Клеточная оболочка, её структуры. Молекулярная организация и функции биологической мембраны. Виды транспорта веществ.

Клетки многоклеточных организмов, как животных, так и растительных, обособленны от своего окружения оболочкой. 

Оболочки в растительных клетках состоят из клетчатки или пектина.

Клеточная оболочка, или плазмалемма, животных клеток образованна мембраной, покрытой снаружи слоем гликокаликса толщиной 10-20 нм.

Основными составляющими гликокаликса служат комплексы полисахаридов с белками (гликопротеины) и жирами (гликолипиды). Изнутри к мембране примыкает кортикальный слой цитоплазмы (0,1-0,5 мкм), в котором не встречаются рибосомы и пузырьки, но в значительном количестве находятся микротрубочки и микрофиламенты, имеющие в своем составе сократимые белки.

Плазмалемма  выполняет отграничивающую, барьерную, транспортную и рецепторную функцию, регулирует химический состав внутренней среды клетки, в ней расположены молекулы рецепторов, которые избирательно распознают определенные биологически активные в-ва (гормоны).

Биологическая мембрана- тонкие пограничные структуры молекулярных размеров, расположенные на поверхности клеток и субклеточных частиц, а также канальцев и пузырьков. Особенности мембраны: она плотная, тонкая, пластичная, пронизана каналами и полярна (снаружи +, внутри -)

Мембрана состоит из бимолекулярного слоя липидов. Гидрофобные участки их молекул повернуты друг к другу, а гидрофильные – находятся на поверхности слоя.

Разнообразные белковые молекулы встроены в этот слой или размещены на его поверхности. Они выполняют ряд функций:

· Отграничивающую

· регуляции и обеспечения избирательной проницаемости веществ (транспорт ионов, сахаров, аминокислот, и других продуктов обмена веществ)

· образования поверхностей раздела между водной и неводной фазами с размещением на этих поверхностях ферментных коплексов.

Благодаря присутствию липидов (жировых в-в) мембраны образуют гидрофоюную внутриклеточную фазу как компартмент для химических реакций в неводной среде. Молекулярный состав мембран – набор соединений и ионов, размещающихся на поверхностях, различаются от структуры к структуре. Этим достигается функциональная специализация мембран клетки. Включение в мембрану клетки молекул рецепторов делает ее восприимчивой к биологически активным соединениям, например, гормонам, что способствует проявлению разности биоэлектрических потенциалов.

Виды транспорта веществ:

Пассивный транспорт- перенос веществ из области высокой концентрации в область низкой концентрации

· прямая диффузия (транспорт H2O, газов, неполярных молекул через липидный слой)

· облегченная диффузия через мембранные каналы транспорт с помощью каналообразующих белков

Активный транспорт – с затратой энергии против электрохимического градиента. Это происходит с помощью белков – переносчиков, а источник энергии молекулы АТФ

Виды активного транспорта:

· эндоцитоз (поглощение клеткой макромолекул), пинацитоз и фагоцитоз-только животные

· экзоцитоз ( из клетки выводятся различные макромолекулы)

· калий-натриевый насос.

Структура ДНК. Модель Дж. Уотсона и Ф. Крика. Свойства и функции наследственного материала.

ДНК состоит из двух цепей, комплементарных друг другу и антипараллейных.

1) Комплементарнсть: А=Т; Ц=Г;

2) Антипараллельность –5’- конец одной цепи соединяется с 3’-концм другой, и наоборот;

3) Количество пуриновых оснований ( А+Г) = количество пиримидиновых оснований ( Т+Ц);

4) Пространственная конфигурация молекулы ДНК представляет правозакрученную двойную спираль, в которой азотистой основание ориентировано внутрь спирали.

Биологическая роль ДНК:

· Хранение

· Самовоспроизведение ( репликация)

· Передача наследственной информации от клетки к клетки

Функции ДНК:

1) обеспечивает сохранение и передачу генетической информа­ции от клетки к клетке и от организма к организму, что связано с ее способностью к репликации;

2) регуляция всех процессов, происходящих в клетке, обеспе­чиваемая способностью к транскрипции с последующей тран­сляцией.

Процесс самовоспроизведения (авто-репродукции) ДНК назы­вается репликацией. Репликация обеспечивает копирование гене­тической информации и передачу ее из поколения в поколение, генетическую идентичность дочерних клеток, образующихся в результате митоза, и постоянство числа хромосом при митоти-ческом делении клетки.

Репликация происходит в синтетический период интерфазы митоза. Фермент репликаза движется между двумя цепями спира­ли ДНК и разрывает водородные связи между азотистыми осно­ваниями. Затем к каждой из цепочек с помощью фермента ДНК-полимеразы по принципу комплементарности достраиваются нуклеотиды дочерних цепочек. В результате репликации образу­ются две идентичные молекулы ДНК. Количество ДНК в клетке удваивается. Такой способ удвоения ДНК называется полукон­сервативным, так как каждая новая молекула ДНК содержит одну «старую» и одну вновь синтезированную полинуклеотидную цепь.

Самовоспроизведение генетического материала. Репликация ДНК.

Репликация ДНК – процесс, приводящий к удвоению молекулы ДНК

Полуконсервативный путь комплементарности – клетка дочерняя молекулы ДНК состоит из 1 материнской и 1 вновь синтезируемой нити.

Ф – ДНК-полимераза, репликон – участок молекулы ДНК, на котором происходит репликация

У прокариот 1 репликон, у эукариот – несколько на каждой хромосоме

В репликационной вилке: расплетение молекулы ДНК ( Ф- геликазы), на одной цепи – непрерывно, на другой – прерывно.

Этапы репликации на отстающей цепи:

1.Синтез РНК-затравки (праймера) Ф- РНК-полимераза

2.Синтез фрагментов Оказаки (длина 100-150 п.н.)

3.Вырезание праймеров

4.Сшивание фрагментов Оказаки, Ф- лигаза

Организация наследственного материала и про- и эукариот. Классификация нуклеотидных последовательностей в геноме эукариот (уникальные, среднеповторяющиеся, высокоповторяющиеся).

Геном – совокупность всей ДНК в гаплоидном наборе хромосом данного вида.

Геном прокариотической клетки организован в виде нуклеоида — комплекса ДНК с негистоновыми белками .

В 70г. Бригген и Дэвидс – ДНК эукариот содержит разные степени повторяемости.

Типа последовательностей:        

· уникальные – в одном экземпляре(структурные гены, кодирующие белки)               

· среднеповторяющиеся – повторяются 10-100 раз (рРНК, тРНК,гистоны)

· высокоповторяющиеся – до одного млн. копий, не содержит генов, т.е. является неинформативными

Менее 20% ДНК генома информативны; 80% неинформативны: спейсеры – участвуют ДНК, разделяющие гены), саттелитная ДНК (молчащая)