ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

БЕЛКИ - биологические макромолекулы, нерегулярные биополимеры, мономерами которых являются аминокислотные остатки. В состав большинства белков входят все 20 аминокислот. Размер каждой аминокислоты около 0,3 нм. В среднем в белке находится 300-500 аминокислотных остатков, но есть белки, где их число достигает 1500. Аминокислота представляет собой соединение атомов, среди которых выделяют аминогруппу -NH₂, карбоксильную группу -СООН и радикал (R), которым кислоты отличаются друг от друга. Соединение аминокислот происходит через взаимодействие аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой. В ходе этого процесса выделяется молекула воды. Между соединившимися аминокислотами возникает связь, называемая пептидной, а соединение нескольких аминокислот называют пептидом. Полипептиды с молекулярной массой выше 6000 называют белками. Последовательность аминокислот в молекуле белка образует его первичную структуру (очерёдность аминокислот в цепи полипептида зависит от последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК (гене), кодирующем данный белок. Синтез (самосборка) белка осуществляется на рибосомах в цитоплазме; туда же из ядра поступает информационная РНК (и-РНК), на которую с ДНК переписана программа сборки белка. В процессе синтеза белковой молекулы принимают участие аминокислоты, находящиеся тут же в цитоплазме и транспортные РНК (т-РНК), которые «узнают» свою аминокислоту и подтаскивают её к рибосоме, на «белковый конвейер». Вторичная структура молекулы белка имеет вид спирали. Между СО и NH - группами аминокислотных остатков соседних витков спирали -возникают водородные связи, стабилизирующие спираль. Далее нить аминокислот свёртывается, образуя клубок, или фибриллу, - эта структура называется третичной. Её прочность обеспечивается гидрофобными, водородными, ионными и дисульфидными связями. Некоторые белки имеют четвертичную структуру, возникающую при соединении нескольких третичных структур. Если пептидные цепи уложены в этой структуре в виде клубка, то такие белки называют глобулярными. Четвертичная структура удерживается ионными, водородными и гидрофобными связями. Все связи во вторичной, третичной и четвертичной структурах белка недостаточно крепкие, поэтому они могут быть легко нарушены под влиянием высокой температуры, давления, радиации, изменения рН среды. Разрушение первичной структуры белка не обратимо. Функции белков: 1) каталитическая (ферментативная) -белки ускоряют все реакции, протекающие в организме: расщепление и всасывание питательных веществ в пищеварительном тракте, реакции матричного синтеза, обменные процессы в ходе транспирации и фотосинтеза и т. д. Почти все ферменты являются белками (хотя не все белки - ферменты, ферментативные функции могут выполнять и некоторые РНК). Каждый фермент обеспечивает одну или несколько реакций сходного типа, например, фермент липаза способствует расщеплению жиров, а фермент амилаза расщепляет крахмал. Известно более 2000 ферментов. В каждом ферменте есть активный центр, участок молекулы, соответствующий по геометрической конфигурации молекулам субстрата, с которым данный белок взаимодействует; 2) транспортная - белки обеспечивают перенос ионов через клеточные мембраны, транспорт кислорода и углекислоты (гемоглобин), транспорт жирных кислот (альбумин); 3) защитная - белки способствуют охране организма от инородных тел: микроорганизмов, вирусов, паразитических грибков и т. д. В лимфатических железах, селезёнке производятся лимфоциты, клетки, способные синтезировать иммуноглобулины (белки-антитела), нейтрализующие вредные организмы и соединения. Для предупреждения инфекционных заболеваний людям специально вводят вакцины (сделанные из убитых или ослабленных вирусов и бактерий), способные стимулировать синтез антител против возможных активных возбудителей. В клетках также имеются специфические белки интерфероны, которые активируют ферменты, способные в свою очередь расщеплять вирусные нуклеиновые кислоты и блокировать синтез вирусных белков; 4) структурная - белки участвуют в образовании всех клеточных мембран, органоидов клетки и внеклеточных образований, в том числе волос, ногтей, хрящей, сухожилий; 5) сократительная - белки актин и миозин можно назвать двигательными белками; 6) рецепторная - осуществляется за счёт белков, находящихся в структурах, способных воспринимать раздражение: например, белок опсин является составной частью родопсина - пигмента, находящегося в клетках сетчатки глаза; 7) запасающая -проявляется в том, что особые белки могут накапливаться в структурах, окружающих зародыша (альбумин в курином яйце, так называемый белок), или в производных организма, направленных на развитие будущего потомства (белок казеин в молоке); 8) энергетическая - при расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж; 9) гормональная -некоторые гормоны имеют белковую природу, принимают участие в регуляции жизненных процессов, например, гормон роста, выделяемый гипофизом, обеспечивает нормальное развитие организма, особенно в подростковый период. Белок инсулин вырабатывается в клетках поджелудочной железы. При недостатке этого гормона нарушается перенос глюкозы из крови в клетки (клетки при этом голодают) и развивается тяжёлая болезнь - сахарный диабет.

БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ - воспроизведение себе подобных путём деления родительской особи надвое (у простейших) или при помощи спор (у растений). Бесполое размножение может также осуществляться путём шизогонии (у простейших и некоторых водорослей). При шизогонии ядро материнской особи, или шизонта, делится путём быстро следующих друг за другом делений на несколько ядер, и весь шизонт распадается на соответствующее число одноядерных клеток - мерозоитов.

БИОГЕОГРАФИЯ - наука о закономерностях распространения по земному шару живых организмов (видов, родов, семейств) и о распределении по земной поверхности сообществ растений и животных. Биогеография подразделяется на географию растений и географию животных. Основные разделы биогеографии начали формироваться в конце XVIII - начале XIX в. благодаря работам выдающегося учёного и путешественника А. Гумбольдта.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС - процветание того или иного таксона. В результате биологического прогресса расширяется ареал, увеличивается численность особей и отдельных популяций.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГРЕСС - угнетённое состояние той или иной систематической группы, ведущее к её вымиранию. Биологический регресс приводит к уменьшению приспособленности, сокращению численности вида, сужению его ареала.

БИОМАССА - суммарная масса особей вида, группы видов, всего населения биогеоценоза.

БИОМЕТРИЯ - совокупность приёмов по обработке биологических данных методами математической статистики.

БИОПОЭЗ - учение, признающее образование живого только от живого. Разновидностью биопоэза (биогенеза) служит космическая версия происхождения жизни, т. е. теория панспермии, допускающая занос живых организмов с других планет. В 1947 г. английский учёный Дж. Бернал сформулировал теорию биопоэза, согласно которой на первой стадии биопоэза допускалось абиоген-ное возникновение биологических мономеров; на второй стадии биопоэза из мономеров шло образование полимеров, а на третьей стадии формировались мембранные структуры и первичные организмы (пробионты).

БИОРАЗНООБРАЗИЕ - совокупность таксонов живого во всём многообразии существующих форм.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА - один из видов пластического обмена, в ходе которого наследственная информация, закодированная в генах ДНК, находящихся в ядре клетки, реализуется в определённую последовательность аминокислот в белковых молекулах, синтезирующихся на ри-босомах, локализованных в цитоплазме клетки (рис. 37). Биосинтез белка идёт поэтапно. Вначале в ядре происходит процесс транскрипции, т. е. на одной из цепей ДНК синтезируется информационная РНК (и-РНК), которая затем через поры в ядерной оболочке мигрирует в цитоплазму на рибосомы, где встраивается между большой и малой субъединицами, образованными рибосомальной РНК. Ещё один вид РНК - транспортные РНК (т-РНК), содержащиеся в цитоплазме, они подтаскивают к рибосомам аминокислоты, также присутствующие в цитоплазме. Прикрепление аминокислот к т-РНК происходит по принципу «узнавания»; т-РНК представляет собой небольшую молекулу из 70-90 нуклеотидов, свёрнутую наподобие клеверного листа. На верхушке этого «листа» имеется последовательность трёх нуклеотидов, комплементарных трём нуклеотидам и-РНК и соответствующих определённой аминокислоте. Специальный фермент кодаза опознаёт свою аминокислоту и присоединяет её к «черешку листа», причём на этот процесс затрачивается одна молекула АТФ. Полипептидная цепь белков синтезируется по матрице и-РНК согласно генетическому коду. Этот процесс называется трансляцией. В процессе трансляции информация о строении будущего белка переводится с нуклеотидного кода в определённую последовательность аминокислот. Триплеты в и-РНК называют кодонами, а триплеты на верхушке «листа» т-РНК - антикодднами. Когда т-РНК поступает на рибосому, её антикодон узнаёт свой кодон и-РНК на основе принципа комплементарности (например, напротив кодона и-РНК: УГГ становится ан-тикодон т-РНК: АЦЦ ). Синтез полипептида начинается с того момента, когда антикодон т-РНК находит стартовый кодон и-РНК, обозначенный триплетом АУГ (А - аденин, У - урацил, Г - гуанин). Аминокислоты, доставляемые на рибосомы, ориентированы по отношению друг к другу так, что карбоксильная группа одной аминокислоты СООН оказывается рядом с аминогруппой NH другой аминокислоты, в результате чего между ними образуется пеп-тидная связь. Рибосома движется вдоль и-РНК, пока не достигнет одного из её трёх стоп-кодонов - УАА, УАГ или УГА. После этого полипептид покидает рибосому и направляется в цитоплазму. На одной молекуле и-РНК одновременно продвигается несколько рибосом, образующих полисому. На полисомах параллельно осуществляется синтез нескольких полипептидных цепей. Биосинтез происходит с большой скоростью.

БИОТА - флора и фауна данной области или района.

БИОТЕХНОЛОГИЯ - использование живых организмов и биологических процессов в производстве: для очистки сточных вод, для изготовления удобрений в сельском хозяйстве, для борьбы с вредителями и паразитами, в создании лекарственных препаратов и т. д.

БЛАСТУЛА - ранняя стадия эмбрионального развития, на которой клетки в типичном случае образуют полый шар.

БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ - совокупность отношений между особями и окружающей средой. Одно из ключевых понятий Дарвиновской теории эволюции. Результатом борьбы за существование является выживание наиболее приспособленных особей. Борьба за существование подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающей среды. Важнейшей формой борьбы за существование Ч. Дарвин считал внутривидовую конкуренцию. Следствием борьбы за существование является естественный отбор.