Том 1 (1109823), страница 19
Текст из файла (страница 19)
у Фосфат О= — О— Сахар Он н он он О г уаиин нн ~ с. ~з, О=Р— О— О ОН ОН Рибоза ОН Н 2-дезоксирибоза 7згмягг СН;, ! О .С .,СН Угзадггл Н ! 7 О=Р— О— !! О ОН Н ОН ОН Цитозг и НН. гчзз~~ н Цггтозгггг н сн ~с , сн М сь О чз ОН Н ОН ОН Рибонуклеотиды Рис. 349. Строительные блоки РНК и ДНК. Каждый строшпельный блок— нуклеотид — - содержит 4хю4атную Зруллу, азхар и азотистое основание (пургт или пиримиднн). В светав двух типов нуклешювых кислот входнт одинаковые пурины, однако гшримидины различаютснг ДНК содержит тимин, а РОК вЂ” урацил, Кроме гпоео, в РОК входил рибоза, и в ЛИК вЂ” дезоксирибоза.
Как показано в м. б, биологические роли двух нуклеино- вых киспот совершенно различны укладки свернутой цепи в глобулярную структуру.„г'4) гствертичиая структура, или форма объединения в пространстве двух или большего числа полипептидных цепей. Ферменты — это глобулярные белки, работающие как катализаторы химических реакций. С помощью ферментов нн, Адегпги ! 1 .у" о= — о — с г уаиии НГз С' СГН ! !! Н ~з гг О=-Р-Π— С Дезоксирибоиуклеотиды клетки способны увеличивать скорость химических реакций при относительно низких температурах.
Нуклеииовые кислоты построены из иуклеотидов, соединенных в длинные цепи. Каждый нуклеотид состоит из трех субъединиц: азотистого основания, пятиуглеродного сахара и фосфатной группы. Нуклеотиды, в состав которых входит сахар дезоксирибоза, образу|от ДНК, нуклеотиды, содержащие сахар рибозу, — РНК.
Два производных нуклеопшов — АТР и АПР— обычно участвуют в процессах переноса энергии. ПРИЛОЖЕНИЕ РАДИОУГЛЕРОДНЫЙ АНАЛИЗ Все органические вещества содержат углерод„который ранее существовал в форме двуокиси углерода и попал в живые организмы в результате фотосинтеза.
Большинство атомов углерода (в том числе и в СО ) имеют атомную массу 12("С), но определенная часть атомов представляет собой радиоактивный изотоп углерода мС, который образуется в космическом пространстве и существует в малых количествах в виде тяжелой двуокиси углерода. Растительные клетки используют двуокись углерода для синтеза глюкозы и других органических молекул, поглощая "СОз почти так же легко, как "СО,. Все животные прямо или косвенно зависят в своем питании от растений, поэтому определенная часть атомов углерода в тканях всех живых существ представлена радиоактивным углеродом мС.
С гибелью живого существа поступление углерода естественно прекращается и соотношение между радиоактивным и нерадиоактивным углеродом изменяется: "С медленно распадается, а пС остается. Период полураспада составляет 5730 лег, и поэтому ископаемое такого возраста должно содерзкать ровно половину мС, содержавшегося в живом организме. Ископаемые остатки или нредметъд изготовленные человеком из древесины или какого-либо другого материала органического происхождения, могут быть датированы совершенно точно измерением отношения '4С1пС.
Радиоуглеродный анализ особенно успешно применяется при исследовании археологических находок. Метод основывается на предположении, что соотношение '4С и "С в атмосфере Земли оставалось постоянным на протяжении исследуемого периода. Атмосферные ядерные испытания сделали невозможным для будущих археологов радиоуглеродное датирование. 2 мкм Рис. вкб Электронная микрофотогра- фия клетки кончика корня кукурузы (7ва таузд Клетка зафиксирована пер- манганатом калия, который избира- тельно связывается с биологическими м абрамами, и поэтому на микрофото- графии яороиго видны зндогьтзиатиче- ский ретикулум, диктиоеомы и наруж- ные мембраны органелл.
Эгпи мембраны регулируют обмен веществ клетки с окружающей средой и контролируют передвшкенгю веществ из одной части клетки в другую Все клетки отделены от окружающей среды плазматической мембраной. Пространство эукариотических клеток, кроме того, разделено целой системой внутренних мембран, к которым относятся эндоплазматическнй ретикулум, диктиосомы и наружные мембраны органслл (рис. 4-1).
Клеточные мембраны нельзя назвать непроницаемыми барьерами, поскольку клетки способны регулировать количество н тип проходящих через мембраны веществ, а часто и направление движения, Это свойство необходимо живым клеткам, поскольку немногис метаболические процессы протекали бы с нужной скоростью, если бы зависели от концентрации веществ, находящихся вне клетки.
Действительно, одним из критериев, характеризующих хсивую систему, может служить разница в концентрации различных веществ в живой системе н в окружающей среде. Регуляция обмена веществ через мембраны зависит от физических и химических свойств мембран и идущих через них ионов или молекул.
Вода — основное вещество, поступающее в клетки и выходящее из них. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ВОДЫ Движение воды как в живых системах, так и в неживой при- роде подчиняется законам объемного потока, диффузии и осмоса. Объемный лоток — это общее двюкение воды (или другой жидкости), которое происходит благодаря разнице в потенциальной энергии воды, обычно называемой водным гютенциалом. Простой пример воды, обладающей потенциальной энергией, — это вода за плотиной или на вершине водопада. Когда вода устремляется вниз, ее потенциальная энергия может перейти в механическую энергию водяного колеса или в механическую, а затем и в электрическую энергию гидротурбины (рис.
4-2). Другой источник водного потенциала — давление. Если поместить воду в резиновую грушу н сдавить се, то вода, подобно находящейся на вершине водопада„будет иметь водный потенциал и перемещаться в то место, где он ниже. Можно ли с помощью давления заставить подниматься вверх воду, текущую вниз? Да, можно, но только до тех пор, дока водный потенциал, создаваемый давлением, превышает водный потенциал, создаваемый силой тяжести. Вода перемещается из области более вьгсакага воднога потенциала в область более низкого независима ат причины, создающей это различие. Концепция водного потенциала позволяет физиологам прслсказать путь двюкения воды в различных условиях. Водный потенциал определяют как давлснис, необходимое для остановки движения воды (то есть гндростатичсскос давление) в определенных условиях.
Давление измеряют в барах' ». Бар — зто сдинигяс давления, равная среднему давлению воздуха на уровне моря.) Диффузия — всем знакомос явление. Если несколько капель духов разбрызгать в одном углу комнаты, запах постепенно заполнит всю комнату, даже соли воздух в ней неподвижен. Если несколько капель краски поместить в одном участкс сосуда, наполнснного водой, то краска постепенно распространится по всему сосуду. Этот процесс может занять день и более в зависимости от размеров сосуда, температуры и величины молскул краски.
Почему персмсщаются молекулы краски? Если бы вы могли наблюдать за отдельными молекулами краски в сосуде (рис. 4-3), вы увидели бы, что их движение хаотично. Наблюдение за скоростью или направлением двимссния одной молекулы нс дает представления о том, как располагаются молекулы относительно друг друга. Так как жс попадают молекулы из одной части сосуда в другую? Представьте себе тонкий вертикальный срез сосуда. Молекулы краски будут входить в этот срез и выходить из ного, некоторые движутся в одном направлении, другис — в противоположном.
Однако можно было бы заметить, что больше молекул поступает с той стороны, где их концентрации выше. Почему? Да просто потому, что их там больше. Поскольку в нашем случае молекул краски больше слева, то больше их будет случайно перемсщаться вправо, несмотря на равную вероятность движения любой молекулы направо и налево. Следовательно, результирующее (нстто-) движение молекул краски будет происходить слева направо. Точно так жс, если бы мы могли видеть движение отдельных молекул воды в сосуде, мы бы зарегистрировали их нетто-движение справа налево.
Что произойдсг, когда все молекулы распределятся по сосуду равномерно? Равномерное распределение нс повлияет на поведение отдельных молекул — они будут двигаться так мсс хаотично. Но теперь с одной стороны сосуда будет столько жс молекул краски и воды, сколько с другой, и поэтому нс будет определанного направления движения. Однако индивидуальнос тепловое движение молекул, если нс изменилась температура, останется прежним. Движение веществ из области с болсс высокой концентрацией в область с более низкой называют движением по градиенту. Диффузия всегда происходит па ~радиенту. Движение вещества в противоположном направлении — в область с более высокой концентрацией его молекул — зто движение против градиента, которое аналогично подъему в гору.
Чем круче градиент, тем быстрее результирующий поток. К тому жс диффузия происходит быстрее в газах, чем " В системе СИ единица давления — паскаль (Па). — Прим. ред. Рис. 4-2. Вода, находящаяся на верткие водопада, обладает потенциальной энергией. При падении воды ее потенциальная энергия переходит в кинетическую, которая мажет быть превращена в механическую и способна еоверигить работу ООО О О ОООО Ос»О О Ос»ООО ч:,.ооо оо оооо оооо оо о ООООООо ОООООО О ОО ОО ОООООО О ОО О О оо оо оо о о «» оооооооо , . О ООООООООО ООООО О Оо оооо ооооо оо оо ОООО ОООО ОО О9» об о оооо оооо ооооооо оооооооо О О Яо О О О ОООО ООО ОООООО о,"г г "оо '' о: оо оооо о оо о о .
'О.оь Ооооо„оо'-Оооо Оо , .;Оо',„ОО,О О г О: ОО ООООООО О " О "'О Оо О О О ОС-»ОО«»О о ооое о оооо о о О О О гО«»ОО ОО ао О«» С»ОС»ООС.»«» О: О" ОООООО Ох ООО О О ОООООО О.С.'» с О «»: «,ОО О«» ОООО«» ООО О ООО О ООеО О ОООО ' О ООО ООО ОООО" оО О';,О ОООО О еО О ' ООООООО8О; ОО:ОООО О ОООЯО О гОО С'ОООО ООО" ОО О «» оо еооооо«» ооь оо „:;о - о О- О О':8«»О ОООО: «ЬООО8От<, Оо « О о о, о'о " '""оо оо Рис. 44й Схема процесса диффузии.
Дисрфузия — следствие .хаотичного движения отдельных молекул, которое в резулыпате приводит к их перемещению из облаегпи е более высокой концентрацией в область е более низкой. Обратите внимание, что в то ереия как одни молекулы (показаны в цвете) диффундируют вправо, другие — в противоположном направлении. В конце концов молекулы обоих типов раепределятея равномерно. Понятно ли вам, гючему результирующее двияюние молекул будет ослабевать по мере достижения равновесия (равномерного распределения)? Обычно вещества синтезируются в одном участке клетки, а потребляются в другом.
В результате устанавливается концентрационный градиент и вещества могут диффундировать по градиенту нз места образования к месту потребления. Органические молекулы, как правило, полярны (гидрофильны) и поэтому не могут свободно диффундировать через липидный барьер клеточных мембран. Однако двуокись углерода и кислород, растворимые в липидах, проходят через мембраны свободно. В обе стороны свободно проходит и вода. Поскольку вода нерастворима в липндах, биологи предположили, что в мембране имеются поры, по которым движутся вода и некоторые мелкие ионы. в жидкостях, и при высокой температуре быстрее, чем при низкой. Вы можете объяснить почему? Обратите внимание, что в нашем воображаемом сосуде имеются два градиента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
