Физико-химические основы биологических процессов (реферат)


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ    3
1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ. ИХ СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ    4
2. КЛЕТКА КАК МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОЙ МАТЕРИИ    9
3. ПРОБЛЕМА СВОДИМОСТИ БИОЛОГИИ К ФИЗИКЕ И ХИМИИ    16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ    19
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ    20

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Молекулярная биология – это наука, ставящая своей задачей познание природы явлений жизнедеятельности путем изучения биологических объектов и систем на уровне, приближающемся к молекулярному, а в ряде случаев и достигающем этого предела. Конечной целью при этом является выяснение того, каким образом и в какой мере характерные проявления жизни, такие, как наследственность, воспроизведение себе подобного, биосинтез белков, возбудимость, рост и развитие, хранение и передача информации, превращения энергии, подвижность и т.д., обусловлены структурой, свойствами и взаимодействием молекул биологически важных веществ, в первую очередь, двух главных классов высокомолекулярных биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.

Молекулярная биология непосредственно связана с биохимией, химией и биофизикой, а также с генетикой и микробиологией. Молекулярная биология сформировалась в середине XX в. и бурно развивается в наши дни.

Молекулярная биология – новая область естествознания, тесно связанная с давно сложившимися направлениями исследований, которые охватываются биохимией, биофизикой и биоорганической химией. Разграничение здесь возможно лишь на основе учета применяемых методов.

Тема данной работы является актуальной, так как изучение физико-химических основ биологических процессов позволит дать ответ на вопрос о проблеме сводимости биологии к физике и химии.

Целью данной работы является изучение физико-химических основ биологических процессов.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

- изучить строение и функции биологических макромолекул;

- изучить феномен клетки как морфо-функциональной единицы живой материи;

- исследовать проблему сводимости биологии к физике и химии.

 

1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ. ИХ СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ

 

К шестидесятым годам XX-го века было экспериментально доказано, что вся генетическая информация о живых организмах заложена в последовательности оснований дезоксирибонуклеиновой кислоты. Рибонуклеиновые кислоты участвуют в реализации этой информации. Последовательность ДНК переводится в последовательность оснований РНК, которая выполняет роль матрицы для синтеза соответствующих тексту ДНК белков. Белки участвуют фактически во всех типах деятельности организма.

Это постулаты молекулярной генетики — науки, зародившейся в середине XX-го века.

Основная структурная единица нуклеиновых кислот — нуклеотид. Нуклеотид состоит из трех химически различных частей, соединенных ковалентными связями

Первая часть — это содержащий пять атомов углерода циклический углевод (сахар): дезоксирибоза в ДНК и рибоза в РНК. Вторая часть — азотистое основание, ковалентно соединенное с первым атомом углерода сахара, оно формирует структуру, называемую нуклеозидом. ДНК содержит  два вида оснований: пуриновые основания (аденин (А) и гуанин (G)) и пиримидиновые основания цитозин (С) и тимин (Т). РНК содержит те же пуриновые основания, что и ДНК, а также цитозин (С), но вместо тимина в ее состав входит урацил (U), а также некоторое количество так называемых минорных оснований, ДНК также может содержать минорные основания [9, C.36].

Третью часть нуклеотида составляет фосфатная группа; фосфатные группы соединяют соседние нуклеозиды в полимерную цепочку посредством фосфодиэфирных связей между 5'-атомом углерода одного сахара и 3'-атомом углерода другого. Нуклеотидами называются нуклеозиды с одной или несколькими фосфатными группами, присоединенными эфирными связями к 3'- или 5'-атомам углерода сахара. В результате возникает длинная цепь из чередующихся остатков сахара и фосфатных групп, которую называют сахаро-фосфатным остовом молекулы [9, C.37].

Нуклеиновые кислоты — это очень длинные полимерные цепочки, состоящие из мононуклеотидов, соединенных 5'-З'-фосфодиэфирными связями. Молекула РНК имеет длину от десятков до десятков тысяч нуклеотидов. Молекула ДНК содержит в зависимости от вида организмов от нескольких тысяч до многих миллионов нуклеотидов.

В любой молекуле ДНК число нуклеотидов, в состав которых входит аденин, равно числу нуклеотидов, содержащих тимин; а число гуаниновых нуклеотидов равно числу цитозиновых.

Сокращенно это правило, получившее название закона Чаргаффа, обозначают так: А=Т, G=C [9, C.37].

В 1953 году Джеймс Уотсон и Френсис Крик опубликовали статью, которая заняла всего одну страницу, но явилась краеугольным камнем, на котором построено все здание современной биологии [9, C.38]. В этой статье была предложена модель структуры ДНК, которая с тех пор многократно проверялась и признана правильной в целом и многих деталях.

Согласно этой модели, природная молекула ДНК представляет собой две полимерные цепи попарно соединенных нуклеотидов, закрученные в форме двойной спирали. Двойную спираль называют еще дуплексом. Сцепление между цепями обеспечивается водородными связями между аденином и тимином и между гуанином и цитозином. Основания, образующие пары, связанные водородными связями, называют комплементарными или взаимно дополняющими

РНК, так же как и ДНК, представляет собой полинуклеотидную цепь, но обычно это одноцепочечная структура, а не двойная спираль из антипараллельных цепей, как ДНК. Она не подчиняется правилу Чаргаффа.

Белки играют важную роль в жизнедеятельности любых организмов. Каждый белок имеет свою уникальную функцию, которая определяется присущими ему структурой и химическими свойствами. Белки служат

 

Заказать реферат