- •5.Методология. Теоретические, эмпирические, общенаучные, конкретно-научные методы познания
- •6.Механическии принцип относотельности и инвариантности Галилея
- •7.Три принципа научного познания действительности
- •8.Естественно-научная картина мира.Классическая механическая картина мира.
- •9.Законы Ньютона.Закон всемирного тяготения
- •10.Принцип универсальности.
- •11.Принцип детерминизма и индетерминизма. Даемон Лапласа
- •12.Симметрия.Принципы симметрии.Калибровочная симметрия.
- •13.Законы сохранения(импулься, момента импульса, энергии, заряда)
- •14.Теорема Эмми Нётер.Следствие из теоремы Эмми Нётер
- •15.Концепции близкодействия и дальнодействия
- •16.Концепция атомизма
- •17.Волновые свойства света.Интерфереренция.Дифракция.
- •18. Внешнии фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта (представление о корпускулярных свойствах света).
- •19.Элементы специальной теории относительности.Постулаты Эйншейна.Следствие из преобразований Лоренца
- •20.Современные представления о пространстве и времени. Однородность, изотопность пространства.Однородность, необратимость времени.ОТносительность пространства-времени.
- •21.Элементы специальной теории относительности.Экспериментальные доказательства общей теории относительности.
- •22.Принцип соответствия
- •23.Квантово- полевая модель атома Резерфорда-Бора.Постулаты Бора
- •24.Принцип тождественности
- •26. Уравнение Шредингера.Волны вероятностей.(Элементы квантовой механики)
- •27.Концепция корпускулярно-волнового дуализма
- •28.Принцеп неопределенности гейзенберга в квантовой механики
- •29.Принцип дополнительности бора
- •30.Тепловое излучение. Ультрофиолетовая катастрофа. Закон Стефана Больцмана для обсалютно черного тела.
- •31.Динамические и статестические закономерности в природе.
- •32.Концепция системного подхода
- •33.Революции в истории человечества (научные, промышленная, научно-техническая)
- •35.Типы фундаментальных взаимодействий.Разработки по созданию единой теории поля
- •36.Элементарные частицы.Свойства и квалификация. Переносчики фундаментальных взаймодействии (глюоны, векторные бозоны,гравитоны, фотоны).
- •37.Структурные уровни организации материи.Микро, Макро, Мегамиры.Масштабы вселенной
- •38.Радиоактивность.Основной закон радиоактивности.
- •39.Астрономическая картина мира.Теория большого взрыва. Инфляционный сценарии развития Вселенной в современной космологии. Космонавтика
- •40.Планеты солнечной системы.Гипотезы происхождения и их характеристики.
- •42.Концептуальные уровни развития химических систем.Реакционная способность веществ.
- •43.Правило Вант-Гоффа.Закон действия масс.Принцип Ле-Шаталье.
- •44. Биология. Отличия живого от не живого.Модели происхождения жизни.
- •45.Основные биологические уровни организации материи.Витализм.Редукционизм.Физикализм(в истории биологии)
- •46.Диалектизация естествознания.Небулярная гипотеза и. Канта.Эволюционная теория ч.Дарвина.
- •47.Формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий, дизруптивный
- •48.Изменчивость. Виды изменчивости: модификационная(фенотипическая); наследственная(генотипическая: мутационная, комбинативная)
- •50.Генетика.Основные этапы развития генетики.Законы Менделя.Введение в генную инженерию.
- •51.Строение и функции белков.Аминокислоты.4 уровня организации белковой молекулы.
- •52.Нуклеиновые кислоты (днк).Нуклеотиды.Азотистые основания.Водородные связи.
- •53.Матричный синтез белка. Строение рнк(иРнк, рРнк, тРнк).Триплет кодоны.
- •54.Происхождение и эволюция человека.Основные уровни антропогинеза.
- •55.Развитие нервной системы.Мозг.Сознательное,Безсознательное.
- •56.Экология.Роль окружабщей среды в эволюции живого.
- •57.Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчесво, работоспособность.
- •58.Введение в биоэтику.
- •59.Ведение в кибернетику.Системы с обратной связью.Нанотехнологии.
- •60.Многообразие живых организмов основа организации и устойчивости биосферы. Учение о биосфере в.И.Вернадского.
- •61.Учение о ноосфере вернадского.
- •62.Основные начала термодинамики и применение их к организации окружающего мира и Вселенной.
- •63.Понятие энтропии и негэнтропии.
- •65. Порядок и беспорядок в природе. Синергетика. Характеристики самоорганизующихся систем. Точка бифуркации. Значение синергетики для современной науки.
- •66.Концепция универсального (глобального) эволюционизма.
- •67.Принцип верификации и фальсификации.
- •68.Антропный принцип.
- •Дополнительные вопросы.
- •1.Лазеры. СВойство лазерного излучения.
51.Строение и функции белков.Аминокислоты.4 уровня организации белковой молекулы.
Белки́ (протеи́ны, полипепти́ды) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Множество их комбинаций дают большое разнообразие свойств молекул белков. Кроме того, аминокислоты в составе белка часто подвергаются посттрансляционным модификациям, которые могут возникать и до того, как белок начинает выполнять свою функцию, и во время его «работы» в клетке. Часто в живых организмах несколько молекул белков образуют сложные комплексы, например, фотосинтетический комплекс.
Функции белков в клетках живых организмов более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и ДНК. Так, белки-ферменты катализируют протекание биохимических реакций и играют важную роль в обмене веществ. Некоторые белки выполняют структурную или механическую функцию, образуя цитоскелет, поддерживающий форму клеток. Также белки играют важную роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле.
Белки — важная часть питания животных и человека (основные источники: мясо, птица, рыба, молоко, орехи, бобовые, зерновые; в меньшей степени: овощи, фрукты, ягоды и грибы), поскольку в их организме не могут синтезироваться все необходимые аминокислоты и часть из них поступает с белковой пищей. В процессе пищеварения ферменты разрушают потреблённые белки до аминокислот, которые используются при биосинтезе белков организма или подвергаются дальнейшему распаду для получения энергии.
Уровни организации. Кроме последовательности аминокислот полипептида (первичной структуры), крайне важна третичная структура белка, которая формируется в процессе фолдинга (от англ. folding, «сворачивание»). Третичная структура формируется в результате взаимодействия структур более низких уровней. Выделяют четыре уровня структуры белка:
Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Важными особенностями первичной структуры являются консервативные мотивы — сочетания аминокислот, играющих ключевую роль в функциях белка. Консервативные мотивы сохраняются в процессе эволюции видов, по ним часто удаётся предсказать функцию неизвестного белка.
Вторичная структура — локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями. Ниже приведены самые распространённые типы вторичной структуры белков:
1.α-спирали — плотные витки вокруг длинной оси молекулы, один виток составляют 3,6 аминокислотных остатка, и шаг спирали составляет 0,54 нм[15] (так что на один аминокислотный остаток приходится 0,15 нм), спираль стабилизирована водородными связями между H и O пептидных групп, отстоящих друг от друга на 4 звена. Спираль построена исключительно из одного типа стереоизомеров аминокислот (L). Хотя она может быть как левозакрученной, так и правозакрученной, в белках преобладает правозакрученная. Спираль нарушают электростатические взаимодействия глутаминовой кислоты, лизина, аргинина. Расположенные близко друг к другу остатки аспарагина, серина, треонина и лейцина могут стерически мешать образованию спирали, остатки пролина вызывает изгиб цепи и также нарушает α-спирали.
2.β-листы (складчатые слои) — несколько зигзагообразных полипептидных цепей, в которых водородные связи образуются между относительно удалёнными друг от друга (0,347 нм на аминокислотный остаток[15]) в первичной структуре аминокислотами или разными цепями белка, а не близко расположенными, как имеет место в α-спирали. Эти цепи обычно направлены N-концами в противоположные стороны (антипараллельная ориентация). Для образования β-листов важны небольшие размеры боковых групп аминокислот, преобладают обычно глицин и аланин.
3.π-спирали;
4. 3(10)-спирали;
5.неупорядоченные фрагменты.
Третичная структура — пространственное строение полипептидной цепи (набор пространственных координат составляющих белок атомов). Структурно состоит из элементов вторичной структуры, стабилизированных различными типами взаимодействий, в которых гидрофобные взаимодействия играют важнейшую роль. В стабилизации третичной структуры принимают участие:
1.ковалентные связи (между двумя остатками цистеина — дисульфидные мостики);
2.ионные связи между противоположно заряженными боковыми группами аминокислотных остатков;
3.водородные связи;
4.гидрофильно-гидрофобные взаимодействия. При взаимодействии с окружающими молекулами воды белковая молекула «стремится» свернуться так, чтобы неполярные боковые группы аминокислот оказались изолированы от водного раствора; на поверхности молекулы оказываются полярные гидрофильные боковые группы.
Четвертичная структура (или субъединичная, доменная) — взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса. Белковые молекулы, входящие в состав белка с четвертичной структурой, образуются на рибосомах по отдельности и лишь после окончания синтеза образуют общую надмолекулярную структуру. В состав белка с четвертичной структурой могут входить как идентичные, так и различающиеся полипептидные цепочки. В стабилизации четвертичной структуры принимают участие те же типы взаимодействий, что и в стабилизации третичной. Надмолекулярные белковые комплексы могут состоять из десятков молекул.
Аминокислоты. Молекулы белков представляют собой линейные полимеры, состоящие из α-L-аминокислот (которые являются мономерами) и, в некоторых случаях, из модифицированных основных аминокислот (правда, модификации происходят уже после синтеза белка на рибосоме). Для обозначения аминокислот в научной литературе используются одно- или трёхбуквенные сокращения. Хотя на первый взгляд может показаться, что использование в большинстве белков «всего» 20 видов аминокислот ограничивает разнообразие белковых структур, на самом деле количество вариантов трудно переоценить: для цепочки всего из 5 аминокислот оно составляет уже более 3 миллионов, а цепочка из 100 аминокислот (небольшой белок) может быть представлена более чем в 10130 вариантах. Белки длиной от 2 до нескольких десятков аминокислотных остатков часто называют пептидами, при большей степени полимеризации — белками, хотя это деление весьма условно.
При образовании белка в результате взаимодействия α-аминогруппы (-NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (-COOH) другой аминокислоты образуются пептидные связи. Концы белка называют C- и N-концом (в зависимости от того, какая из групп концевой аминокислоты свободна: -COOH или -NH2, соответственно). При синтезе белка на рибосоме новые аминокислоты присоединяются к C-концу, поэтому название пептида или белка даётся путём перечисления аминокислотных остатков начиная с N-конца.
Последовательность аминокислот в белке соответствует информации, содержащейся в гене данного белка. Эта информация представлена в виде последовательности нуклеотидов, причём одной аминокислоте соответствует в ДНК последовательность из трёх нуклеотидов — так называемый триплет или кодон. То, какая аминокислота соответствует данному кодону в мРНК, определяется генетическим кодом, который может несколько отличаться у разных организмов. Синтез белков на рибосомах происходит, как правило, из 20 аминокислот, называемых стандартными. Триплетов, которыми закодированы аминокислоты в ДНК, у разных организмов от 61 до 63 (то есть из числа возможных триплетов (4³ = 64) вычтено число стоп-кодонов (1—3)). Поэтому появляется возможность, что большинство аминокислот может быть закодировано разными триплетами. То есть, генетический код может являться избыточным или, иначе, вырожденным. Это было окончательно доказано в эксперименте при анализе мутаций. Генетический код, кодирующий различные аминокислоты, имеет разную степень вырожденности (кодируются от 1 до 6 кодонами), это зависит от частоты встречаемости данной аминокислоты в белках, за исключением аргинина. Часто основание в третьем положении оказывается несущественным для специфичности, то есть одна аминокислота может быть представлена четырьмя кодонами, различающимися только третьим основанием. Иногда различие состоит в предпочтении пурина пиримидину. Это называют вырожденностью третьего основания.
Такой трёхкодонный код сложился эволюционно рано. Но существование различий в некоторых организмах, появившихся на разных эволюционных стадиях, указывает на то, что он был не всегда таким.
Согласно некоторым моделям, сначала код существовал в примитивном виде, когда малое число кодонов обозначало сравнительно небольшое число аминокислот. Более точное значение кодонов и большее число аминокислот могли быть введены позже. Сначала только первые два из трёх оснований могли быть использованы для узнавания [что зависит от структуры тРНК].