Вода – простое неорганическое соединение, важнейший компонент клетки. Вода – лучший растворитель для таких веществ, как соль, сахар, спирты, некоторые белки (гистоны, альбумины). Эти вещества называются гидрофильными. Вода обладает высокой теплоемкостью и высокой теплопроводностью, что обеспечивает постоянство температурного режима клетки и равномерное распределение тепла между соседними клетками, тканями, органами. Вода создает и определяет упругость и объем клетки. Вода необходима для фотосинтеза и гидролиза веществ. Разная концентрация растворенных в воде ионов в клетке и вне ее поддерживает разность потенциалов, необходимую для прохождения через мембрану различных молекул, для передачи возбуждения по нерву.
К органическим веществам относят углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты. Они составляют около 90 % сухой массы клетки. В животных клетках содержание углеводов колеблется от 1 % до 5 % (в клетках печени), в растительных доходит до 70 %. Углеводы участвуют в синтезе нуклеиновых кислот (пентозы, глюкозы, фруктозы, гектозы) являются поставщиками энергии, могут откладываться в клетках как запасное вещество (крахмал) или использоваться в качестве строительного материала (целлюлоза).
Липиды являются продуктом взаимодействия жирных кислот и спиртов. Основные функции липидов: энергетическое депо, структурная (фосфолипиды входят в состав мембран), некоторые липиды являются гормонами (половые гормоны). Кроме того, липиды способствуют термоизоляции, являются источником метаболической воды.
Белки являются главным компонентом клетки, ибо существует множество функций, выполняемыми белковыми молекулами: ферментативная (катализаторы химических реакций), структурная (входят в состав мембран, клеточных органелл); сократительная (обеспечивают движение внутриклеточных структур), транспортная (перенос различных молекул), запасающая (обеспечивают питание).
Среди нуклеиновых кислот различают дезоксирибонуклеиновую и рибонуклеиновую кислоты.
ДНК – самые крупные биополимеры клетки, в которых хранится вся наследственная информация. Она кодируется азотистыми основаниями нуклеотидов, составляющих двойную спиральную молекулу.
РНК – второй вид нуклеиновых кислот клетки. Эти молекулы значительно меньше по размеру, состоят из одной цепи нуклеотидов. В зависимости от выполняемых функций различают три вида РНК: информационную, транспортную, рибосомную.
Вопрос 2. Модификационная изменчивость, ее значение в жизни организма
Изменчивость – свойство организмов приобретать различия внутри видов и между ними. Благодаря изменчивости популяция разнородна, что является основой, предпосылкой для эволюции. Различают наследственную (связанную с изменением генетического материала) и ненаследственную, или модификационную, изменчивость (под влиянием среды).
Модификационная изменчивость – изменение фенотипа, обусловленное влиянием среды на проявление генотипа. Сюда относятся адаптивные и неадаптивные модификации, или морфозы.
Модификационной изменчивости подвержены как количественные, так и качественные признаки. Возникновение модификаций связано с тем, что такие важнейшие факторы среды, как свет, тепло, влага, химический состав почв, воздух, воздействуют на активность ферментов организма. При определенных сочетаниях этих факторов изменяется ход биологических реакций, а значит, меняется степень проявления признака. Так, при изменении температуры и влажности воздуха изменяется окраска цветков у примулы или шерсть у гималайских кроликов.
Модификационная изменчивость в естественных условиях носит приспособительный характер и в этом смысле имеет важное значение в эволюции. Обусловленные различным влиянием среды адаптивные модификации дают возможность организму выжить и оставить потомство в изменившихся условиях среды. Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение в селекции организмов, так как позволяет предвидеть и заранее планировать максимальное использование возможностей каждого сорта растений и породы животных. Степень варьирования признака или пределы модификационной изменчивости называется нормой реакции. Диапазон нормы реакции обусловлен генотипом и зависит от важности признака в жизни организма. Узкая норма реакции свойственна таким признакам, как размеры сердца или головного мозга. У растений, опыляемых насекомыми, мало изменчиво строение цветка, но широко изменяются размеры листьев. С другой стороны, такие признаки, как количество жира в организме, изменяются в широких пределах. Модификации не затрагивают нормального равновесия физиологических процессов и носят обычно массовый характер, т. е. проявляются у всех или у большинства особей популяции.