Презентация "Химия и жизнь" – проект, доклад

6. 9. Что такое жизнь с точки зрения химика 8. 9. Вода. Биологические мембраны. 13. 9. Структура и функция белка (Бачева А.В.) 15. 9. Обмен веществом. Преобразование энергии 20. 9. Контрольная 1 22. 9. Разбор контрольной 1 27. 9. Структура нуклеиновых кислот 29. 9. Биосинтез нуклеиновых кислот 4. 10. Биосинтез белка 6. 10. Контрольная 2 11. 10. Разбор контрольной 2 13. 10. Регуляция экспрессии генов. Система передачи сигнала 18. 10. Геном, плазмиды, вирусы 20. 10. Генетическая инженерия 25. 10. Контрольная 3 27. 10. Разбор контрольной 3 (отличается от программы на сайте Химфака)

Структура курса ХОБП – часть 1 – Химическая биология

6. 9. Что такое жизнь с точки зрения химика 8. 9. Вода. Биологические мембраны. 13. 9. Структура и функция белка (Бачева А.В.) 15. 9. Обмен веществом. Преобразование энергии 20. 9. Контрольная 1 22. 9. Разбор контрольной 1

Цикл I «Химия и жизнь»

Что такое жизнь с точки зрения химика

Биология: Многообразие и систематика Клеточная теория Строение клеток Химия: Химический состав клетки: биологические макромолекулы и низкомолекулярные вещества Определение живого с точки зрения химии

Макромолекулы (25)‏ Белки 15 Нуклеиновые кислоты 7 Полисахариды 3

Низкомолекулярные соединения (75)‏ Вода 70 Липиды 2 Органические и неорганические 3

МАКРОМОЛЕКУЛЫ (25)‏ Белки 15 Нуклеиновые кислоты 7 Полисахариды 3 Почему макромолекулы?

МОЛЕКУЛЫ (75)‏ Вода 70 липиды 2 органические и неорганические 3 Почему именно эти молекулы?

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ ХИМИИ ЖИВОГО - ЗАЧЕМ ОНО ТАМ?

МАКРОМОЛЕКУЛЫ (25)‏ Белки 15 Нуклеиновые кислоты 7 Полисахариды 3

МОЛЕКУЛЫ (75)‏ Вода 70 липиды 2 органические и неорганические 3 Почему вода?

Типы и энергия химической связи

Ковалентная связь О-Н 461 P-O 419 C-O 352 C-C 348 Нековалентная связь (взаимодействие)‏ Ионные взаимодействия 42 Водородная связь 8-21 Ван дер Ваальсовы взаимодействия 2-8

kJ/моль (4,2 J = 1 кал)

Необычные свойства водных растворов: системообразующая роль

Водородная связь и необычные свойства воды Водородная связь с растворенным веществом Электростатические взаимодействия с заряженным веществом Гидратация ионов «Гидрофобные взаимодействия» для неполярных веществ

«Гидрофобные взаимодействия» неполярных и амфипатических веществ Мицелла

Электростатические взаимодействия с заряженным веществом Гидратация ионов

МОЛЕКУЛЫ (75)‏ Вода 70 липиды 2 органические и неорганические 3

Макромолекула (некорр. полимер) – химическое соединение, молекулы которого состоят из большого числа повторяющихся звеньев (структурных звеньев) Мономер – низкомолекулярное вещество, из которого полимеризацией (или поликонденсацией) получается полимер Поликонденсация - полимеризация, при которой, кроме полимера, образуются низкомолекулярные вещества Если в полимеризации (поликонденсации) участвуют разные молекулы, то получается сополимер, структурное звено которого состоит из остатков каждой молекулы, участвующей в реакции

Природные макромолекулы – белки нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) [полисахариды] - получаются поликонденсацией - линейные, неразветвленные - асимметричные (векторные) Белки и нуклеиновые кислоты: - информационные (текст из 20 ак или 4 н) - самоорганизующиеся в пространстве

Уровни сложности структурной организации Клетка Супрамакромол. Макромол. Повтор. Ед. комплекс

3 15 7

Жизнь использует именно макромолекулы НК и белка как предельный случай упорядоченной химической организации вещества и информации в пространственно – временном континууме клетки

Обучение использует лекции как предельный случай упорядоченной организации информации в пространственно – временном континууме

Что справедливо для слона – справедливо и для бактерии

Единообразие структурной химии живого

Единообразие функциональной химии живого

ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ представляют собой открытые (т.е. обменивающиеся с окружающей средой веществом и энергией), саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся сложные системы, важнейшими функционирующими веществами которых являются белки и нуклеиновые кислоты. Живому свойственен ряд совокупных признаков, таких, как способность к воспроизведению (репродукции), трансформация энергии, метаболизм, чувствительность, изменчивость. Совокупность этих признаков можно обнаружить уже на клеточном уровне. Нет меньшей единицы живого, чем клетка. Вирус не является живой системой!

Клетка – это ограниченная активной мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров (белков, нуклеиновых кислот и др.) и их молекулярных комплексов, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом. Нет меньшей единицы живого, чем клетка. Вирус не является живой системой!

Лекция 2

Биологические мембраны Липиды 3. Липосомы 4. Мембранные белки 5. Мембранный транспорт

Биологическая мембрана = липидный бислой + белки

Биологические мембраны – сложные высокорганизованные системы, состоящие из липидных бислоёв и белков Мембраны окружают все живые клетки и клеточные компартменты (ядра, митoхондрии, хлоропласты)

Функции биологических мембран: -образование динамичных границ раздела -селективный транспорт -сенсорные

СВОЙСТВА БИОЛОГИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ

Двумерная Гибкая (движение) - Самоорганизация (деление и слияние клеток) Встроенные белки (свойства и «лицо» клетки) - Селективно (избирательно) проницаема (биоэнергетика)

Микроскопия биологических мембран

Липиды и белки клеточных мембран (% по весу)

Липиды Фосфолипиды Стерины Белки (холестерин) Человек (миелиновая оболочка) 30 19 30 Кукуруза (лист) 26 7 47 Дрожжи 7 4 52 Бактерии (E. coli) 25 75

Липиды λιπος (греч. – жир)

Растворимые в жирах и жирорастворителях (и нерастворимые в воде) низкомолекулярные органические соединения, в том числе жиры, стеролы и изопреноиды например, триглицериды, холестерин, каротин

Жирные кислоты: предельные и непредельные

С15Н31СООН – пальмитиновая С17Н35СООН – стеариновая С17Н33СООН – олеиновая

Жирная кислота Q0272301

Триглицерид Q0235301

Фосфолипид фосфатидилхолин

Классификация липидов

Группы крови Жиры

“Гидрофобные взаимодействия” неполярных веществ в воде

Фосфолипидный бислой

Молекулярная динамика на суперкомпьютерах

Липидная мицелла, бислой, липосома

Свойства бислоя зависят от липидного состава: предельные и непредельные кислоты, холестерин

Липопротеиды (ЛПП) крови переносят жиры и холестерин

Встраивание холестерина в мембрану меняет ее свойства

Медицинский анализ ЛПП: НП переносят, а ВП удаляют холестерин Атеросклеротические бляшки сосудов сердца (много НП и мало ВП)

Липосомы

Текучесть клеточной мембраны

10.1

Проникновение липидов и ПАВ в бислой

Разрушение мембраны детергентом (ПАВ)

10.3

Биологическая мембрана: липидный бислой + белки