КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
УГЛЕВОДЫ. Вода играет важную роль в осмотическом поступлении веществ в клетку и организм и в поддержании тургораОСНОВНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ. Вода играет важную роль в осмотическом поступлении веществ в клетку и организм и в поддержании тургора. Вода обладает большой теплотой испарения, т. е. испарение сопровождается охлаждением. Это явление используется, например, у животных при потоотделении и у растений при транспирации, т. е. вода участвует в терморегуляции организма. Неполярные вещества, а также неполярныеучастки молекул гидрофобны, т. е. отталкиваются водой и в ее присутствии притягиваются друг к другу. Такие взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и ряда субклеточных структур. РОЛЬ ВОДЫ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество еесоставляет от 60% до 95% общей массы организма. Жизнь на планете зародилась вводе и без нее существовать не может. Ключевая роль воды находит объяснение в ее физических и химических свойствах. Молекулы воды малы, полярны(являются диполями) и способны соединяться друг с другом водородными связями. Можно рассмотреть следующие важнейшие функции воды как компонента биологических систем: 1. Вода — растворитель для полярных веществ. Большая часть химических реакций в клетке протекает в водных растворах. 3. Вода служит средой для транспорта различных веществ. 4. Вода обладает большой теплоемкостью за счет водородных связей. Этосводитк минимуму происходящие в ней температурные изменения. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшеминтервале температур и с более постоянной скоростью.
7. Биологическое значение воды определяется и тем, что она участвует во многих реакциях метаболизма (все реакций гидролиза, выделение кислорода в процессе фотосинтеза). 8. В клетках и тканях различают две формы воды — свободную и связанную. Свободная обладает достаточной подвижностью и участвует в основном в транспорте веществ в организме. Связанная может формировать гидратные оболочки ионов и молекул, образовывать коллоидные растворы белков, капиллярно связываться со стенками сосудов. Вопросы и задания для самопроверки 1. Какими свойствами молекул воды объясняется ее важнейшая роль в жизни организмов? 2. Перечислите важнейшие функции воды в живых системах. 3. В чем состоит принципиальное отличие свободной и связанной воды?
К углеводам относят соединения, общая формула которых записывается как Сx (Н2О)у, где х и у могут иметь разные значения. Все углеводы являются либо альдегидами, либо кетонами, а в их молекулах всегда имеется несколько гидроксильных групп, т. е. они одновременно являются и многоатомными спиртами.
Углеводы подразделяют на три главных класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Моносахариды — соединения, в основе которых лежит неразветвленная углеродная цепочка, при одном из атомов углерода которой находится карбонильная группа (С=О), а при всех остальных — по одной гидроксогруппе {—ОН). В зависимости от числа атомов углерода выделяют триозы (х = 3), тетрозы (х = 4), пентозы (х = 5), гексозы (х = 6) и т. д. В зависимости от того, входит в состав моносахарида альдегидная или кетогруппа, их разделяют на альдозы и кетозы. Все моносахариды в живых организмах встречаются в виде различных производных, прежде всего в виде фосфатов, а пентозы — в составе нуклеотидов. Гексозы входят в качестве мономерных звеньев в олиго- и полисахариды. Среди пентоз наиболее важны D-рибоза и продукт ее восстановления D-дезоксирибоза. А среди гексоз — производные D-глюкозы и двух ее изомеров: D-галактозы (альдозы) и D-фруктозы (кетозы). В состав ряда полисахаридов входят также производные глюкозы и галактозы, у которых при втором углеродном атоме гидроксогруппа заменена на аминогруппу — соответственно D-глюкозамин и D-гaлактозамин. Олигосахариды получаются в результате реакции конденсации моносахаридов и содержат от двух до нескольких десятков остатков исходных соединений. Наиболее важны дисахариды. В их молекулах два остатка моносахаридов связаны гликозидной связью, обычно образующейся между первым и четвертым атомами углерода соседних моносахаридов. Среди дисахаридов наиболее распространены мальтоза, лактоза и сахароза: глюкоза + глюкоза = мальтоза; глюкоза + галактоза = лактоза; глюкоза + фруктоза = сахароза. Мальтоза образуется из крахмала в процессе его переваривания под действием ферментов амилаз. Лактоза (молочный сахар) содержится только в молоке. Сахароза, или тростниковый сахар, наиболее распространена в растениях, где транспортируется по флоэме, а иногда откладывается в качестве запасного питательного вещества. В клетках эукариот многие белки связаны с олигосахаридными фрагментами (гликопротеины). Часть из них входит в состав гликокаликса. Полисахариды являются биологическими полимерами, получающимися в результате реакций поликонденсации из моносахаридов (мономеров), в первую очередь D-глюкозы. К важнейшим полисахаридам относятся целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин. Самый распространенный полисахарид — целлюлоза. По имеющимся данным, растения планеты производят ее в количестве 10 тонн в год. Это линейный полимер, построенный из остатков β-D-глюкозы. В состав одной молекулы входит до 10 000 остатков глюкозы. Линейные молекулы связаны огромным числом водородных связей, образуя пучки — микрофибриллы. Целлюлоза является важнейшим структурным компонентом клеточных стенок растений, а также служит пищей для некоторых бактерий, грибов и животных (у жвачных животных в кишечнике обитают в качестве симбионтов бактерии, переваривающие целлюлозу). Крахмал является полимером α-D-глюкозы. Его молекулы состоят из двух компонентов: амилозы (22-26%) и амилопектина. Линейные цепи амилозы состоят из нескольких тысяч остатков глюкозы и закручены в спираль, внутренний диаметр которой соответствует диаметру молекулы йода. Именно амилоза ответственна за качественную реакцию на крахмал — синее окрашивание при добавлении раствора йода.. Амилопектин существует в виде разветвленных цепей и содержит приблизительно вдвое больше остатков глюкозы, чем амилоза. Крахмал является запасным питательным веществом растений. У животных и многих грибов резервным полисахаридом является гликоген. Он, как и крахмал, построен из остатков α-D-глюкозы и сходен по строению с амилопектином, но цепи его ветвятся еще сильнее. Хитин, образующий наружный скелет членистоногих и входящий в состав клеточных стенок многих грибов, является полимерным производным β-D-ацетилглюкозамина. С ним сходен по составу муреин, входящий в клеточные стенки многих бактерий. Значительное количество полисахаридов, имеющих в своем составе остатки серной кислоты - мукополисахариды, входит в состав соединительной ткани. К мукополисахаридам относится и гепарин, препятствующий самопроизвольному свертыванию крови.
Таким образом, можно говорить о чрезвычайно важной роли углеводов в клетке и организме в целом. Они выполняют следующие функции: 1. Структурную (клеточные стенки растений, бактерий, 2. В составе гликокаликса животных клеток определяют антигенные свойства клеток, их способность «узнавать» друг друга. 3. Являются важным компонентом соединительной ткани позвоночных животных. 4. Выполняют защитную функцию (у животных — гепарин как ингибитор свертывания крови, у растений — камеди и слизи, образующиеся в ответ на повреждения тканей). 5. Полисахариды являются запасными питательными 6. Рибоза и дезоксирибоза являются компонентами нуклеотидов, образующих нуклеиновые кислоты. 7. В различных процессах метаболизма углеводы могут превращаться в аминокислоты (далее в белки) и жиры. Вопросы и задания для самопроверки 1. Какие основные классы органических соединений входят 2. Какие соединения относятся к углеводам? 3. Как различают D- и L-изомеры углеводов? Какие из них 4. Назовите наиболее важные моносахариды. 5. Назовите наиболее важные олигосахариды. 6. Назовите наиболее важные полисахариды. Опишите их со 7. Перечислите функции углеводов. ЛИПИДЫ
Липиды — это ряд структурно и функционально различных соединений, отличающихся своей гидрофобностью или, по крайней мере, наличием в составе их молекул больших гидрофобных фрагментов. Большая часть липидов представляет собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот, т. е. жиры. В их состав могут входить ненасыщенные и насыщенные жирные кислоты. К ненасыщенным кислотам относятся, например, олеиновая (С1ТН33СООН), линолевая (С17Н31СООН) и линоленовая (С17Н29СООН). К насыщенным кислотам — миристиновая (С13Н27СООН), пальмитиновая (С15Н31СООН) и стеариновая (С17Н35СООН).
Триглицериды ненасыщенных жирных кислот при обычных температурах жидкие и называются маслами. Они встречаются обычно в растениях (исключение — твердый жир кокосовых орехов), а в организме животных содержатся твердые жиры (исключение — жидкий жир, накапливающийся в печени рыб).
К группе липидов относятся фосфолипиды, являющиеся основным компонентом всех клеточных мембран. Они представляют собой сложные эфиры глицерина, двух жирных кислот и одной молекулы фосфорной кислоты, связанной с аминокислотой серином или спиртом (холином, инозитом или этанол амином). Основная черта всех фосфолипидов — наличие гидрофильной «головки» (остатка фосфорной кислоты) и двух больших гидрофобных «хвостов» (остатков жирных кислот).
Важным компонентом мембран животных клеток является также холестерин. Он относится к классу соединений, называемых стероидами (полициклические соединения). К этому же классу относятся и стероидные гормоны (половые: женские — прогестерон и эстрадиол и мужской — тестостерон, а также кортикостероиды — кортизон, кортикостерон и др.).
У растений встречается ряд соединений, имеющих общее название «терпены». Это производные изопрена. К ним относятся, например, гиббереллины (ростовые вещества растений), каротиноиды (пигменты фотосинтеза), вещества, входящие в состав млечного сока некоторых сложноцветных (натуральный каучук). Стероиды и терпены гидрофобны и относятся к липидам, хотя и не являются сложными эфирами глицерина.
К липидам также относятся воска (сложные эфиры жирных кислот и жирных спиртов). Липиды могут связываться с белками, давая липопротеиды, и с углеводами — гликолипиды. Функции липидов: 1. Жиры (и масла) служат, в первую очередь, источником энергий для клетки и организма в целом (их калорийность приблизительно в два раза выше калорийности углеводов). 2. А также источником воды, получающейся при их окислении (у верблюда, кенгуровой крысы, животных, впадающих в спячку). 3. Кроме того, жиры участвуют в терморегуляции организма, создавая теплоизолирующий слой. 4. Фосфолипиды — универсальные компоненты клеточных мембран. 5. К стероида м относятся важнейшие гормоны, желчные кислоты, участвующие в переваривании жиров, 6. К терпенам относятся пигменты фотосинтеза (каротиноиды, часть молекулы хлорофилла), ростовые вещества растений (аналоги гормонов животных). 7. Воска выполняют защитную функцию у растений, 8. Липопротеиды входят в состав мембран, а также переносятся с кровью и лимфой (т. е. являются транспортной формой липидов). 9. Гликолипиды являются важнейшими компонентами Вопросы и задания для самопроверки 1. По какому признаку соединения объединяются в класс липидов? 2.'Можноли вместо «липиды» говорить «жиры»? 3. В чем разница между жирами и маслами? 4. Что представляют собой фосфолипиды? 5. Назовите основные функции липидов.
АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ
Аминокислотами называются соединения, имеющие в своем составе карбоксильную группу —(СООН) и аминогруппу (—NH2). Всего в природе встречается более 170 аминокислот. Все они (кроме простейшей — аминоуксусной кислоты, или глицина) могут существовать в виде двух оптических изомеров: L и D. В составе белков встречается 20 аминокислот, причем только L-изомеры, хотя D-изоформы также есть в клетках и могут входить в состав некоторых биологически важных коротких олигопептидов. Кроме оптической изомерии, для аминокислот характерна изомерия положения аминогруппы. В состав белков входят только α-аминокислоты, общая формула которых R—СН—СООН, где R — органический радикал. | NH2 Он может быть предельным, ароматическим, гетероциклическим, содержать группы —SH, —ОН, —СООН или —NН2. Аминокислоты, входящие в состав белков, и соответствующие им кодоны в и-РНК
Некоторые аминокислоты, встречающиеся в клетке в свободном или связанном виде (но не в составе белков), играют важную роль в жизнедеятельности организма (например, γ-аминомасляная кислота имеется только в нервной ткани и является ингибитором нейромедиаторов). Растения и большая часть микроорганизмов способны производить весь набор аминокислот, необходимых для построения белковой молекулы. У животных часть ферментов, требующихся для биосинтеза аминокислот из простых предшественников, отсутствует. Поэтому некоторые аминокислоты животные должны получать с пищей. Такие аминокислоты называются незаменимыми. К их числу относятся 12 из 20 входящих в состав белков (см. табл. 1).
Дата добавления: 2015-05-26; Просмотров: 894; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |