ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.08.2024
Просмотров: 34
Скачиваний: 0
Конспект лекции № 1.
Тема. Введение в биологию. Атомный (элементарный) и молекулярный уровень организации живого (белки).
Биология - наука (слово) о жизни.
Жизнь- сложная открытая саморегулирующаяся, самовоспроизводящаяся система, постоянно обменивающаяся с окружающей средой веществом и энергией.
Разделами биологии можно считать все науки, которые имеют отношение к живым организмам. Это: физиология, ботаника, патология, микробиология, биохимия, молекулярная биология, фармакология, фармакотерапия...
Рост значения биологии в подготовке провизоров сопряжен с ростом требований к их теоретической общемедицинской подготовке. Расширение номенклатуры готовых лекарственных форм и препаратов - аналогов по действию требует большее число провизоров- консультантов, которые понимают механизмы этого действия. Они должны грамотно предлагать препараты клиентам и давать советы врачам.
Принципиальные отличия живого от неживого давно пытаются понять. Одно из важных отличий связывают с отношением живых и неживых систем ко второму закону термодинамики. Только живые системы и системы, созданные разумными существами, могут не подчиняться важнейшему аспекту этого универсального закона физики. Второй закон термодинамики - закон увеличения хаоса. Все неорганические системы стремятся к минимальному содержанию энергии и к максимуму энтропии, как меры неупорядоченности (степени хаоса). Во вселенной все известные неживые системы теряют энергию и упрощаются. Наоборот, живые системы усложняются и увеличивают энергию системы, что снижает энтропию. Так, например, из желудя вырастает дуб, а одна клетка - зигота становится человеком, состоящим из сотни триллионов клеток. Когда организм теряет жизнь, второй закон термодинамики начинает действовать в полном объеме. Разлагающиеся трупы теряют энергию и упрощаются вплоть до органических молекул.
Признаки жизни
1. Питание - получение материала для строительства тела.
Пища состоит из белков, липидов, углеводов, витаминов, минеральных веществ, которые используются, для построения человеческого тела.
2. Дыхание - получение окислителя.
Люди и большинство других живых существ используют для этого кислород.
3. Выделение - удаление отработанных продуктов метаболизма.
Выведение из организма конечных продуктов белкового обмена (мочевина, мочевая кислота) при работе почек.
4. Раздражимость - способность реагировать на изменения в среде обитания.
Рефлекторное одергивание руки при контакте с горячим предметом (утюгом, угольком).
5. Подвижность- движение организма в среде обитания и целенаправленное перемещение веществ по организму.
Транспорт глюкозы из листьев в стебель и корни растений.
6. Рост - увеличение размеров и самообновление живой системы.
Масса ребенка в течение первых 15 лет жизни увеличиваются от 3,5 до 80 кг: а рост от 50 до 180 см. Обновление кожи и других органов у взрослых людей не прекращается до смерти.
7. Размножение - способность воспроизводить себе подобные живые системы (характерно для вида в целом, а не для каждой особи).
В пчелиной семье трутни и матка производят на свет новых пчел, а рабочие пчелы, хотя и живые организмы, не участвуют в размножении.
Уровни организации живого.
1. Атомный (элементарный) уровень - это уровень, на котором рассматривают роль отдельных химических элементов в живом организме (Fe, F, I, Se, Na ...).
2. Молекулярный уровень. На этом уровне рассматривают молекулярные компоненты живых организмов (белки, липиды, углеводы, ДНК, РНК...).
3. Субклеточный уровень (органоидов). На этом уровне рассматривают органоиды клетки (миофибриллы, митохондрии, ядра, лизосомы...).
4. Клеточный уровень. На этом уровне рассматривают строение и функции отдельных клеток (бактерий, гепатоцитов, лейкоцитов...).
Клеточная теория (Шванн, Шлейден)- одно из важных биологических обобщений. Согласно этой теории все организмы имеют клеточное строение. Клетки, имеющие ядро - эукариоты (лейкоцит человека, амеба дизентерийная). Клетки, не имеющие ядра - прокариоты (стафилококки, кишечные палочки).
5. Тканевый уровень. На этом уровне рассматривают ткани организмов (эпителиальную, соединительную, нервную, мышечную).
6. Органный уровень. На этом уровне рассматривают отдельные органы (печень, кожа, почки, сердце...).
7. Системноорганный уровень. На этом уровне рассматривают системы органов (выделительную, пищеварительную, дыхательную...).
8. Организменный уровень. На этом уровне рассматривают целые организмы (человек, морская свинка, лягушка, гельминт, бактерия...)
9. Популяционно-видовой уровень. На этом уровне рассматривают группы особей одного вида (штамм стафилококков, колонию грызунов, человечество...).
10. Биогеоценотический уровень. На этом уровне рассматривают взаимодействие разных видов животных в среде обитания (биогеоценозах леса, озера, луга, тундры, пустыни...).
Относительно простых живых организмов (бактерии, некоторые водоросли, простейшие) организменный и клеточный уровни совпадают, а тканевый, органный, системно-органный отсутствуют.
Атомный или элементарный уровень организации живого. Основные химические элементы живого и примеры их роли в живых системах.
1.Макроэлементы: О, C, H, N, P, S, Na, K, Ca, Fe, Mg и др.
2. Микроэлементы: Cu, I, F, Co, Mo, Mn, Ni, Zn и др.
3. Ультрамикроэлементы:U, Au, Be, Hg, Cz, Se, Li и др.
Деление химических элементов на группы достаточно условно. Их значение для живого организма непропорционально их количеству. У одних элементов могут быть множественные функции, а роль других не слишком ясна.
Углерод, кислород, азот, водород - это базовые химические элементы органических молекул и воды, а кислород еще и главный окислитель для большинства живых организмов.
Фосфор можно отнести к базовым элементам. Фосфор - компонент ДНК, РНК, АТФ. Без фосфора нет ДНК, а без ДНК нет жизни.
Сера - компонент некоторых аминокислот, а без аминокислот нет белков.
Натрий и калий обеспечивают электрические процессы в мембранах живых клеток.
Кальций - активный участник сокращения мышц.
Железо - компонент гемоглобина крови.
Магний входит в состав хлорофилла, без которого растения не усваивают солнечную энергию.
Медь входит в состав окислительных ферментов.
Йод компонент гормонов щитовидной железы.
Фтор обеспечивает нормальную функцию эмали зубов.
Кобальт входит в состав витамина B12.
Физиологическая роль ультрамикроэлементов часто не ясна. В ряде случаев они обладают полезными свойствами, а иногда их обнаружение в организме связывают со случайным попаданием, что может быть вредным для организма. Так, наличие в организме человека селена связывают с усилением защиты клеточных мембран от свободнорадикального перекисного окисления, а обнаружение избытка лития связывали с проявлением у людей психических расстройств.
Молекулярный уровень организации живого (белки).
Роль воды в организме. Самая распространенная молекула в организме - это молекула воды (Н2О). Вода единственный универсальный растворитель и среда для химических реакций обмена веществ. Она принимает активное участие во многих биохимических реакциях (в т. ч. при метаболизме лекарственных веществ).
Основные группы органических молекул живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы.
Соединения разных групп органических соединений называют по составу их компонентов, например, соединения белков с углеводами называют гликопротеидами, с липидами- липопротеидами, с нуклеиновыми кислотами - нуклеопротеидами. Возможны еще более сложные комплексы органических веществ, например, гликолипопротеиды, которые состоят из углевода, липида и белка
Белки (протеины)- биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Известно более 100 аминокислот, но только 20 их них кодируются триплетным кодом в ДНК всех живых организмов. Аминокислоты делят на «заменимые» и «незаменимые» для людей.
Общая формула аминокислот H2N-HCR-COOH, где R-радикал, по которому они отличаются друг от друга. Аминокислоты амфотерные соединения, связывающиеся в молекулы белка пептидными связями. При образовании дипептида происходит реакция:
H2N-HCR1-COOH + H2N-HCR2-COOH = H2N-HCR1-OC-NH-HCR2-COOH + H2O
С точки зрения химического строения белков (протеинов) выделяется:
- первичная структура - последовательная цепочка аминокислот, соединенная пептидными связями;
- вторичная структура - цепочка сворачивается в спираль;
- третичная структура - спираль скручивается в глобулу (шарик, глыбку);
- четвертичная структура - несколько глобул образуют крупный конгломерат.
Функции белков.
1. Структурная (строительная). Белки входят в состав или являются частью клеточных мембран, ферментов, пищевых продуктов, рецепторов, гемоглобина, антител, микрофиламентов мышечных клеток, гормонов, нуклеопротеидов ДНК...
2. Ферментативная. Белки - катализаторы биохимических реакций. Ферменты не только ускоряют реакции. Без ферментов скорость большего числа биохимических реакций была бы нулевой.