Молекула гемоглобина

Укажите металл, атом которого входит в состав молекулы гемоглобина.

Железо.

Белок

Чем отличается белок куриного яйца от белка гладких мышц?

Белок куриного яйца отличается от белка гладких мышц составом, структурой, свойствами и т.д. Т.е. у них разное количество и последовательность аминокислот в молекуле, разные формы третичной структуры и т.д.

Световая фаза фотосинтеза

В световой фазе фотосинтеза не происходит:

В световой фазе фотосинтеза не происходит синтез глюкозы.

Ферментативная функция в реакциях обмена веществ

Ферментативную функцию в реакциях обмена веществ выполняют

белки

Ферменты, разрывающие цепи ДНК

В клетках различных организмов обнаруживаются ферменты, способные делать разрывы в цепях ДНК. Зачем клеткам такие ферменты и почему они не разрушают всю клеточную ДНК?

С химической точки зрения все разрывы, о которых пойдет речь, — это разрушения фосфодиэфирной связи (ее структура схематично приведена в школьном учебнике). Разрывы и последующие воссоединения ДНК происходят во время многих процессов.
Разрывы в цепях ДНК неизбежны при репликации ДНК. Ведь две цепи ДНК многократно закручены одна вокруг другой. В вилке репликации они расходятся. Но поскольку цепи спирализованы, а их концы не свободны, то на самом деле при их расхождении нижняя часть молекулы будет скручиваться. Чтобы ликвидировать эти лишние витки, а, в конечном счете, и расцепить две образующие молекулы ДНК, необходимо разорвать цепи ДНК и воссоединить их. Один из способов этого — расплетать ДНК непосредственно перед вилкой репликации (для этого тоже надо разрезать одну цепь ДНК). Наглядно представить это можно, например, с помощью моделирования на обычной бельевой веревке.
Вообще спирализация и деспирализация ДНК очень важны. Это следует из описанной выше схемы. Из нее ясно, что степень спирализации связана с возможностью расхождения двух цепей в ДНК. А такое расхождение (хотя бы на небольшом участке) нужно и для транскрипции, и для рекомбинации, поэтому можно сказать, что и эти процессы будут угнетены, если в клетке не будет ферментов, вносящих в ДНК разрывы.
Во всех клетках идет репарация — замена неправильно спаренных нуклеотидов (или таких нуклеотидов, которые приняли неправильную структуру из-за внешних физико-химических воздействий). При репарации испорченный участок цепи ДНК вырезается и удаляется. Для этого нужны ферменты, разрезающие клеточную ДНК.

Подробнее...

Влияние пчел на генотип своего потомства

В некоторых книгах содержится утверждение, что пчелы могут путем изменений в диете направленно изменять генотип своего потомства. В качестве довода приводится факт, что в маточном молочке содержатся ДНК и РНК. Как, по-Вашему, убедительный ли это аргумент?

Обращаем внимание, что, скорее всего, вопрос касается не генетики пчел, а убедительности представленного довода. Итак, анализу подлежит в первую очередь само утверждение, взятое из ряда популярных книг 50–60-х годов.
В чем же состоит утверждение? Известно, что превращение личинки в особь определенной касты зависит от корма, на котором растет личинка. Похоже, что в корме содержатся вещества, от которых зависит, пойдет ли развитие личинки в сторону матки или в сторону рабочей пчелы.
Прежде всего заметим, что разница между маткой и рабочей пчелой не связана с направленной перестройкой генотипа. Такую разницу можно объяснить тем, что генотипы у матки и рабочей пчелы одинаковы, только в них по-разному работают одни и те же гены. В ходе индивидуального развития какие-либо гены могут функционировать у будущей рабочей пчелы, но «молчать» у будущей матки и наоборот. Но переключение генов зависит от гормонального воздействия, а это последнее — от диеты. Наследственные изменения генотипа тут ни при чем — иначе матка рожала бы только маток, но не рабочих пчел.

Подробнее...

Строение ферментов

Активный центр фермента представлен обычно лишь несколькими аминокислотами (до 10–20). Не кажется ли расточительным иметь ферменты размерами во многие сотни аминокислот?

На обыденном языке можно сформулировать тот же вопрос так: «Почему ферменты такие большие?» Строго говоря, ферменты не такие уж большие. Примем во внимание, что трехмерная укладка белка может быть вписана в геометрическое тело с линейными размерами, примерно равными кубическому корню из числа аминокислот. Иными словами, белок длиной в 1000 аминокислот (молекулярный вес 120 000 — не очень маленький белок!) может быть представлен как кубик с ребром длиной в 10 аминокислот.
В то же время линейные размеры субстрата могут быть во много раз больше. При этом аминокислоты в активном центре должны не просто находиться рядом, а образовывать сложный рельеф из выступов и впадин, располагаться на определенном расстоянии и в определенной ориентации.
Более того, в ходе реакции эти расстояния и эта ориентация специальным образом меняются. Например, ДНК-полимераза — фермент, с помощью которого происходит репликация. У него есть два участка, узнающих нуклеотиды. Один из этих участков связывается с нуклеотидом в составе той цепи, которая служит матрицей. Другой участок связывает свободный нуклеотид из окружающего раствора, чтобы присоединить его к концу растущей цепи.

Подробнее...

Первичная структура белка

Известно много случаев сходства первичной структуры (последовательности аминокислот) белков у разных организмов. Предложите различные объяснения этому факту.

Сходство двух молекул может наблюдаться на большом протяжении (десятки аминокислот) или только на небольших участках. Разберем различные случаи сходства в первом смысле.
Долгое время считалось, что вероятность независимого возникновения в ходе эволюции двух одинаковых длинных последовательностей аминокислот очень невелика. Поэтому, если две последовательности длиной во много десятков или сотен аминокислот каждая очень похожи, то предполагалось, что у них был общий предок. С этих позиций можно предложить, например, следующие объяснения сходства.
Существуют белки, которые похожи у всех организмов (или, в частности, у всех эукариот) Это, вероятно, связано с тем, что такие белки выполняют очень важные функции, хорошо к этому приспособлены и мутации в генах этих белков летальны. Так, очень похожи гистоны (белки, входящие в хромосомы эукариот), цитохромы С (белки, необходимые для дыхания бактерий и митохондрий), ряд белков аппарата трансляции. Сходство белков двух организмов можно объяснить и тем, что они относительно близки по систематическому положению (например, оба относятся к насекомым); тогда общий предок этих насекомых содержал предковый ген этого белка. Это примеры гомологического сходства, то есть сходства на основе родства.

Подробнее...

Протеазы

В живой природе широко распространены протеазы — ферменты, расщепляющие белок. Известны случаи, когда клеткам необходимо защищаться от действия этих ферментрв. Как они это делают?

Первый пример — эпителиальная ткань желудка. Клетки этой ткани выделяют протеазы в просвет желудка, где происходит переваривание белковой пищи. Здесь стоят две проблемы: защитить от действия протеаз содержимое клетки, в которой протеазы образуются, и защитить стенку желудка от уже вышедших из клетки протеаз.
Секреция, то есть выделение белков из клеток, происходит особым образом. В клетках протеаза желудка — пепсин синтезируется в виде более длинных молекул-предшественниц. Эти молекулы не могут работать из-за того, что у них есть лишний участок из нескольких аминокислот. Но этот же участок играет роль в переносе всей молекулы через плазматическую мембрану — из клетки в полость желудка. Только там добавочный участок отрезается специальным или уже готовым ферментом, «обрезанным» трипсином. Теперь протеаза активна, но через мембрану проходить не может.
Слизистая оболочка, выстилающая стенку желудка, построена из углеводов. Слой углеводов прикрывает все мембранные белки. Протеазы не действуют на углеводы, и, таким образом, стенка желудка защищена от переваривания.

Подробнее...

Гликоген

Почему глюкоза запасается в организме животных в виде полимера — гликогена, а не в мономерной форме?

Проникновение растворителя через мембрану, проницаемую для него, но непроницаемую для растворенного вещества, называется осмосом. Осмос и является одной из причин того, что глюкоза в клетке не хранится в виде крепкого раствора. Ведь если в клетке будет много молекул глюкозы, то соответственно уменьшится концентрация воды. Снаружи клетки много воды, мембрана клетки проницаема для воды. Следовательно, когда вода станет поступать внутрь клетки, она может разбухнуть и лопнуть.
Если же много молекул глюкозы будет превращено в полимерную цепь, то в клетке будет хоть и гигантская, но одна молекула. Величина осмотического давления зависит от соотношения концентрации воды по разные стороны мембраны. Одна молекула гликогена не повлияет на это соотношение. Расчет показывает, что если превратить в глюкозу весь гликоген, который накоплен в организме, то ее концентрация во всем теле повысится в 25 раз, а если такой крепкий раствор глюкозы будет, подобно гликогену, сосредоточен в мышцах и печени, то концентрация глюкозы в клетках этих органов станет в десятки раз выше, чем максимально переносимая.
Существует и другая причина, по которой в клетке не может быть очень уж много глюкозы. В обмене веществ клеток глюкоза играет центральную роль. Высокая концентрация глюкозы — сигнал для запуска работы разных ферментов, как работающих с самой глюкозой, так и необходимых для обмена жиров, белков и даже для генетических процессов. Высокая концентрация глюкозы привела бы клетку в бессмысленно активное состояние (напомним, что речь идет о ситуации, когда глюкозу надо хранить, а не тратить). Таким образом, для нормального функционирования организма необходимо, чтобы концентрация глюкозы поддерживалась на не очень высоком, но постоянном уровне. Запас глюкозы, сохраняемой в форме гликогена, позволяет быстро убирать излишки или восполнять недостачу глюкозы. В этом еще одна функция гликогена.