- •Лекция 1. Введение в биологию с основами экологии
- •2. Свойства живой материи
- •3.Уровни организации живой материи
- •Лекция 2. Химия жизни
- •2. Важнейшие неорганические вещества
- •3. Общая характеристика органических соединений
- •Лекция 3. Строение клетки
- •2. Общий план строения прокариотической клетки
- •3. Общий план строения эукариотической клетки
- •Лекция 4. Генетический материал клетки
- •2. Хромосомы
- •3. Митоз
- •5. Мутации
- •Лекция 5. Обмен веществ в клетке
- •2. Классификация организмов по источникам углерода и энергии
- •3. Обмен веществ в растительной клетке
- •4. Обмен веществ в клетках животного организма
- •5. Обмен веществ в клетках микроорганизмов. Хемосинтез и брожение
- •Лекция 6. Разнообразие органического мира
- •3. Царство прокариот и его краткая характеристика
- •Лекция 7. Разнообразие органического мира
- •2. Общая характеристика водорослей
- •Общая характеристика семенных растений
- •5. Органы растений
- •6. Систематика покрытосеменных растений
- •7. Значение высших растений
- •Лекция 8. Разнообразие органического мира
- •2. Разнообразие одноклеточных
- •4. Разнообразие хордовых животных
- •5. Особенности и эколого-биологическая роль грибов
- •Лекция 9. Живой организм как система
- •2. Индивидуальное развитие организмов
- •3. Развитие зародыша животных
- •5. Организм как система
- •Лекция 10. Введение в анатомию и физиологию человека
- •2. Ткани и органы человека
- •3. Опорно-двигательный аппарат. Особенности скелета человека
- •4. Мышечная система (мускулатура)
- •Лекция 11. Основные системы органов человека
- •4. Свертывание крови
- •5. Движение крови по организму человека
- •7. Пищеварительная система
- •8. Дыхательная система
- •9. Система органов кожи
- •Лекция. 12. Основные системы органов человека
- •2. Эндокринная система
- •3. Нервная ткань
- •4. Строение и функции периферической нервной системы
- •5. Центральная нервная система
- •6. Строение и функции органов чувств
- •Лекция 13. Механизмы гомеостаза человека
- •2. Обмен веществ в организме
- •3. Основные понятия о внд
- •4. Особенности высшей нервной деятельности человека
- •5. Основные механизмы высшей нервной деятельности человека
- •Лекция 14. Здоровье человека и основные принципы его сохранения
- •2. Факторы здоровья и долголетия
- •3. Вредные привычки и их последствия
- •4. Факторы риска для здоровья человека
- •Лекция 15. Факторы среды
- •4. Экологическая ориентация социально-экономического развития общества – экоразвития.
- •2. Окружающая среда и экологические факторы
- •3. Адаптации организмов к ведущим факторам среды
- •4. Закономерности действия экологических факторов на живые организмы
- •5. Биологические ритмы
- •6. Жизненные формы организмов
- •Лекция 16. Популяция и сообщество
- •2. Популяция: основные характеристики
- •3. Динамика численности популяций
- •4. Межвидовые связи
- •6. Сообщество
- •Лекция 17. Экосистемы
- •2. Трофическая структура биоценозов
- •3. Экологические пирамиды
- •4. Продукция экосистем
- •5. Гомеостаз экосистем
- •6. Динамика экосистем
- •Лекция 18. Экосистема почвы
- •3. Структура экосистемы почвы Распределение животных и микроорганизмов в биогеоценозе
- •4. Трофическая структура
- •5. Особенности круговорот веществ в экосистеме почвы
- •Лекция 19. Учение о биосфере
- •2. Строение и границы биосферы
- •4. Функции живого вещества
- •5. Свойства биосферы:
- •6. Ноосфера как стадия эволюции биосферы
- •7. Биогеохимические циклы
- •8. Круговорот углерода
- •9. Круговорот фосфора
- •10. Круговорот азота
- •Лекция 20. Антропогенные экосистемы
- •2. Классификация и особенности агроэкосистем
- •3. Круговорот веществ и потоки энергии в агроэкосистеме
3. Общая характеристика органических соединений
Вещества, в состав которых входят атомы углерода, называются органическими. Многообразие органических веществ обусловлено строением атома углерода и его химическими свойствами, способного образовывать химические связи различного типа между собой и атомами O, N, H. Атомы углерода способны образовывать стабильные цепи и кольца, служащие скелетами макромолекул. Среди органических веществ наибольшее биологическое значение имеют белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры и витамины.
Белки – это природные биополимеры, продукты реакции поликонденсации аминокислот. Аминокислота – полифункциональное органическое вещество, имеющее в своем составе две функциональные группы: аминогруппу (–NH2) и карбоксильную группу (–СООН), соединенных с радикалом, также содержащим различные функциональные группы атомов. Природных аминокислот 18-23, их сочетание образует большое количество разновидностей молекул белков. По характеру влияния аминокислот на обмен веществ их разделяют на заменимые и незаменимые. Незаменимые аминокислоты должны обязательно поступать в организм с пищей.
При образовании молекул белков между аминокислотами образуется «пептидная» связь (–C–N–). Белки кроме сложного состава характеризуются и сложным строением белковых молекул. Различают четыре вида структур белковых молекул. Первичная структура – порядок расположения остатков аминокислот в полипептидной цепи. Вторичная структура – пространственное расположение полипептидной цепи (спираль или линейные структуры). Устойчивость молекуле обеспечивается различными химическими связями (водородной, ионной и других видов связи) между отдельными витками спирали. Третичная структура – пространственные расположением спирали, или иной структуры. Четвертичная структура – пространственное расположение субъединиц молекул белка, характерна для сложных белков, например гемоглобина.
Белок в живом веществе по структуре отличается от белка, подвергшегося воздействию, при котором он теряет структуру (четвертичную или третичную структуру белковой молекулы) и свойства живого белка. Неглубокое воздействие называют денатурацией, при которой свойства белка могут восстанавливаться. Одним из видов денатурации является обратимая коагуляция. При необратимой коагуляции нативный белок превращается в «мертвый белок».
По составу различают две группы белков: протеины и протеиды. Протеины – простые белки, молекула образована только белком, например яичный альбумин. Протеиды – сложные белки, молекулы которых состоят из белковой и небелковой составляющих. Протеиды подразделяются на несколько групп, важнейшими из которых являются: гликопротеиды (сложное соединение белка и углевода), липопротеиды (комплекс молекул белка и липидов), нуклеопротеиды (комплекс белков и молекул нуклеиновых кислот).
По форме молекулы среди белков различают две группы: глобулярные и фибриллярные. Молекулы глобулярных белков имеют шарообразную форму, например у яичного альбумина. Такие белки растворимы в воде, способны к образованию коллоидных растворов. Фибриллярные белки имеют молекулы в форме нитей (фибрилл), например, миозин мышц, фиброин шелка. Фибриллярные белки нерастворимы в воде. По растворимости в различных растворителях белки разделяют на водорастворимые и жирорастворимые.
Функции белков в клетке: структурная, реагентная, каталитическая, энергетическая, запасающая. Функции белков в организме: воспринимающая, проводящая, сократительная, трофическая.
Жиры – органические соединения, являющиеся сложными эфирами, образованными остатками высших жирных кислот и спиртов, например глицерина. Липиды – жироподобные вещества. Среди жиров большое значение имеют глицериды – сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. В молекулах жиров могут содержаться одинаковые или разные остатки жирных кислот. Глицериды в своем составе содержащие остатки фосфорной кислоты называют фосфоглицеридами.
По характеру углеводородного радикала жирные кислоты бывают предельными (масляная, пальмитиновая, стеариновая) и непредельными (олеиновая, линолевая, линоленовая). По агрегатному состоянию различают твердые и жидкие жиры. Примером твердого жира является тристеарин, жидкого – триолеин. Жидкие и твердые жиры отличаются по составу: в состав жидких жиров входят остатки непредельных жирных кислот, а в состав твердых – предельных жирных кислот.
Функции жиров в организме: строительная, запасная, запасание воды, терморегуляционная, энергетическая, трофическая, защитная.
Углеводы – это органические вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода, имеющие общую формулу Сn(Н2O)m. Углеводы подразделяют на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды – это углеводы, общая формула которых Сn(Н2О)n. Моносахариды по числу атомов углерода, содержащихся в молекуле, различают на тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы. Наибольшее биологическое значение имеют пентозы и гексозы.
Пентозы – это моносахариды, молекула которых содержит 5 атомов углерода. Среди них важное биологическое значение имеют рибоза и дезоксирибоза. Формула рибозы – С5Н10С5. Рибоза входит в состав рибонуклеотидов, структурных единиц рибонуклеиновой кислоты (РНК). Формула дезоксирибозы – С5Н10O4. Дезоксирибоза участвует в образовании дезоксирибонуклеотидов, мономеров дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
Гексозы – это моносахариды, молекулы которых содержат шесть атомов углерода. Общая формула гексоз С6(Н2O)6. Наибольшее значение в природе имеет глюкоза, используемая организмом в качестве универсального питательного вещества и легкодоступного источника энергии.
Дисахариды образуются в резудьтате взаимодействия двух молекул моносахаридов. Важнейшим представителем дисахаридов является сахароза – продукт взаимодействия глюкозы и фруктозы. Ее формула в общем виде C12H22O11. Для человека сахароза является источник глюкозы.
Полисахариды – это природные полимеры, образующиеся в результате взаимодействия большого количества молекул моносахаридов. Полисахариды на основе гексоз имеют общую формулу (С6Н10O5)n. Наиболее важными из полисахаридов являются крахмал, гликоген и целлюлоза (клетчатка).
Крахмал – это полисахарид, продукт реакции поликонденсации глюкозы. Крахмал выступает основным запасным веществом в растительных клетках, у животных и грибов запасным веществом является гликоген.
Молекулы крахмала имеют две разновидности, одна из которых называется амилоза (в этой молекуле нет боковых цепей), а другая – амилопектин, молекулы которых имеют боковые цепи. Гликоген по строению молекул подобен амилопектину. Важнейшим химическим свойством, обусловливающим биолого-экологическую роль крахмала и гликогена, является их способность подвергаться гидролизу с образованием глюкозы. Для животных крахмал – важнейший пищевой продукт.
Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид, являющийся продуктом реакции поликонденсации глюкозы. Ее общая формула (С6Н10O5)n. В отличие от крахмала молекулы целлюлозы строго линейны и имеют фибриллярную («нитчатую») структуру. Целлюлоза образует механически прочные нитчатые структуры, обеспечивающие защиту отдельных органоидов клетки и механическую прочность различных растительных тканей.
В природных условиях клетчатка (после отмирания растений) подвергается разложению, в результате которого возможно образование гумуса, нефти, различных видов каменного угля.