...

Jun. 26th, 2017 09:29 am
g_ryurikov: (Default)
Послушайте, я что-то пропустил, или на самом деле до сих пор никому не пришло в голову называть эту популяризаторско-просветительскую движуху "отрядом Дамблдора"?
g_ryurikov: (Default)

XIX
Транскрипция и трансляция


Теперь, наконец-то, мы можем рассмотреть механизм реализации наследственной информации — каким именно образом информация, заключённая в последовательности нуклеотидов ДНК, используется для синтеза белков. Разумным выглядит предположение, что ДНК в процессе сборки полипептидной цепи непосредственно выполняет роль матрицы, только собирать на этой матрице придётся не другую полинуклеотидную цепь, а полипептидную, используя вместо принципа комплементарности генетический код. Но это неверно, и на деле всё обстоит немного сложнее. Матицей для синтеза белков выступает не ДНК, а РНК, которая, в свою очередь, синтезируется на матрице ДНК. Таким образом, в процессе передачи информации «ДНК — белок» имеется «посредник» — молекула РНК. Утверждение о том, что генетическая информация переносится именно по этой схеме «ДНК — РНК — белок», носит громкое название центральной догмы молекулярной биологии.




Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией. Молекулы РНК намного короче молекул ДНК, с одной молекулы ДНК может «считываться» множество молекул РНК. Это значит, что на ДНК должно быть множество участков, с которых будет начинаться транскрипция — «посадочных площадок» для РНК-полимеразы (фермента, который будет синтезировать РНК). Эти участки называются промоторами. Дальше всё стандартно — РНК-полимераза, двигаясь вдоль одной из цепей ДНК, собирает комплементарную ей цепь РНК. Так же, как и в репликации, полимераза движется по цепи ДНК в направлении 3’-5’. Так как синтезируется только одна цепь, сложностей, имевших место в репликации (отстающая цепь, фрагменты Оказаки), здесь не будет. Цепь ДНК, по которой двигается РНК-полимераза, называется матричной (template strand), или антисмысловой (antisense strand). Вторая цепь ДНК, комплементарная матричной, имеет такую же последовательность нуклеотидов, как и в синтезируемой молекуле РНК (разумеется, с поправкой на замену тиминов урацилами), и за это называется смысловой цепью (sense strand, non-template strand).




Ну, теперь, наконец-то, можно рассмотреть сам процесс синтеза белка. Процесс сборки полипептидной цепи на матрице РНК называется трансляцией. Осуществлять этот процесс будет сложная молекулярная машина — рибосома. Рибосома, как мы помним, — это агрегат из двух субъединиц, состоящих из специальных рибосомных белков и специальных рибосомных РНК (рРНК). Причём рРНК по большей части определяет и структуру, и функции рибосомы; рибосомные белки, в общем, играют вспомогательную роль.
Читать дальше )

Введение в биологию — оглавление
g_ryurikov: (Default)
Паразитическая личинка двустворчатых моллюсков называется глоссарий!
g_ryurikov: (Default)
http://trv-science.ru/2017/06/06/nulevoi-uroven

Вы помните, сколько молекул АТФ синтезируется в наших клетках при полном кислородном расщеплении одной молекулы глюкозы? (Если вы биолог, не отвечайте, будет неинтересно.) Если не помните, то, наверное, не так уж страшно, хотя эта информация относится к базовому уровню школьной программы по биологии, и если, например, у вас есть дети, которые учатся в десятом классе и имеют по биологии положительные оценки, они эту информацию должны так или иначе усвоить. И вообще, они так много всего знают: и в каком году была Полтавская битва, и чему равна молярная масса азота, и какая самая высокая гора Африки — даже троечники, все-таки ведь худо-бедно они всё это учат. Особенно если это задано на завтра. Если же это проходило в прошлом году, то шансы, конечно, понижаются...

Я занимаюсь со старшеклассниками биологией. Ну, как это обычно бывает — выбран предмет для сдачи ЕГЭ, выясняется, что большинство необходимых знаний или благополучно растеряно, или так никогда и не было усвоено, значит, надо специально позаниматься. В зависимости от текущей успеваемости в школе ученики (и их родители) обычно как-то оценивают свой уровень. Иногда (не так уж и редко) приходится сталкиваться с тем, что уровень оценивается как «нулевой». Такая довольно самокритичная оценка — ну, не обращал никогда ребенок внимания на этот предмет, как-то на «отвяжись» зарабатывал свои тройки, и в результате практически никаких знаний из изучения предмета не вынес. Ну, бывает. А тут, оказывается, экзамен надо сдавать. Надо, значит, хорошо позаниматься. Какой там у нас объем материала? Школьный курс биологии — это фактически четыре учебника, каждый страниц по двести. Там же, наверное, много лишней информации — посмотрите, дети, вокруг себя, махните правой рукой, махните левой рукой... Есть пособия для абитуриентов — там в сжатом виде четко и без всяких лишних отвлечений дается вся необходимая информация. Это одна книжка страниц, скажем, на четыреста. Надо всё, что там написано, выучить — и дело в шляпе. И тесты, конечно, порешать. И на всякий случай с преподавателем, а то чадо само ленится. (Это, конечно, хороший вариант, часто думают, что можно ограничиться только тестами — просто выучить ответы на все вопросы, зачем еще учебники какие-то?)

Итак, у нас нулевой уровень, но до экзамена еще несколько месяцев; объем материала, кажется, не запредельный; супервысокий балл на экзамене нам не нужен, так что ничего страшного. Надо позаниматься.

Что ж, поехали. И тут внезапно выясняется: чтобы усвоить, как осуществляются функции ДНК, надо прежде всего худо-бедно понимать, что вообще такое молекулы и что такое химическая связь. Чтобы решать задачи по генетике, нужно иметь навык расчетов с процентами и какое-то понимание, что такое вероятности. Освоение темы круговорота веществ в биосфере невозможно без базовых представлений об устройстве нашей планеты. Для понимания клеточной энергетики необходимо иметь в голове как минимум твердо усвоенный закон сохранения энергии и уверенную готовность им в нужный момент воспользоваться. Позвольте, это же всё другие предметы, у нас с этим слабо, но мы их сдавать не собираемся, мы вообще-то биологию хотели...
Читать дальше )
g_ryurikov: (Default)
"Принцип экологического опиума". Нет, это не описка, это произносится вслух, ещё и с попыткой объяснить, что это такое.
g_ryurikov: (Default)
Часто спрашиваю у своих учеников: «Как вы отличаете "понимаю" от "кажется, что понимаю"?». Сморят на меня стеклянными глазами. Не только необходимость, но даже сама возможность постановки такого вопроса у большинства не укладывается в голове. Вместо этого у некоторых во взгляде отчётливо читается «Зачем, ты, дядя, задаёшь вопросы, которых не будет на экзамене?».
g_ryurikov: (Default)
— Так, ген редуцированных крыльев у дрозофил рецессивен... ген жёлтой окраски тела тоже рецессивен... А как выглядит фенотип, определяемый соответствующим доминантным геном?
— Не знаю.
— Ну, какого цвета тело у нормальных дрозофил? Вы дрозофил видели?
— Нет.
— А кто такие вообще дрозофилы?
— Судя по тому, что у них есть крылья, наверно, это птицы?
g_ryurikov: (Default)
У меня тут на почве одного из последних занятий возникла поговорка — «это вам не восток на глобусе искать». Я бы не додумался, но жизнь подсказывает — ученик был поражён, что нельзя бесконечно идти на север, и есть какое-то место, откуда можно уже только на юг. (Пришлось принести ему глобус, так как в уме у него это не укладывалось.) Тут же у него родилось предположение, что можно найти на глобусе и восток. Что он незамедлительно и сделал.
g_ryurikov: (Default)
— Вот у нас есть пять женщин, которые болеют гемофилией, и пять женщин, которые здоровы. Какой процент женщин болеет гемофилией?
— Два процента.
— Гм. А процент здоровых?
— Тоже два процента.
— А остальные кто?
— В смысле?
— Нет, ну хорошо, как получились два процента?
— Нужно пять разделить на десять. Получается 0,2.
— Эээ... И это два процента?
— Ну да.
— То есть две сотых, проценты — это ведь сотые?
— Да, ой, то есть нет. Это двадцать процентов.
— То есть больных женщин — двадцать процентов?
— Да!
— Но верно ли, что здоровые — это все остальные женщины? Больше ведь никаких нет, только здоровые и больные? Значит, общее число женщин — это сто процентов?
— Да.
— Тогда сколько остаётся за вычетом двадцати процентов?
— Восемьдесят.
— То есть сколько здоровых женщин?
— Восемьдесят процентов.
— Так ли?
— Да, так получается.
— Но восемьдесят в четыре раза больше, чем двадцать, правда?
— Да.
— То есть здоровых женщин в четыре раза больше, чем больных?
— Да.
— То есть пять в четыре раза больше, чем пять?
— Нет. Ой. Как же это получается?

11 класс.

P.S.: Это после часового объяснения, что на что надо делить.

Ответ

May. 9th, 2017 07:37 pm
g_ryurikov: (Default)
Ответ на вчерашний вопрос. Большинство отвечавших набрали один балл.
Нет, я не могу вот просто так взять и запостить это без ката. )
g_ryurikov: (Default)
А вот ещё из того же варианта. Ответ завтра. Кто наберёт два балла?

g_ryurikov: (Default)
В среду, 10 мая, В среду, 10 мая, читаю лекцию в антикафе "Кочерга". Приходите!

Мифы об эволюции

«Эти добрые люди ничему не учились и всё перепутали, что я говорил. Я вообще начинаю опасаться, что путаница эта будет продолжаться очень долгое время» (с).

Что думают об эволюционной биологии неспециалисты? «Дарвин, обезьяны, от простого к сложному, Бога нет, мутанты, динозавры» — вот примерный список ключевых слов, вокруг которых с большой вероятностью будет вращаться досужий разговор на эту тему. Проблема в том, что вопросы, вокруг которых будут возникать споры, как правило, не будут иметь к современной эволюционной биологии никакого отношения. И сам набор фактов, которыми располагает наука, и имеющиеся теоретические построения — всё это предмет многочисленных ходячих мифов, с которыми одни люди зачем-то спорят, другие бездумно соглашаются. Попробуем же разобраться, с чем эволюционная биология действительно имеет дело, а с чем — нет.

https://kocherga.timepad.ru/event/487877

g_ryurikov: (Default)

XVIII
Репликация


Итак, мы знаем, что информация, необходимая для синтеза белков (то есть информация о правильном порядке аминокислот в полипептидах) закодирована в ДНК, и нам нужно разобраться, каков реальный механизм реализации этой информации. Но прежде, чем мы обсудим механизмы, ведущие к появлению белка, нам нужно обсудить механизмы, ведущие к появлению ДНК. Откуда берётся она? На это, кажется, можно сказать, что ДНК наследуется, её не надо создавать заново, и поэтому нет повода для такого вопроса. Однако на самом деле повод имеется, и сама необходимость постановки этого вопроса имеет, возможно, большее значение, чем ответ на него.

Как говорилось в первом разделе (про свойства живого), живые системы представляют из себя «реки Гераклита», это текучие, динамические объекты, постоянно, если можно так выразиться, заменяющиеся сами собой. В отличие от неживой природы, где есть вещи, которые «просто есть», в живой природе постоянное наличие перед нашими глазами каких-то объектов означает, что они постоянно появляются; само существование здесь обусловлено постоянным становлением. В случае с ДНК это становится очевидным, если вспомнить, что молекулы ДНК могут уничтожаться (и иногда это с ними происходит). Организмы гибнут, их тела разлагаются, и вместе с ними разлагается их ДНК. Один съеденный мною помидор означает уничтожение гигантского количества молекул ДНК. И такие вещи происходят ежедневно и даже ежесекундно. Если ДНК каким-то волшебным образом при таком положении дел всё не кончается, это означает, что она всё время откуда-то берётся. Собственно, наследование ведь не означает, что родители должны просто передавать мне свою ДНК, ведь тогда им после этого пришлось бы обходиться без неё. Конечно, ДНК должна копироваться, она должна «размножаться» вместе с размножением её «хозяев».

Как мы помним, ДНК обычно представляет собой длинную молекулу из двух закрученных друг относительно друга цепочек нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов в одной цепочке представляет собой уникальную информацию (как правило, нельзя предсказать последовательность нуклеотидов в одном участке по другому участку той же цепи), а вот вторая цепь «дублирует» первую, так как имеет комплементарную последовательность. Зная принцип комплементарности, мы в принципе можем определять вторую цепь по первой. Таким образом, информация в молекуле ДНК уже скопирована: если две цепи разделить, то «ничего не потеряется», по каждой цепи можно будет достроить недостающую. Так и делается.

Процесс увеличения числа молекул ДНК — это процесс копирования молекул ДНК, и он называется репликацией. Двойная спираль ДНК раскручивается, цепи разъединяются, и на каждой собирается новая комплементарная цепь. Такого рода процессы — сборка полимерной цепи на основе информации, содержащейся в другой цепи — носят название реакций матричного синтеза. В данном случае используется понятие «матрица», используемое в технике и, в частности, в типографии — оно означает «образец», «штамп», «шаблон». Матрица — это то, с чего снимается отпечаток.




Как видим, в каждой из двух получившихся в результате молекул ДНК одна цепь — «старая», взятая из материнской молекулы, а другая — «новая», синтезированная заново. Такой механизм репликации называется полуконсервативным («половина из прошлого»). Гипотеза о полуконсервативном механизме репликации была подтверждена в 1958 году в ходе эксперимента, проведённого М. Мезельсоном и Ф. Сталем, которые метили исходную ДНК с помощью изотопной метки (включая в неё изотоп азота 15N) и обнаружили, что после репликации метка примерно в равной мере включается в дочерние молекулы ДНК. Если бы механизм был, например, консервативным (одна молекула целиком используется как матрица, обе цепи другой молекулы синтезируются заново), половина молекул ДНК после репликации не содержала бы изотопной метки (содержащие метку молекулы, очевидно, отличаются по массе).
Читать дальше )
g_ryurikov: (Default)
Продолжаю потихонечку разбирать проблемные места школьной биологии.




Остальные лекции этой серии по тэгу "Понять биологию".
g_ryurikov: (Default)
Лучший вопрос, который мне задали дети сегодня на лекции, узнав, что бывают сумчатые куницы, сумчатые волки, сумчатые муравьеды, сумчатые мыши, сумчатые летяги, сумчатые кроты и т. д.: "А сумчатые люди бывают?".
g_ryurikov: (Default)
В субботу, 22 апреля, в детском лектории Московского зоопарка рассказываю про сумчатых в рамках цикла про конвергенции и параллелизмы.
Подробная информация здесь: http://moscowzoo.ru/education/detskij-lektorij

g_ryurikov: (Default)

XVII
Эукариоты


Итак, «главная» черта, отличающая эукариотические клетки от прокариотических, нам известна, — именно на неё указывают сами эти названия. Но я сейчас попробую рассказать об особенностях эукариотических клеток, как можно дольше не используя слово «ядро».

Во-первых, эукариотические клетки большие: их диаметр в десять и более раз может превосходить диаметр клеток прокариотических (посчитайте, во сколько раз при этом увеличится объём). Как мы понимаем, нельзя вот просто так взять и стать больше — этому неизбежно будут сопутствовать изменения ещё в каких-то отношениях. Эукариотические клетки не просто больше — они сложнее, их устройство отличается от прокариотических так же, как архитектура дворца отличается от архитектуры собачьей будки.




Два важнейших отличительных свойства эукариотической клетки — это компартментализация и наличие цитоскелета. В клетках прокариот всё внутреннее содержимое клетки — цитоплазма — представляет из себя единое пространство, в пределах которого вещества могут распространяться за счёт диффузии. В клетке эукариотической внутреннее пространство дополнительно разгорожено мембранами — имеются пузырьки, полости, каналы, цистерны, не соединённые друг с другом. Если схему строения прокариотической клетки открыть в графическом редакторе и использовать инструмент «заливка», то внутреннее содержимое клетки «зальётся» всё. А вот эукариотическую клетку таким образом можно раскрасить в разные цвета, причём щёлкать «заливкой» придётся столько раз, сколько в клетке будет изолированных мембранами отсеков — компартментов.




Компартментализация прежде всего даёт возможность клетке разобщить некоторые процессы, которые неудобно осуществлять в «общем котле». В разных компартментах может быть разное значение pH, разная концентрация каких-то веществ и т. д. Большинство мембранных структур, ограничивающих отдельные компартменты, имеют более-менее постоянную форму, характерный состав и, самое главное, определённые функции в клетке. Такие постоянно действующие структуры называют мембранными органоидами. Например, эндоплазматическая сеть (ЭПС, или эндоплазматический ретикулумЭПР) — это система каналов или полостей, в том числе обеспечивающая транспорт некоторых веществ в клетке. В частности, шероховатая ЭПС называется так потому, что её поверхность усеяна прикреплёнными к ней рибосомами, которые, как мы помним, осуществляют синтез белка. Синтезируемые этими рибосомами белки сразу «засовываются» в полость ЭПС, и по ней уже куда-то направляются, так и не попав в цитоплазму. В комплекс Гольджи (он же аппарат Гольджи) поступают некоторые синтезированные в клетке вещества, где они могут накапливаться и, кроме того, подвергаться окончательной «доработке».
Читать дальше )
g_ryurikov: (Default)

XVI
Прокариоты


Глобально существует два типа клеток — прокариотические и эукариотические. Слово «карион» (κάρυον) в переводе с греческого означает «ядро», а приставка «эу» может переводиться как «настоящий», «хороший», «в узком смысле», «собственно это». То есть эукариотические клетки — это клетки, которые обладают ядром: не «чем-то вроде ядра», а настоящим — как пишут в учебниках — оформленным ядром. Прокариотические клетки — «доядерные», в них ядра нет.

Так получилось, что строение прокариотических клеток было описано, когда эукариотические клетки были давно известны. Но эволюционно они возникли раньше; первые клетки, без сомнения, были прокариотическими. При описании прокариотических клеток обычно принято указывать на их отличия от эукариотических, и всё это — «отрицательные» признаки: нет того, нет этого... Но пока мы не разобрали строения эукариотических клеток, нет большого смысла говорить об этих признаках. Прокариотическая клетка — это клетка «по умолчанию», клетка первичная, не обременённая сложностями, которые появятся в клетке эукариотической.

Прокариотические клетки никогда не образуют настоящие многоклеточные организмы (с тканями и органами). В некоторых случаях делящиеся прокариотические клетки могут не расходиться, это приводит к образованию структур из нескольких соединённых клеток. Но настоящим многоклеточным организмом назвать это нельзя, так как клетки, как правило, не утрачивают способности к самостоятельной жизни. (Известны прокариоты, жизненные формы которых представлены длинными тонкими нитями, подобными мицелию грибов — актиномицеты. Также некоторые цианобактерии образуют нитчатые формы, и иногда даже с разделением функций между клетками.)

Как и любые клетки, клетки прокариот обладают мембраной и цитоплазмой. Как и положено, в клетке содержится генетический материал в виде ДНК. Основная часть наследственной информации в прокариотической клетке содержится в одной-единственной молекуле ДНК. Эта молекула ДНК не имеет концов — она замкнута в кольцо (у подавляющего большинства прокариот, но есть исключения). Также в клетке могут иметься маленькие молекулы ДНК — плазмиды (они тоже, как правило, кольцевые). Плазмиды обычно содержат «необязательную» генетическую информацию (например, гены, повышающие устойчивость в неблагоприятным внешним факторам, в том числе к антибиотикам), и могут передаваться от клетки к клетке.

Также в прокариотической клетке в обязательном порядке должны присутствовать органоиды, осуществляющие синтез белка — рибосомы. Это очень мелкие структуры, имеющие диаметр 15-20 нм (то есть всего в два-три раза больше, чем толщина мембраны). (В эукариотических клетках рибосомы чуть крупнее, 25-30 нм.) Рибосома образована двумя субъединицами и состоит из специальных молекул РНК (рибосомных РНК — рРНК) и специальных белков.

Большинство прокариотических клеток имеют клеточную стенку. Клеточная стенка — это структура, располагающаяся поверх мембраны (снаружи). Она выполняет функцию механической защиты и, кроме того, позволяет клетке не лопаться при попадании в гипотоническую среду (с низким осмотическим давлением). Снаружи от клеточной стенки может находиться ещё слизистая капсула.

Типичной, хотя отнюдь не обязательной структурой прокариотической клетки является жгутик. Жгутиков у одной клетки может быть различное число. Состоит жгутик из специального белка — флагеллина. Жгутик вращается, за счёт чего клетка может перемещаться.




Читать дальше )

July 2017

S M T W T F S
      1
2345 678
9 1011 12 1314 15
1617 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Jul. 27th, 2017 08:45 am
Powered by Dreamwidth Studios