Основные понятия. Связь биохимии с другими науками химического и биологического профиля

Связь биохимии с другими науками химического и биологического профиля.

Биохимия. Органическая химия. Аналитическая химия. Химия природных соединений.

Биоорганическая химия. Молекулярная биология. Генная инженерия. Фармацевтическая

химия. Фармакология. Биология. Токсикология

Любая живая система включает в себя обязательную структурную единицу – клетку. Этот принцип был сформулирован в 1837-9 годах Матиасом Шлейденом и Теодором Шванном. Биохимия таким образом изучает химические процессы, происходящие в клетках организмов.

Клетки в значительной степени различаются по размерам, форме и характеру выполняемых функций. Не касаясь разнообразия клеточных форм, рассмотрим только те ее составные части, без которых ни одна клетка не может существовать. Каждая клетка ограничена тончайшей клеточной мембраной толщиной порядка 6-10 нм (1нм = 1·10^-9м), - невидимой в обычный микроскоп. Сложную гетерогенную структуру имеет цитоплазма клетки, содержащая, кроме жидкого содержимого, внутренние мембраны (эндоплазматическая сеть – эндоплазматический ретикулум) и различные органоиды – митохондрии, хлоропласты (только клетки растений), лизосомы, рибосомы, центросомы и некоторые другие субклеточные структуры.

Рис.1. Современная схема животной клетки.

Самым крупным структурным элементом клетки является ядро, которое также как и перечисленные выше органоиды окружено мембраной Все биомембраны построены одинаково: они состоят из 2-х слоев липидных молекул, в которые встроены белки. Мембранные липиды представлены главным образом фосфолипидами и гликолипидами. Белки составляют около половины от массы мембраны.

Клеточная мембрана:

Рис 2. Мембрана

Функции клеточных мембран:

1. Ограничение и обособление клеток

2. Восприятие внеклеточных сигналов и их передача внутрь клетки.

3. Ферментативный катализ (биосинтез липидов, трансформация и метаболизм ксено-биотиков и др.)

4. Контактное взаимодействие с другими клетками и межклеточным матриксом.

5. Заякоривание цитоскелета, обеспечивающее поддержание формы клеток и органелл и клеточной подвижности.

6. Контролируемый транспорт электролитов и метаболитов

Различают следующие виды транспорта веществ через мембрану

Унипорт – односторонний транспорт без затраты энергии

Рассмотреть в качестве примера работу хлорного канала на люменальной мембране нефрона

Симпорт – сопряженный транспорт активный двух веществ в одном направлении

Например, аминокислоты и глюкоза вместе с ионами натрия

Антипорт обменная диффузия например обмен НСО₃^- на CI^-

Ядро окружено трехслойной ядерной мембраной толщиной около 7,5нм которая отделяет его от цитоплазмы. Внутреннее содержимое ядра (нуклеоплазма) представлена главным образом на 95% ДНК. В ядре различаются обособленные образования, называемые ядрышками, которые содержат главным образом РНК. ДНК, содержащаяся в ядре называется хроматином. Перед делением клетки хроматин конденсируется, образуя высокоупорядоченные дискретные линейные структуры, так называемые хромосомы. Число хромосом для данного вида живого организма постоянно (у человека 23 пары хромосом в соматических клетках, а у дрожжей 4)

Митохондрии открыты в 1900 г по размерам стоят на 2-ом месте за ядром число митохондрий в разных клетках разных организмов может варьировать но их структура во всех случаях практически одинакова независимо от того какому организму они пренадлежат человеку, грибу или микроорганизму Общее число митохондрий колеблется от 10 у дрожжей до нескольких сотен у животных. Характерной чертой строения митохондрий является их мембранная система, которая состоит из наружной мембраны, и высокоструктурированной внутренней мембраны, образующей многочисленные складки – кристы. На внутренней мембране локализованы ферменты цепи переноса электронов от восстановленного НАД и сукцината к молекулярному кислороду, а также ферменты катализирующие окислительное фосфорилирование. Т.е можно сказать что митохондрии - это те места клетки где вырабатывается энергия.

Эндоплазматическая сеть ее делят на гладкую и шероховатую, поверхность которой усеяна меленькими частицами, называемыми рибосомами Эндоплазматическая сеть выполняет следующие функции:

1. осуществление процессов связанных с синтезом белков, липидов и углеводов.

2. транспорт этих продуктов к местам дальнейших превращений или хранения.

3.регуляция химических процессов с молекулами поступившими в клетку извне.

4. выполнение функций предшественника других мембранных систем, например, аппарата Гольджи, ядерной мембраны и наружной мембраны митохондрий в процессе деления клетки.

Рибосомы – нуклеопротеидные частицы, под действием которых осуществляется активация аминокислот и синтез белка (трансляция) в цитоплазме.

Лизосомы – органеллы диаметром 0,2-2,0 мкм окруженные простой мембраной в клетках их несколько сотен

Функции:

1. ферментативная деградация попавших в них макромолекул за счет действия около 40 типов гидролаз с оптимумом действия в кислой области – основной из них кислая фосфатаза.

Цитоплазматическая жидкость – матрикс. – клеточный сок. В цитоплазматической жидкости находится значительная часть ферментов субстратов и продуктов биохимических превращений

Вполне возможно, что это отсутствие структуры лишь наша иллюзия из-за нашей неспособности исследовать пространственную организацию компонентов клеточного сока в нативном состоянии, которая разрушается при разрушении клетки.

Дата добавления: 2014-01-20