Биология - Ярыгин В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Т a fi л и ц а 2. Генетический код, универсальный для всех организмов
Рис. 9. Рибосомный цикл синтеза белка. Объяснение в тексте.
Сборка молекул полипептида происходит на рибосоме, которая обеспечивает требуемое расположение участников процесса трансляции: иРНК, комплексов «аминоацшт-тРНК» и «тРНК-строящийся полипептид». Представление о функции рибосом дает рибосомный цикл синтеза белка (рис. 9).
Функционирующая рибосома состоит из большой и малой субъединиц и молекулы иРНК (а). В одном из двух ее активных участков — пептидальном (I) происходит наращивание полипептида, а к другому — аминоацильному (II) прикрепляются тРНК с активированными аминокислотами. Комплекс «аминоацил-тРНК», прибывший первым, инициирует считывание и занимает участок I (б). В участке II фиксируется второй аналогичный комплекс, соответствующий первому смысловому коду иРНК (в). После образования между аминокислотами пептидной связи тРНК участка I высвобождается (г). На ее место в виде комплекса с двумя аминокислотными остатками перемещается тРНК, занимающая участок II (д). К участку II присоединяется очередной комплекс «аминоацил-тРНК», отвечающий следующему смысловому кодону иРНК. Описанный цикл повторяется, пока не будет достигнут терминирующий кодон иРНК (УАА, УАГ или УГА), по отношению к которому тРНК не существует. На этой стадии рибосома распадается на субъединицы с высвобождением иРНК и полипептида.
3.1.2. Поток энергии
Поток энергии у представителей разных групп организмов представлен внутриклеточными механизмами энергообеспечения — брожением, фото- или хемосинтезом, дыханием.
Центральная роль в биоэнергетике клеток животных принадлежит дыхательному обмену. Он включает реакции расщепления низкокалорийного органического «топлива» в виде глюкозы, жирных кислот, аминокислот и использования выделяемой энергии для синтеза высококалорийного клеточного «топлива» в виде АТФ. АТФ и другие соединения, богатые энергией в биологически утилизируемой форме, называются макрозпгическими. Энергия АТФ, непосредственно или •будучи перенесенной на другие макроэргические соединения, например исреатинфосфа-ц используемый в мышцах, в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы — химическую (синтезы^, осмотическую (поддержание градиентов веществ), электрическую, механическую, регуляторную. Представление о потоке энергии в животной клетке дает рис. 10.
Среди органелл такой клетки особое место в дыхательном обмене принадлежит митохондриям, с внутренней мембраной которых связаны ферменты дыхательной цепи, а также матриксу цитоплазмы, в котором , протекает процесс безкислородного расщепления глюкозы—анаэробный гликолиз. Из преобразователей энергии химических связей АТФ в работу наиболее изучена механохимическая система поперечнополосатой мышцы. Она состоит из сократительных белков и фермента, расщепляющего макроэргические соединения с высвобождением энергии.
Белон
Нрахмал
Жиры
Особенностью потока «энергии растительной клетки служит фотосинтез — механизм преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ.
Механизмы энергообеспечения клетки высокоэффективны. Коэффициенты полезного действия хлоропласта достигают 25%, а митохондрии — 45— 60%, существенно превосходя аналогичный показатель паровой машины (8%) или двигателя внутреннего сгорания (17%).
Рис. И. Взаимосвязь внутриклеточного 3.1.3. ПОТОК вещества
обмена белков, жиров и углеводов через
цикл Кребса. _ г
Реакции дыхательного обмена не только поставляют энергию, но и снабжают клетку строительными блоками для синтеза разнообразных молекул. Ими служат многие продукты расщепления пищевых веществ. Особая роль в этом принадлежит центральному звену дыхательного обмена — циклу Кребса, осуществляемому в митохондриях. Через этот цикл проходит путь углеродных атомов (углеродных скелетов) большинства соединений, служащих промежуточными продуктами синтеза химических компонентов клетки, а также переключение метаболизма клетки с одного преобладающего пути на другой, например, с углеводного на жировой. Таким образом, дыхательный обмен одновременно составляет ведущее звено потока веществ, объединяющего метаболические пути расщепления и синтеза углеводов, белков, жиров, нуклеиновых кислот (рис. 11).
3.1.4. Другие внутриклеточные механизмы
Потоки информации, энергии и вещества осуществляются непрерывно и составляют необходимое условце существования клетки как живой системы.
Кроме структур и процессов, прямо включенных в названные потоки, в клетке функционируют механизмы, которые, хотя и могут быть названы дополнительными, так же являются жизненно необходимыми. Так, лизосомы, воздействуя ферментами на пиноцитированный или аутофагированный материал, обеспечивают гидролитическое расщепление макромолекул до низкомолекулярных соединений. Они же? разрушают структуры, утратившие свое функциональное значение.) Пероксисомы ликвидируют возникающие в клетке перекиси, токсичные, для живой протоплазмы. Организация внутриклеточных транспортных потоков обусловливается активностью микротрубочек и микрофибрилл.
