицират като биополимери?
12. Какво представляват ензимите?
13. Как се нарича областта на ензима, която взаимодейства с молекулата на субстрата?
14. Къде се намират ДНК молекулите в клетката?
15. Какви азотни бази изграждат нуклеотидите на ДНК? РНК?
16. Колко водородни връзки се образуват между комплементарни азотни бази в ДНК?
17. Какви функции изпълняват ДНК и РНК в клетката?
18. Какви въглехидрати са част от нуклеотидите на ДНК? РНК?
19. Който органични молекули, освен протеините, имат каталитична активност?
20. Какви видове РНК има в клетката?
21. Къде се намират РНК молекулите в клетката?
22. От какви молекули се състоят мазнините?
23. Колко енергия се освобождава от окисляването на мазнините в сравнение с въглехидратите?
24. Какви молекули са пазителите на генетичната информация?
25. Кои молекули са основните строителни материаликлетки? Основен и резервен източник на енергия?
26. Какъв въглехидрат и каква азотна основа са включени в АТФ?
27. Колко енергия се освобождава по време на разграждането на АТФ до АМФ и 2 Н молекули 3 RO 4?
28. Защо тялото се нуждае от витамини за нормален метаболизъм?
29. Какви нуклеинови киселини могат да бъдат намерени във вирусите?
30. Избройте 5 човешки болести, причинени от вируси.

Помня!

С какво вирусите се различават от всички останали живи същества?

Защо съществуването на вируси не противоречи на основните принципи на клетъчната теория?

Състои се от органични вещества като клетки (протеини, нуклеинови киселини)

Възпроизвеждане с помощта на клетки

Какви вирусни заболявания познавате?

Грип, ХИВ, бяс, рубеола, едра шарка, херпес, хепатит, морбили, папилом, полиомиелит.

Прегледайте въпроси и задачи

1. Как действат вирусите?

Вирусите имат много проста структура. Всеки вирус се състои от нуклеинова киселина (или ДНК или РНК) и протеин. Нуклеиновата киселина е генетичният материал на вируса. Той е заобиколен от защитна протеинова обвивка - капсид. Капсидът може също да съдържа собствени вирусни ензими. Някои вируси, като грипния вирус и ХИВ, имат допълнителна обвивка, която се образува от клетъчната мембранагостоприемни клетки. Вирусният капсид, състоящ се от много протеинови молекули, има висока степенсиметрия, обикновено със спирална или многостенна форма. Тази структурна характеристика позволява на отделните вирусни протеини да се комбинират в пълна вирусна частица чрез самосглобяване.

2. Какъв е принципът на взаимодействие между вирус и клетка?

3. Опишете процеса на проникване на вируса в клетката.

„Голите“ вируси проникват в клетката чрез ендоцитоза - потапяне на част от клетъчната мембрана на мястото на тяхната адсорбция. В противен случай този процес е известен като виропексис [вирус + гръцки. pexis, прикрепване]. „Облечените“ вируси влизат в клетката чрез сливане на суперкапсида с клетъчната мембрана с участието на специфични F-протеини (слети протеини). Киселинните стойности на pH насърчават сливането на вирусната обвивка и клетъчната мембрана. Когато "голите" вируси проникнат в клетката, се образуват вакуоли (ендозоми). След проникването на "облечените" вируси в цитоплазмата настъпва частична депротеинизация на вирионите и модификация на техния нуклеопротеин (събличане). Модифицираните частици губят своите инфекциозни свойства; в някои случаи се променя чувствителността към РНКаза, неутрализиращият ефект на антителата (AT) и други характеристики, специфични за отделните групи вируси.

4. Какво е действието на вирусите върху клетката?

Мисля! Помня!

1. Обяснете защо вирусът може да прояви свойствата на живия организъм само чрез нахлуване жива клетка.

Вирусът е неклетъчна форма на живот, няма органели, които да изпълняват определени функции в клетките, няма метаболизъм, вирусите не се хранят, не се възпроизвеждат сами и не синтезират никакви вещества. Те имат само наследственост под формата на една единствена нуклеинова киселина - ДНК или РНК, както и капсид от протеини. Следователно само в клетката гостоприемник, когато вирусът интегрира своята ДНК (ако е ретро вирус, тогава първо се получава обратната транскрипция и се изгражда от РНК-ДНК) в ДНК на клетката, могат да се образуват нови вируси. По време на репликацията и по-нататъшния синтез на нуклеинови киселини и протеини от клетката, цялата въведена от нея информация за вируса също се възпроизвежда и се сглобяват нови вирусни частици.

2. Защо вирусните заболявания имат характер на епидемии? Опишете мерките за борба с вирусните инфекции.

Те се разпространяват бързо по въздушно-капков път.

3. Изразете мнението си за времето на появата на вирусите на Земята в историческото минало, като вземете предвид, че вирусите могат да се възпроизвеждат само в живи клетки.

4. Обяснете защо в средата на 20в. вирусите се превърнаха в един от основните обекти на експериментални генетични изследвания.

Вирусите се размножават бързо, лесно се заразяват, причиняват епидемии и пандемии и могат да служат като мутагени за хора, животни и растения.

5. Какви трудности възникват, когато се опитвате да създадете ваксина срещу HIV инфекция?

Тъй като ХИВ разрушава човешката имунна система и ваксината се прави от отслабени или убити микроорганизми, техните отпадъчни продукти или от техните антигени, получени чрез генно инженерство или химически средства. Имунната система няма да издържи на това действие.

6. Обяснете защо прехвърлянето на генетичен материал от вируси от един организъм към друг се нарича хоризонтален трансфер. Как тогава според вас се нарича предаването на гени от родители на деца?

Хоризонталният генен трансфер (HGT) е процес, при който организъм прехвърля генетичен материал на друг организъм, който не е негов потомък. Вертикалният генен трансфер е трансферът на генетична информация от клетка или организъм към неговото потомство с помощта на конвенционални генетични механизми.

7. През годините най-малко седем Нобелови награди по физиология и медицина и три Нобелови наградипо химия бяха присъдени за изследвания, пряко свързани с изследването на вирусите. Използвайки допълнителна литература и интернет ресурси, подгответе съобщение или презентация за съвременни постиженияв областта на изследването на вируси.

Борбата на човечеството срещу епидемията от СПИН продължава. И въпреки че е твърде рано да се правят изводи, все още могат да се проследят определени, несъмнено оптимистични тенденции. Така биолози от Америка успяха да отгледат имунни клетки, в които човешкият имунодефицитен вирус не може да се възпроизвежда. Това е постигнато с помощта на най-новата технология, която позволява да се влияе върху функционирането на наследствения апарат на клетката. Професорът от университета в Колорадо Рамеш Акина и колегите му са проектирали специални молекули, които блокират работата на един от ключовите гени на вируса на имунната недостатъчност. След това учените създадоха изкуствен ген, способен да синтезира такива молекули, и с помощта на вирус-носител го въведоха в ядрата на стволовите клетки, които впоследствие пораждат имунни клетки, вече защитени от HIV инфекция. Само че клиничните изпитания ще покажат колко ефективна ще бъде тази техника в борбата срещу СПИН.

Само преди 20 години болестта се смяташе за нелечима. През 90-те години се използват само препарати с интерферон-алфа с кратко действие. Ефективността на това лечение беше много ниска. През последното десетилетие „златен стандарт“ в лечението на хроничен хепатит С е комбинираната антивирусна терапия с пегилиран интерферон-алфа и рибавирин, чиято ефективност за елиминиране на вируса, т.е. лечение на хепатит С, обикновено достига 60- 70%. Освен това сред пациентите, заразени с генотипове 2 и 3 на вируса, той е около 90%. В същото време степента на излекуване при пациенти, заразени с вирусен генотип С, доскоро беше само 40-50%.

1. Характеристики на жизнените функции (размери)

2. Схема на структурата на вируса

3. Схема на клетъчно проникване и размножаване

4. Стихове и гатанки за вируси

4.Гатанки и стихотворения

гледам тъжно -

Главата ме боли сутрин

Киха ми, дрезгав съм.

Какво стана?

Това е... грип

Този грип е подъл вирус

Сега ме боли главата

Температурата се е повишила

И имате нужда от някакво лекарство

Вашето дете има ли морбили?

Изобщо не е мъка

Лекарят ще помогне, побързайте

Нашето бебе ще бъде излекувано

Отивам да се ваксинирам

С гордост ще отида на лекар

Дайте ми спринцовка и инжекция

Всичко готово ли е? отидох

Вашата бъдеща професия

1. Докажете, че основните знания за процесите, протичащи на молекулярно и клетъчно ниво на организацията на живите същества, са необходими не само за биолозите, но и за специалистите в други области на природните науки.

Биофизиците и биохимиците няма да могат без такива знания. Физическите и химичните процеси протичат по едни и същи закони.

2. Какви професии има? модерно обществоизискват познания за структурата и жизнените функции на прокариотните организми? Подгответе кратко (не повече от 7-10 изречения) съобщение за професията, която ви е впечатлила най-много. Обяснете избора си.

Системен биотехнолог. Специалист в подмяната на остарели решения в различни индустрии с нови продукти от биотехнологичната индустрия. Например, това ще помогне на транспортните компании да преминат към биогориво вместо дизел, а строителните компании да преминат към нови биоматериали вместо цимент и бетон. Използвайте биотехнология за пречистване на течни среди.

3. „Тези специалисти са необходими във ветеринарната и медицинската област научни институти, академични институти и предприятия, свързани с биотехнологиите. Те няма да останат без работа в лаборатории на клиники и болници, в агрономически развъдни станции, във ветеринарни лаборатории и болници. Понякога те са тези, които могат да поставят най-надеждната и точна диагноза. Техните изследвания са незаменими за ранната диагностика на рака. Познайте за кои професии говорим в тези изречения. Докажете мнението си.

Вероятно генетика. Работейки с генетичен материал, те могат да работят във всяка област, свързана с живите организми, било то селекция или който и да е клон на медицинското познание.

Въглехидратите се състоят от...

въглерод, водород и кислород

въглерод, азот и водород

въглерод, кислород и азот

Въглехидрати, или захариди, - една от основните групи органични съединения. Те са част от клетките на всички живи организми. Въглехидратите са съставени от въглерод, водород и кислород. Те са получили името си, защото повечето от тях имат същото съотношение на водород и кислород в молекулата, както във водната молекула.

Общата формула на въглехидратите е Cn (H 2 O) m. Примерите включват глюкоза- C6H12O6 и захароза- C 12 H 22 O 11. Въглехидратните производни могат да съдържат и други елементи. Всички въглехидрати се делят на прости, или монозахариди, и сложни, или полизахариди. От монозахаридите най-висока стойностза живите организми има рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.

Функции на въглехидратите: енергийни, строителни, защитни, складови.

Идентифицирайте полизахаридите от дадените.

нишесте, гликоген, хитин...

глюкоза, фруктоза, галактоза

рибоза, дезоксирибоза

Ди- и полизахаридите се образуват чрез комбиниране на два или повече монозахариди. Дизахаридите са сходни по свойства с монозахаридите. И двете са силно разтворими във вода и имат сладък вкус. Полизахаридите се състоят от голям брой свързани монозахариди ковалентни връзки. Те включват нишесте, гликоген, целулоза, хитини други.

Нарушаване на естествената структура на протеина.

денатурация

ренатурация

дегенерация

Нарушаването на естествената структура на протеина се нарича денатурация. Може да възникне под въздействието на температурата, химически вещества, лъчиста енергия и други фактори. При слабо въздействие се разпада само кватернерната структура, при по-силна - третичната, а след това и вторичната, а протеинът остава под формата на полипептидна верига. Този процес е частично обратим: ако не се унищожи първична структура, тогава денатурираният протеин е в състояние да възстанови своята структура. По този начин всички структурни характеристики на протеиновата макромолекула се определят от нейната първична структура.

Функция, която ускорява био химична реакцияв клетка.

каталитичен

ензимен

и двата отговора са верни

Ензими(или биокатализатори) са протеинови молекули, които работят като биологични катализатори, увеличавайки скоростта на химичните реакции хиляди пъти. За да реагират големите органични молекули, това не е достатъчно за тях прост контакт. Необходимо е функционалните групи на тези молекули да са една срещу друга и никакви други молекули да не пречат на тяхното взаимодействие. Вероятността самите молекули да се ориентират по желания начин е пренебрежимо малка. Ензимът прикрепя двете молекули към себе си в желаната позиция, помага ни да се освободим от водния филм, доставя енергия, премахва излишните части и освобождава готовия реакционен продукт. В същото време самите ензими, подобно на други химически катализатори, не се променят в резултат на минали реакции и изпълняват своята работа отново и отново. Има оптимални условия за функционирането на всеки ензим. Някои ензими са активни в неутрална среда, други в кисела или алкална среда. При температури над 60ºС повечето ензими не функционират.

Функция на контрактилните протеини.

мотор

транспорт

защитен

МоторФункцията на протеините се изпълнява от специални контрактилни протеини. Благодарение на тях ресничките и флагелите се движат в протозоите, хромозомите се движат по време на клетъчното делене, мускулите се свиват в многоклетъчните организми и други видове движение в живите организми се подобряват.

Flagellum на всички еукариотни клеткиима дължина около 100 микрона. В напречен разрез можете да видите, че има 9 двойки микротубули по периферията на флагела и 2 микротубули в центъра. Всички двойки микротубули са свързани помежду си. Протеинът, който извършва това свързване, променя своята конформация поради енергията, освободена по време на хидролизата на АТФ. Това води до факта, че двойки микротубули започват да се движат един спрямо друг, флагелът се огъва и клетката започва да се движи.

Функцията на протеините, благодарение на които хемоглобинът пренася кислород от белите дробове до клетките на други тъкани и органи.

транспорт

мотор

и двата отговора са верни

Важно е транспортфункция на протеините. Така хемоглобинът пренася кислород от белите дробове до клетките на други тъкани и органи. В мускулите тази функция се изпълнява от протеина хемоглобин. Серумните протеини (албумин) насърчават транспорта на липиди и мастни киселини, биологично различни активни вещества. Чрез добавяне на кислород хемоглобинът се променя от синкав до червен. Следователно кръвта, която има много кислород, е различна по цвят от кръвта, която има малко кислород. Транспортни протеини в външна мембранаклетките се прехвърлят различни веществаот заобикаляща средав цитоплазмата.

Функцията на протеин, който поддържа постоянна концентрация на вещества в кръвта и клетките на тялото. Участват в растежа, размножаването и други жизненоважни важни процеси.

ензимен

регулаторен

транспорт

Регулаторенфункция е присъща на протеините - хормони. Те поддържат постоянни концентрации на вещества в кръвта и клетките, участват в растежа, размножаването и други жизненоважни процеси. При наличие на регулаторно вещество започва разчитането на определен участък от ДНК. Протеинът, произведен от този ген, започва дълга верига от трансформации на вещества, преминаващи през ензимния комплекс. В крайна сметка се произвежда регулаторно вещество, което спира отчитането или го прехвърля на друго място. В този случай ДНК информацията е тази, която определя какви вещества да се произвеждат, а крайният продукт на синтеза блокира ДНК и спира целия процес. Друг начин: ДНК се блокира от вещество, което се появява в резултат на дейността на контролните системи на тялото: нервна или хуморална. Разбира се, в посочената верига може да има голям бройпосредници. Има например цяла група рецепторни протеини, които изпращат контролен сигнал в отговор на промени във външната или вътрешната среда.

Молекулата на ДНК съдържа азотни бази...

аденин, гуанин, цитозин, тимин

аденин, гуанин, левцин, тимин

няма правилен отговор

Молекулата на ДНК съдържа четири вида азотни бази: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Те определят имената на съответните нуклеотиди.

Определете състава на нуклеотида.

остатък от фосфорна киселина, цитидин, въглехидрат

азотна основа, въглехидрат, ДНК

азотна основа, въглехидрат, остатък от фосфорна киселина

Всеки нуклеотид се състои от три компонента, свързани със силна връзка химически връзки. Това е азотна основа, въглехидрат (рибоза или дезоксирибоза) и остатък от фосфорна киселина.

Името на връзката между аденин и тимин при образуването на двойноверижна ДНК молекула.

единичен

двойно

тройна

Молекулата на ДНК е двоен ред от нуклеотиди, зашитв надлъжна и напречна посока структурата му е въглехидрати, здраво свързани с фосфатни групи в две вериги. Между веригите на „стълбата“ има азотни бази, привлечени една към друга чрез слаби водородни връзки (в случая на аденин-тимин, връзката двойно).

Определете състава на аденозин трифосфата:

аденин, урацил, два остатъка от фосфорна киселина

аденин, рибоза, три остатъка от фосфорна киселина

Нуклеинова киселина аденозин трифосфат(ATP) се състои от един нуклеотид и съдържа две макроергични (богати на енергия) връзки между фосфатни групи. АТФ е абсолютно необходим във всяка клетка, тъй като играе ролята на биологична батерия - енергиен носител. Той е необходим навсякъде, където енергията се съхранява или освобождава и използва, тоест в почти всяка биохимична реакция, тъй като такива реакции протичат във всяка клетка почти непрекъснато, всеки АТФ молекуласе разрежда и презарежда, например, в човешкото тяло средно веднъж на минута. АТФ се намира в цитоплазмата, митохондриите, пластидите и ядрата.

вирус