Роль витаминов, гомонов и факторов роста в жизнедеятельности организмов

Рибосомная РНК обеспечивает структурную функцию. Ее молекулы вместе с молекулами рибосомных белков обеспечивают определенное про­странственное расположение и-РНК и т-РНК на рибосоме. Процесс синтеза белка из аминокислот на матрице (форме) и-РНК называется трансляцией.

Информационная РНК строится по принципу комплементарности на одной из цепей ДНК в ядре клетки, снимая с нее тем самым информацию, которая необходима для построения рибосомой определенного с заданны­ми свойствами белка. Информационная РНК не только снимает информа­цию с молекулы ДНК, но и несет эту информацию в рибосому, благодаря способности покидать пределы ядра. Процесс построения и-РНК на молекуле ДНК называется транскрипцией.

Для построения белка недостаточно иметь только информацию. Белок строится в рибосоме из аминокислот, которые необходимо транспортиро­вать сюда из цитоплазмы, где они находятся в свободном состоянии. Эту функцию выполняют молекулы транспортной РНК. Они невелики по раз­меру и имеют постоянную вторичную структуру, которая напоминает лист клевера.

Существует 20 видов транспортных РНК, так как каждый из них может переносить только одну из 20 видов аминокислот, используемых клеткой для синтеза белка.

Важнейшей биологической функцией нуклеиновых кислот является их участие в биосинтезе белка, лежащего в основе механизмов нормально­го роста и развития организма, они также хранят и передают наследствен­ную информацию.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)

Аденозинтрифосфорная кислота — вещество, которое используется клеткой как универсальный биологический аккумулятор энергии. Для того чтобы понять, как АТФ удается выполнять столь важную для жизнедея­тельности клетки функцию, необходимо познакомиться с химическим стро­ением ее молекулы. Молекула АТФ представляет собой уже знакомую вам структуру, которая называется нуклеотидом. Он состоит из азотистого ос­нования аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты:

Две химические связи в молекуле АТФ (О ~ Р) называются макроэргическими связями, их отличительная особенность состоит в том, что они заключают в себе гораздо больше энергии, чем какие бы то ни было дру­гие химические связи. Разрушаются макроэргические связи при взаимодей­ствии АТФ с водой (такие реакции называются реакциями гидролиза). Когда в результате гидролиза от молекулы АТФ отщепляется одна молекула фосфорной кислоты, она превращается в молекулу АДФ (аденозиндифосфорную кислоту) (рис. 4), а при дальнейшем гидролизе молекула АДФ превращается в молекулу АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту). В первом случае, при разрыве одной макроэргической связи выделяется 42 кДж энергии, во втором – еще 42 кДж энергии.

Таким образом, в результате расщепления молекулы АТФ выделяется огромное количество энергии (84 кДж), которая расходуется клеткой на процессы жизнедеятельности. Накапливается запас молекул АТФ в особой органелле клетки, которая называется митохондрией.

Рис. 4. Схема строения АТФ и превращения ее в АДФ

ВОПРОСЫ:

1. В тетради назовите сходства и отличия в строении ДНК и РНК.

2. В тетради дайте определение понятиям: комплементарность, репликация, траскрипция, трансляция, ген.

Обозначьте знаком «+» все правильные ответы:

3. В состав нуклеотида входят:

 А) пентоза;  Б) остаток фосфорной кислоты;

 В) гексоза;  Г) азотистое основание;

 Д) остаток сульфатной кислоты

4. Мономеры нуклеиновых кислот:

 А) моносахариды;  Б) нуклеозиды;

 В) аминокислоты;  Г) нуклеотиды;

 Д) азотистые основания

5. В состав нуклеотидов молекулы ДНК входят:

 А) рибоза;  Б) дезоксирибоза;  В) тимин;

 Г) цитозин;  Д) урацил

6. В состав нуклеотидов РНК входят:

 А) рибоза;  Б) дезоксирибоза;  В) тимин;

 Г) аденин;  Д) урацил

7. Соседние нуклеотиды в полинуклеотидной цепи соединены связями:

 А) водородными;  Б) ковалентными;

 В) гидрофильно-гидрофобными взаимодействиями;

 Г) ионными;  Д) пептидными

8. Определите соответствие между молекулами и их функциями:

 А) АТФ 1) является матрицей для синтеза белка

 Б) р-РНК 2) транспортирует к месту синтеза белка

аминокислоты

 В) и-РНК 3) входит в состав рибосом

 Г) т-РНК 4) является универсальным перенос-

чиком энергии

5) является матрицей для синтеза и-РНК

9. По правилу комплементарности определите последовательность нуклеотидов второй цепочки ДНК, если последовательность первой цепочки следующая:

ААА ГГЦ ТАА ТТТ ЦАГ

 А) ТТЦ ЦТА АТТ ААЦ ГГЦ;

 Б) ТТТ ЦЦГ ТТА ААГ ГТЦ;

 В) ТТТ ЦЦГ АТТ ААА ГТЦ;

 Г) ГГЦ ТАТ ГГТ ААТ ГТЦ.

10. Определите количество аминокислот, которые входят в состав белка, который кодируется последовательностью из 1035 нуклеотидов:

 А) 1035;  Б) 173;  В) 154;  Г) 345

Биологически активные вещества являются особой группой органических соединений. Они ре­гулируют процессы обмена веществ, роста и развития организмов, служат для защиты или влияют на особей своего или других видов. Одна из групп био­логически активных веществ — это витамины.

Витамины - это биологически ак­тивные низкомолекулярные органические веще­ства разнообразного строения, необходимые для жизнедеятельности всех живых организмов. Они принимают участие в обмене веществ и превраще­нии энергии, преимущественно как компоненты сложных ферментов. Суточная потребность челове­ка в витаминах составляет миллиграммы, а некото­рых - даже микрограммы.

Сейчас известно около 50 различных витаминов и витаминоподобных веществ. Они по-разному вли­яют на живые организмы, однако являются жизнен­но необходимыми компонентами сбалансированного питания человека и животных. Основным источни­ком витаминов для человека и животных являются продукты питания преимущественно растительно­го происхождения. Однако некоторые витамины со­держатся только в продуктах животного происхож­дения (например, витамины А и D). Некоторые витамины могут в небольшом количестве синтези­роваться в организме человека и животных из пред­шественников (провитаминов). Например, в коже человека под действием ультрафиолетового солнеч­ного излучения синтезируется витамин D. Витамины в организме человека и животных могут синтезиро­вать абиотические микроорганизмы. Например, в ки­шечнике человека они синтезируют витамины К, В₆, В₁₂; витамины группы В образуют микроорганизмы, обитающие в рубце жвачных животных. Однако образованных в организме человека витаминов недостаточно для обеспечения его нормальной жизне­деятельности.

При недостатке в организме витаминов, разви­вается заболевание гиповитаминоз, при полном их отсутствии - авита­миноз, а при избытке - гипервитаминоз. Гипо- и авитаминоз могут воз­никнуть и вследствие нарушения обмена веществ, когда организм не воспринимает некоторые вита­мины.

Традиционно витамины обозначают буквами ла­тинского алфавита А, В, С, D и т.д. Сейчас кроме буквенного обозначения витамины получили и химические названия (например, витамин С называется еще аскорбиновой кислотой).

Витамины в зависимости от того, растворяются они в воде или жирах, делятся на две группы: водорастворимые и жирорастворимые. К водорастворимым относятся витамины групп В, С и другие, а к жирорастворимым — витамины групп A, D, К и витамин Е.

Другой группой биологически активных веществ, играющих важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности человека и животных, являются гормоны.

Гормоны - органические вещества, способ­ные включаться в цикл биохимических реакций и ре­гулировать обмен веществ и энергии. Они вырабатываются железами внутренней секреции человека, позвоночных и некоторых беспозвоноч­ных животных.

Так же действуют и нейрогормоны, вырабатываемые определенными не­рвными клетками (например, адреналин и норадреналин). Как и гормоны, они поступают в кровь или другие жидкости тела и принимают участие в регу­ляции обмена веществ, деятельности желез внутрен­ней секреции, тонуса неисчерченной мускулатуры, поддержании постоянства внутренней среды орга­низма. Химическая природа гормонов и нейрогормонов может быть разной.

Гормоны могут быть белковой природы (гормон роста, гормоны поджелудочной железы — инсулин и глюкагон и др.). производными аминокислот (гор­мон щитовидной железы - тироксин, гормоны над­почечников - адреналин и норадреналин и др.), липидной природы (половые гормоны и др.).

Характерными особенностями гормонов и нейро- гормонов являются:

1. Высокая биологическая активность. Гормо­ны оказывают влияние на клетки, ткани и органы в незначительных концентрациях.

2. Высокая специфичность. Они влияют только на определенные процессы в определенных тканях и органах. Гормоны и нейрогормоны действуют толь­ко на те клетки (так называемые клетки-мишени), которые имеют особые рецепторы, способные их рас­познавать.

3. Дистанционность действия. Гормоны и ней­рогормоны с током крови могут переноситься на зна­чительные расстояния от места их образования к клеткам-мишеням.

4. Относительно короткое время существова­ния в организме - несколько минут или часов, пос­ле чего определенный гормон или нейрогормон под действием специфического фермента теряет свою активность.

Под контролем гормонов и нейрогормонов происхо­дят все этапы индивидуального развития человека и животных, а также все процессы жизнедеятельно­сти. Они обеспечивают приспособления к измене­ниям условий внешней и внутренней среды орга­низма, регуляцию активности ферментов. Если определенные гормоны вырабатываются в организ­ме в недостаточном количестве или не вырабатыва­ются вообще, наблюдают нарушения развития и обмена веществ разной степени тяжести. Так же отрицательно на организм влияет и чрезмерное образование определенных гормонов. Вы уже знаете, что при недостаточном образовании в организме человека гормона роста развивается карликовость, а при чрезмерном — гигантизм.

К биологически активным веществам, вырабаты­ваемым в организме растений и грибов, относятся фитогормоны и алкалоиды.

У высших растений и грибов обнаружены фитогормоны. Это биологически активные ве­щества, имеющие разное химическое строение и об­разующиеся в определенных клетках. Как и гормо­ны животных, они способны в малых количествах регулировать и координировать индивидуальное развитие и рост растений.

Фитогормоны влияют практически на все процес­сы развития растений: деление и рост клеток, диф­ференцирование тканей, формирование органов, развитие почек, прорастание семян и т.д. Одни из фитогормонов стимулируют эти процессы, другие, наоборот, угнетают. Фитогормонам, как и гормонам животных, свой­ственна дистанционность действия, однако их специ­фичность выражена слабее: различные фитогормо­ны при определенных условиях и концентрациях проявляют подобное действие.

Алка­лоиды - это органические биологически активные вещества в основном растительного происхожде­ния. Большинство алкалоидов ядовиты для живот­ных и человека, а некоторые из них оказывают наркотическое действие (никотин, морфин и др.). Алка­лоиды обнаружены приблизительно у 2 500 видов по­крытосеменных растений (в основном из семейств Пасленовые, Лилейные, Маковые, Коноплевые). Зна­чение алкалоидов в жизни растений, по-видимому, заключается в защите от поедания их животными. Некоторые алкалоиды в малых дозах используются в медицине в качестве лекарств (атропин, морфин, кофеин и др.); алкалоид хинин применяют при ле­чении малярии: он угнетает жизнедеятельность малярийного плазмодия в эритроцитах человека.

Особая группа биологически активных веществ — антибиотики — био­логически активные вещества, вырабатываемые микроорганизмами. Эти соединения влияют на клетки других микроорганизмов, тормозя их разви­тие или убивая их.

Человек широко использует антибиотики для ле­чения заболеваний, вызванных болезнетворными бактериями или грибами (пенициллин, тетрациклин, нистатин и др.). Некоторые антибиотики тормозят рост злокачественных опухолей, угнетая размноже­ние раковых клеток.

Биологически активные соединения играют важ­ную роль и как факторы влияния на особей своего и других видов. Так, насекомые с помощью различных биологически активных веществ способны привле­кать особей противоположного пола или отпугивать врагов. Растения с помощью биологически активных веществ могут угнетать рост других. Взаимовлияние между различными видами растений человек дол­жен учитывать, высевая их на одном участке или во время планирования севосмен.

ВОПРОСЫ

1. Определите соответствие между названиями соединений и их характеристиками:

1) витамины а) органические вещества, способные

включаться в цикл биохимических

реакций и регулировать обмен

веществ и энергии. Вырабатываются

железами внутренней секреции чело-

века, позвоночных и некоторых бес-

позвоночных животных

 2) гормоны б) биологически активные вещества,

которые вырабатываются микроорга-

низмами. Влияют на клетки других

микроорганизмов, тормозя их разви-

тие или убивая их.

 3) алкалоиды в) органические биологически актив-

ные вещества в основном раститель-

ного происхождения. Большинство из

них ядовитые для человека и живот-

ных

4) антибиотики г) биологически активные низкомоле-

кулярные органические вещества раз-

нообразного строения, необходимые

для жизнедеятельности всех живых

организмов. Принимают участие в об-

мене веществ и превращении энергии,

преимущественно как компоненты

сложных ферментов

д) органические вещества, полимеры,

которые принимают участие в процес-

сах сохранения, передачи и реализа-

ции наследственной информации

2. Допишите предложения

При нехватке в организме витаминов развивается заболевание __________________________, при отсут-

ствии - ________________________, при ____________

___________________ - гипервитаминоз.

В отличие от гормонов, факторы роста, как правило, продуцируются _________________________ клетками,

которые расположены ___________________________

______________________________________________.

3. Дайте определение.

Фитогормоны – это _______________________________

______________________________________________________________________________________________

4. Обозначьте знаком «+» все правильные ответы:

 А. Витамины А и D содержатся только в продуктах животного происхождения

 Б. Некоторые витамины могут в небольшом количестве синтезироваться в организме человека и животных из предшественников (провитаминов)

 В. Витамины в организме человека и животных могут синтезировать абиотические микроорганизмы

 Г. Образовывающихся в организме человека витаминов достаточно для обеспечения его нормальной жизнедеятельности

 Д. Характерными чертами гормонов и нейрогормонов является их низкая биологическая активность

1. Группа водорастворимых витаминов:

 а) В;  б) С;  в) А;  г) Е.

2. Биохимическая природа гормонов:

 а) белки;  б) липиды;

 в) производные аминокислот;  г) углеводы

3. Для гормонов не характерна:

 А) высокая специфичность;

 Б) высокая биологическая активность;

 В) дистантность действия;

 Г) значительная длительность существования в

организме

Практическая работа № 2