Белки свойственные данному организму: 1).Способность молекул белка обезвреживать вредные вещества, болезнетворные микроорганизмы

0

Содержание

Обмен белков, жиров и углеводов.

Поступив организм, молекулы пищевых веществ участвуют во многих реакциях. Эти реакции и другие проявления жизнедеятельности – метаболизм (обмен веществ). Пищевые вещества используются в качестве сырья для синтеза новых клеток, окисляются, доставляя энергию. Часть ее используется для синтеза новых клеток, другая часть – для функционирования этих клеток. оставшаяся энергия освобождается в виде тепла. Процессы обмена:

1.                                                      анаболитические

2.                                                      катаболитические

Анаболизм (ассимиляция) – химический процесс, при котором простые вещества объединяются между собой в сложные. Это приводит к накоплению энергии и росту. Катаболизм - диссимиляция – расщепление сложных веществ на простые с выделением энергии. Сущность обмена веществ – поступление в организм веществ, их усвоение, использование и выделение продуктов обмена. Функции метаболизма:

  • извлечение энергии из внешней среды в форме химической энергии органических веществ
  • превращение этих веществ в строительные блоки
  • сборка клеточных компонентов из этих блоков
  • синтез и разрушение биомолекул, которые необходимы для выполнения функций

Обмен белков – совокупность процессов превращения белков в организме, включая обмен аминокислот. Белки – основа всех клеточных структур, материальные носители жизни, основной строительный материал. Суточная потребность – 100 – 120гр. Белки состоят из аминокислот (23):

  • заменимые – могут образовываться из других в организме
  • незаменимые – не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей - валин, лейцин, изолейцин, лизин, аргинин, триптофан, гистидин

Этапы белкового обмена:

1.                              ферментативное расщепление белков пищи до аминокислот

2.                              всасывание аминокислот в кровь

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

3.                              превращение аминокислот в свойственные данному организму

4.                              биосинтез белков из этих кислот

5.                              расщепление и использование белков

6.                              образование продуктов расщепления аминокислот

Всосавшись в кровеносные капилляры тонкого кишечника, аминокислоты по воротной вене  поступают в печень, где используются или задерживаются. Часть аминокислот остается в крови, поступает в клетки, где из них строятся новые белки.

Период обновления белка у человека – 80 дней.  Если с пищей поступает большое количество белка, то ферменты печени отщепляют от них аминогруппы (Nh3) – дезаминирование. Другие ферменты соединяют аминогруппы с СО2, и образуется мочевина, которая поступает с кровью в почки и в норме выделяется с мочой. Белки почти не откладываются в депо, поэтому после истощения запасов углеводов и жиров используются не резервные белки, а белки клеток. Это состояние очень опасно – белковое голодание – страдают головной мозг и другие органы (безбелковые диеты). Различают белки животного и растительного происхождения. Животные белки – мясо, рыба и морепродукты,  растительные – соя, бобы, горох, чечевица, грибы, которые являются необходимыми для нормального белкового обмена.

Обмен жиров – совокупность процессов превращения жиров в организме. Жиры - энергетический и пластический материал, они входят в состав оболочек и цитоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в виде запасов в подкожной жировой клетчатке, большом и малом сальниках и вокруг некоторых внутренних органов (почки) – 30% всей массы тела.  Основная масса жиров – нейтральный жир, который участвует в жировом обмене. Суточная потребность в жирах – 100 гр.

 Некоторые жирные кислоты являются незаменимыми для организма и должны поступать с пищей – это полиненасыщенные жирные кислоты: линоленовая, линолевая, арахидоновая, гамма – аминомасляная (морепродукты, молочные продукты). Гамма – аминомасляная кислота является основным тормозным веществом в ЦНС. Благодаря ей происходит регулярная смена фаз сна и бодровствования, правильная работа нейронов.  Жиры делятся на животные и растительные (масла), которые очень важны для нормального жирового обмена.

Этапы жирового обмена:

1.                                                      ферментативное расщепление жиров в ЖКТ до глицерина и жирных кислот

2.                                                      образование липопротеидов в слизистой оболочке кишечника

3.                                                      транспорт липопротеидов кровью

4.    гидролиз этих соединений на поверхности клеточных мембран

5. всасывание глицерина и жирных кислот в клетки

6. синтез собственных липидов из продуктов распада жиров

7. окисление жиров с выделением энергии, СО2 и воды

При избыточном поступлении жиров с пищей он переходит в гликоген в печени или откладывается в запас. С пищей, богатой жирами, человек получает жироподобные вещества – фосфатиды и стеарины. Фосфатиды необходимы для построения клеточных мембран, ядер и цитоплазмы. Ими богата нервная ткань. Главным представителем стеаринов является холестерин. Норма его в плазме – 3,11 – 6,47 ммоль/л. Холестеином богат желток куриного яйца, сливочное масло, печень. Он необходим для нормального функционирования нервной системы, половой системы, из него стоятся клеточные мембраны, половые гормоны. При патологии он приводит к атеросклерозу.

Обмен углеводов – совокупность превращения углеводов в организме. Углеводы – источник энергии в организме для непосредственного использования (глюкозы)  или образования депо (гликоген). Суточная потребность – 500 гр.

Этапы углеводного обмена:

1.        ферментативное расщепление углеводов пищи до моносахаридов

2.        всасывание моносахаридов в тонком кишечнике

3.        депонирование глюкозы в печени в виде гликогена или ее непосредственное использование

4.        расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь

5.        окисление глюкозы с выделением СО2 и воды

Углеводы всасываются в ЖКТ в виде глюкозы, фруктозы и галактозы, поступают в кровь – в печень поворотной вене – глюкоза переходит в гликоген. Процесс перехода глюкозы в гликоген в печени – гликогенез. Глюкоза – постоянная составляющая часть крови (80 – 120 млг/%). Увеличение уровня глюкозы в крови – гипергликемия, уменьшение – гипогликемия. Уменьшение уровня глюкозы до 70 млг/% вызывает чувство голода, до 40 млг/% - кому. Процесс распада гликогена в печени до глюкозы – гликогенолиз. Процесс биосинтеза углеводов из продуктов распада жиров и белков – гликонеогенез. Процесс расщепления углеводов без кислорода с накоплением энергии  и образованием молочной и пировиноградной  кислот – гликолиз. При увеличении глюкозы в пище печень переводит ее в жир, который затем используется.

Питание – сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом  пищевых веществ. Оптимальное соотношение белков, жиров и углеводов для здорового человека: 1:1:4.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Обмен веществ и энергии. | Биология

Для различных процессов организма: образование веществ, мышечная работа, поддержание постоянной температуры тела необходима энергия. Основным источником энергии является энергия химических связей молекул органических соединений, получаемых с пищей углеводов, жиров, белков. При распаде органических веществ освобождается химическая энергия, которая преобразуется в другие виды энергии – электрическую (энергия нервного импульса при работе мозга, нервных клеток), тепловую (поддержание постоянной температуры тела), механическую (мышечные сокращения), химическую (биосинтез свойственных данному организму веществ). В нашем организме действует закон сохранения энергии: энергия не возникает и не исчезает, она только преобразуется, видоизменяется из одного вида в другой.

Затраченная организмом энергия восполняется питанием. Интенсивность энергетического обмена зависит от условий, в которых находится организм, пола, времени года, возраста, состояния здоровья и других факторов.

Обмен веществ – сложная цепь превращений веществ в организме, начиная с момента их поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распада. Клетки всех тканей организма образованы, главным образом, из органических веществ (углеводов, жиров, белков). Они являются также единственным источником энергии в организме. По сути дела, жизнь обусловлена свойствами именно этих веществ. В состав белков, помимо углерода, водорода, кислорода, серы и иногда и фосфора, обязательно входит азот, которого нет в углеводах и жирах. Все растительные и животные белки состоят из аминокислот, которых насчитывается около двадцати. Из различных комбинаций этих аминокислот образуются белковые молекулы разного строения. Белки, поступающие с пищей, под влиянием пищеварительных соков расщепляются на отдельные аминокислоты. Аминокислоты всасываются ворсинками тонкой кишки и с кровью доставляются клетками организма. Проникшие через мембрану клеток аминокислоты при участии нуклеиновых кислот используются для образования в рибосомах свойственных этим клеткам белков. Некоторые белки используются как ферменты. Белки организма человека по структуре отличаются от белков животных и растений.

В клетках белки используются для построения цитоплазмы и органоидов, поэтому потребность в белковой пище особенно велика у молодого растущего организма, когда клетки размножаются и увеличивается общая масса тканей.

Обмен белков

Белки  расщепление до аминокислот  синтез белков, свойственных организму  расщепление до углекислого газа и воды  удаление через почки, легкие и кожу

Обмен углеводов

Углеводы входят в состав клеток и являются основным источником энергии в организме. В растительной пище углеводы представлены главным образом в виде крахмала и тростникового сахара. Под влиянием ферментов пищеварительных соков углеводы расщепляются до глюкозы, которая в ворсинках кишечника всасывается в кровь, поступает с ней в печень и превращается в животный крахмал – гликоген. В печени откладываются основные запасы углеводов в организме. Во время длительного голодания при снижении уровня глюкозы вырабатывается в кровяное русло. Напротив, при избытке глюкозы в крови она быстро превращается в печени в гликоген. Таким образом, благодаря регуляции, поддерживается постоянный уровень глюкозы в крови.

Сложные углеводы  расщепление до простых углеводов  всасывание в кровь  избыток превращается в гликоген  откладывается в печени и мышцах и выводится через почки

Обмен жиров

Жиры входят в состав клеток. Большая часть жиров используется как источник энергии. Жиры разных животных, как и жиры разных органов, различаются по химическому составу и свойствам. В кишечнике жиры под влиянием пищеварительных соков распадаются на глицерин и жирные кислоты. Они попадают в кишечнике ворсинки. Здесь они вновь соединяются друг с другом и образуют новые жиры, свойственные только организму человек. Эти жиры попадают в лимфу и далее разносятся кровью по всем органам и тканям. Часть жиров идет на построение мембран клеток. Часть жиров откладывается в запас. Отложение жира происходит в подкожной клетчатке, в области почек и в других листах. Эти запасы используются при недостатке питания.

Жиры пищи  расщепление до глицерина и жирных кислот  лимфа  кровь  отложение в запас под кожей и выводится через почки и кожу

Обмен воды и минеральных солей также чрезвычайно важен для организма. Вода необходима для растворения большинства химических соединений, находящихся в организме. При участии воды и минеральных солей происходят важнейшие физико-химические процессы в клетке и ткани. Переработка различных питательных веществ и выделение продуктов их распада возможны только при достаточном количестве воды в организме. Вода составляет около 65 % массы тела. Особенно много ее содержится в плазме крови, лимфе, пищеварительных соках.

Значительное количество воды человек выделяет с мочой, потом, а также в виде водяных паров, содержащихся в выдыхаемом воздухе. Эти потери должны восполняться ежедневным введением в организм 1,5–2 л. воды. Половина ее поступает с пищей, половина в виде молока, чая, сока. Однако это количество воды зависит от выполняемой человеком работы и температуры воздуха. Прекращение поступления воды в организм в течение нескольких суток вызывает нарушения и может привести к смерти.

Минеральные соли входят в состав самих клеток. Кальций и фосфор нужны для построения костей, некоторые соли необходимы для осуществления обмена веществ, связанного с выведением из клетки и поступлением в нее различных химических соединений. Присутствие солей кальция – это непременное условие свертывания крови, соли натрия и калия требуются для работы мышечных и нервных клеток. Соли железа участвуют в переносе кислорода, соединения йода для нормальной работы щитовидной железы. При обычном питании организм, как правило, получает необходимое количество минеральных солей, за исключением хлорида натрия, поэтому свою пищу досаливаем.

В энергетическом обмене главная роль принадлежит углеводам. Хотя при распаде углеводов выделяется меньше энергии, чем при распаде жиров, но углеводы быстрее расщепляются в организме с образованием энергии. Жиры расщепляются медленнее, жировой обмен регулируется нервной системой и железами внутренней секреции.

Большая часть энергии, которая образуется в организме, превращается в тепловую энергию.

В том случае, когда в пище не хватает какого-либо органического соединения, может происходить превращение одних органических веществ в другие. Например, белки, они могут превращаться в жиры и углеводы. При обильном питании углеводами в организме могут образовываться жиры. Недостаток белков в пище является невосполнимым, так как они образуются только из аминокислот. Поэтому белковое голодание наиболее опасно для организма.

Белковый обмен - это... Что такое Белковый обмен?

        совокупность превращений белков (См. Белки) и продуктов их распада — аминокислот в организмах. Б. о. — существенная часть обмена веществ (См. Обмен веществ). Поскольку обмен аминокислот тесно связан с обменом других азотистых соединений, Б. о. часто включают в более общее понятие азотистого обмена. У автотрофных организмов — растений (кроме грибов) и хемосинтезирующих бактерий — Б. о. начинается с усвоения неорганического азота и синтеза аминокислот и амидов (см. Азот в организме). У человека и животных лишь часть аминокислот (т. н. заменимых) может синтезироваться в организме из более простых органических соединений. Другая часть — незаменимые аминокислоты — должна поступать с пищей (обычно в составе белков). Белки, содержащиеся в различных пищевых продуктах, подвергаются в пищеварительном тракте перевариванию (расщеплению под действием протеолитических ферментов (См. Протеолитические ферменты) — пепсина, трипсина, химотрипсина и др.) до аминокислот, которые всасываются в кровь и разносятся по органам и тканям (см. Пищеварение).          В тканях растений также имеются протеолитические ферменты, гидролитические расщепляющие белки. Дальнейшие процессы Б. о. у растений и животных по существу являются обменом аминокислот. Значительная часть аминокислот идёт на образование и восполнение различных белков организма, в том числе функционально активных белков (ферменты, гормоны, антитела и т.п.), а также пластических, структурных и др. (см. Белки, биосинтез). В то же время белки организма подвергаются постоянному распаду и обновлению, пополняя фонд свободных аминокислот. Другая часть аминокислот используется для образования ряда низкомолекулярных гормонов (См. Гормоны), биологически активных пептидов (См. Пептиды), аминов (См. Амины), пигментов (См. Пигменты) и других веществ, необходимых для жизнедеятельности. Так, для образования пуриновых оснований (См. Пуриновые основания)используется аминокислота глицин; аспарагиновая кислота идёт для синтеза пиримидиновых оснований (См. Пиримидиновые основания). Глицин является главным источником образования пигментной группировки гемоглобина. Гормоны щитовидной железы — тироксин и его производные и гормоны надпочечника — адреналин и норадреналин — образуются из аминокислоты тирозина. Триптофан служит источником образования аминов биогенных (См. Амины биогенные), а также (частично) никотиновой кислоты (См. Никотиновая кислота) и её производных. Ряд других азотистых веществ животного организма, как, например, Глутатион, карнозин, Анзерин, Креатин и другие, являются продуктами соединения или превращения аминокислот. Алкалоиды у растений также образуются из аминокислот.          Взаимное превращение аминокислот в значительной мере обусловлено широко распространённым у всех организмов ферментативным процессом переноса аминогруппы — Переаминированием, открытым советским учёными А. Е. Браунштейном и М. Г. Крицман. Избыток аминокислот подвергается процессам ферментативного распада. Наиболее общей начальной реакцией распада аминокислот является Дезаминирование, главным образом окислительное дезаминирование, после которого безазотистый остаток молекулы аминокислоты распадается до конечных продуктов — двуокиси углерода, воды и азота, отщепляемого в виде аммиака.

         У животных аммиак обезвреживается путём синтеза мочевины (она образуется у человека, млекопитающих и некоторых других животных в печени и выделяется с мочой) или мочевой кислоты (у птиц, пресмыкающихся и насекомых) и частично выделяется в виде аммонийных солей. У растений (и части бактерий) неорганический аммонийный азот может реутилизироваться, т. е. включаться вновь в синтез аминокислот и амидов, а затем белков. В этих процессах большую роль играют амиды аспарагиновой и глутаминовой кислот — аспарагин и глутамин, являющиеся важнейшими резервными соединениями азота у растений. Эти соединения играют важную роль и в организме животных. Мочевина найдена также и в ряде растений; установлена её существенная роль в обезвреживании аммиака у грибов, бактерий и высших растений. В отличие от животных, у растений мочевина может при образовании достаточного количества углеводов снова включиться в процессы синтеза белка. Т. о., принципиальное отличие Б. о. у животных и растений в том, что растения синтезируют белок, предварительно образуя аминокислоты и амиды из неорганических веществ, а образующийся при дезаминировании аминокислот аммиак снова включается (через глутамин, аспарагин и мочевину) в ресинтез белка. Напротив, животные и человек синтезируют белок из аминокислот, получаемых с пищей и частично образованных в результате переаминирования; продукты расщепления аминокислот выделяются из организма. Промежуточные этапы Б. о. у растений и животных имеют много общего.

         Соотношение общего количества азота, поступившего в организм человека или животного, и выделенного азота называют азотистым балансом. Азотистый баланс зависит не только от количества потребленных белков, вида, возраста и физиологического состояния организма, но и от аминокислотного состава белков пищи. Если организм обеспечен незаменимыми аминокислотами в должном соотношении, то Азотистое равновесие может быть установлено при минимальном приёме белка с пищей. Регуляция Б. о. в организме животных и человека осуществляется при участии нервной системы (есть данные о наличии в Гипоталамусе центра Б. о.) и путём изменения выделения гормонов щитовидной и другими эндокринными железами (см. Гормональная регуляция).          Вопросы Б. о. имеют большое практическое значение для медицины (нормы белкового питания (См. Питание), нарушения Б. о. при тех или иных заболеваниях и их лечение) и для сельского хозяйства (мясной откорм скота, условия, способствующие увеличению белка в зерне, и др.).

         Лит.: Браунштейн А. Е., Биохимия аминокислотного обмена, М., 1949; Майстер А., Биохимия аминокислот, пер. с англ., М., 1961; Кретович В. Л., Основы биохимии растений, 4 изд., М., 1964, гл. 13; Гауровиц Ф., Химия и функции белков, пер. с англ., [2 изд.], М., 1965; Фердман Д. Л., Биохимия, 3 изд., М., 1966, гл. 17.

         И. Б. Збарский.

Белковый обмен - это... Что такое Белковый обмен?

Белковый обмен

1. Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг. 2. Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982—1984 гг.

  • Белко́во-энергети́ческая недоста́точность
  • Белко́вый спе́ктр

Смотреть что такое "Белковый обмен" в других словарях:

  • БЕЛКОВЫЙ ОБМЕН — БЕЛКОВЫЙ ОБМЕН,понятие, охватывающее приход белковых веществ в организме, их изменения в организме (см. Обмен веществ промежуточный) и выделение продуктов сгорания белка в виде мочевины, углекислоты, воды и других хим. соединений. Б. обмен… …   Большая медицинская энциклопедия

  • Белковый обмен —         совокупность превращений белков (См. Белки) и продуктов их распада аминокислот в организмах. Б. о. существенная часть обмена веществ (См. Обмен веществ). Поскольку обмен аминокислот тесно связан с обменом других азотистых соединений, Б. о …   Большая советская энциклопедия

  • БЕЛКОВЫЙ ОБМЕН — см. Азотистый обмен …   Ветеринарный энциклопедический словарь

  • Белковый минимум —         наименьшее количество белка в пище, необходимое для сохранения азотистого равновесия (См. Азотистое равновесие) в организме. Уменьшение белка в пище ниже Б. м. приводит к распаду собственных белков организма. Б. м. зависит от… …   Большая советская энциклопедия

  • Обмен веществ —         или метаболизм, лежащий в основе жизни закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение; совокупность всех химических реакций, протекающих в организме. Ф. Энгельс,… …   Большая советская энциклопедия

  • белковый — I см. белок I; ая, ое. Белко/вый крем (из яичных белков) II см. белки II; ая, ое. Б ые соединения. Белко/вый обмен. Б ая недостаточность. Б ая пища (насыщенная белками) …   Словарь многих выражений

  • Обмен веществ — и энергии – совокупность процессов превращения веществ и энергии в животном организме и их обмена с окружающей средой; рассматривается по составляющим компонентам: белковый, липидный, углеводный, энергетический, водно солевой, витаминный …   Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных

  • обмен белковый — вид О. ткани, идущего со стороны стенок данного полостного образования. Указанное разрастание чаще… …   Большая медицинская энциклопедия


Контрольно-измерительный материал по биологии. | Тест по биологии (8 класс):

КИМ по теме «Обмен веществ и энергии» «Выделение».

Вариант 2.

Часть 1

1. Какую функцию выполняют лёгкие, кожа и почки в организме человека?

 

1) удаляют ненужные вещества

2) регулируют температуру тела

3) переносят питательные вещества

4) вырабатывают антитела

2. В процессе пластического обмена в организме человека

 

1) происходит освобождение энергии и синтез АТФ

2) из глюкозы образуется гликоген

3) жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты

4) белки окисляются до воды, углекислого газа и аммиака

3. Какой процесс в организме человека относят к энергетическому обмену?

 

1) деление клеток

2) биологическое окисление органических веществ

3) всасывание аминокислот ворсинками кишечника

4) синтез белков, свойственных данному организму

4. Что происходит в организме человека в процессе пластического обмена?

 

1) поглощение кислорода

2) образование из крахмала глюкозы

3) окисление органических веществ

4) превращение аминокислот в белки

5.  Какой цифрой на рисунке обозначена сальная железа?

6. Где в организме человека происходит образование первичной мочи?

1) в почках

2) в мочеточниках

3) в мочевом пузыре

4) в мочеиспускательном канале

7. Если теплообразование в организме человека превышает теплоотдачу, то это в конечном счёте приведёт к

1) возникновению загара

2) сужению кровеносных сосудов кожи

3) образованию витамина D

4) тепловому удару

8. Какая(-ие) структура(-ы) кожи выполняет(-ют) выделительную функцию?

 

1) корни волос

2) сальные железы

3) роговой слой клеток

4) мышечные волокна

9. Что происходит в организме человека при нахождении в течение нескольких часов на холоде?

 

1) усиление потоотделения

2) усиление энергетического обмена

3) накапливание жиров

4) расширение кровеносных сосудов

10. В регуляции углеводного обмена принимает участие

 

1) толстая кишка

2) тонкая кишка

3) вилочковая железа

4) поджелудочная железа

11. Где в организме человека происходит накопление вторичной мочи?

 

1) в мочеиспускательном канале

2) в мочевом пузыре

3) в мочеточниках

4) в почках

12. В ходе пластического обмена в организме человека происходит

 

1) расщепление белков

2) образование воды и углекислого газа из углеводов

3) образование жиров

4) расщепление гликогена до глюкозы

Часть 2

13. Объясни, в чем различие между основным и общим обменом.

14. Объясни разницу в понятиях « гиповитаминоз» и « авитаминоз».

15. Перечисли функции БЕЛКОВ в организме.

16. Почему концентрация солей во внутренней среде организма и клетках должна поддерживаться на определенном уровне?

КИМ по теме «Обмен веществ и энергии» «Выделение».

Вариант 4.

Часть 1

1. Какую функцию выполняют лёгкие, кожа и почки в организме человека?

 

1) удаляют ненужные вещества

2) регулируют температуру тела

3) переносят питательные вещества

4) вырабатывают антитела

2. В процессе пластического обмена в организме человека

 

1) происходит освобождение энергии и синтез АТФ

2) из глюкозы образуется гликоген

3) жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты

4) белки окисляются до воды, углекислого газа и аммиака

3. Какой процесс в организме человека относят к энергетическому обмену?

 

1) деление клеток

2) биологическое окисление органических веществ

3) всасывание аминокислот ворсинками кишечника

4) синтез белков, свойственных данному организму

4. Что происходит в организме человека в процессе пластического обмена?

 

1) поглощение кислорода

2) образование из крахмала глюкозы

3) окисление органических веществ

4) превращение аминокислот в белки

5.  Какой цифрой на рисунке обозначена сальная железа?

6. Где в организме человека происходит образование первичной мочи?

1) в почках

2) в мочеточниках

3) в мочевом пузыре

4) в мочеиспускательном канале

7. Если теплообразование в организме человека превышает теплоотдачу, то это в конечном счёте приведёт к

1) возникновению загара

2) сужению кровеносных сосудов кожи

3) образованию витамина D

4) тепловому удару

8. Какая(-ие) структура(-ы) кожи выполняет(-ют) выделительную функцию?

 

1) корни волос

2) сальные железы

3) роговой слой клеток

4) мышечные волокна

9. Что происходит в организме человека при нахождении в течение нескольких часов на холоде?

 

1) усиление потоотделения

2) усиление энергетического обмена

3) накапливание жиров

4) расширение кровеносных сосудов

10. В регуляции углеводного обмена принимает участие

 

1) толстая кишка

2) тонкая кишка

3) вилочковая железа

4) поджелудочная железа

11. Где в организме человека происходит накопление вторичной мочи?

 

1) в мочеиспускательном канале

2) в мочевом пузыре

3) в мочеточниках

4) в почках

12. В ходе пластического обмена в организме человека происходит

 

1) расщепление белков

2) образование воды и углекислого газа из углеводов

3) образование жиров

4) расщепление гликогена до глюкозы

Часть 2

13. Объясни, в чем различие между основным и общим обменом.

14. Какие нарушения состояния кожи связаны с гиповитаминозами?

15.Что является причиной мочекаменной болезни?

16. Почему концентрация солей во внутренней среде организма и клетках должна поддерживаться на определенном уровне?

КЛЮЧ

1.Ответ: 1

2. Ответ: 2

3. Ответ: 2

4. Ответ: 4

5.  Ответ: 4

6. Ответ: 1

7. Ответ: 4

8. Ответ: 2

9. Ответ: 2

10. Ответ: 4

11. Ответ: 2

12. Ответ: 3

Билет № 1 - Образовательный сайт Казахстана

Главная » Экзамены» Устный экзамен по биологии в 9-м классе. » Билет № 1

1. Обмен веществ и превращение энергии. Значение обмена веществ в жизни человека

Обмен веществ заключается в поступлении в организм из внешней среды различных веществ, усвоении и изменении этих веществ и в выделении образовавшихся продуктов распада. При осуществлении всех этих процессов наблюдается множество химических, механических, термических и электрических явлений, непрерывно происходит превращение энергии: химическая энергия сложных органических соединений при их расщеплении освобождается и превращается в тепловую, механическую, электрическую энергию. В организме освобождается преимущественно тепловая и механическая энергия. Электрической энергии освобождается очень мало, но она имеет важнейшее значение для функционирования нервной и мышечной систем. За счет освобождающейся энергии поддерживается постоянная температура тела у теплокровных животных и совершается внешняя работа. Освобождение энергии необходимо также для поддержания структур клеток и для синтеза сложных органических соединений.

Обмен веществ и превращения энергии неотделимы друг от друга. Процессы обмена веществ и энергии в живом организме протекают согласно единому закону – закону сохранения материи и энергии. В живом организме материя и энергия не создаются и не исчезают, происходит лишь их изменение, поглощение и выделение.

Обмен веществ в организме состоит из процессов ассимиляции (образования сложных веществ из простых) и диссимиляции (распада веществ). В процессе ассимиляции (или пластического обмена) образуются сложные органические вещества, которые входят в состав различных структур организма. В процессе диссимиляции (или энергетического обмена) происходит распад сложных органических веществ, превращение их в более простые. При этом выделяется энергия, необходимая для нормальной жизнедеятельности организма.

Обмен веществ в организме – это единый процесс, связывающий превращения различных веществ: так, например, белки могут превращаться в жиры и углеводы, а жиры – в углеводы.

Белки поступают в организм человека с пищей, в пищеварительном канале под воздействием ферментов расщепляются до аминокислот, которые в тонком кишечнике всасываются в кровь. Затем в клетках из аминокислот синтезируются собственные белки, свойственные данному организму. Однако часть аминокислот подвергается распаду, при этом выделяется энергия (при распаде 1 г белка выделяется 17,6 кДж, или 4,1 кКал, энергии).

Конечные продукты распада белков – это вода, углекислый газ, аммиак, мочевина и некоторые другие. Аммиак (в виде сульфата аммония) и мочевина выводятся из организма через мочевыделительную систему. Если функции почек нарушены, то эти азотсодержащие вещества будут накапливаться в крови и отравлять организм. Белки в организме не откладываются, «белковых депо» в организме нет. У взрослых людей синтез и распад белков уравновешены, а в детском возрасте преобладает синтез.

Функции белков в организме очень разнообразны: пластическая (в составе клеток примерно 50% белков), регуляторная (многие гормоны – белки), ферментативная (ферменты – это биологические катализаторы белковой природы, они значительно увеличивают скорость биохимических реакций), энергетическая (белки представляют собой энергетический резерв в организме, который используется при нехватке углеводов и жиров), транспортная (гемоглобин транспортирует кислород), сократительная (актин и миозин в мышечной ткани). Суточная потребность человека в белках составляет примерно 100–118 г.

Основной источник энергии в организме – это углеводы. При распаде 1 г глюкозы выделяется столько же энергии, сколько при распаде 1 г белков (17,6 кДж, или 4,1 кКал), однако процессы окисления углеводов происходят гораздо легче и быстрее, чем окисление белков. Полисахариды, поступившие в пищеварительный тракт с пищей, расщепляются до мономеров (глюкозы). Глюкоза всасывается в кровь. В крови концентрация глюкозы поддерживается на постоянном уровне 0,08–0,12% благодаря гормонам поджелудочной железы – инсулину и глюкагону. Инсулин превращает избыток глюкозы в гликоген («животный крахмал»), который откладывается в печени и мышцах. Глюкагон, наоборот, переводит гликоген в глюкозу, если ее содержание в крови уменьшается. При недостатке инсулина развивается тяжелая болезнь – диабет. Конечные продукты распада углеводов – вода и углекислый газ. Суточная потребность человека в углеводах составляет примерно 500 г.

Значение жиров для организма заключается в том, что они являются одним из важнейших источников энергии (при распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж, или 9,3 кКал, энергии). Кроме того, жиры выполняют в организме защитную, амортизационную, пластическую функции, являются источником воды. Жиры откладываются про запас (в основном – в подкожной клетчатке). В пищеварительном тракте жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот. Всасываются жиры в лимфу. При диссимиляции окисляются до воды и углекислого газа. Суточная потребность человека в жирах составляет примерно 100 г.

Важную роль в организме играет и обмен воды и минеральных солей. Вода – это универсальный растворитель, все реакции в клетках идут в водной среде. За сутки человек теряет примерно 2,5 л воды (с мочой, потом, при дыхании), поэтому и суточная норма потребления воды равна 2,5–3 л. Минеральные соли необходимы для нормального функционирования всех систем организма. Они входят в состав всех тканей, участвуют в процессах пластического обмена, необходимы для синтеза гемоглобина, желудочного сока, для развития костно-мышечной и нервной систем и т.д. Наиболее велика потребность организма в фосфоре, кальции, натрии, хлоре, калии, однако в небольших количествах необходимы и многие другие элементы (медь, магний, железо, цинк, бром и т.д.).

Обмен веществ невозможен без участия витаминов. Это органические вещества, которые требуются организму в очень малых количествах (иногда – сотые доли миллиграмма в сутки). Витамины часто входят в состав ферментов как коферменты, способствуют действию гормонов, повышают сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям среды. К наиболее важным витаминам относятся витамины С, А, Д, и группы В. При недостатке того или иного витамина развивается гиповитаминоз, при избытке – гипервитаминоз.

Пластический и энергетический обмены взаимосвязаны. В процессе обмена веществ непрерывно образуется энергия, которая так же непрерывно расходуется на совершение работы, обеспечение нервной деятельности, синтез веществ. Источник энергии для человека – это питательные вещества, поэтому важно, чтобы в пище были все необходимые для нормального обмена веществ органические и неорганические соединения. Образующиеся конечные продукты обмена выводятся из организма через легкие, кишечник, кожу и почки. Главная роль в выведении из организма продуктов распада принадлежит почкам, через которые удаляются мочевина, мочевая кислота, соли аммония, выводится избыток воды, солей.

Нормальный обмен веществ – основа здоровья. Нарушения обмена приводят к тяжелым заболеваниям (диабет, подагра, ожирение или, наоборот, потеря веса и т.д.).

2. Причины эволюции. Усложнение растений в процессе эволюции

Ландшафт каменноугольного периода

В 1859 г. Ч.Дарвин в своем гениальном труде «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» писал, что основной движущей силой эволюции является естественный отбор на основе наследственной изменчивости.

К факторам естественного отбора в природе относятся интенсивность размножения (чем она выше, тем больше шансов у вида сохраниться и расширить границы обитания) и борьба за существование. Борьба за существование может быть внутривидовой – это наиболее напряженная форма борьбы, которая, однако, редко характеризуется проявлениями жестокости, – и межвидовой, которая может быть жестокой. Еще одна форма борьбы за существование – это борьба с неблагоприятными условиями среды. Дарвин писал, что естественный отбор – это переживание наиболее приспособленных видов. Через естественный отбор достигается приспособление.

В процессе эволюции растений происходили следующие события. В архейской эре (примерно 3,5 млрд лет назад) появились синезеленые водоросли, которые относят к цианобактериям: это были одноклеточные и многоклеточные прокариотические организмы, способные к фотосинтезу с выделением кислорода. Появление синезеленых водорослей привело к обогащению атмосферы Земли кислородом, необходимым для всех аэробных организмов.

В протерозойской эре (примерно 2,6 млрд лет назад) господствовали зеленые и красные водоросли. Водоросли – это низшие растения, тело которых не расчленено на отделы и не имеет специализированных тканей (такое тело называют талломом). Водоросли продолжали господствовать и в палеозое (возраст палеозоя примерно 570 млн лет), однако в силурийском периоде палеозоя появляются древнейшие высшие растения – риниофиты (или псилофиты). Эти растения уже имели побеги, но у них еще не было листьев и корней. Размножались они спорами и вели наземный или полуводный образ жизни. В девонском периоде палеозоя появляются моховидные и папоротникообразные (плауны, хвощи, папоротники), а господствуют на Земле риниофиты и водоросли. В девоне же появляется и новое царство – высшие споровые растения* – это грибы, моховидные и папоротникообразные. У мхов появляются стебли и листья (выросты стебля), однако корней еще нет; функцию корней выполняют ризоиды – нитевидные выросты на стебле. В цикле развития мхов преобладает гаплоидное поколение (гаметофит) – это листостебельное растение мха. Диплоидное поколение (спорофит) у них не способно к самостоятельному существованию и питается за счет гаметофита. У папоротникообразных появляются корни; в цикле их развития преобладает спорофит (листостебельное растение), а гаметофит представлен заростком – это маленькая сердцевидная пластинка у папоротников или клубенек у плаунов и хвощей. В древности это были огромные древовидные растения. Размножение у высших споровых невозможно без воды, т.к. оплодотворение яйцеклетки у них происходит в капельках воды, в которых подвижные мужские гаметы – сперматозоиды – движутся к яйцеклеткам. Именно поэтому вода для высших споровых – ограничивающий фактор: если не будет капельной воды, размножение этих растений станет невозможным.

В карбоне (каменноугольном периоде) появляются семенные папоротники, от которых в дальнейшем, как полагают ученые, произошли голосеменные растения. Господствуют на планете гигантские древовидные папоротникообразные (именно они и образовали залежи каменного угля), а риниофиты в этом периоде полностью вымирают.

В пермском периоде палеозоя появляются древние голосеменные растения. Господствуют в этом периоде семенные и травянистые папоротники, а древовидные папоротникообразные вымирают. Голосеменные растения относятся к семенным растениям. Размножаются они семенами, которые не защищены стенками плода (цветков и плодов у голосеменных растений нет). Появление этих растений было связано с поднятием суши и колебаниями температуры и влажности. Размножение этих растений уже не зависит от воды.

В мезозое (возраст мезозоя примерно 240 млн лет) различают три периода – триасовый, юрский и меловой. В мезозое появляются современные голосеменные (в триасе) и первые покрытосеменные (в юрском периоде). Господствующие растения – голосеменные. Древние голосеменные растения и папоротники в эту эру вымирают.

Появление покрытосеменных растений было связано с целым рядом ароморфозов. У этих растений появляется цветок – видоизмененный укороченный побег, приспособленный для образования спор и гамет. В цветке осуществляется опыление, оплодотворение, формируются зародыш и плод. Семена покрытосеменных растений защищены околоплодником – это способствует их сохранению и распространению. При половом размножении у этих растений происходит двойное оплодотворение: один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а второй спермий – центральную клетку зародышевого мешка, в результате чего образуются зародыш и триплоидный эндосперм – питательная ткань зародыша. Оплодотворение происходит в зародышевом мешке, который развивается в семяпочке, защищенной стенками завязи.

Среди покрытосеменных растений есть и травы, и кустарники, и деревья. Вегетативные органы (корень, стебель, лист) имеют множество видоизменений. Эволюция покрытосеменных растений шла очень быстро. Для них характерна высокая эволюционная пластичность. Большую роль в их эволюции и расселении сыграли насекомые-опылители. Покрытосеменные – единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества. Это способствует более интенсивному использованию среды и успешному завоеванию новых территорий.

В кайнозойской эре (ее возраст примерно 67 млн лет) на Земле господствуют современные покрытосеменные и голосеменные растения, а высшие споровые растения подвергаются биологическому регрессу.

Контрольная работа по биологии на тему "Обмен веществ и преобразование энергии"

Контрольная работа № 2 «Обмен веществ и преобразование энергии»

Вариант 1.

Часть А. Выберите один верный ответ из четырех предложенных. Каждый верный ответ оценивается в 1 балл.

1. Какое органическое вещество образуется в организме человека в результате протекания данной химической реакции?

  глюкоза + кислород = углекислый газ + вода + ?

 

1) крахмал 2) АТФ 3) белок 4) ДНК

2. Пластический обмен в организме направлен на 1) удаление продуктов распада из организма 2) сбор и использование организмом поступающей информации 3) биологическое окисление с освобождением энергии 4) синтез веществ, специфичных для данного организма

3. Какой процесс в организме человека относят к энергетическому обмену? 1) деление клеток 2) биологическое окисление органических веществ 3) всасывание аминокислот ворсинками кишечника 4) синтез белков, свойственных данному организму

4. Первичная структура молекулы белка, заданная последовательностью нуклеотидов иРНК, формируется в процессе 1) трансляции 2) транскрипции 3) редупликации 4) денатурации

5. Одной и той же аминокислоте соответствует антикодон ЦАА на транспортной РНК и триплет на ДНК 1) ЦАА 2) ЦУУ 3) ГТТ 4) ГАА

6. Готовыми органическими веществами питаются организмы 1) автотрофы 2) гетеротрофы 3) хемотрофы 4) фототрофы

7. Все реакции синтеза органических веществ в клетке происходят с 1) освобождением энергии 2) использованием энергии 3) расщеплением веществ 4) образованием молекул АТФ

8. Значение пластического обмена — снабжение организма 1) минеральными солями 2) кислородом 3) биополимерами 4) энергией

9. Информация о последовательности расположения аминокислот в молекуле белка переписывается в ядре с молекулы ДНК на молекулу 1) АТФ 2) р-РНК 3) т-РНК 4) и-РНК

10. Энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию в клетках 1) фототрофов 2) хемотрофов 3) гетеротрофов 4) сапротрофов

11. Процесс разложения воды под действием света называется 1) фотопериодизм 2) фотолиз 3) гликолиз 4) фотосинтез

12. Процесс биологического окисления происходит в 1) митохондриях 2) хлоропластах 3) рибосомах 4) лизосомах

13. На первом этапе своего расщепления глюкоза 1) окисляется до СО2 и Н2О 2) не изменяется 3) присоединяет СО2 4) расщепляется до двух молекул ПВК

Часть В. Каждое верно выполненное задание оценивается в 2 балла.

В1. Выберите три верных ответа. Каково значение фотосинтеза в природе? 1) обеспечивает организмы органическими веществами 2) обогащает почву минеральными веществами 3) способствует накоплению кислорода в атмосфере 4) обогащает атмосферу парами воды 5) обеспечивает всё живое на Земле энергией 6) обогащает атмосферу молекулярным азотом

В2. Все приведённые ниже признаки, кроме двух, реакции, происходящие в ходе энергетического обмена у человека. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны. 1) расщепление глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты 2) образование кислорода из воды 3) синтез 38 молекул АТФ 4) образование углекислого газа и воды в клетках 5) восстановление углекислого газа до глюкозы

Часть С. Верный ответ оценивается в 3 балла.

С1. Чем автотрофные организмы отличаются от гетеротрофных? Какие источники углерода и энергии они используют в своей жизнедеятельности? Назовите и опишите виды автотрофов.

Контрольная работа № 2 «Обмен веществ и превращение энергии»

Вариант 2.

Часть А. Выберите один верный ответ из четырех предложенных. Каждый верный ответ оценивается в 1 балл.

1. Какой вид энергии обеспечивает рост и развитие клеток в организме человека?

 1) солнечная 2) тепловая 3) химическая 4) электрическая

2. В ходе пластического обмена происходит 1) транспорт газов кровью 2) переваривание пищи в пищеварительной системе 3) синтез белков из аминокислот 4) расщепление глюкозы до углекислого газа в клетке

3. К реакциям энергетического обмена в организме человека относят 1) окисление глюкозы 2) растворение солей натрия в воде 3) синтез белка на рибосомах 4) синтез глюкозы в хлоропластах

4. В процессе пластического обмена в клетках синтезируются молекулы 1) белков 2) воды 3) АТФ 4) неорганических веществ

5. Какой триплет в молекуле информационной РНК соответствует кодовому триплету ААТ в молекуле ДНК

1) УУА 2) ТТА 3) ГГЦ 4) ЦЦА

6. Новые белки растительного организма синтезируются 1) в митохондриях 2) на рибосомах 3) в хлоропластах 4) в лизосомах

7. Роль транспортной РНК в клетке эукариот заключается в 1) передаче информации о структуре белков 2) транспорте аминокислот к рибосомам 3) транспорте иРНК из ядра в цитоплазму 4) удвоении информации

8. Пластический обмен в клетках животных не может происходить без энергетического, так как энергетический обмен обеспечивает клетку 1) ферментами 2) молекулами белка 3) молекулами АТФ 4) кислородом

9. Синтез белка на рибосомах прекращается в момент, когда 1) заканчивается синтез иРНК на ДНК 2) кодон иРНК встречается с антикодоном тРНК 3) появляется триплет – знак препинания на ДНК 4) рибосома «доходит» до стоп-кодона иРНК

10. Какие организмы синтезируют органические вещества из неорганических с использованием энергии света 1) водоросли 2) все простейшие 3) все бактерии 4) вирусы

11. Исходным материалом для фотосинтеза служат 1) кислород и углекислый газ 2) вода и кислород 3) углекислый газ и вода 4) углеводы

12. В ходе подготовительного этапа энергетического обмена 1) полисахариды расщепляются до глюкозы 2) синтезируются белки 3) происходит синтез жиров из глицерина и жирных кислот 4) происходит удвоение ДНК

13. Общим между процессами фотосинтеза и клеточного дыхания можно считать 1) прохождение этих процессов в клетке 2) образование СО2 и Н2О 3) образование глюкозы 4) синтез АТФ

Часть В. Каждое верно выполненное задание оценивается в 2 балла.

В1. Выберите три верных ответа. Выберите органоиды клетки и их структуры, участвующие в процессе фотосинтеза. 1) лизосомы 2) хлоропласты 3) тилакоиды 4) граны 5) вакуоли 6) рибосомы

В2. Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для характеристики энергетического обмена в клетке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны. 1) идёт с поглощением энергии 2) завершается в митохондриях 3) завершается в рибосомах 4) сопровождается синтезом молекул АТФ 5) завершается образованием углекислого газа

Часть С. Верный ответ оценивается в 3 балла.

С1. Что такое метаболизм? Чем пластический обмен отличается от энергетического? Какие вещества являются исходными в каждом виде обмена и какие вещества синтезируются в результате них? В каком виде обмена энергия образуется, а в каком тратится?

Каковы некоторые характеристики белка?

Белки - это большие сложные молекулы, которые выполняют множество функций в организме и необходимы для хорошего здоровья. Подобно жирам и углеводам, белки представляют собой длинные полимерные цепи. Они состоят из аминокислот и используются организмами для создания структур, облегчения химических процессов и обеспечения передвижения животных.

Аминокислоты

Белки состоят из длинных цепочек аминокислот, которые часто называют «кирпичиками жизни».«Аминокислоты - это химические вещества, которые состоят из атома углерода, который присоединен к атому водорода, аминогруппы (атом азота, связанный с двумя атомами водорода) и кислотной группы (атом углерода, связанный двойной связью с атомом кислорода, а также одиночный связаны с атомом кислорода, который также связан с атомом водорода). Каждая аминокислота содержит другую группу, известную как группа R, которая имеет свою собственную уникальную углеводородную структуру. Существует 20 аминокислот, которые необходимы для функций организма, восемь из которых не могут быть произведены человеческим телом.Вот почему белки так важны в диете человека.

Размер

Когда две аминокислоты соединяются, они образуют пептидную связь. Когда только несколько аминокислот присоединяются друг к другу, это всего лишь небольшая пептидная цепочка. Однако, как звенья в цепи, многие разные аминокислоты могут соединяться вместе, образуя чрезвычайно большую цепь, которая представляет собой белок. Все белки состоят из длинной аминокислотной цепи, которая может исчисляться тысячами единиц.

Структура

Последовательность аминокислот в белке определяет его форму, которая, в свою очередь, определяет его функцию.Необработанная последовательность аминокислот известна как ее первичная структура. Однако, когда молекула имеет размер, равный величине белка, она будет взаимодействовать сама с собой, принимая определенную форму. Атомы водорода в молекуле образуют водородные связи с другими частями молекулы, давая начало физической форме. Некоторые белки, например белки волос, известны как волокнистые белки, потому что они образуют длинные пряди, которые скручиваются между собой. Другие, такие как ферменты, имеют тенденцию образовывать отдельные капли и называются глобулярными белками.Дальнейшая форма проистекает из третичной структуры, которая представляет собой форму, которую принимает молекула, когда силы притяжения и отталкивания из разных областей молекулы уравновешиваются.

Денатурирование

Структура и, в конечном итоге, функция белковой молекулы могут быть нарушены несколькими способами. Изменение кислотности, высокие температуры, некоторые растворители и даже присутствие других молекул могут изменить силы и связи белка. Когда это происходит, говорят, что белок «денатурирует»."Примером этого является то, что когда яйцо кладут на горячую сковороду, белок в прозрачных яичных белках становится твердо-белым. Поскольку форма белка определяет его биологическую функцию, денатурация белка может изменить или полностью разрушить его способность. для выполнения своей работы.

Strength

Хотя разные белки имеют разные свойства, в целом они могут быть чрезвычайно сильными. Это делает их идеальными для структурных элементов организмов. Мышцы, кости, волосы и соединительная ткань содержат сильные белки, формирующие структуру живого тела.

Накопленная энергия

Подобно углеводам и жирам, белки могут метаболизироваться организмами для получения накопленной энергии. Фактически, средний человек потребляет белок примерно на 20 процентов ежедневных калорий. Некоторые диеты полагаются на высокий уровень белка как источника энергии, а не углеводов, а иногда и жиров. Вне тела, при надлежащих условиях влажности, белки могут гореть, что становится очевидным всякий раз, когда хот-дог или стейк слишком долго остаются на гриле.

Биологические процессы

Белки необходимы для жизнедеятельности.Они имеют множество применений в организме, включая ферменты (которые заставляют биологические процессы реагировать быстрее), гормоны (которые контролируют процессы в организме) и антитела (которые защищают организмы от болезней). Белки также используются организмом для транспортировки материалов в клетках и обеспечения структуры. Продукты с высоким содержанием белка включают мясо, рыбу, молоко и яйца, все они получены из животных источников. Вегетарианцам и веганам необходимо контролировать потребление пищи, чтобы убедиться, что они получают все незаменимые аминокислоты, потому что отдельные овощи с высоким содержанием белка не содержат всех незаменимых аминокислот в одном источнике пищи.

Структура белка | Изучайте науку в Scitable

Строительными блоками белков являются аминокислоты, которые представляют собой небольшие органические молекулы, состоящие из альфа (центрального) атома углерода, связанного с аминогруппой, карбоксильной группы, атома водорода и вариабельного компонента, называемого боковой цепью (см. Ниже ). Внутри белка несколько аминокислот связаны между собой пептидными связями , образуя, таким образом, длинную цепь. Пептидные связи образуются в результате биохимической реакции, которая извлекает молекулу воды, поскольку она соединяет аминогруппу одной аминокислоты с карбоксильной группой соседней аминокислоты.Линейная последовательность аминокислот в белке считается первичной структурой белка.

Белки состоят из набора всего из двадцати аминокислот, каждая из которых имеет уникальную боковую цепь. Боковые цепи аминокислот имеют разный химический состав. Самая большая группа аминокислот имеет неполярные боковые цепи. Некоторые другие аминокислоты имеют боковые цепи с положительными или отрицательными зарядами, в то время как другие имеют полярные, но незаряженные боковые цепи. Химический состав боковых цепей аминокислот имеет решающее значение для структуры белка, потому что эти боковые цепи могут связываться друг с другом, чтобы удерживать длину белка в определенной форме или конформации.Боковые цепи заряженных аминокислот могут образовывать ионные связи, а полярные аминокислоты способны образовывать водородные связи. Гидрофобные боковые цепи взаимодействуют друг с другом посредством слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Подавляющее большинство связей, образованных этими боковыми цепями, нековалентны. Фактически, цистеины - единственные аминокислоты, способные образовывать ковалентные связи, что они и делают со своими конкретными боковыми цепями. Из-за взаимодействий боковых цепей последовательность и расположение аминокислот в конкретном белке определяют, где в этом белке происходят изгибы и складки (рис. 1).


Рис. 1: Взаимосвязь между боковыми цепями аминокислот и конформацией белка

Определяющим признаком аминокислоты является ее боковая цепь (вверху, синий кружок; внизу, все цветные кружки). Когда аминокислоты соединяются серией пептидных связей, они образуют полипептид, другое слово для обозначения белка. Затем полипептид сворачивается в определенную конформацию в зависимости от взаимодействий (пунктирные линии) между его боковыми аминокислотными цепями.


Рисунок 2: Структура белка бактериородопсина

Бактериородопсин - это мембранный белок бактерий, который действует как протонный насос. Его форма важна для его функции. Общая структура белка включает как альфа-спирали (зеленый), так и бета-листы (красный).

Первичная структура белка - его аминокислотная последовательность - управляет складыванием и внутримолекулярным связыванием линейной аминокислотной цепи, что в конечном итоге определяет уникальную трехмерную форму белка. Водородная связь между аминогруппами и карбоксильными группами в соседних областях белковой цепи иногда вызывает определенные паттерны сворачивания. Эти стабильные паттерны сворачивания, известные как альфа-спирали и бета-листов , составляют вторичную структуру белка.Большинство белков содержат несколько спиралей и листов в дополнение к другим, менее распространенным паттернам (рис. 2). Совокупность образований и складок в единой линейной цепи аминокислот - иногда называемой полипептидом - составляет третичную структуру белка . Наконец, четвертичная структура белка относится к тем макромолекулам с множеством полипептидных цепей или субъединиц.

Окончательная форма, принятая вновь синтезированным белком, обычно является наиболее энергетически выгодной.Когда белки сворачиваются, они тестируют множество конформаций, прежде чем достичь своей окончательной формы, которая является уникальной и компактной. Сложенные белки стабилизированы тысячами нековалентных связей между аминокислотами. Кроме того, химические силы между белком и его непосредственным окружением способствуют формированию и стабильности белка. Например, белки, которые растворены в цитоплазме клетки, имеют на своей поверхности гидрофильные (водолюбивые) химические группы, тогда как их гидрофобные (водоотталкивающие) элементы имеют тенденцию скрываться внутри.Напротив, белки, которые вставлены в клеточные мембраны, имеют на своей поверхности некоторые гидрофобные химические группы, особенно в тех областях, где поверхность белка подвергается воздействию липидов мембраны. Однако важно отметить, что полностью свернутые белки не замораживаются. Скорее, атомы в этих белках остаются способными совершать небольшие движения.

Несмотря на то, что белки считаются макромолекулами, они слишком малы, чтобы их можно было визуализировать даже в микроскоп.Итак, ученые должны использовать косвенные методы, чтобы выяснить, как они выглядят и как сложены. Наиболее распространенный метод исследования структуры белков - это рентгеновская кристаллография . С помощью этого метода твердые кристаллы очищенного белка помещаются в пучок рентгеновских лучей, и картина отклоненных рентгеновских лучей используется для прогнозирования положений тысяч атомов в кристалле белка.

Основы мозга: гены работают в мозге

Введение: наши гены делают нас людьми
От ДНК
к гену
К белку
Как регулируется экспрессия генов
Вариации генетического кода
Роль генов в неврологических заболеваниях
Гены работают для лучшего лечения и лечения
Где я могу получить больше информации?

PDF Брошюра ( pdf, 1,628 кб, )


Введение: наши гены делают нас людьми

Гены не только определяют цвет наших глаз и то, высокие мы или низкие.Гены находятся в центре всего, что делает нас людьми.

Гены отвечают за производство белков, которые управляют всем в нашем организме. Некоторые белки видны, например, те, из которых состоят наши волосы и кожа. Другие работают вне поля зрения, координируя наши основные биологические функции.

По большей части каждая клетка нашего тела содержит одни и те же гены, но внутри отдельных клеток одни гены активны, а другие нет. Когда гены активны, они способны производить белки.Этот процесс называется экспрессией генов. Когда гены неактивны, они молчат или недоступны для производства белка.

По крайней мере, треть из примерно 20 000 различных генов, составляющих геном человека, активны (экспрессируются) в основном в головном мозге. Это самая высокая доля генов, экспрессируемых в любой части тела. Эти гены влияют на развитие и функции мозга и в конечном итоге контролируют то, как мы двигаемся, думаем, чувствуем и ведем себя. В сочетании с воздействием нашей окружающей среды изменения в этих генах также могут определять, подвержены ли мы риску определенного заболевания, и если да, то каким образом оно может развиваться.

Эта брошюра представляет собой введение в гены, как они работают в мозге и как геномные исследования помогают найти новые методы лечения неврологических расстройств.

верх

Из ДНК

Чтобы понять, как гены работают в головном мозге, мы должны понять, как гены производят белки. Это начинается с ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота).

ДНК - это длинная молекула, упакованная в структуры, называемые хромосомами. У человека 23 пары хромосом, включая одну пару половых хромосом (XX у женщин и XY у мужчин).В каждой паре одна хромосома принадлежит матери, а другая - отцу. Другими словами, мы наследуем половину нашей ДНК от каждого из наших родителей.

ДНК состоит из двух цепей, скрученных вместе, образуя двойную спираль. Внутри каждой цепи химические вещества, называемые нуклеотидами, используются в качестве кода для создания белков. ДНК содержит всего четыре нуклеотида - аденин (A), тимин (T), цитозин (C) и гуанин (G) - но этот простой генетический алфавит является отправной точкой для создания всех белков в организме человека, которые, по оценкам, целых один миллион.

верх

К Джину

Ген - это участок ДНК, который содержит инструкции по производству или регулированию определенного белка.

Гены, производящие белки, называются генами, кодирующими белок. Чтобы создать белок, молекула, тесно связанная с ДНК, называемая рибонуклеиновой кислотой (РНК), сначала копирует код в ДНК. Затем аппарат, производящий белок в клетке, сканирует РНК, считывая нуклеотиды группами по три. Эти триплеты кодируют 20 различных аминокислот, которые являются строительными блоками для белков.Самый крупный из известных белков человека - это мышечный белок, называемый тайтин, который состоит примерно из 27 000 аминокислот.

Некоторые гены кодируют небольшие фрагменты РНК, которые не используются для создания белков, а вместо этого используются, чтобы указывать белкам, что им делать и куда идти. Они называются некодирующими генами или генами РНК. РНК-генов намного больше, чем генов, кодирующих белок.

верх

К белку

Белки образуют внутренний механизм внутри клеток мозга и соединительную ткань между клетками мозга.Они также контролируют химические реакции, которые позволяют клеткам мозга общаться друг с другом.

Некоторые гены производят белки, которые важны для раннего развития и роста мозга младенца. Например, ген ASPM производит белок, необходимый для производства новых нервных клеток (или нейронов) в развивающемся мозге. Изменения в этом гене могут вызвать микроцефалию - состояние, при котором мозг не может вырасти до нормального размера.

Определенные гены производят белки, которые, в свою очередь, производят нейротрансмиттеры - химические вещества, передающие информацию от одного нейрона к другому.Другие белки важны для установления физических связей, которые объединяют различные нейроны в сети.

Еще одни гены вырабатывают белки, которые действуют в мозгу как помощники по хозяйству, поддерживая нейроны и их сети в хорошем рабочем состоянии.

Например, ген SOD1 вырабатывает белок, который борется с повреждением ДНК в нейронах. Изменения в этом гене являются одной из причин заболевания боковым амиотрофическим склерозом (БАС), при котором прогрессирующая потеря нейронов, контролирующих мышцы, приводит к возможному параличу и смерти.Считается, что ген SOD1 содержит важные ключи к разгадке причин гибели нейронов при распространенной «спорадической» форме БАС, причина которой неизвестна.

верх

Как регулируется экспрессия генов

Мы знаем, какой белок будет вырабатывать ген, глядя на его код, также называемый последовательностью ДНК. Что мы не можем предсказать, так это количество белка, которое будет произведено, когда он будет произведен или какая клетка будет его производить.

Каждая клетка включает только часть своих генов, а остальные заставляет замолчать.Например, гены, которые экспрессируются в клетках мозга, могут подавляться в клетках печени или сердечных клетках. Некоторые гены включаются только в первые месяцы развития человека, а потом заглушаются.

Что определяет эти уникальные образцы экспрессии генов? Как и люди, клетки имеют уникальное происхождение и склонны унаследовать черты от своих родителей. Итак, происхождение клетки влияет на гены, которые она задействует для производства белков. Окружающая среда клетки - ее воздействие на окружающие клетки, гормоны и другие сигналы - также помогает определить, какие белки вырабатывает клетка.Эти сигналы из прошлого клетки и из ее окружающей среды действуют через множество регуляторных факторов внутри клетки, некоторые из которых описаны в следующих разделах.

ДНК-связывающие белки
Около 10 процентов генов в геноме человека кодируют ДНК-связывающие белки. Некоторые из этих белков распознают определенные фрагменты ДНК и прикрепляются к ним, чтобы активировать экспрессию генов. Другой тип ДНК-связывающего белка, называемый гистоном, действует как катушка, которая может удерживать ДНК в плотных спиралях и, таким образом, подавлять экспрессию генов.

мРНК
По всему геному разбросано множество типов малых РНК (мРНК), которые активно регулируют экспрессию генов. Из-за своей небольшой длины они могут нацеливать, сопоставлять и деактивировать небольшие фрагменты генетического кода.

Эпигенетические факторы
Слово эпигенетика происходит от греческого слова epi, означающего «сверху» или «рядом». В широком смысле эпигенетика относится к длительным изменениям экспрессии генов без каких-либо изменений генетического кода.Эпигенетические факторы включают химические метки или метки на ДНК или гистонах, которые могут влиять на экспрессию генов.

верх

Вариации генетического кода

Генетическая вариация - это постоянное изменение последовательности ДНК, из которой состоит ген. Большинство вариантов безвредны или не имеют никакого эффекта. Однако другие варианты могут иметь пагубные последствия, приводящие к заболеваниям. Третьи могут быть полезны в долгосрочной перспективе, помогая виду адаптироваться к изменениям.

Полиморфизм одиночных нуклеотидов (SNP)
SNPs - это вариации, которые включают изменение только одного нуклеотида.Подсчитано, что геном человека содержит более 10 миллионов различных SNP. Поскольку SNP - это такие небольшие изменения в ДНК, большинство из них не влияет на экспрессию генов. Однако некоторые SNP несут ответственность за придание нам уникальных черт, таких как цвет волос и глаз. Другие SNP могут незначительно повлиять на наш риск развития общих заболеваний, таких как болезни сердца, диабет или инсульт.

Вариация числа копий (CNV)
По крайней мере 10 процентов генома человека состоит из CNV, которые представляют собой большие фрагменты ДНК, которые удаляются, копируются, переворачиваются или иным образом реорганизуются в комбинациях, которые могут быть уникальными для каждого человека.Эти фрагменты ДНК часто включают гены, кодирующие белок. Это означает, что CNV могут изменить способ производства белка геном.

Поскольку гены обычно встречаются в двух копиях, по одной унаследованной от каждого родителя, CNV, включающий единственный отсутствующий ген, может снизить продукцию белка ниже необходимого количества.

Наличие слишком большого количества копий гена тоже может быть вредным. Хотя большинство случаев болезни Паркинсона являются спорадическими (без известной причины), некоторые случаи связаны с наличием двух или более копий гена SNCA, который кодирует белок под названием альфа-синуклеин.Избыток альфа-синуклеина накапливается в клетках мозга и, по-видимому, блокирует механизмы клеток. По неясным причинам подобные образования связаны со спорадической болезнью Паркинсона.

Мутация одного гена
Некоторые генетические вариации незначительны и влияют только на один ген. Однако эти мутации одного гена могут иметь серьезные последствия, поскольку они влияют на инструкции гена по производству белка. Мутации одного гена являются причиной многих редких наследственных неврологических заболеваний.

Например, болезнь Хантингтона является результатом так называемого расширенного «триплетного повтора» в гене гентингтина. Нормальные гены часто имеют триплетные повторы, в которых один и тот же триплетный аминокислотный код встречается несколько раз, как заикание. Эти повторы обычно безвредны.

В гене хантингтина триплетные повторы от 20 до 30 раз являются нормальными. Но у людей с болезнью Гентингтона количество повторов достигает 40 и более. Мутация создает белок неправильной формы, токсичный для нейронов.Когда клетки начинают умирать, появляются симптомы болезни Хантингтона - неконтролируемые корчащиеся движения ног и рук, потеря мышечной координации, а также изменения личности и мышления.

верх

Роль генов в неврологических заболеваниях

Выявлено большинство мутаций отдельных генов, вызывающих редкие неврологические расстройства, такие как болезнь Хантингтона. Напротив, еще многое предстоит узнать о роли генетических вариаций в распространенных неврологических расстройствах и состояниях, таких как болезнь Альцгеймера и инсульт.Ясно несколько вещей. Во-первых, для большинства людей сложное взаимодействие между генами и окружающей средой влияет на риск развития этих заболеваний. Во-вторых, там, где известно, что конкретные генетические вариации, такие как SNP, влияют на риск заболевания, влияние любой отдельной вариации обычно очень мало. Другими словами, большинство людей, пострадавших от инсульта или болезни Альцгеймера, испытали неудачную комбинацию множества «ударов» в геноме и в окружающей среде. Наконец, помимо изменений в последовательности ДНК, изменения в регуляции генов - например, с помощью мРНК и эпигенетических факторов - могут играть ключевую роль в развитии болезни.

Ученые ищут связь между генами и риском заболевания, выполняя два вида исследований. В исследовании общегеномных ассоциаций (GWA) ученые ищут SNP или другие изменения в последовательности ДНК, сравнивая геномы субъектов (людей, лабораторных животных или клеток), у которых есть заболевание, и субъектов, не страдающих этим заболеванием. В другом типе исследования, называемом профилированием экспрессии генов, ученые ищут изменения в экспрессии и регуляции генов, связанные с заболеванием.

Оба типа исследований часто используют устройство, называемое микрочипом ДНК, которое представляет собой небольшой чип, иногда называемый генным чипом, покрытый строками фрагментов ДНК. Фрагменты действуют как зонды для ДНК (в исследовании GWA) или РНК (в профиле экспрессии генов), выделенных из образца крови или ткани.

Все чаще ученые проводят эти исследования путем прямого секвенирования, которое включает считывание последовательностей ДНК или РНК нуклеотид за нуклеотидом. Когда-то секвенирование было трудоемкой и дорогостоящей процедурой, но появился новый набор методов, называемый секвенированием следующего поколения, как действенный и экономичный способ получения подробных данных о геноме.

верх

Гены работают для лучшего лечения и лечения

Врачи могут назначить тесты на основе ДНК для поиска мутаций, вызывающих нарушения с мутациями одного гена, такие как мышечная дистрофия Дюшенна, нейрофиброматоз типа 1 и болезнь Хантингтона. Генетические тесты часто используются для подтверждения диагноза болезни у людей, у которых уже есть симптомы, но они также могут использоваться для установления наличия мутации у людей, которые подвержены риску заболевания, но у которых еще не развились какие-либо симптомы.

В лабораторных условиях исследования GWA и исследования профилей экспрессии генов открывают новые возможности для профилактики, диагностики и лечения заболеваний. Когда ученые идентифицируют ген или путь регуляции гена, связанный с заболеванием, они обнаруживают новые потенциальные мишени для терапии.

Ожидается, что понимание взаимосвязи между генами и сложными заболеваниями также будет играть важную роль в персонализированной медицине. Однажды сканирование генома на основе микрочипов может стать рутинным способом оценки генетического риска человека развития таких заболеваний, как инсульт, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и некоторые виды рака мозга.Кроме того, исследователи надеются разработать индивидуальные лекарственные «коктейли», соответствующие уникальному генетическому профилю человека. Исследователи полагают, что эти индивидуализированные лекарства с гораздо меньшей вероятностью, чем существующие лекарства, будут вызывать побочные эффекты.

РНК-интерференция (РНКи) - это метод, который использует способность малых РНК изменять экспрессию генов. В будущем РНКи можно будет использовать в терапевтических целях для активации гена, который был ненормально подавлен, или для подавления сверхактивного гена.Еще предстоит преодолеть множество технических препятствий, прежде чем такие виды лечения станут реальностью. Например, исследователи еще не знают, как лучше всего доставить эти молекулы в нервную систему.

Это лишь некоторые из способов, которыми ученые используют новые знания об экспрессии генов, чтобы улучшить жизнь людей с неврологическими расстройствами.

верх

Где я могу получить дополнительную информацию?

Для получения информации о других неврологических расстройствах или исследовательских программах, финансируемых Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта, свяжитесь с Институтом мозговых ресурсов и информационной сети (BRAIN) по телефону:

МОЗГ
П.О. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov

верх

Подготовлено:
Офис по связям с общественностью
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта
Национальные институты здравоохранения
Bethesda, MD 20892

Публикация NIH № 10-5475
Июль 2010 г.

Материалы

NINDS, связанные со здоровьем, предоставляются только в информационных целях и не обязательно представляют собой поддержку или официальную позицию Национального института неврологических расстройств и инсульта или любого другого федерального агентства.Консультации по лечению или уходу за отдельным пациентом следует получать после консультации с врачом, который обследовал этого пациента или знаком с историей болезни этого пациента.

Вся информация, подготовленная NINDS, находится в открытом доступе и может свободно копироваться. Благодарность NINDS или NIH приветствуется.

Как черты передаются через ДНК?

Стюарт Э. Равник, доцент кафедры клеточной биологии и биохимии Центра медицинских наук Техасского технологического университета, резюмирует ответ на этот, казалось бы, простой вопрос:

Изображение: Николай Блом и Майкл Лаппе

АЛФАВИТ НАСЛЕДИЯ состоит из четырех букв, представленных нуклеотидными основаниями аденина ( A ), гуанина ( G ), тимина ( T ) и цитозина (). С ).

Характеристики живого существа зависят от сложной смеси взаимодействующих компонентов внутри него. Белки выполняют большую часть химической работы внутри клеток, поэтому они во многом определяют, что это за особенности. Но эти белки обязаны своим существованием ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте), так что именно здесь мы должны искать ответ.

Самый простой способ понять, как устроена ДНК, - это начать с ее основных строительных блоков. ДНК состоит из четырех разных сахаров, которые взаимодействуют друг с другом определенным образом.Эти четыре сахара называются нуклеотидными основаниями и имеют названия аденин ( A ), тимин ( T ), цитозин ( C ) и гуанин ( G ). Думайте об этих четырех основаниях как о буквах в алфавите, алфавите жизни!

Если мы соединим эти нуклеотиды в последовательность - например, GATCATCCG - теперь мы получим небольшой фрагмент ДНК или очень короткое слово. Следовательно, гораздо более длинный фрагмент ДНК может быть эквивалентом различных слов, соединенных в предложение или ген, описывающий, как построить белок.А еще более длинный фрагмент ДНК может содержать информацию о том, когда этот белок должен быть получен. Вся ДНК в клетке дает нам достаточно слов и предложений, чтобы служить основным описанием или планом для человека (или животного, растения или микроорганизма).

Конечно, детали немного сложнее! На практике активные участки ДНК должны копироваться как подобная молекула сообщения, называемая РНК. Затем слова в РНК необходимо «прочитать», чтобы произвести белки, которые сами по себе представляют собой отрезки слов, состоящих из другого алфавита, аминокислотного алфавита.Нобелевские лауреаты Линус Полинг, определивший структуру белков, и Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, которые позже расшифровали спиральную структуру ДНК, помогли нам понять эту «центральную догму» наследственности - код ДНК превращается в сообщение РНК. который имеет способность организовывать 20 аминокислот в сложный белок: ДНК -> РНК -> Белок.

Чтобы понять, как все это сочетается, рассмотрим черту голубых глаз. ДНК для гена голубых глаз копируется как сообщение РНК голубых глаз.Это сообщение затем транслируется в синие белковые пигменты, обнаруженные в клетках глаза. Для каждой имеющейся у нас черты - цвета глаз, цвета кожи и так далее - существует ген или группа генов, которые контролируют эту черту, создавая сначала сообщение, а затем белок. Клетки спермы и яйцеклетки специализируются на переносе ДНК таким образом, что при оплодотворении создается новый человек, обладающий чертами как от матери, так и от отца.

Протеом - обзор | ScienceDirect Topics

1 Введение

CSP - это белок, характеризующийся четырьмя остатками цистеина, расположенными в двух соседних дисульфидных мостиках в консервативных положениях (Picimbon, 2003).Он складывается в гибкую треугольную пирамидальную структуру, обычно состоящую из шести α-спиралей. Основание многоугольника очень гидрофобно, а вершина свободна (Jansen et al., 2007; Jansen, Zídek, Löfstedt, Picimbon, & Sklenar, 2006; Lartigue et al., 2002; Tomaselli et al., 2006).

Естественное распространение CSP происходит по различным частям тела насекомого, не только в усиках, щупиках и ногах, но также во многих различных органах, не связанных с органами чувств, лимфатических и тканях, таких как гемолимфа, эпидермис, кишечник и жировое тело. (Анджели и др., 1999; Ozaki et al., 2005; Пичимбон, Дитрих, Анджели и др., 2000; Пичимбон, Дитрих, Брер и Кригер, 2000; Пичимбон, Дитрих, Кригер и Брир, 2001; Пичимбон и Лил, 1999; Xuan et al., 2015).

У бабочек синтез CSP начинается на очень ранних стадиях развития взрослых особей, намного раньше, чем появление хемосенсорных нейронов, и продолжается на взрослой стадии при высоком уровне активности, особенно в ответ на инсектицидный стресс (Picimbon et al. др., 2001; Xuan et al., 2015). Половые феромоны железы самок тутового шелкопряда содержат 14 CSP и экспрессируют еще большее количество аминокислотных вариантов в белках CSP посредством редактирования РНК (Picimbon, 2019; Xuan et al., 2014, 2015; Xuan, Rajashekar, Kasvandik, & Picimbon, 2016; Сюан, Раджашекар и Пичимбон, 2019). У медоносных пчел специфический нокаут гена CSP приводит к архаичному развитию головы (Maleszka, Forêt, Saint, & Maleszka, 2007), что убедительно свидетельствует о функции этого семейства генов в развитии, росте и / или регенерации тканей. в раннем отчете Номуры, Кавасаки, Кубо и Натори (1992).

Эти данные о развитии и тканевых липидах объединяются не только с профилями экспрессии генов, но также с данными связывания, , то есть , характеристиками функциональных свойств связывания лиганда белка. Известно, что CSP взаимодействуют с липидными соединениями разной длины цепи (C12-C18, , т. Е. , длина цепи 12-18 атомов углерода), в конечном итоге проявляя определенное или специфическое свойство различения (Briand et al., 2002; Dani et al., 2010 ). Соответственно, было показано, что они сохраняют склонность к конформационным изменениям и взаимодействию с множеством липидов или липидных цепей (Campanacci et al., 2001, 2003; Lartigue et al., 2002). Однако не все CSP взаимодействуют с липидами. У белокрылки сладкого картофеля или серебристой белокрылки Bemisia tabaci было показано, что CSP1 связывают линолевую кислоту (C18: 2, , т.е. , длина 18 углеродной цепи с двумя двойными связями), в то время как CSP2 и CSP3 более специфично взаимодействуют с небольшими циклическими связями. такие соединения, как коричный альдегид, основной компонент растительного масла, который признан довольно репеллентным и / или очень токсичным для насекомых (Liu, Ma, Xie, Xuan, & Picimbon, 2016; Liu, Ma, Xie, Xuan, Xia, Fan, et al., 2016; Лю, Арно, Оффманн и Пичимбон, 2017 г .; Liu et al., 2020), решительно подтверждая роль CSP в метаболизме липидов и / или деградации ксенобиотиков (Einhorn & Imler, 2019; Liu et al., 2020).

В этой главе мы исследуем молекулярную эволюцию генов CSP у двукрылых видов, уделяя особое внимание мухам и комарам, чтобы показать набор данных, необходимых для полного и актуального эволюционного анализа конкретного семейства генов белков. Мы описываем, как использовать полную базу данных генома двукрылых Drosophila ananassae , D.erecta , D. grimshawi , D. melanogaster , D. mojavensis , D. persimilis , D. pseudoobscura , D. sechellia , D. simulans , D. virilis , D. willistoni , D. yakuba , Aedes aegypti , Anopheles gambiae и Culex pipiens , чтобы идентифицировать 127 копий гена CSP и сообщить о структурных свойствах гена и реконструированных филогенезах всех последовательности (аминокислота, нуклеотид, экзон и интрон).Мы также стремимся объяснить необходимость знания о ретротранспозициях ( Feilai-Twin ) и их связи с расширением и эволюцией определенного семейства генов. Затем мы предоставляем руководство для всего анализа (геномная организация, сдвиг границы интрона и филогенетического распределения) и интерпретации двукрылых как классической модельной системы не только для ретротранспозиции, но и для многих различных хромосомных перестроек (делеций, дупликаций, вставок, инверсий). , мутации и транслокации), которые явно влияют на эволюцию генов и геномов.

Белки | Безграничная биология

Типы и функции белков

Белки выполняют множество важных физиологических функций, в том числе катализируют биохимические реакции.

Цели обучения

Различать типы и функции белков

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Белки необходимы для основных физиологических процессов жизни и выполняют функции во всех системах человеческого тела.
  • Форма белка определяет его функцию.
  • Белки состоят из аминокислотных субъединиц, которые образуют полипептидные цепи.
  • Ферменты катализируют биохимические реакции, ускоряя химические реакции, и могут либо разрушать свой субстрат, либо строить более крупные молекулы из субстрата.
  • Форма активного центра фермента соответствует форме субстрата.
  • Гормоны - это тип белков, используемых для передачи сигналов и коммуникации клеток.
Ключевые термины
  • аминокислота : Любая из 20 встречающихся в природе α-аминокислот (имеющих амино- и карбоксильные группы на одном атоме углерода) и различных боковых цепей, которые объединяются через пептидные связи с образованием белков.
  • полипептид : любой полимер (одинаковых или разных) аминокислот, соединенных пептидными связями.
  • катализатор : для ускорения процесса.

Типы и функции белков

Белки выполняют важные функции во всех системах человеческого тела. Эти длинные цепи аминокислот критически важны для:

  • катализирующие химические реакции
  • синтез и восстановление ДНК
  • транспортировка материалов по камере
  • прием и отправка химических сигналов
  • отвечает на раздражители
  • обеспечивает структурную поддержку

Белки (полимеры) представляют собой макромолекулы, состоящие из аминокислотных субъединиц (мономеров).Эти аминокислоты ковалентно связаны друг с другом с образованием длинных линейных цепей, называемых полипептидами, которые затем складываются в определенную трехмерную форму. Иногда эти свернутые полипептидные цепи функционируют сами по себе. В других случаях они объединяются с дополнительными полипептидными цепями, чтобы сформировать окончательную структуру белка. Иногда в конечном белке также требуются неполипептидные группы. Например, гемогобин белка крови состоит из четырех полипептидных цепей, каждая из которых также содержит молекулу гема, имеющую кольцевую структуру с атомом железа в центре.

Белки имеют разную форму и молекулярную массу в зависимости от аминокислотной последовательности. Например, гемоглобин представляет собой глобулярный белок, что означает, что он сворачивается в компактную шарообразную структуру, но коллаген, обнаруженный в нашей коже, представляет собой волокнистый белок, что означает, что он складывается в длинную вытянутую волоконно-подобную цепь. Вы, вероятно, похожи на членов своей семьи, потому что у вас одинаковые белки, но вы отличны от посторонних, потому что белки в ваших глазах, волосах и остальном теле разные.

Гемоглобин человека : Структура гемоглобина человека. Α- и β-субъединицы белков выделены красным и синим цветом, а железосодержащие гемовые группы - зеленым. Из базы данных по белкам.

Поскольку форма определяет функцию, любое небольшое изменение формы белка может привести к нарушению функции белка. Небольшие изменения в аминокислотной последовательности белка могут вызвать разрушительные генетические заболевания, такие как болезнь Хантингтона или серповидно-клеточная анемия.

Ферменты

Ферменты - это белки, которые катализируют биохимические реакции, которые в противном случае не имели бы места.Эти ферменты необходимы для химических процессов, таких как пищеварение и клеточный метаболизм. Без ферментов большинство физиологических процессов протекало бы так медленно (или не протекало бы совсем), что жизнь не могла бы существовать.

Поскольку форма определяет функцию, каждый фермент специфичен для своих субстратов. Субстраты - это реагенты, которые подвергаются химической реакции, катализируемой ферментом. Место, где субстраты связываются с ферментом или взаимодействуют с ним, известно как активный сайт, потому что это место, где происходит химия.Когда субстрат связывается со своим активным центром на ферменте, фермент может помочь в его распаде, перегруппировке или синтезе. Помещая субстрату определенную форму и микроокружение в активном центре, фермент стимулирует протекание химической реакции. Существует два основных класса ферментов:

Ферментная реакция : Катаболическая ферментная реакция, показывающая, что субстрат точно соответствует форме активного центра.

  • Катаболические ферменты: ферменты, расщепляющие субстрат
  • Анаболические ферменты: ферменты, которые создают более сложные молекулы из своих субстратов

Ферменты необходимы для пищеварения: процесс расщепления более крупных молекул пищи на субъединицы, достаточно мелкие, чтобы диффундировать через клеточную мембрану и использоваться клеткой.Эти ферменты включают амилазу, которая катализирует переваривание углеводов во рту и тонком кишечнике; пепсин, катализирующий переваривание белков в желудке; липаза, катализирующая реакции, необходимые для эмульгирования жиров в тонком кишечнике; и трипсин, который катализирует дальнейшее переваривание белков в тонком кишечнике.

Ферменты также необходимы для биосинтеза: процесса создания новых сложных молекул из более мелких субъединиц, которые поставляются или генерируются клеткой.Эти биосинтетические ферменты включают ДНК-полимеразу, которая катализирует синтез новых цепей генетического материала до деления клетки; синтетаза жирных кислот, которая синтезирует новые жирные кислоты для образования жиров или мембранных липидов; и компоненты рибосомы, которая катализирует образование новых полипептидов из мономеров аминокислот.

Гормоны

Некоторые белки действуют как химические сигнальные молекулы, называемые гормонами. Эти белки секретируются эндокринными клетками, которые контролируют или регулируют определенные физиологические процессы, включая рост, развитие, метаболизм и размножение.Например, инсулин - это белковый гормон, который помогает регулировать уровень глюкозы в крови. Другие белки действуют как рецепторы для определения концентрации химических веществ и отправки сигналов для ответа. Некоторые типы гормонов, такие как эстроген и тестостерон, являются липидными стероидами, а не белками.

Другие функции белков

Белки выполняют важные функции во всех системах человеческого тела. В дыхательной системе гемоглобин (состоящий из четырех белковых субъединиц) транспортирует кислород для использования в клеточном метаболизме.Дополнительные белки в плазме крови и лимфе переносят питательные вещества и продукты обмена веществ по всему телу. Белки актин и тубулин образуют клеточные структуры, а кератин формирует структурную опору для мертвых клеток, которые становятся ногтями и волосами. Антитела, также называемые иммуноглобинами, помогают распознавать и уничтожать чужеродные патогены в иммунной системе. Актин и миозин позволяют мышцам сокращаться, а альбумин питает раннее развитие эмбриона или проростка.

Тубулин : структурный белок тубулин, окрашенный в красный цвет в клетках мыши.

Аминокислоты

Аминокислота содержит аминогруппу, карбоксильную группу и группу R и объединяется с другими аминокислотами с образованием полипептидных цепей.

Цели обучения

Опишите структуру аминокислоты и особенности, которые придают ее специфическим свойствам

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Каждая аминокислота содержит центральный атом C, аминогруппу (Nh3), карбоксильную группу (COOH) и определенную группу R.
  • Группа R определяет характеристики (размер, полярность и pH) для каждого типа аминокислоты.
  • Пептидные связи образуются между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой путем дегидратационного синтеза.
  • Цепь аминокислот представляет собой полипептид.
Ключевые термины
  • аминокислота : Любая из 20 встречающихся в природе α-аминокислот (имеющих амино- и карбоксильные группы на одном атоме углерода) и различных боковых цепей, которые объединяются через пептидные связи с образованием белков.
  • Группа R : Группа R представляет собой боковую цепь, специфичную для каждой аминокислоты, которая придает определенные химические свойства этой аминокислоте.
  • полипептид : любой полимер (одинаковых или разных) аминокислот, соединенных пептидными связями.

Структура аминокислоты

Аминокислоты - это мономеры, из которых состоят белки. Каждая аминокислота имеет одинаковую фундаментальную структуру, которая состоит из центрального атома углерода, также известного как альфа (α) углерод, связанного с аминогруппой (NH 2 ), карбоксильной группой (COOH) и водородом. атом.В водной среде клетки как аминогруппа, так и карбоксильная группа ионизируются в физиологических условиях, и поэтому имеют структуры -NH 3 + и -COO - соответственно. Каждая аминокислота также имеет другой атом или группу атомов, связанных с центральным атомом, известную как группа R. Эта группа R или боковая цепь придает каждой аминокислоте специфические характеристики белков, включая размер, полярность и pH.

Аминокислотная структура : Аминокислоты имеют центральный асимметричный атом углерода, к которому присоединены аминогруппа, карбоксильная группа, атом водорода и боковая цепь (R-группа).Эта аминокислота неионизирована, но если ее поместить в воду с pH 7, ее аминогруппа получит другой водород и положительный заряд, а гидроксил в своей карбоксильной группе потеряет водород и получит отрицательный заряд.

Типы аминокислот

Название «аминокислота» происходит от аминогруппы и карбоксикислотной группы в их основной структуре. В белках присутствует 21 аминокислота, каждая из которых имеет определенную группу R или боковую цепь. Десять из них считаются незаменимыми аминокислотами для человека, потому что человеческий организм не может их производить, и они должны быть получены с пищей.Все организмы имеют разные незаменимые аминокислоты в зависимости от их физиологии.

Типы аминокислот : В белках обычно встречается 21 обычная аминокислота, каждая из которых имеет свою R-группу (вариантную группу), которая определяет ее химическую природу. 21-я аминокислота, не показанная здесь, представляет собой селеноцистеин с группой R -CH 2 -SeH.

Характеристики аминокислот

Какие категории аминокислот вы ожидаете найти на поверхности растворимого белка, а какие - внутри? Какое распределение аминокислот вы ожидаете найти в белке, встроенном в липидный бислой?

Химический состав боковой цепи определяет характеристики аминокислоты.Аминокислоты, такие как валин, метионин и аланин, неполярны (гидрофобны), тогда как аминокислоты, такие как серин, треонин и цистеин, полярны (гидрофильны). Боковые цепи лизина и аргинина заряжены положительно, поэтому эти аминокислоты также известны как основные (с высоким pH) аминокислоты. Пролин является исключением из стандартной структуры аминокислоты, поскольку его группа R связана с аминогруппой, образуя кольцеобразную структуру.

Аминокислоты обозначаются одной заглавной буквой или трехбуквенным сокращением.Например, валин обозначается буквой V или трехбуквенным символом val.

Пептидные облигации

Последовательность и количество аминокислот в конечном итоге определяют форму, размер и функцию белка. Каждая аминокислота связана с другой аминокислотой ковалентной связью, известной как пептидная связь. Когда две аминокислоты ковалентно связаны пептидной связью, карбоксильная группа одной аминокислоты и аминогруппа входящей аминокислоты объединяются и высвобождают молекулу воды.Любая реакция, которая объединяет два мономера в реакцию, которая генерирует H 2 O в качестве одного из продуктов, известна как реакция дегидратации, поэтому образование пептидной связи является примером реакции дегидратации.

Образование пептидной связи : Образование пептидной связи представляет собой реакцию синтеза дегидратации. Карбоксильная группа одной аминокислоты связана с аминогруппой входящей аминокислоты. При этом выделяется молекула воды.

Полипептидные цепи

Образовавшаяся цепочка аминокислот называется полипептидной цепью.Каждый полипептид имеет свободную аминогруппу на одном конце. Этот конец называется N-концом или амино-концом, а другой конец имеет свободную карбоксильную группу, также известную как C или карбоксильный конец. При считывании или сообщении аминокислотной последовательности белка или полипептида принято использовать направление от N к C. То есть предполагается, что первая аминокислота в последовательности находится на N-конце, а последняя аминокислота - на C-конце.

Хотя термины полипептид и белок иногда используются взаимозаменяемо, полипептид технически представляет собой любой полимер аминокислот, тогда как термин белок используется для полипептида или полипептидов, которые сложены должным образом, в сочетании с любыми дополнительными компонентами, необходимыми для правильного функционирования, и являются теперь работоспособен.

Структура белка

Каждый последующий уровень сворачивания белка в конечном итоге влияет на его форму и, следовательно, на его функцию.

Цели обучения

Обобщите четыре уровня структуры белка

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Структура белка зависит от его аминокислотной последовательности и локальных низкоэнергетических химических связей между атомами как в основной цепи полипептида, так и в боковых цепях аминокислот.
  • Структура белка играет ключевую роль в его функции; если белок теряет форму на каком-либо структурном уровне, он может больше не функционировать.
  • Первичная структура - это аминокислотная последовательность.
  • Вторичная структура представляет собой локальные взаимодействия между участками полипептидной цепи и включает структуры α-спирали и β-складчатых листов.
  • Третичная структура - это общая трехмерная складчатость, в значительной степени обусловленная взаимодействиями между R-группами.
  • Четвертичные структуры - это ориентация и расположение субъединиц в мульти-субъединичном белке.
Ключевые термины
  • антипараллельный : Природа противоположных ориентаций двух цепей ДНК или двух бета-цепей, составляющих вторичную структуру белка
  • дисульфидная связь : Связь, состоящая из ковалентной связи между двумя атомами серы, образованная реакцией двух тиоловых групп, особенно между тиоловыми группами двух белков
  • β-складчатый лист : вторичная структура белков, где группы N-H в основной цепи одной полностью вытянутой цепи устанавливают водородные связи с группами C = O в основной цепи соседней полностью вытянутой цепи
  • α-спираль : вторичная структура белков, где каждый N-H основной цепи создает водородную связь с группой C = O аминокислоты на четыре остатка ранее в той же спирали.

Форма белка имеет решающее значение для его функции, поскольку она определяет, может ли белок взаимодействовать с другими молекулами. Белковые структуры очень сложны, и только совсем недавно исследователи смогли легко и быстро определить структуру полных белков вплоть до атомного уровня. (Используемые методы восходят к 1950-м годам, но до недавнего времени они были очень медленными и трудоемкими в использовании, поэтому полные белковые структуры решались очень медленно.) Ранние структурные биохимики концептуально разделили белковые структуры на четыре «уровня», чтобы упростить задачу. чтобы понять сложность общей структуры.Чтобы определить, как белок приобретает свою окончательную форму или конформацию, нам необходимо понять эти четыре уровня структуры белка: первичный, вторичный, третичный и четвертичный.

Первичная структура

Первичная структура белка - это уникальная последовательность аминокислот в каждой полипептидной цепи, из которой состоит белок. На самом деле, это просто список аминокислот в полипептидной цепи, а не ее структура. Но поскольку окончательная структура белка в конечном итоге зависит от этой последовательности, это было названо первичной структурой полипептидной цепи.Например, гормон поджелудочной железы инсулин имеет две полипептидные цепи, A и B.

Первичная структура : Цепь А инсулина состоит из 21 аминокислоты, а цепь В - из 30 аминокислот, и каждая последовательность уникальна для белка инсулина.

Ген или последовательность ДНК в конечном итоге определяет уникальную последовательность аминокислот в каждой пептидной цепи. Изменение нуклеотидной последовательности кодирующей области гена может привести к добавлению другой аминокислоты к растущей полипептидной цепи, вызывая изменение структуры белка и, следовательно, функции.

Гемоглобин, транспортирующий кислород, состоит из четырех полипептидных цепей, двух идентичных α-цепей и двух идентичных β-цепей. При серповидно-клеточной анемии простая замена аминогруппы в β-цепи гемоглобина вызывает изменение структуры всего белка. Когда аминокислота глутаминовая кислота заменяется валином в β-цепи, полипептид складывается в несколько иную форму, что создает дисфункциональный белок гемоглобина. Итак, всего одна замена аминокислоты может вызвать кардинальные изменения.Эти дисфункциональные белки гемоглобина в условиях низкого содержания кислорода начинают связываться друг с другом, образуя длинные волокна, состоящие из миллионов агрегированных гемоглобинов, которые искажают эритроциты в форме полумесяца или «серпа», которые закупоривают артерии. Люди, страдающие этим заболеванием, часто испытывают одышку, головокружение, головные боли и боли в животе.

Серповидно-клеточная анемия : серповидные клетки имеют форму полумесяца, тогда как нормальные клетки имеют форму диска.

Вторичная структура

Вторичная структура белка - это любые регулярные структуры, возникающие в результате взаимодействий между соседними или соседними аминокислотами, когда полипептид начинает складываться в свою функциональную трехмерную форму.Вторичные структуры возникают, когда образуются Н-связи между локальными группами аминокислот в области полипептидной цепи. Редко единичная вторичная структура распространяется по всей полипептидной цепи. Обычно это просто часть цепочки. Наиболее распространенными формами вторичной структуры являются α-спиральные и β-складчатые листовые структуры, и они играют важную структурную роль в большинстве глобулярных и волокнистых белков.

Вторичная структура : α-спираль и β-складчатый лист образуются из-за водородной связи между карбонильной и аминогруппой в основной цепи пептида.Некоторые аминокислоты имеют склонность образовывать α-спираль, в то время как другие имеют склонность образовывать β-складчатый лист.

В цепи α-спирали водородная связь образуется между атомом кислорода в карбонильной группе основной цепи полипептида в одной аминокислоте и атомом водорода в аминогруппе основной цепи полипептида другой аминокислоты, которая находится на четыре аминокислоты дальше по цепи. Это удерживает отрезок аминокислот в правой спирали. Каждый виток в альфа-спирали имеет 3.6 аминокислотных остатков. Группы R (боковые цепи) полипептида выступают из цепи α-спирали и не участвуют в Н-связях, которые поддерживают структуру α-спирали.

В β-гофрированных листах участки аминокислот сохраняются в почти полностью вытянутой конформации, которая «складывается» или зигзагообразно из-за нелинейной природы одиночных ковалентных связей C-C и C-N. β-гофрированные листы никогда не встречаются в одиночку. Они должны удерживаться на месте другими β-гофрированными листами. Участки аминокислот в β-складчатых листах удерживаются в их складчатой ​​структуре, потому что водородные связи образуются между атомом кислорода в карбонильной группе полипептидной основной цепи одного β-складчатого листа и атомом водорода в аминогруппе полипептидного каркаса другого β-складчатого листа. лист гофрированный.Скрепляющие друг друга β-гофрированные листы выровнены параллельно или антипараллельно друг другу. Группы R аминокислот в β-складчатом листе указывают перпендикулярно водородным связям, удерживающим β-складчатые листы вместе, и не участвуют в поддержании структуры β-складчатого листа.

Третичная структура

Третичная структура полипептидной цепи - это ее общая трехмерная форма после того, как все элементы вторичной структуры сложены вместе друг с другом.Взаимодействия между полярной, неполярной, кислотной и основной R-группой в полипептидной цепи создают сложную трехмерную третичную структуру белка. Когда сворачивание белка происходит в водной среде тела, гидрофобные R-группы неполярных аминокислот в основном лежат внутри белка, в то время как гидрофильные R-группы лежат в основном снаружи. Боковые цепи цистеина образуют дисульфидные связи в присутствии кислорода, единственную ковалентную связь, образующуюся во время сворачивания белка.Все эти взаимодействия, слабые и сильные, определяют окончательную трехмерную форму белка. Когда белок теряет свою трехмерную форму, он больше не функционирует.

Третичная структура : Третичная структура белков определяется гидрофобными взаимодействиями, ионными связями, водородными связями и дисульфидными связями.

Четвертичная структура

Четвертичная структура белка - это то, как его субъединицы ориентированы и расположены относительно друг друга.В результате четвертичная структура применима только к многосубъединичным белкам; то есть белки, состоящие из более чем одной полипептидной цепи. Белки, полученные из одного полипептида, не будут иметь четвертичной структуры.

В белках с более чем одной субъединицей слабые взаимодействия между субъединицами помогают стабилизировать общую структуру. Ферменты часто играют ключевую роль в связывании субъединиц с образованием конечного функционирующего белка.

Например, инсулин представляет собой шарообразный глобулярный белок, который содержит как водородные связи, так и дисульфидные связи, которые удерживают вместе две его полипептидные цепи.Шелк - это волокнистый белок, который образуется в результате водородных связей между различными β-складчатыми цепями.

Четыре уровня структуры белка : На этих иллюстрациях можно увидеть четыре уровня структуры белка.

Денатурация и сворачивание белков

Денатурация - это процесс, при котором белки теряют свою форму и, следовательно, свою функцию из-за изменений pH или температуры.

Цели обучения

Обсудить процесс денатурации белка

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Белки меняют свою форму при воздействии различных значений pH или температуры.
  • Организм строго регулирует pH и температуру, чтобы предотвратить денатурацию белков, таких как ферменты.
  • Некоторые белки могут восстанавливаться после денатурации, а другие - нет.
  • Белки-шапероны помогают некоторым белкам принимать правильную форму.
Ключевые термины
  • шаперонин : белки, которые обеспечивают благоприятные условия для правильного сворачивания других белков, тем самым предотвращая агрегацию
  • денатурация : изменение складчатой ​​структуры белка (и, следовательно, физических свойств), вызванное нагреванием, изменением pH или воздействием определенных химических веществ

Каждый белок имеет свою уникальную последовательность аминокислот, и взаимодействия между этими аминокислотами создают определенную форму.Эта форма определяет функцию белка, от переваривания белка в желудке до переноса кислорода в кровь.

Изменение формы белка

Если белок подвержен изменениям температуры, pH или воздействию химических веществ, внутренние взаимодействия между аминокислотами белка могут измениться, что, в свою очередь, может изменить форму белка. Хотя аминокислотная последовательность (также известная как первичная структура белка) не изменяется, форма белка может измениться настолько, что станет дисфункциональной, и в этом случае белок считается денатурированным.Пепсин, фермент, расщепляющий белок в желудке, действует только при очень низком pH. При более высоких значениях pH конформация пепсина, способ сворачивания его полипептидной цепи в трех измерениях, начинает меняться. В желудке поддерживается очень низкий уровень pH, чтобы пепсин продолжал переваривать белок и не денатурировал его.

Ферменты

Поскольку почти все биохимические реакции требуют ферментов, и поскольку почти все ферменты оптимально работают только в относительно узких диапазонах температуры и pH, многие гомеостатические механизмы регулируют соответствующие температуры и pH, чтобы ферменты могли поддерживать форму своего активного центра.

Реверс денатурации

Часто можно обратить денатурацию, потому что первичная структура полипептида, ковалентные связи, удерживающие аминокислоты в их правильной последовательности, не повреждены. После удаления денатурирующего агента первоначальные взаимодействия между аминокислотами возвращают белок к его исходной конформации, и он может возобновить свою функцию.

Однако денатурация может быть необратимой в экстремальных ситуациях, например, при жарке яйца. Тепло от сковороды денатурирует белок альбумина в жидком яичном белке, и он становится нерастворимым.Белок в мясе также денатурирует и становится твердым при приготовлении.

Денатурация белка иногда необратима. : (Вверху) Белковый альбумин в сыром и вареном яичном белке. (Внизу) Аналогия со скрепкой визуализирует процесс: когда скрепки сшиты, скрепки («аминокислоты») больше не перемещаются свободно; их структура перестраивается и «денатурируется».

Белки-шапероны (или шаперонины) являются белками-помощниками, которые обеспечивают благоприятные условия для сворачивания белков.Шаперонины скапливаются вокруг формирующегося белка и предотвращают агрегацию других полипептидных цепей. Как только целевой белок сворачивается, шаперонины диссоциируют.

Что такое ген? (для детей)

Гены (скажем: jeenz ) играют важную роль в определении физических качеств - того, как мы выглядим - и многих других вещей о нас. Они несут информацию, которая делает вас тем, кто вы есть и как вы выглядите: вьющиеся или прямые волосы, длинные или короткие ноги, даже то, как вы можете улыбаться или смеяться.Многие из этих вещей передаются от одного поколения к другому в семье по генам.

Что такое ген?

Гены несут информацию, которая определяет ваши черты (скажем: trates ), то есть черты или характеристики, которые передаются вам - или унаследованы - от ваших родителей. Каждая клетка человеческого тела содержит от 25 000 до 35 000 генов.

Например, если у обоих ваших родителей зеленые глаза, вы можете унаследовать от них черту зеленых глаз.Или, если у вашей мамы есть веснушки, у вас тоже могут быть веснушки, потому что вы унаследовали черту веснушек. Гены есть не только у людей, но и у всех животных и растений.

Где эти важные гены? Они такие маленькие, что их не видно. Гены находятся на крошечных структурах, похожих на спагетти, называемых хромосомами (скажем: KRO-moh-somes). А хромосомы находятся внутри клеток. Ваше тело состоит из миллиардов клеток. Клетки - это очень маленькие единицы, из которых состоит все живое.Клетка настолько крошечная, что увидеть ее можно только в сильный микроскоп.

Хромосомы входят в соответствующие наборы из двух (или пар), и всего в одной хромосоме находятся сотни, а иногда и тысячи генов. Хромосомы и гены состоят из ДНК, что является сокращением от дезоксирибонуклеиновой (скажем: ди-окс-си-ри-бо-нью-глиняной) кислоты.

Большинство клеток имеют одно ядро ​​(скажем: NOO-clee-us). Ядро - это небольшая яйцевидная структура внутри клетки, которая действует как мозг клетки.Он сообщает каждой части клетки, что делать. Но откуда ядро ​​так много знает? Он содержит наши хромосомы и гены. Каким бы крошечным оно ни было, ядро ​​содержит больше информации, чем самый большой словарь, который вы когда-либо видели.

У человека ядро ​​клетки содержит 46 отдельных хромосом или 23 пары хромосом (хромосомы бывают парами, помните? 23 x 2 = 46). Половина этих хромосом принадлежит одному из родителей, а половина - другому.

Под микроскопом мы видим, что хромосомы бывают разной длины и разной формы.Когда они выстраиваются в линию по размеру и схожему рисунку полос, первые двадцать две пары называются аутосомами; последняя пара хромосом называется половыми хромосомами, X и Y. Половые хромосомы определяют, мальчик вы или девочка: у женщин две хромосомы X, а у мужчин одна X и одна Y.

Но не каждое живое существо имеет 46 хромосом внутри своих клеток. Например, у клетки плодовой мушки всего четыре хромосомы!

Как работают гены?

У каждого гена своя собственная работа.ДНК в гене дает конкретные инструкции - как в рецепте из поваренной книги - для производства белков (скажем, PRO-подростков) в клетке. Белки - это строительные блоки всего в вашем теле. Кости и зубы, волосы и мочки ушей, мышцы и кровь состоят из белков. Эти белки помогают нашему телу расти, правильно работать и оставаться здоровым. По сегодняшним оценкам ученых, каждый ген в организме может вырабатывать до 10 различных белков. Это более 300 000 белков!

Как и хромосомы, гены тоже попадают в пары.У каждого из ваших родителей есть две копии каждого из своих генов, и каждый родитель передает только одну копию, чтобы составить гены, которые у вас есть. Гены, которые передаются вам, определяют многие ваши черты, например цвет волос и цвет кожи.

Может быть, у матери Эммы один ген каштановых волос и один - рыжих, и она передала ген рыжих волос Эмме. Если у ее отца два гена рыжих волос, это может объяснить ее рыжие волосы. Эмма получила два гена рыжих волос, по одному от каждого из ее родителей.

Вы также можете увидеть, как работают гены, если подумать обо всех породах собак. У всех них есть гены, которые делают их собаками, а не кошками, рыбами или людьми. Но те же самые гены, которые делают собаку собакой, также определяют разные собачьи черты. Итак, одни породы маленькие, а другие большие. У одних длинная шерсть, у других - короткая. У далматинов есть гены белого меха и черных пятен, а у игрушечных пуделей есть гены, которые делают их маленькими с вьющейся шерстью. Вы поняли!

Когда есть проблемы с генами

Ученые очень заняты изучением генов.Они хотят знать, какие белки вырабатывает каждый ген и что эти белки делают. Они также хотят знать, какие болезни вызваны неправильными генами. Измененные гены называются мутациями. Исследователи считают, что мутации могут быть частично виноваты в проблемах с легкими, раке и многих других заболеваниях. Другие болезни и проблемы со здоровьем возникают, когда отсутствуют гены или лишние части генов или хромосом.

Некоторые из этих генных проблем могут быть унаследованы от родителей.Например, возьмем ген, который помогает организму вырабатывать гемоглобин (скажем: HEE-muh-glow-bin). Гемоглобин - важный белок, необходимый эритроцитам для переноса кислорода по всему телу. Если родители передают своему ребенку измененные гены гемоглобина, ребенок может вырабатывать только гемоглобин того типа, который не работает должным образом. Это может вызвать состояние, известное как анемия (скажем: э-э-э-э-э-э), состояние, при котором у человека меньше здоровых эритроцитов. Серповидно-клеточная анемия - это один из видов анемии, который передается по генам от родителей к детям.

Муковисцидоз (скажем: SIS-tick fi-BRO-sus) или CF - еще одно заболевание, которое наследуют некоторые дети. Родители с измененным геном CF могут передать его своим детям. Людям с муковисцидозом часто трудно дышать, потому что в их организме вырабатывается много слизи (скажем: MYOO-kus) - слизистого вещества, которое выходит из носа, когда вы больны, - и застревает в легких. Людям с МВ необходимо лечение на протяжении всей жизни, чтобы их легкие были как можно более здоровыми.

Что такое генная терапия?

Генная терапия - это новый вид медицины, настолько новый, что ученые все еще проводят эксперименты, чтобы проверить, работает ли оно.Он использует технологию генной инженерии для лечения болезни, вызванной каким-то образом изменившимся геном. Один из проверяемых методов - замена больных генов здоровыми. Испытания генной терапии - где исследования проводятся на людях - и другие исследования могут привести к новым способам лечения или даже предотвращения многих заболеваний.

.

Related Posts

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2021 © Все права защищены.