Наталья Стволинская - Цитология

Вопросы

1. Опишите принцип устройства конфокального микроскопа.

2. Каково его разрешение?

3. Для чего используется конфокальный микроскоп?

Живая клетка состоит из ограниченного набора химических элементов, хотя количество их велико. На долю шести элементов приходится более 99 % от сухой массы клеток. Это углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера (C, H, N, O, P, S). Это главные компоненты всех органических соединений клетки.

Химическое соединение, которое в максимальном количестве представлено в клетке, – вода. Практически все внутриклеточные реакции протекают в водной среде. Вода составляет более 70 % клеточной массы.

В растворенном виде в цитоплазме находятся малые органические молекулы, в состав которых входят четыре основных химических элемента, – C, H, O и N. Например, аминокислоты, простые сахара, нуклеотиды и предшественники жирных кислот. Эти молекулы дают начало макромолекулам: нуклеиновым кислотам, белкам, полисахаридам, жирным кислотам. Кроме того, малые молекулы могут расщепляться в клетке до простых соединений, и энергия их химических связей будет использоваться клеткой для многих процессов жизнедеятельности. Так, глюкоза в процессе окисления расщепляется до углекислого газа и воды. Освободившаяся энергия аккумулируется в форме двух важнейших соединений клетки – АТФ и НАД·Н.

Простые сахара используются клеткой для построения сложных полисахаридов, которые являются запасными веществами. В животной клетке вещество запаса гликоген, а в растительной – крахмал. Мономером этих веществ служит глюкоза. Целлюлоза, главный компонент оболочки растительных клеток, тоже является полимером, построенным из простых сахаров.

Аминокислоты являются строительным материалом для синтеза гигантских линейных полимеров – белков. В белках обычно встречается 20 разных аминокислот. Все аминокислоты имеют общую особенность в строении молекул: карбоксильную группу (-СООН) и аминогруппу (-NH 2), связанные с одним и тем же углеродным атомом.

Нуклеотиды при полимеризации образуют РНК и ДНК. В состав нуклеотида входит азотистое основание, связанное с пятиуглеродным сахаром (рибозой или дезоксирибозой), который в свою очередь несет еще и фосфатную группу. Пиримидиновые азотистые основания – цитозин, тимин и урацил – являются производными шестичленного кольца. Пуриновые основания (гуанин и аденин) дополнены вторым пятичленным кольцом. Нуклеотид имеет название, соответствующее азотистому основанию:

Роль нуклеотидов в клетке связана не только с нуклеиновыми кислотами. Основной носитель энергии в клетке – АТФ, имеет в своем составе азотистое основание аденин, соединенное с рибозой, к которой последовательно присоединены три остатка фосфорной кислоты. Другое производное аденина – циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) – служит уникальным внутриклеточным сигналом и регулятором скорости множества реакций в клетке.

Основную роль в метаболизме клеток играют гигантские полимерные макромолекулы – белки, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), жирные кислоты и углеводы.

Вопросы

1. Перечислите малые органические молекулы цитоплазмы клеток.

2. Какова роль глюкозы в клетке?

3. Назовите вещества запаса растительной и животной клетки.

4. Какова роль аминокислот в клетке? В чем особенность их строения?

5. Что такое нуклеотид?

6. Перечислите и охарактеризуйте известные вам нуклеотиды.

7. Какую роль нуклеотиды выполняют в клетке?

Функции белков. Белки – это сложные органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота. В некоторых белках содержится сера. Молекулы белков – цепи, построенные из аминокислот. Это макромолекулы. Их масса колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов дальтон. В природных белках встречается двадцать различных аминокислот. Каждому белку свойственна своя особая последовательность аминокислот. Количество разнообразных белков в природе исчисляется десятками тысяч. В клетках на их долю приходится более 50 % от сухой массы. На клеточном уровне они выполняют много функций. Белки входят в состав всех клеточных органоидов, то есть выполняют структурные функции. В процессе метаболизма в клетке одновременно происходит несколько тысяч реакций. Каждая реакция контролируется специализированным белком – ферментом, который отвечает за точность и скорость проведения реакции. Работа ферментов очень специфична. Один фермент контролирует проведение одной реакции. Ферментативная функция белков – одна из важнейших функций в клетке. С помощью белков происходит транспорт веществ в организме и на клеточном уровне. Все знают белок гемоглобин, осуществляющий перемещение кислорода и углекислого газа в крови. Этот пример демонстрирует транспортную функцию белков. Невозможна жизнь организма без защиты от болезнетворных факторов внешней среды. Эту функцию выполняет иммунная система. В основе работы иммунной системы лежит взаимодействие белков с чужеродными химическими соединениями. Мы перечислили только самые важные функции белков. На самом деле их гораздо больше. Белки – важный компонент пищи животных. В организме они расщепляются до аминокислот, которые используются клетками для построения новых белков.

Вопросы

1. Какие мономеры входят в состав белков?

2. Какую долю по массе составляют белки в клетке?

3. Перечислите основные функции белков в клетках.

4. Почему говорят о специфичности работы ферментов?

5. Назовите белок, который выполняет транспортную функцию.

1. Аминокислоты. Пептидная связь . Аминокислоты, соединенные друг с другом последовательно, образуют первичную структуру белка, или полипептидной цепи.

Каждая аминокислота имеет группу – NH 2, которая обладает свойствами основания, и группу – СООН, характерную для всех органических кислот. Следовательно, аминокислоты – амфотерные соединения, совмещающие свойства кислоты и основания. Они способны взаимодействовать друг с другом. Взаимодействуя с помощью рибосом, молекулы аминокислот образуют связи между углеродом кислотной группировки и азотом основной группы. Образовавшаяся ковалентная связь называется пептидной связью. Побочный продукт реакции – вода. Полипептидные цепочки из аминокислот обычно не ветвятся и не замыкаются в кольцо.

Аминокислоты имеют общий план строения, но отличаются друг от друга по строению радикала. Радикалы могут иметь простое или сложное строение, могут содержать серу: – CH 2SH.