Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Еахсапо, А. й МВ(ег, ЯЛ.. (1996) Тйе апра апг! еаг!у ечойо бон о1 Ье: ргсЬ!айс сйегн!зггу, гйе рге-КЫЛ жагйй а|Ы тпнс. Сз!185, 793 798. К!ягкий обзор развития исследований в области пронсхождення жизни: прнмитннпые атмосферы, кратеры нштж~лных вулканов, автотрофные/гстеротрофные организмы, мнр РНК н про-РНК, а также продолжительность мпннкновения жизни. Магда!!з, 1 (1996) Ап Ьвеа1-енЬасгспа! шегдегз !о йе опрп а! Енкзгуа: рйу1одспег!г с!аяйбсайап оЕ 1!Ее, Рпю. №И. АсаИ. Ва. 05А 93, 1071-1076.
Лргументы в пользу разделения всех живых организмов нв пять царств: манеры, протнсты, грибы, жпвотныс и растения (сравните со статьей %асяс сг а!.). Магда)!з, 1... Соп!й Я..)., Ясйиагтх, К. ч'., 8 Магрйз, А.К. (1998) Р)ге КЕпВИогдтг А н /!!иягагеИ СиЫе га Иге !%у!а о/Ще он Ванд Згг! ег1п, МКН. Ргсегпап апг! Сонзрапу, Хеж ЪЬгЬ Описание основных групп живых организмов с прекржпыми иллюстрациями н электронными чшкрофотографнями.
Мауг, Е. (1997) 7ЬЬ Ез ВЕа(аВу: 7йе Япепсе от' гйе бйляЕЕ йотЫ, Ве!Ьпар Ргсзз, Сашйг!г)8е, МА. История развития науки, в частности дарвиновской теории эволюции, в изложении знаменитого последователя дарвина. МШег, ВЛ (1987) ЖМсй ограни согнроппг)з сопи Ьаче ассагае) оп йе ргсЬ)опс саггЬ? Сай( Ярпя(Е Нагб. Вутр. !2иаис ВЕа!. 52, ! 7-27. Сиад лабораторных аксперил1ентов по воспроизвеленяю химической эволюции в наложении челоаска, поставнвшеш знзлгепитый эксперимент Миллера — Юри. тчоезе, С.К. (2002) Оп йс счо!щюп оЕ се1Ь. Ргас. ЛгаИ. АсаИ.
эсб РУА 99, 8742 — 8747. Краткий ясный обзор. туасве, С.К. (2004) А псчг Ь!о!оду Еог а псю селенгу В(!спи Ыо!. ЛЕаЕ. Вю!. Кею 68, 173 — 186. Развитие современной мысли о клеточной эволюции нера одного нз апологетов ланнай области. %осле, С.К., Капб)ег, О., А %гйее1!з, МЛ.. (1990) Товзгг)з а пашга! зузтеш о1 отдан)зшз: ргороза1 1ог йе г1опянпз Лгсйаса, Васгепа, апб Ецсагуа. Рпю. №И АсаИ. эс( (7эА 87, 4576 †45.
Аргументы в пользу разделения всех живых организиов на три царства (сравните со статьей Магдп(!з, 1996). Вопросы и задачи Ниже представлены некоторые вопросы и задачи, относящиеся к содержанию данной главы. Прн решении можно пользоваться таблицами, помещенными на заднем форзаце. Каждое задание имеет заголовок, так чтобы читателю легче было определить, к какой теме оно относится.
Каждый раз при решении численных задач номннтс, что в ответе должно стоять корректное число значащих цифр. Краткие решения привелспы в Приложении Б; расширенные варианты ответов опубликованы в отдельном издании (ПачЫ 1. Ь)е!зоп апг) Мйс1ие! М. Сох, йе)гп!пйег Рппар!ез оу В!ос)гетйт(гт! АЬзо(ите Ит(тате Сии(е (5тиИу ПшИе сч'уа!ииопз Мапиа(, Ж Н. Егссшап).
1. Размеры клеток и нх компонентов а) Если увеличить клетку в 10 000 раз (такое увеличение обычно достигается в электронном микроскопе), то какого размера она стала бы? Предположите, что вы рассматриваете чтипичнук» зукарнотнчсскую клетку с диаметром 50 мкм. б) Если вы рассматриваете мышечную клетку (мноцнт), сколько в ней содержится молекул актипа? (Считайте, что клетка имеет сферическую форму н не содержит никаких других компонентов; молекулы актнна имеют сферическую форму и диаметр 3,6 нм; объем сферы ранен (4ггз)зэт'.) в) Если вы рассматриваете клетку печени (гспатоцнт) таких же размеров, сколько в ней может содержаться митохондрий? (Счнтайтс, что клетка имеет сферическую форму и не содсржит никаких других компонентов; митохондрии имеют сферическую форму н диаметр 1,5 мкм.) г) Глюкоза служит основным источником ввергни для болыпннства клеток.
Принимая впутрнклсточную концентрацию глюкозы равной 1 мМ (т. с. 1 миллимоль/л), рассчитайте число молекул глюкозы, содержащихся в нашей гипотетической зукарнотнческой клетке (сферической формы). (Число Авогадро, равное числу молекул в 1 моле неноннзнрованного вещества, составляет б,02 10аз.) д) Гексокнназа является важным ферментом в метаболизма глюкозы.
Если концентрация гексокнназы в нашей зукарнотнческой клетке равна 20 мкм, то сколько молекул глюкозы приходится на молекулу гсксокнназы? [66! 1. Основы биохимии 2. Компоненты клетки Е. со!я. Кяетки Е. со1ь' имеют форму цилиндра высотой 2 мкм и диамегроль 0,8 мкм. Объем цилиндра вычисляется цо формуле ют%, где л — высота цилиндра. а) Сколько весит одна клетка Е. сой, ес.ли се плотность (в основном за счет воды) равна в среднем 1,1 .
10> г/л? б) Толщина защитной клеточной оболочки Е. сой равна 10 нм. Какую долю (в процеьпзх) общего обьема бактерии составляет клеточная оболочка? в) Е. сой быстро растет и размножается благодаря тому, что в ее клетке присутствует около 15 000 сферических рибосом (диаметр рибосомы 18 нм), осуьцествляющих синтез белков.
Какая часть общего объема клетки приходится на долю рибосом? 3. Генетическая информация в ДНК Е. сой. Содержащаяся в ДНК генетическая информация определяется линейной последовательностью кодируюших единиц, называемых кодонами. Каждый кодон представляет собой специфическую последовательность трех нуклеотидов (трех пар нуклсотидов в двухцепочечной ДНК) и соответствует одному аминокислотному остатку в белке.
ДНК Е. сой имеет очень большую молярнув массу — около 3,1 . 10" г/моль. Средняя молярная масса пары нуклсотидов равна 660 г/моль, а вклад каждой пары нуклеотидов в длину молекулы ДН К составляет 0,34 нм. а) Используя эти данные, рассчитайте длину молекулы ДН К Е. со)Е Сравните длину молекулы ДНК с размерами клетки (задача 2). Каким образом Д НК помещается в клетке? б) Подсчитайте, чему равно максимальное число белков, которое может быть закодировано в молекуле ДНК Е. со)ь', если предположить, что белковая молекула состоит в среднем из 400 аминокислот.
4. Высокая скорость метаболизма у бактерий. Бактерии характеризуются значительно более высокой скоростью метаболизма, чем клетки животных. В идеальных условиях бактериальная клетка обычно увеличивается в размерах вдвое и делится каждые 20 мин, тогда как большинству животных клеток для этого требуется 24 ч. Из-за высокой скорости метаболизма бактериям необходимо иметь болыпую площадь поверхности по отношению к объему клетки. а) Почел>у максимальная скорость метаболизма должна зависеть от соотношения между площадьк> поверхности клетки и ее объемом? б) Рассчитайте отношение площади поверхности клетки к ее объему у сферической бактерии №ляж>та Еопоггйеа, вызывая>щей гонорею (диаметр клетки 0,5 мкм).
Сравните полученное значение с отношением площади повсрхвостя клетки к ее объему у шаровидной амебы — крупной эукариотичсской клетки диаметром 150 икя. Площадь поверхности сферы рассчитывается по формуле вьгя. 5. Быстрый транспорт в аксонах. Нейроны имеют длинные тонкие отростки, называемые аксонами. Лксоны обеспечивают передачу сигнала я нервной систелье организма. Некоторые аксоны могут достигать длины до 2 и, например аксояы, отходящие от спинного мозга и заканчивающиеся в мышцах пальцев ног.
Маленькие заключепныея мембрану частицы, переносящие важные для работы аксонов вещества, движутся вдоль лььькротрубочек цнтоскелета от центра клетки до оканчаний аксонов. Если среднюю скорость движения частицы принять равной ! л>км/с, то сколько времени поналобится такой частице (всзикуле), чтобы пройти от центра кчсткн в спинном мозге яо окончания аксона в пальцах ног? 6. Витамин С: отличается ли искусственный витамин С от натурального? Некоторые ььоставщики обогащенных витаминами пищевых продуктов заявляют, что витамины, полученные из природных источников, полезнее для здоровья, чем синтезированные искусственным путем. Например, считается, что чистая 1.-аскорбиновая кислота (витамин С) из плодов шиповника полезнее чистой 1.-аскорбиновой кислоты, синтезированной на химическом производстве.
Различаются яя витамины из этих двух источников? Может яя организль различить витамины из разных ипочников? 7. Идентификация функциональных групп. Ня рис. 1-15 и 1-16 показаны некоторые функциональные группы, часто встречавшиеся в биоыолскулах. Поскольку свойства и биологическая активность биомолекул в значительной степени зависят от их функциональных групп, важно уметь их идентифицировать. Укажите функцяо- Вопросы и задачи [671 цельные группы в каждом из приведенных ниже соединений н назовите их. О НΠ— Р— О н о Н С=С вЂ” СОО Фосфоенолпируват, промежу<очпый продукт в метаболизмс глюкозы в Н Н Н~Х вЂ” С вЂ” С вЂ” ОН Н Н Этаноламин а -о о Сн, ! СН ! Нн ! С=О Н вЂ” С вЂ” ОН НЗС С СН3 ! СНЗОН Нантотснат, витал<ни д Нлн — С вЂ” Н Н вЂ” С вЂ” ОН ! СН Треонип, аминокислота 8.
Активность лекарственных веществ и стереохимия. В некоторых случаях количественные различия в биологической активности двух энантиомеров одного и того жс вещества вырзжсны достаточно сильно. Например, П-изомер изопротеренола (применяется прн легких приступзх астмы) действует в качестве бронхорасширяющего средства в 50 — 80 раз сильнее, чем 1.-нзомер. Укажите хиральный центр в молекуле изопротерсвола. Почему два энантиомера так сильно различаются по биологической активности? ОН Н Н НО С СН3 М С СН3 ! ! ! Н НО СН Изопротеренол 9.
Разделение биомолекул. Для изучения биомолекул определенного нида (белка, нуклсиновой кислоты, у~левода или липида) в лабораторных условиях исследователь в первую очередь должен отделить эти молекулы от других, присутствующих в образце, т.е. провести очистку. Специфические методы очистки описаны далее в тексте.
Однако, глядя на формулы мономериых звеньев биомолекул, вы ужс сейчас можете Н Н вЂ” С вЂ” ОН Н вЂ” С вЂ” ОН ! Н вЂ” С вЂ” ОН Н Глицерин 6 О С н — С вЂ” йн, ! НΠ— С вЂ” Н Н вЂ” С вЂ” ОН Н вЂ” С вЂ” ОН СН,ОН П-Глюкозамин е указать несколько характерных особенностей, позволяющих выделить их нз смесей с другими молекулами. Например, как бы вы отделили а) аминокислоты от жирных кислот и б) нуклеотиды от глюкозы? 10. Возможна ли кремниевая жизнь? Кремний расположен в той же группе Периодической системы„что и углерод, и может образовывать до четырех одинарных связей.
Многие научнофантастические произведения были основаны на предположении существования кремниевой жизни. Возможно ли это? Какие свойства кремния делают его менее подходящим на роль главного элемента жизни цо сравнению с углеродом? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомните, что вы прочли относительно способности углерода образовывать разнообразные связи, а также воспользуйтесь учебником неорганической химии, чтобы освежить в памяти свои знания о способности кремния образовывать связи.
11. Действие лекарственных препаратов и форма молекул. Несколько лет назад две фирмы выпустили в продажу препарат нод торговымн названиями декседрин и бснзедрин. Структурная формула этого вещества приведена ца рисунке. 3 Н СН3 С СН3 ! ын По физическим свойствам (содержанию С, Н и Х, температуре планления, растворимости и др.) оба препарата идентичны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
