ЕГЭ по биологии. Практическая подготовка. ДА. Соловков Санкт Петербург бхв петербург 2017 е издание удк 58 59(075. 3) Ббк я C60

372 Глава 3 Продукт Белки Жиры Углеводы Ккал Молоко 2,8 3,2 4,7 58 Кефир 3 0,1 3,8 30 Сметана 2,8 20 3,2 206 Сыр российский
23,4 30 0
371 Творог 16,7 9
1,3 156 Масло растительное
0 99,9 0 899 Масло сливочное
0,6 82,5 0,9 748 Хлеб ржаной
4,7 0,7 49,8 214 Хлеб белый
7,7 2,4 53,4 254 Гречка 12,6 2,6 68 329 Пшено 12 2,9 69,3 334 Рис 7 0,6 73,7 323 Капуста 1,8
—
5,4 28 Картофель 2 0,1 19,7 83 Морковь 1,3 0,1 7
33 Баранина 16,3 15,3 0
203 Говядина 18,9 12,4 0
187 Свинина 16,4 27,8 0
316 Куры 20,8 8,8 0,6 165 Яйцо куриное
12,7 11,5 0,7 157 Треска 17,5 0,6 0
75 Чай без сахара
0 0 0 0

ГЛАВА Общая биология Общая биология — это комплекс биологических дисциплин, изучающих развитие и существование живых организмов, их эволюцию и происхождение. Общая биология не рассматривает отдельные группы организмов, она изучает именно общие закономерности, касающиеся всех живых существ нашей планеты. ПРИЗНАКИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ Обмен веществ и энергии — это совокупность процессов поступления, преобразования и удаления веществ и энергии, происходящих в живых организмах. Способность к самовоспроизведению. При этом появляются новые клетки, особи и т. пи поддерживается существование биологической системы (организма, вида и т. д. Наследственность — это способность организма передавать свои признаки потомству. Изменчивость — приобретение организмом новых признаков и свойств. Раздражимость — способность организма воспринимать раздражение из внешней и внутренней среды. Развитие. Любой организм в течение своей жизни проходит через определенные этапы, закономерно сменяющие друг друга. Рост — это увеличение в размерах. Дискретность — любой организм состоит из отдельных частей (клеток, тканей, органов, которые функционируют как единое целое. Саморегуляция — поддержание гомеостаза любой системы (клетка, орган, организм, регуляция процессов и т. д. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ
1. Молекулярный. Все организмы в конечном итоге состоят из молекул. На этом уровне происходят процессы метаболизма. Для вирусов характерен только молекулярный уровень организации.

374 Глава 4 2. Клеточный. Это основной уровень жизни согласно клеточной теории, клетка — это структурная и функциональная единица всех организмов нашей планеты. У бактерий, простейших, водорослей и грибов клеточный уровень соответствует организменному.
3. Тканево-органный — характерен для высших растений и многоклеточных животных, начиная с кишечнополостных. Его признаком является наличие тканей и органов (у многих животных появляются системы органов.
4. Организменный — это уровень отдельной особи.
5. Популяционно-видовой — объединяет популяции одного вида и сам вид. С этого уровня начинает осуществляться эволюция.
6. Биоценотический — уровень сообщества.
7. Биосферный — высший уровень организации. Он включает биосферу — живую оболочку Земли и объединяет все сообщества нашей планеты. Уровни 5—7 — это надорганизменные структуры. ЦИТОЛОГИЯ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ
Микроскопия. Световая микроскопия занимается изучением клеток с помощью светового микроскопа. С помощью этого метода были впервые описаны сами клетки, а также некоторые их структурные компоненты ядро, оболочка, крупные органоиды, включения. Электронная микроскопия используется с х годов XX в, когда был изобретен электронный микроскоп, дающий увеличение до 10 6
раз. С помощью этого микроскопа изучают строение мельчайших структур клетки, в том числе отдельных органелл и мембран.
• Фазово-контрастная микроскопия используется для исследования прозрачных бесцветных объектов (в том числе живых клеток. При прохождении через такую среду световые волны смещаются на величину, определяемую толщиной материала и скоростью проходящего через него света. Фазово- контрастный микроскоп преобразует эти сдвиги в черно-белое изображение. Дифференцированное центрифугирование основано на том, что различные клеточные структуры имеют разную плотность и массу. При очень быстром вращении в приборе (ультрацентрифуге) органоиды тонко измельченных клеток выпадают в осадок из раствора, располагаясь слоями в соответствии со своей плотностью. Эти слои разделяют и изучают. Скорость осаждения частиц при центрифугировании характеризует константа седиментации, обозначаемая латинской буквой S. Авторадиография (метод меченых атомов) — метод, позволяющий анализировать локализацию в клетках веществ, меченных радиоактивными изотопами. Так

Общая биология
375 выявляют места синтеза веществ, состав белков, пути внутриклеточного транспорта. Рентгеноструктурный анализ — изучение клетки с помощью рентгеновских лучей. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
Клетка — мельчайшая структура, способная к самовоспроизведению. Термин "клетка" был введен Р. Гуком в 1665 г. Рассматривая пробку бузины, он обнаружил в ней ячейки, которые и назвал "клетками" (хотя сам Гук видел не клетки, а их оболочки. Микроскоп был изобретен братьями Янсенами в XVII в. и усовершенствован Антони ван Левенгуком (его микроскопы давали увеличение враз. Он открыл простейших и описал клетки животных (эритроциты. В 1838—1839 гг. ботаником М. Шлейденом и физиологом Т. Шванном была создана клеточная теория. Ее суть заключалась в том, что основным структурным элементом всех живых организмов (растений и животных) является клетка. Через
20 лет Р. Вирхов предложил еще одно положение теории "клетка происходит только из клетки. Основные современные положения клетка — элементарная живая система основа строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития организмов клетки различных тканей организма и клетки всех организмов сходны построению и химическому составу новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток рост и развитие любого многоклеточного организма есть следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ СОСТАВ КЛЕТКИ
Химические элементы, входящие в состав клеток и выполняющие какие-либо функции, называются биогенными. По содержанию элементы, входящие в состав клетки, делятся натри группы макроэлементы, составляющие основную массу клетки — 99%. Из них 98% приходится на 4 элемента углерод, кислород, азот и водород. Также к этой группе относятся калий, кальций, натрий, магний, железо, фосфор, хлор, сера. В основном они выполняют структурные функции микроэлементы — к ним относятся в основном ионы, входящие в состав ферментов, гормонов и других веществ. Их концентрация колеблется от 0,001 до 0,000001% (бор, медь, цинк, йод, фтор и т. д ультрамикроэлементы — их концентрация не превышает 10
–6
%, а физиологическая роль не выявлена.

376 Глава 4 НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ
К ним относят воду, ионы и соли. Вода. Это преобладающий компонент большинства клеток (искл.: кость и эмаль зубов. В среднем вода составляет 75—85% массы клетки. В клетке вода находится в свободном и связанном состоянии. Молекула воды представляет собой диполь — на одном конце отрицательный заряд, на другом — положительный, нов целом молекула электронейтральна. Вода имеет высокую теплоемкость и относительно высокую для жидкостей теплопроводность. Значение воды универсальный растворитель (для полярных веществ, неполярные вещества вводе не растворяются среда для реакций, участник реакций (расщепление белков, участвует в поддержании теплового равновесия клетки источник кислорода и водорода при фотосинтезе основное средство передвижения веществ в организме определяет физические свойства клетки. Ионы и соли. На их долю приходится 1—1,5% массы клетки. Соли (фосфаты и карбонаты кальция и магния) входят в состав костей, панцирей, раковин и т. п, то есть выполняют опорную и защитную функции, а также участвуют в минеральном обмене. Ионы входят в состав различных веществ и участвуют в регуляторных процессах, а также в поддержании гомеостаза. Ионы натрия регулируют осмотическое давление и pH крови. Это главный катион внеклеточной жидкости, его концентрация в клетках очень незначительна. Ионы калия регулируют внутриклеточное осмотическое давление и участвуют в проведении нервного импульса. Концентрация калия в клетках выше, чем во внеклеточной жидкости. Атомы двухвалентного железа входят в состав гемоглобина — белка, отвечающего за транспорт газов. Ионы магния входят в состав хлорофилла, а также костной ткани (в виде солей. Ионы кальция принимают участие в свертываемости крови ив мышечном сокращении. Ионы цинка входят в состав гормона инсулина. Ионы водорода определяют кислотность желудочного сока, участвуют в активации многих пищеварительных ферментов. Фосфат-ионы участвуют в образовании АТФ и нуклеотидов. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ
К основным органическим веществам клетки относятся белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, витамины и АТФ. Также в клетке встречаются карбоновые кислоты и другие органические соединения. Многие органические вещества клетки являются биополимерами. Выделяют регулярные и нерегулярные биополимеры. Регулярный полимер — это полимер, в молекуле которого мономер (группа мономеров) закономерно повторяется. Если в молекуле определенной закономерности повторения мономеров нетто такой полимер называют нерегулярным.

Общая биология
377 Белки По содержанию в клетке белки занимают первое место из органических веществ. Белки — это нерегулярные полимеры, состоящие из остатков аминокислот. В состав белков входят 20 разных аминокислот глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, серин, треонин, тирозин, фенилаланин, триптофан, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, лизин, аргинин, гистидин, аспарагин, глутамин, цистеин, метионин, пролин. Общая формула аминокислоты
2
NH — CH — В формуле аминокислоты R — это радикал, который может быть представлен разными атомами или группами атомов. В простейшем случае R = H — это аминоук- сусная кислота (глицин) NH
2
—CH
2
—COOH. Соединение аминокислот происходит следующим образом аминогруппа одной кислоты соединяется с карбоксильной группой другой, при этом выделяется молекула воды. Образовавшаяся связь называется пептидной (разновидность ковалентной, а само соединение — пептидом. Соединение из большого числа аминокислот называется полипептидом. Если белок состоит только из аминокислот, то его называют простым (протеином, если в него входят другие вещества, то сложным — протеидом (с углеводами — гликопротеиды, с липидами — липопротеиды, с остатками фосфорной кислоты — фосфопротеиды. Пространственная организация белков включает 4 структуры. Первичная линейная полипептидная цепь, те. нить аминокислот, соединенных ковалентными связями. Вторичная — белковая нить закручивается в спираль. В ней возникают водородные связи. Третичная — спираль далее свертывается, образуя глобулу клубок) или фибриллу (вытянутая структура. В ней возникают гидрофобные и электростатические взаимодействия, а также ковалентные дисульфидные —S—S— связи. Четвертичная — соединение нескольких макромолекул белка вместе. Разрушение структуры белка называется денатурацией. Она бывает необратимой если повреждается первичная структура) или обратимой (если повреждаются другие структуры. Функции белков. Ферменты — это биологические катализаторы. Известно более 2000 ферментов. Ферменты специфичны (каждый действует только на определенное вещество — субстрат) и активны в определенной среде (каждый фермент имеет свой оптимальный диапазон рН) и при определенной температуре. При повышении температуры скорость реакции, катализируемой данным ферментом, сначала увеличивается, а затем уменьшается, т. к. с повышением температуры растет вероятность денатурации белка, поэтому активность фермента снижается. Любой фермент имеет активный центр — это особый участок в структуре фермента, к которому присоединяется молекула субстрата (рис. 4.1).

378 Глава 4 Рис. 4.1. Схема работы фермента Все ферменты делятся на две основные группы белковые ферменты и ферменты, состоящие из двух частей — апофермента (белковая часть) и кофермента небелковая часть это ион или молекула, связывающиеся с белковой частью, образуя при этом каталитически активный комплекс. Коферментами являются ионы металлов, витамины. Без кофермента апофермент не функционирует. Регуляторные — гормоны (инсулин, глюкагон, соматотропин). Транспортные — гемоглобин. Защитные — иммуноглобулины (антитела, интерфероны. Движение — актин, миозин. Строительная (структурная) — кератин (в волосах, коллаген, тубулин. Рецепторная — родопсин. Энергетическая — крайне редко, только после того, когда закончились углеводы и липиды. 1 г белка при полном распаде дает 17,6 кДж. Углеводы Углеводы — органические вещества, в состав которых входит углерод, водород и кислород. Общая формула С
n
(Н
2
О)
m
, где n и m не менее х. Они делятся натри класса моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Моносахариды (простые углеводы) состоят из одной молекулы, это твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые вводе и имеющие сладкий вкус. Эритроза (С
4
Н
8
О
4
) — один из промежуточных продуктов фотосинтеза. Рибоза и дезоксирибоза (С
5
Н
10
О
5
и
С
5
Н
10
О
4
соответственно) входят в состав ДНК и РНК. Глюкоза (С
6
Н
12
О
6
) — это основной первичный источник энергии в клетке. Фруктоза и галактоза — изомеры глюкозы. Олигосахариды состоят из 2-, 3- или х остатков моносахаридов. Наиболее важны дисахариды, состоящие из х остатков. Они хорошо растворимы вводе, сладкие на
1
Формула дезоксирибозы (С
5
Н
10
О
4
) не соответствует общей формуле углеводов (С
n
(Н
2
О)
m
).

Общая биология
379 вкус. Сахароза (С
12
Н
22
О
11
) состоит из остатков глюкозы и фруктозы широко распространена в растениях. Лактоза (молочный сахар) состоит из глюкозы и галактозы. Это важнейший источник энергии для детенышей млекопитающих. Мальтоза состоит из х молекул глюкозы. Это основной структурный элемент крахмала и гликогена. Полисахариды — высокомолекулярные вещества, состоящие из большого числа остатков моносахаридов. Их общая формула — (С
6
Н
10
О
5
)
n
. Плохо растворимы вводе, не имеют сладкого вкуса. Крахмал представлен двумя формами амилоза состоит из остатков глюкозы, соединенных в неразветвленную цепь) и амилопектин (состоит из остатков глюкозы, соединенных в линейные и разветвленные цепи. Гликоген — полисахарид животных и грибов. По структуре напоминает крахмал, но сильнее разветвлен. Клетчатка (целлюлоза) — главный структурный полисахарид растений, входит в состав клеточных стенок. Это линейный полимер. Хитин входит в состав клеточных стенок грибов и кутикулы членистоногих. Это нераз- ветвленный полимер. Муреин входит в состав клеточной стенки бактерий, это гликопротеид. Функции углеводов энергетическая — 1 г при полном распаде дает 17,6 кДж структурная входят в состав РНК и ДНК опорная (целлюлоза у растений запасающая (крахмал и гликоген защитная — вязкие секреты (слизи) богаты углеводами и предохраняют стенки полых органов. Липиды Липиды объединяют жиры и жироподобные вещества (липоиды. Жиры — это сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Жирные кислоты пальмитиновая, стеариновая (насыщенные, олеиновая, линолевая (ненасыщенные. Растительные жиры богаты ненасыщенными кислотами, поэтому они легкоплавкие, при комнатной температуре — жидкие. Животные жиры содержат в основном насыщенные кислоты, поэтому они более тугоплавкие, при комнатной температуре — твердые. Все жиры нерастворимы вводе, но хорошо растворяются в неполярных растворителях плохо проводят тепло. К жирам относятся фосфолипиды (это основной компонент мембран клеток) — в их состав входит остаток фосфорной кислоты. К липоидам относятся стероиды, воск и др. Функции липидов структурная энергетическая — 1 г при полном распаде дает 38,9 кДж запас питательных веществ (жировая ткань терморегуляция (подкожный жир

380 Глава 4 поставщики эндогенной воды — при окислении 100 г жира выделяется 107 мл воды (принцип верблюда защита внутренних органов от повреждения гормоны (эстрогены, андрогены, стероидные гормоны простагландины — регуляторные вещества, поддерживающие тонус сосудов и гладких мышц и участвующие в иммунных реакциях. АТФ АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) — это основной источник энергии для клеток живых организмов. АТФ (рис. 4.2) состоит из трех остатков фосфорной кислоты, рибозы (моносахарид) и аденина (остаток азотистого основания. При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты образуется АДФ (аденозин- дифосфорная кислота, а если отщепляются два остатка — то АМФ (аденозинмо- нофосфорная кислота. Реакция отщепления каждого остатка сопровождается освобождением кДж/моль. Такая фосфорно-кислородная связь в АТФ называется макроэргической. АТФ имеет две макроэргические связи. АТФ образуется в митохондриях из АМФ, которая присоединяет сначала один, затем второй остаток фосфорной кислоты с поглощением 40 кДж/моль энергии (или из АДФ с присоединением одного остатка фосфорной кислоты. АТФ расходуется на различные процессы в клетке, например на биосинтез белка. Рис. 4.2. Строение АТФ Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты — это нерегулярные полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид (рис. 4.3) состоит из азотистого основания, остатка фосфорной кислоты и моносахарида.

перейти в каталог файлов