 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ
| Загальна характеристика хімічного складу рослинної клітини.
На основі численних досліджень в рослинах виявлені різноманітні органічні сполуки. В протоплазмі рослин вміст води 75-90%. Клітинний сік вакуолі містить до 98% води. Структурною основою протоплазми рослин є білкові речовини і їх сполуки. На їх долю припадає 2/3 сухих речовин. Багато білків протоплазми зв”язані з іншими органічними сполуками, утворюючи ліпопротеїди, нуклеопротеїди, глюкопротеїди, хромопротеїди. Близько 1/5 сухих речовин (ліпіди, фосфатиди, рослинні стероли). Згідно сучасних даних за хімічним складом дуже відрізняються органоїди між собою. Так в ізольованих ядрах рослиних клітин міститься 75-80% білків від сухої маси. ДНК в ядрах знаходиться близько 14%, РНК – 10%. Для мітохондрій характерний низький вміст нуклеїнових кислот, приблизно 0,5% від сухої речовини і високий вміст ліпідів (25-30%). Вміст білків у даних органоїдах 35-40%. Ще багатші ліпідами пластиди (до 40% від сухої маси); в пластидах близько 50% білків і 5% нуклеїнових кислот. Рибосоми за хімічним складом являють собою нуклеопротеїд, в якому на білок і РНК припадає приблизно 50%. Оболонка рослинної клітини в основному складається з вуглеводів. Дані елементарного аналізу хімічного складу рослин показали, що основними їх елементами є вуглець, кисень, водень і азот. Середній склад сухої речовини рослин: С – 45%, О – 42%, Н – 6,5%, N –1,5%, зола – 5%. Дані цифри характеризують середній склад рослин, не показуючи його по окремих органах. 99% маси протоплазми складають 6 елементів: C,H,N,O,P,S. Білки і нуклеїнові кислоти та їх метаболізм у рослині. Особливості регуляції синтезу білка. Білки є основними компонентами всіх структурних елементів клітини. Білки – це макромолекулели з молекулярною масою від 10 тисяч до декількох мільйонів. Білкові молекули побудовані з амінокислот. Хоч в рослинах виявлено більше 100 різних амінокислот, лише 20 з них використовується для будови білка – це є протеїногенні амінокислоти. Амінокислоти є амфотерні сполуки, містять карбоксильну і аміногрупи. Вони з’єднуються між собою у молекулу білка за допомогою пептидного зв”язку (О.Я.Данилевський). При цьому аміногрупа однієї кислоти сполучається з карбоксильною іншої. Утворення пептидного зв’язку проходить із затратою енергії. Для кожного виду білка існує певний порядок розміщення амінокислот у поліпептидному ланцюгу. Послідовність амінокислотних залишків у білковій молекулі називають первинною структурою білка. Первинна структура закріплена генетично. Вторинна структура білків утворюється внаслідок додаткових зв’язків, а саме водневих. Водневі зв’язки утворюються між водневим атомом аміногрупи одного пептидного зв’язку і атомом кисню карбоксильної групи другого зв’язку. Якщо утворення водневих мостиків проходить в межах одного пептидного ланцюга, виникають спіральні структури; при утворенні водневих мостиків між двома пептидними ланцюгами – створюються структури складчастого типом. Третинна структура білкової молекули виникає тоді, коли спіралізовані поліпептидні ланцюги приймають певну, специфічну для кожного білка просторову структуру (конформацію). Третинна структура білків стабілізується 4 типом білкових зв’язків між боковими залишками поліпептидних ланцюгів: взаємодія між неполярними вуглеводневими залишками (гомеополярні взаємодії, вандервальсові сили, водневі мостики між полярними групами, йонні зв'язки між дисоціюючи ми кислими і основними групами; дисульфідні мостики між двома залишками цистеїну, які утворені за рахунок SH-груп з виникненням S-Sгрупи. Четвертинна структура спостерігається тоді, коли декілька просторово організованих поліпептидних ланцюгів об’єднуються, утворюючи велику біологічно активну білкову молекулу. За виключенням дисульфідних мостиків, в стабілізації четвертинної будови білкової молекули беруть участь ті ж самі типи зв”язків, що і в стабілізації третинної. Усі білки поділяють на прості (складаються із залишків амінокислот) і складні – протеїди. Протеїди залежно від їх здатності розчинятися у різних розчинниках поділяються на 6 груп. Альбуміни – розчиняються у воді, кислотах і лугах (лейкозин '91 у зародках пшениці, жита, ячменю; легумеліни – в насінні сої, гороху; рицин – в насінні рицини.) Глобуліни – у воді не розчиняються , розчинні в слабких розчинах нейтральних солей ( едестин - в насінні конопель; фазеолін – в насінні квасолі, гліцинін – сої; віцилін – гороху; конглютин - люпину). Проламіни – розчиняються в 70% розчині спирту, характерні для злаків (глідин – в зерні пшениці і жита; гардеїн – ячменю; зеїн – кукурудзі; авенін – вівсі). Глютеліни – розчиняються в слабких розчинах лугів (глютенін – в насінні пшениці; оризин –рису.) Протаміни – білки найпростішої будови , вони є у спермі риб, в пилку різних рослин. Гістони – білки з слаболужними властивостями. До протеїдів ( білкова і небілкова частина або простетична група) фосфопротеїди, ліпопротеїди, глюкопротеїди, металопротеїди, хромопротеїди, нуклеопротеїди. За конформацією поліпептидного ланцюга розрізняють фібрилярні (витягнуті ) і глобулярні (округлі). План побудови білка зашифрований в ДНК , а синтез їх проходить на рибосомах. Передача інформації від ДНК здійснюється за допомогою і - РНК. В певні моменти життя клітини подвійна спіраль ДНК розкручується і на ній як на матриці будується молекула і РНК – транскрипція, або переписування. Утворення РНК на ДНК – матриці йде за допомогою спеціального фермента ДНК залежної РНК – полімерази. І - РНК з”єднується з білком (інформосома) через пори ядра поступає в цитоплазму і переносить інформацію для синтезу білка. Потім і – РНК звільняється з інформосоми і одноланцюгова неспіралізована молекула прикріплюється до малої субодиниці рибосоми, до тої її ділянки, яка сполучається з великою субодиницею. Перший етап синтезу заключається в утворенні комплексу між –і- РНК і рибосомою. Амінокислоти до рибосом переносяться за допомогою т – РНК. Кожній амінокислоті відповідає своя т – РНК. Вона має форму листка конюшини і подвійну специфічність. Вона несе специфічний триплет (антикодон) , який відповідає за прикріплення до певного місця і – РНК ( кодону).Разом з тим т – РНК специфічна по відношенню до ферментів. Для утворення поліпептидного ланцюга потрібна енергія . Ця енергія звільняється при взаємодії АК з АТФ, а потім її перенесення на молекулу т – РНК. Т – РНК з амінокислотою за допомогою антикодона приєднується до кодону і – РНК на малій субодиниці рибосоми. Трансляція – це переведення нуклеотидної послідовності молекули РНК в послідовність АК білка. Синтез білка починається з процесу ініціації. Ініціаторна амінокислота входить в малу субодиницю, то до малої приєднується велика субодиниця. і – РНК переміщується на один кодон , а в малу субодиницю входить наступний кодон, який кодує наступну амінокислоту. Приєднання амінокислотних залишків називається елонгацією , а закінчення утворення поліпептидного ланцюга - термінація – в малу субодиницю входить незакодований кодон. Ділянка і – РНК , яка несе інформацію для одного білка дістала назву цистрона. Ділянка ДНК, в якій записана інформація для побудови одного білка називається геном. Для клітини , яка проявляє ту чи іншу спеціалізацію існує механізм, який регулює утворення білків – ферментів і може проходити різними шляхами. Вчені Жакобо і Моно встановили , що в клітині поряд із структурними генами , які визначають структуру білка є гени – регулятори, які відповідають за активацію , або дезактивацію структурних генів. Гени – регулятори і структурні гени просторово відділені. Гени – регулятори утворюють і – РНК, яка бере участь у синтезі білків – репресорів. Ці білки можуть приєднуватися до ділянок молекули ДНК, які називаються операторами. На певній ділянці, яка включає декілька генів, молекула ДНК перестає розкручуватися і відповідно на ній не може утворюватися і – РНК. Ділянка ДНК, робота якої контролюється одним оператором , називається опероном. В клітині існують низькомолекулярні речовини, яких називають депресорами або ефекторами . Вони зв’язують білки – репресори. Внаслідок цього проходить синтез відповідних білків – ферментів , бо знімається репресія молекул ДНК. Схема регуляції синтезу білків – ферментів запропонована Жакобо і Моно розроблена для прокаріот. У еукаріот геном складніший і регуляція його активності теж набагато складніша і повністю ще не вивчена. Регуляція утворення білків – ферментів може здійснюватися не тільки під впливом білків – репресорів на молекулу ДНК , а й може регулюватися кількістю виділеної і – РНК з ядра, на рівні трансляції . Регуляція утворення і активності білків – ферментів лежить в основі процесів диференціації. Нуклеїнові кислоти ( ДНК і РНК) беруть участь у синтезі білка і несуть спадкову інформацію клітини. ДНК – дволанцюгова , складається з азотистої основи ( пуринові основи – аденін і гуанін; піридинові – цитозин, тимін, метилцитозин), вуглеводу пентози, ( дезоксирибози) і залишку фосфорної кислоти. РНК – одноланцюгова, складається з азотистої основи ( аденін, гуанін, цитозин і урацил), вуглеводу пентози ( рибози) і залишку фосфорної кислоти. |
