Материал: физиология ответы

Глава 1 физиология и боихимия

1. Структурно-функциональная организация эукариотической клетки

Состав эукариотической клетки: кл. стенка, протопласт, плазмалема, гиалоплазма, ядро, пластиды, митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат гольджи, вакуоли, лизосомы, рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты.

Клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции.Протопласт – активное живое содержимое клетки. В состав протопласта входят:плазмалемма – внешняя мембрана протопласта, обладающая свойством полупроницаемости и выполняющая барьерную функцию; гиалоплазма – коллоидный раствор, заполняющий протопласт внутри, создающий среду для прохождения реакций метаболизма; К органеллам клетки относятся: Ядро – двумебранная органелла клетки, заполненная ядерным соком, в котором находятся хроматин (ДНК) и ядрышки (РНК). Функция ядра – реализация генетической программы развития и функционирования клетки и всего организма в целом. Пластиды – двумембранные органеллы клетки, заполненные коллоидным раствором. Выделяют три типа пластид: Хлоропласты –зелёные пластиды, которые встречаются в клетках фотосинтезирующих эукариот. С их помощью происходит фотосинтез.Хлоропласты содержат хлорофилл.Хромопласты – жёлтые, оранжевые или красные пластиды высших растений. Окраска хромопластов обусловлена наличием комбинации липофильных (жирорастворимых) пигментов -каротиноидов.Лейкопласты –  бесцветные сферические пластиды в клетках растений.  Функция – накопление в строме запасных питательных веществ (белков, липидов, углеводов). Характерны для всех тканей, особенно имеющих запасающую функцию. Митохондрии – двумембранные органеллы клетки, заполненные матриксом, в котором находится ДНК, РНК и рибосомы. Внутренняя мембрана образует складки – кристы. Основная функция митохондрий – разрушение органических соединений до углекислого газа и водорода воды, и соединение АДФ с мол. фосфорной кислоты в АТФ. Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – одномембранная органелла в виде системы взаимосвязанных мембранных плоских цистерн и трубочек. Выполняет функцию транспорта веществ внутри системы. Из мембран ЭПС в протопласте образуются органеллы:  Аппарат Гольджи – одномембранная органелла, состоящая из нескольких плоских мембранных пузырьков – диктиосом Функция аппарата Гольджи – выделительная. Вакуоли – одномембранные пузырьки, образованные ЭПС или аппаратом Гольджи. В зависимости от функций веществ, заполняющих вакуоли, их делят на: Лизосомы – вакуоли, заполненныеферментами, разрушающими ненужные клетке макромолекулы и неработающие органеллы; Рибосомы – безмембранные органеллы, состоящие из молекул РНК и белка. Выполняют функцию синтеза белка из аминокислот. Микротрубочки – органеллы в виде трубочек. Выполняют в клетке опорную функцию (служат опорой для всех органелл протопласта, обеспечивают их перемещение по клетке и поддерживают форму протопласта). Микрофиламенты – органелла в виде тяжей, образованных белком актином. Функция – создание тока гиалоплазмы по клетке. Вместе с микротрубочками образует опорную структуру клетки –цитоскелет.

2. Мембраны, их химический состав и функции

 Биологические мембраны – сложные надмолекулярные структуры, окружающие все живые клетки и образующие в них замкнутые органеллы. Мембрану, ограничивающую цитоплазму клетки снаружи, осуществляющую контакт с другими клетками, получение, обработку и передачу информации внутрь клетки, поддержание постоянства внутренней среды, называют цитоплазматической или плазматической мембраной. В каждой клетке есть плазматическая мембрана, которая ограничивает содержимое клетки от наружней среды, и внутренние мембраны, которые формируют различные органоиды клетки (митохондрии, органоиды, лизосомы и т.п.) Так же различают :Ядерные мембраны (внешняя и внутренняя) – образуют ядерную оболочку, которая отделяет хромосомный материал от цитоплазматических органелл; через поры ядерной оболочки происходит транспорт белков и нуклеиновых кислот в ядро и из ядра.

Митохондриальные мембраны – осуществляют преобразование энергии в ходе окислительного фосфорилирования, синтез АТФ. Лизосомальные мембраны – ограничивают гидролитические ферменты от цитоплазмы клетки, препятствуют самоперевариванию клеток, способствуют поддержанию постоянства рН среды в лизосомах. Мембраны эндоплазматического ретикулума – принимают участие в образовании новых мембран, осуществляют синтез белков, липидов. Мембраны состоят из липидов, белков и углеводов. Липиды составляют в среднем 40% сухой массы мембран. Среди них преобладают фосфолипиды (до 80%). Основным функциональным компонентом биологических мембран являются белки. Но только образовав прочные комплексы с липидами, они способны проявлять активность. Поверхностные белки (около 30% от общего количества мембранных белков) размещены на наружной и внутренней поверхностях мембран и связанные с последними электрическими силами непосредственно или через двухвалентные катионы, преимущественно Са2 + и Mg2 +. Они легко отделяются от мембран после разрушения клеток. Внутренние белки (почти 70% общего количества мембранных белков) погружены в двойной слой липидов на разную глубину, а в некоторых случаях пересекают мембрану насквозь. Такие белки связывают обе поверхности мембраны. Углеводы входят в состав мембран не самостоятельно, а образуют комплексы с белками или липидами.

3. Структура и функции клеточной стенки

Клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции.  Клетку без клеточной стенки называют протопластом. Протопласт окружен мембраной – плазмалеммой. Дочерние клетки вначале бывают окружены только срединной пластиной,на которую протопласт откладвает со своей стороны целлюлозу и пектиновые вещества,которые образуют первичную клеточную стенку. После прекращения роста клетки на первичную клеточную стенку изнутри откладываются новые слои вещества и образуется вторичная клеточная стенка,придающая клетке жесткость и прочность.

Химические компоненты клеточной стенки можно разделить на основные(целлюлоза, пектиновые вещества, гемицеллюлоза, белки, липиды), инкрустирующие (внутри клетки -лигнин,суберин) и адкрустирующие(откладываются на её поверхность - кутин,воска). Ионы двухвалентных металлов могут обмениваться на другие катионы (Н-, К+ и т. д.). Это обусловливает катионообменную способность клеточных оболочек.

Функции клеточных стенок растений: 1. Клеточные стенки обеспечивают механическую прочность и опору. 2. Относительная жесткость клеточных стенок и сопротивление растяжению обусловливают тургесцентность клеток, когда в них осмотическим путем поступает вода (усиливает опорную ф-ю). 3. Ориентация целлюлозных микрофибрилл ограничивает и регулирует как рост, так и форму клеток, т.к от их расположения зависит способность клеток к растяжению. 4. Система связанных друг с другом клеточных стенок служит главным путем, по которому передвигаются вода и растворенные в ней питательные вещества. Клеточные стенки скреплены м/у собой срединными пластинками. В стенках имеются небольшие поры, сквозь которые проходят тяжи, называемые плазмодесмами. 5. Кутикула и обпробковение (образующееся после пропитывания суберином) снижают потери воды и уменьшают риск проникновения в растение болезнетворных организмов.

4. Компартментация протопласта растительной клетки

Компартментация-разделение протопласта мембранами на изолированные отсеки-компартменты-разделенные специализированные участки, различающиеся по степени активности содержащихся в них метаболитов и ферментов, которые регулируют их превращение. В растительной клетке 3 основных компартмента: свободное пространство, цитоплазма, вакуоль. В свободном пространстве находятся сахара. В цитоплазме в сферосомах происходит синтез жиров, в центральной части-органические кислоты, алкалоиды. В цитоплазме находятся многочисленные органеллы (мембранные или немебранные-рибосомы), могут играть роль реакционных отсеков.

5. Общая характеристика класса растительных белков. Белки растений, их состав, структура и функции.

Белки— высокомолекулярные органические вещества, состоящие из остатков аминокислот.

Первичной структурой белков называется линейная полипептидная цепь из аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. Первичная структура - простейший уровень структурной организации белковой молекулы. Вторичная структура представляет собой способ укладки полипептидной цепи в упорядоченную структуру благодаря образованию водородных связей между пептидными группами одной цепи или смежными полипептидными цепями. По конфигурации вторичные структуры делятся на спиральные (α-спираль) и слоисто-складчатые (β-структура и кросс-β-форма). Третичная – глобула (шарик). Четыре типа связей: дисульфидная (серный мостик) сильная, остальные три (ионные, гидрофобные, водородные) – слабые. Форма глобулы у каждого белка своя, от нее зависят функции. При денатурации форма глобулы меняется, и это сказывается на работе белка. Четвертичная – имеется не у всех белков. Состоит из нескольких глобул, соединенных между собой теми же связями, что и в третичной структуре. (Например, гемоглобин.). Функции: Строительная-белки входят в состав клеточных мембран (липопротеины, гликопротеины), волос (кератин), сухожилий (коллаген) и т.д,Транспортная-перенос в-в,Защитная,Энергетическая- При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж. Сначала белки распадаются до аминокислот, а затем до конечных продуктов — воды, углекислого газа и аммиака, Каталитическая-ускорение реакций

6. Общая характеристика класса углеводов и их роль в жизнедеятельности растений.