Объясните особенности строения белков и их биологическое значение.

Белки - биополимеры, являющиеся основой жизнедеятельности организмов. Их элементарный состав: С, Н, О, N, S, в гемоглобине - Fe. Молекула белка является полипептидом, состоящим из многих моно­меров - аминокислот. Все аминокислоты имеют общую группу атомов. Она состоит из аминогруппы (-NH₂) и карбоксильной группы (-СООН). Общая формула отображает состав и строение аминокислот:

Все аминокислоты построены одинаково и отличаются одна от дру­гой только радикалами, R-группами. Аминокислотные остатки в моле­куле белка соединяются между собой ковалентной связью, возникаю­щей между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруп­пой другой. При объединении двух аминокислот возникает дипептид и выделяется молекула воды. Аминокислотные остатки, связанные пеп­тидными связями, образуют полипептид.

Полипептиды с большой молекулярной массой (свыше 6000) назы­вают белками. Различают четыре уровня структурной организации бел­ков: первичный, вторичный, третичный и четвертичный:

- первичная структура определяется качественным и количествен­ным составом аминокислотных остатков, а также их последовательно­стью; соединение осуществляются пептидными связями;

- вторичная структура - пространственная организация белковой молекулы, которая полностью или частично закручивается в спираль, в стабилизации которой важную роль играют водородные связи, возника­ющие между направленными вдоль спирали атомами гидрогена NH₂ - группы одного завитка спирали и СО - группы другого;

- третичная структура - полипептидная спираль укладывается, зак­ручиваясь определенным образом в глобулу; стабилизацию третичной структуры обеспечивают дисульфидные связи, возникающие между ос­татками аминокислоты цистеина;

- четвертичная структура - объединение отдельных глобул, кото­рые в совокупности образуют функциональную единицу, стабилизация которой определяется гидрофобными, электростатическими и другими взаимодействиями, водородными связями.

По строению белки делятся на простые — протеины, состоящие толь­ко из аминокислотных остатков, и сложные - протеиды, в состав кото­рых входят и другие соединения - остатки фосфатной и нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, атомы Феррума, Цинка, Купрума.

Белки играют важную роль в процессе жизнедеятельности. Биоло­гические функции белков разнообразны:

- строительная (структурная) - белки являются составной частью биологических мембран; из них состоят структуры, выполняющие роль скелета клеток; они являются главным компонентом хрящей, сухожи­лий, связок, костной ткани;

- защитная - предохраняют клетки и органы от повреждений, про­никновения в организм посторонних соединений, болезнетворных мик­роорганизмов, чужеродных тел (антител); принимают участие в процес­сах свертывания крови (фибрин, тромбопластин, тромбин);

- регуляторная - регулируют активность обмена веществ (гормоны белковой природы и ферменты);

- сигнальная - отдельные сложные белки клеточных мембран, из­меняя свою структуру, передают сигналы из внешней среды на другие участки мембраны или внутрь клетки;

- сократительная (двигательная) - обеспечивает движения (актин, миозин, табулин);

- запасающая - некоторые белки могут откладываться про запас (белок белочной оболочки птичьих яиц);

- питательная - в эндосперме семян многих видов растений откла­дываются белки, которые зародыши используют на первых этапах сво­его развития;

- транспортная - гемоглобин эритроцитов крови человека и позво­ночных животных, клеток крови дождевого червя, плазмы крови или жидкости полостей многих других беспозвоночных переносит кислород по всему организму и некоторую часть углекислого газа, образующегося при распаде веществ;

- энергетическая - при полном расщеплении 1г белка в среднем выс­вобождается 17, 2 кДж энергии;

- каталитическая - изменение скорости протекания химических ре­акций под действием определенных химических соединений (ферментов).

2. Охарактеризуйте особенности строения и функций пищеварительной системы человека. Каковы меры профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта?

Пищеварительная система обеспечивает организм питательными веществами. Органы пищеварения делятся на пищеварительный канал, по которому проходит пища (ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник), и пищеварительные железы (слюнные, поджелудочная, печень). Каждый орган вносит свой вклад в пищеварительную функцию (см. таблицу).

Таблица

Таким образом, каждый отдел пищеварительного канала имеет свои особенности строения, позволяющие выполнять определенные функции.

Рациональное питание важно на всех этапах жизни человека. Оно обеспечивает полноценное развитие плода, рост тела и развитие ребенка, обновление клеток взрослого человека, устойчивость к различным заболеваниям, предупреждает преждевременное старение. Питание будет рациональным при соблюдении следующих правил:

1) для создания равномерной нагрузки на пищеварительную систему питаться четыре раза в день в одни и те же часы;

2) пища должна быть разнообразной, т.к. в отдельных продуктах недостаточное количество определенных аминокислот, витаминов, минеральных веществ. Кроме того, разнообразная пища улучшает аппетит, что способствует лучшему ее усвоению;

3) ежедневно необходимо употреблять овощи и фрукты. Кроме витаминов они содержат клетчатку, которая стимулирует перистальтику кишечника и обеспечивает его регулярную очистку;

4) суточный рацион необходимо рационально распределять в течение дня. Завтрак должен быть питательным и содержать не менее 25% суточного рациона, обед.— 35-40%, полдник — 15-20% и ужин — 20%. Мясные и рыбные блюда лучше употреблять в первой половине дня, т.к. они активизируют обменные процессы и деятельность нервной системы. Обед должен содержать жидкое горячее блюдо — питание всухомятку вредно. Ужин должен быть не позднее, чем за 2 часа до сна и содержать легкие молочные или фруктово-овощные блюда;

5) важно хорошо пережевывать пищу, не отвлекаться на чтение или просмотр телепередач — это тормозит деятельность пищеварительных желез.

Все эти правила рационального питания необходимо соблюдать с детства, вырабатывая устойчивые привычки. Регулярное соблюдение правил способствует повышению общего уровня здоровья.

3. Дайте характеристику особенностей приспособлений водных растений к условиям среды. Каковы причины их возникновения?

В водной среде, как среде обитания, большое значение имеют такие факторы, как плотность воды, солевой режим, скорость течения, пере­пады давления, содержание органических веществ, свойства грунта, по­глощение света и насыщенность кислородом.

Своеобразие условий водной среды способствовало появлению у рас­тений особых черт в строении и жизнедеятельности.

1. Развивается относительно большая поверхность, особенно за­метно увеличиваются поверхности листьев, сопровождающиеся со­кращением их толщины.

2. Все органы водных растений покрыты слизью, которая защищает от вымывания солей и предохраняет растения от поедания животными.

3. Большая плотность водной среды обусловливает слабое развитие механических тканей. Имеющиеся элементы этих тканей располагают­ся не по периферии, как у сухопутных, а в центральных частях стеблей и листьев, обеспечивая их гибкость и прочность.

4. Во всех органах растений: в листьях, стеблях и корнях сильно развиты межклеточные воздухоносные полости. Нередко развивается особая воздухозапасающая ткань - аэренхима.

5. Очень слабо развиты эпидермис и кутикула, что позволяет погло­щать газы и питательные вещества всей поверхностью тела прямо из воды.

6. В эпидермисе тех частей растения, которые постоянно погружены в воду, отсутствуют устьица. У плавающих листьев устьица расположе­ны на верхней стороне листовых пластинок.

7. Листья, находящиеся в воде, имеют типичную теневую структуру, плавающие на поверхности воды - ярко выраженную световую структуру.

8. Слабо развита корневая система, у некоторых - отсутствует.

9. Широко распространено вегетативное размножение, семенное раз­множение у многих видов носит второстепенный характер.

К водным растениям, тело которых полностью погружено в воду, относятся элодея, валлиснерия, роголистник, водяной лютик, водокрас и др. Примером приспособления к жизни в водной среде являет­ся роголистник (одно из аквариумных растений). Роголистник все­гда погружен в воду целиком, он имеет хорошо выраженный олиственелый стебель, приподнимающийся в воде. Проводящая система ро­голистника развита слабо, поглощение минеральных веществ у него осуществляется всей поверхностью тела растения. Стебель густо по­крыт рассеченными сидячими листьями, расположенными мутовчато, которые никогда не поднимаются на поверхность воды. Листья, как и другие части растения, покрыты своеобразными волосками. Корень у роголистника отсутствует - один из примеров специализа­ции растений в условиях водной среды. Для удержания в донных от­ложениях у роголистника развиваются особые белесые ризоидные ветви, одетые очень тонко рассеченными листьями, они проникают в ил, одновременно выполняют роль якорей и абсорбирующих органов. Цветки роголистника мелкие, сидячие, едва заметные, однополые; опыление происходит под водой. Транспортировка пыльцы водой - явление, свидетельствующее о высокой специализации рода роголистных. Плод - орешек.

Характерные особенности роголистника свидетельствуют о при­способленности его к жизни в водной среде. Возникновение этих при­способлений шло под воздействием условий водной среды, в процессе эволюции возникало много различных признаков (явление изменчи­вости), некоторые из них передавались из поколения в поколение (на­следственная изменчивость), полезные наследственные признаки (на­личие воздухоносных полостей, ризоидные ветви, выполняющие роль якорей и абсорбирующих органов, поглощение минеральных веществ всей поверхностью тела, приспособление к опылению под водой, на­личие тонких рассеченных листьев) способствовали выживанию осо­бей в борьбе за существование и давали плодовитое потомство. Этот процесс продолжался и в последующих поколениях, среди них с боль­шей вероятностью выживали и эффективнее размножались растения, обладающие набором свойств, обеспечивающих им наибольшую при­способленность к условиям обитания в водной среде, т.е. происходил естественный отбор, его результат - растение с целым комплексом приспособлений к жизни в водной среде.