">Лекция № 2
">Нуклеиновые кислоты, АТФ и другие органические соединения клетки
"> ">Типы нуклеиновых кислот ">. В клетках имеется два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Эти биополимеры состоят из мономеров, называемых нуклеотидами. Нуклеотиды ДНК и РНК сходны в основных чертах строения. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов, оторые соединены прочными химическими связями.
"> Каждый из нуклеотидов, входящих в состав РНК, содержит пятиуглеродный сахар рибозу; одно из 4 азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин, тимин (А, Г, Ц, Т); остаток фосфорной кислоты.
"> Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат пятиуглеродный сахар дезоксирибозу; одно из 4 азотистых оснований: аденин, цитозин, гуанин, тимин (А, Г, Ц, Т); остаток фосфорной кислоты.
"> В составе нуклеотидов к молекуле рибозы (или дезоксирибозы) с одной стороны присоединено азотистое основание, а с другой остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды соединяются между собой в длинные цепи. Остов такой цепи образуют регулярно чередующиеся остатки сахара и фосфорной кислоты, а боковые группы этой цепи 4 типа нерегулярно чередующихся азотистых оснований.
"> Молекула ДНК представляет собой структуру, состоящую из 2 нитей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями.
"> Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью. Особенностью структуры ДНК является то, что против азотистого основания А в одной цепи лежит азотистое основание Т в другой цепи, а против азотистого основания Г всегда расположено азотистое основание Ц. Схематически сказанное можно выразить следующим образом:
">А (аденин) Т (тимин)
">Т (тимин) А (аденин)
">Г (гуанин) Ц (цитозин)
">Ц (цитозин) Г (гуанин)
"> Эти пары оснований называют комплементарными основаниями (дополняющими друг друга). Нити ДНК, в которых основания расположены комплементарно друг другу, называют комплементарными нитями.
"> Модель строения молекулы ДНК предложили Дж. Уотсон и Ф. Крик в 1953 г. Она полностью подтверждена экспериментально и сыграла важную роль в развитии молекулярной биологии и генетики. Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК определяет порядок расположения аминокислот в линейных молекулах белков, т.е. их первичную структуру. Набор белков определяет свойства клетки и организма. Молекулы ДНК хранят сведения об этих свойствах и передают их поколениям потомков, т.е. являются носителями наследственной информации. Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток и в небольшом количестве в митохондриях и хлоропластах.
"> ">Основные виды РНК ">. Наследственная информация, хранящаяся в молекулах ДНК, реализуется через молекулы белков. Информация о строении белка передается в цитоплазму особыми белками РНК, которые называются информационными (иРНК). Информационная РНК переносится в цитоплазму, где с помощью специальных органоидов рибосом идет синтез белка. Именно информационная РНК, которая строится комплементарно одной из нитей ДНК, определяет порядок расположения аминокислот в белковых молекулах.
"> В синтезе белка принимает участие и другой вид РНК транспортная (тРНК), которая подносит аминокислоты к месту образования белковых молекул рибосомам.
"> Каждая молекула РНК в отличие от молекулы ДНК представлена одной нитью; вместо дезоксирибозы она содержит рибозу и вместо тимина урацил.
">Итак, нуклеиновые кислоты выполняют в клетке важнейшие биологические функции. В ДНК хранится наследственная информация о всех свойствах клетки и организма в целом. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка.
">АТФ ">.
"> В любой клетке, кроме белков, жиров, полисахаридов и нуклеиновых кислот, насчитывается несколько тысяч других органических соединений. Их можно условно разделить на конечные и промежуточные продукты биосинтеза и распада.
"> Конечными продуктами биосинтеза называют органические соединения, которые играют самостоятельную роль в организме или служат мономерами для синтеза биополимеров.К числу конечных продуктов биосинтеза относятся аминокислоты, из которых в клетках синтезируются белки; нуклеотиды мономеры, из которых синтезируются нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК); глюкоза, которая служит мономером для синтеза гликогена, крахмала, целлюлозы.
"> ">Аденозинфосфорные кислоты ">. Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены еще 2 остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, передачи нервных импульсов, свечений, т.е. для всех процессов жизнедеятельности.
"> Витамины. К конечным продуктам биосинтеза принадлежат витамины. К ним относят жизненно важные соединения, которые организмы данного вида не способны синтезировать сами, а должны получать в готовом виде извне. Например, витамин С (аскорбиновая кислота) синтезируется в клетках большинства животных. Недостаток ряда витаминов в организме человека и животных ведет к нарушению работы ферментов и является причиной тяжелых заболеваний авитаминозов.
Тема: АТФ и другие органические соединения клетки /
Этапы урока Время Ход урока
Деятельность учителя Деятельность ученика
I.Оргмомент Оргмомент
II. Проверка д/з 1520 мин. 1. ученик у доски сравнительная характеристика ДНК и РНК
2. ученик характеристика ДНК
3. ученик характеристика РНК
4. построение участка молекулы ДНК
5. принцип комплементарности. В чем он заключается. Изобразить на доске.
III.Изучение нового материала 20 мин. АТФ и прочие органические соединения клетки
1. Что такое энергия,Какие виды энергии вам известны?
2. Почему для жизнедеятельности любого организма необходима энергия?
3. Какие витамины вам известны? Какова их роль?
АТФ. Строение. Функции. Нуклеотиды являются структурной основой для целого ряда важных для
жизнедеятельности органических веществ. Наиболее широко распространенными среди них
являются макроэргические соединения (высокоэнергетические соединения, содержащие богатые
энергией, или макроэргические, связи), а среди последних - аденозинтрифосфатп (АТФ).
АТФ состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и (в отличие от нуклеотидов ДНК и
РНК) трех остатков фосфорной кислоты (рис. 21).
АТФ - универсальный хранитель и переносчик энергии в клетке. Практически все идущие в клетке
биохимические реакции, которые требуют затрат энергии, в качестве ее источника используют АТФ.
При отделении одного остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ),
если отделяется еще один остаток фосфорной кислоты (что бывает крайне редко), то АДФ
переходит в аденозинмонофосфат (АМФ). При отделении третьего и второго остатков фосфорной
кислоты освобождается большое количество энергии (до 40 кДж). Именно поэтому связь между
этими остатками фосфорной кислоты называют макроэргической (она обозначается символом ~).
Связь между рибозой и первым остатком фосфорной кислоты макроэргической не является, и при ее
расщеплении выделяется всего около 14 кДж энергии.
АТФ + H2O АДФ + H3PO4+ 40 кДж,
АДФ + H2O – АМФ + H3PO4 + 40кДж,
Макроэргические соединения могут образовываться и на основе других нуклеотидов. Например,
гуанозинтрифосфат (ГТФ) играет важную роль в ряде биохимических процессов, однако АТФ
является наиболее распространенным и универсальным источником энергии для большинства
биохимических реакций, протекающих в клетке. АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях,
пластидах и ядрах.
Витамины. Биологически активные органические соединения - витамины (от лат, vita - жизнь)
совершенно необходимы в малых количествах для нормальной жизнедеятельности организмов. Они
играют важную роль в процессах обмена, часто являясь составной частью ферментов.
Витамины были открыты русским врачом Н. И. Луниным в 1880 г. Термин «витамины» предложен в
1912 г. польским ученым К. Функом. В настоящее время известно около 50 витаминов. Суточная
потребность в витаминах очень мала. Так, для человека меньше всего требуется витамина В12 -
0,003 мг/сут, а больше всего - витамина С - 75 мг/сут.
Витамины обозначают латинскими буквами, хотя у каждого из них есть и название. Например,
витамин С - аскорбиновая кислота, витамин А - ретинол и так далее. Одни витамины
растворяются в жирах, и их называют жирорастворимыми (A, D, Е, К), другие - растворимы в воде
(С, В, РР, Н) и соответственно называются водорастворимыми.
Как недостаток, так и избыток витаминов может привести к серьезным нарушениям многих
физиологических функций в организме.
«Органическая шерсть» - Комплект для новорожденного. Содержите малыша в комфортном тепле и не сковывает движения. Энергетика шерсти похожа на энергетику мамы. Поглощает влагу. Рост 86, 1-2 года Вкладыши для груди. Одежда Organic & Natural ™ Baby из органической шерсти: Нежная и мягкая. Нежная шерсть и наружный шов не раздражает кожу малыша.
«Уроки по органической химии» - Качественная и количественная Фактическая. Термин «органические вещества» введен в науку Й.Я.Берцелиусом в 1807 году. Phosphorus. М.Бертло синтезирует жиры (1854 г.). Классификация органических веществ. А.М.Бутлеров синтезирует сахаристое вещество (1861 г.). Вопросы. А.Кольбе синтезирует уксусную кислоту (1845 г.).
«Эволюция органического мира» - Копчик человека. Гоацин - современная птица, некоторыми признаками сходная с археоптериксом. Интернет источники. Эволюция. Ехидна. Казуар – австралийский страус. Утконос. Изучив материал темы «Доказательства эволюции органического мира» Вы должны уметь: Доказательства эволюции органического мира. Одиннадцатилетний Прутвирай Патил из деревни Сангливади в индийском штате Махараштра.
«Органические вещества клетки» - Спасибо за внимание. Каковы функции углеводов и липидов? Органические вещества, входящие в состав клетки. Вывод. Липиды. Перечислите функции белков. Закрепление. Сделать вывод. Повторить домашнее задание Изучить новую тему. Углеводы состоят из атомов углерода и молекул воды. Какие органические вещества входят в состав клеток?
«Шиповые соединения» - Для упрочнения соединений применяют нагели. Косую стамеску для чистового точения затачивают с двух сторон. Рабочая часть долота имеет форму клина с углом 35 . В зависимости от вида клея изделие выдерживают в сжатом состоянии до 24 ч. Долото предназначено для долбления гнезд и проушин. Характерным элементом фасонных деталей являются галтели.
«Биологически активные соединения» - Мировое производство важнейших жиров и масел. Латанопрост (Ксалатан) – антиглаукомное средство (на основе синтетического простагландина группы F2a). Каскад арахидоновой к-ты. Простые липиды – воски. Первичная классификация липидов биологических мембран. Биологически активные соединения живых организмов.
Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярные органические соединения, образованные остатками нуклеотидов.
Нуклеотид - фосфорные эфиры нуклеозидов, ноклиозидфосфаты.
Макроэргическая связь - это ковалентные связи, которые гидролизуются с выделением значительного кол-ва энергии.
Комплементарностью - взаимное соответствие молекул биополимеров или их фрагментов, обеспечивающее образование связей между пространственно взаимодополняющими (комплементарными) фрагментами молекул или их структурных фрагментов вследствие супрамолекулярных взаимодействий.
2) В молекуле ДНК присутствуют нуклеотиды четырех типов: дезоксиаденозин монофосфат (dAMP), дезоксигуанозинмонофосфат (dGMP), дезокситимидинмонофосфат(dТМР),дезоксицитадинмонофосфат(с!СМР).
3) 1) обеспечивает сохранение и передачу генетической информации от клетки к клетке и от организма к организму;
2) регуляция всех процессов, происходящих в клетке.
4) 1. ДНК содержит сахар дезоксирибозу, РНК - рибозу, у которой есть дополнительная, по сравнению с дезоксирибозой, гидроксильная группа. Эта группа увеличивает вероятность гидролиза молекулы, то есть уменьшает стабильность молекулы РНК.
2. Нуклеотид, комплементарный аденину, в РНК не тимин, как в ДНК, а урацил - неметилированная форма тимина.
3. ДНК существует в форме двойной спирали, состоящей из двух отдельных молекул. Молекулы РНК, в среднем, гораздо короче и преимущественно одноцепочечные.
5) Рибонуклеи́новые кисло́ты (РНК) - нуклеиновые кислоты, полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания - аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин). Эти молекулы содержатся в клетках всех живых организмов, а также в некоторых вирусах.
Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) - один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках - долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.
6) АТФ - это главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов. АТФ - Аденозинтрифосфа́т
7) АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.
8) Витамины - это группы сравнительно низкомолекулярных органических соединений разнообразной химической природы. По растворимости они подразделяются на две большие группы: растворимые в жирах и растворимые в воде.
Конспект урока по биологии в 10 классе
Тема урока: «АТФ и др. орг. соединения клетки»
Цель урока: изучить строение АТФ.
1. Обучающие:
- познакомить учащихся со строением и функциями молекулы АТФ;
- познакомить с другими органическими соединениями клетки.
- научить школьников расписывать гидролиз перехода АТФ в АДФ, АДФ в АМФ;
2. Развивающие:
- сформировать у учащихся личностную мотивацию, познавательный интерес к данной теме;
- расширить знания о энергии химических связей и витаминах
- развить интеллектуальные и творческие способности учащихся, диалектическое мышление;
- углубить знания о взаимосвязи строения атома и структурой ПСХЭ;
- отработать навыки образования АМФ из АТФ и наоборот.
3. Воспитательная:
- продолжить развивать познавательный интерес строения элементов молекулярного уровня любой клетки биологического объекта.
- сформировать толерантное отношение к своему здоровью, зная какую роль играют витамины в организме человека.
Оборудование: таблица, учебник, мультимедийный проектор.
Тип урока: комбинированный
Структура урока :
- Опрос д/з;
- Изучение новой темы;
- Закрепление новой темы;
- Домашнее задание;
План урока:
- Строение молекулы АТФ, функция;
- Витамины: классификация, роль в организме человека.
Ход урока.
I . Организационный момент.
II . Проверка знаний
- Строение ДНК и РНК (устно)- фронтальный опрос.
- Построение второй цепочки ДНК и и-РНК (3-4 чел.)
- Биологический диктант (6-7) 1 вар. нечетные номера, 2 вар.-четные
1) Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК?
2) Если нуклеотидный состав ДНК -АТТ-ГЦГ-ТАТ-, то каким должен быть нукеотидный состав и-РНК?
3) Укажите состав нуклеотида ДНК?
4) Какую функцию выполняет и-РНК?
5) Что является мономерами ДНК и РНК?
6) Назовите основные отличия и-РНК от ДНК.
7) Прочная ковалентная связь в молекуле ДНК возникает между: …
8) Какой из видов молекул РНК имеет самые длинные цепочки?
9) Какой вид РНК вступает в реакцию с аминокислотами?
10) Какие нуклеотиды входят в состав РНК?
2) УАА-ЦГЦ-АУА
3) Остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин
4) Снятие и перенос информации с ДНК
5) Нуклеотиды,
6) Одноцепочная, содержит рибозу, передает информацию
7) Остаток фосфорной кислоты и сахарами соседних нуклеотидов
10) Аденин, урацил, гуанин, цитозин.
(ноль ошибок - «5», 1 ош - «4», 2 ош. - «3»)
III . Изучение нового материала
Какие виды энергии вам известны? (Кинетическая, потенциальная.)
Эти виды энергии вы изучали на уроках физики. В биологии тоже есть свой вид энергии - энергия химических связей. Предположим, вы выпили чай с сахаром. Пища поступила в желудок, там разжижается и направляется в тонкий кишечник, где идет её расщепление: крупные молекулы до мелких. Т.е. сахар-это углевод дисахарид, который расщепляется до глюкозы. Она расщепляется и служит источником энергии, т.е.50%энергии рассеивается в виде теплоты для поддержания постоянной t тела, и 50% энергии, которая превращается в энергию АТФ, она хранится для нужд клетки.
Итак, цель урока - изучить строение молекулы АТФ.
- Строение АТФ и ее роль в клетке (Объяснение учителя с использованием таблиц и рисунков учебника.)
АТФ был открыт в 1929 г. Карлом Ломанном, а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке. АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях, ядре.
АТФ - аденозинтрифосфат - нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и 3-х остатков Н3РО4, соединенных поочередно.
- Витамины и другие органические соединения клетки.
Кроме изученных органических соединений (белки, жиры, углеводы) есть органические соединения- витамины. Вы едите овощи, фрукты, мясо? (Да, конечно!)
Все эти продукты содержат большое количество витаминов. Для нормального функционирования нашего организма витаминов, поступающих с пищей, нужно небольшое количество. Но не всегда тот объём продуктов, который мы употребляем, способен восполнить наш организм витаминами. Одни витамины организм может синтезировать сам, другие же поступают только с пищей (н., витамин К, С).
Витамины - группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы.
Все витамины принято обозначать буквами латинского алфавита-А, В, D, F...
По растворимости в воде и в жирах витамины делят на:
ВИТАМИНЫ
Жирорастворимые Водорастворимые
Е, A, D К С, РР, В
Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов .
Витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ . Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения.
Большинство витаминов не синтезируются в организме человека, поэтому они должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок.
С нарушением поступления витаминов в организм связаны два принципиальных патологических состояния:
Гиповитаминоз - недостаток витамина.
Гипервитаминоз - избыток витамина.
Авитаминоз - полное отсутствие витамина.
IV . Закрепление материала
Обсуждение вопросов в ходе фронтальной беседы:
- Как устроена молекула АТФ?
- Какое значение играет АТФ в организме?
- Как образуется АТФ?
- Почему связи между остатками фосфорной кислоты называются макроэргическими?
- Что нового вы узнали о витаминах?
- Зачем нужны витамины в организме?
V . Задание на дом
Изучить § 1.7 «АТФ и другие органические соединения клетки», ответить на вопросы в конце параграфа, конспект выучить
