Органические вещества

Органические вещества составляют 20-30% от всей массы клетки: белки, нуклеиновые кислоты (НК), углеводы, жиры, гормоны, пигменты, АТФ .

Белки

• 10-18% массы клетки
• Полипептиды
• Большая молекулярная масса

В организме человека около 5 млн. типов белковых молекул. Они различаются не только между разными видами, но и между особями одного вида.

В состав большинства белков входят 20 аминокислот.

В каждой аминокислоте есть аминогруппа и карбоксильная группа :

Радикалы — участки молекул, лежащие вне амино- и карбоксильной групп аминокислот.

Примеры аминокислот: глицин, аланин, сирин, цистеин.

Соединение из двух аминокислот называется дипептидом . Из двадцати и более — полипептидом .

В живых организмах белки состоят из нескольких тысяч аминокислот.
Уровни организации белковой молекулы:

1. Первичная структура — линейная последовательность аминокислот.
2. Вторичная — спиралевидная цепочка, поддерживаемая водородными связями.
3. Третичная — спиральная цепочка, поддерживаемая сульфидными связями; определяется первичной структурой белка. Биологическая активность проявляется именно в этой структуре.
4. Четвертичная — белковые образования, состоящие из нескольких молекул третичной структуры (гемоглобин).

Белки делятся на простые (состоящие только из аминокислот) и сложные — пептиды — аминокислота + НК, липиды и др. Сложные белки называются липопротеидами, фосфопротеидами и т.п.

При воздействии на белковую молекулу температуры (t) или других факторов происходит утрата ее структуры — денатурация . Денатурация бывает полная, частичная, обратимая и необратимая.

При прекращении воздействия обычно происходит обратный процесс — восстановление структуры — ренатурация . Данное свойство используется в медицине и пищевой промышленности (химическая завивка, денатурация яблочного сока при t = 60-70 0 C).

1. Строительная (мембраны клеток, органоиды и др.)
2. Каталитическая , или ферментативная. Белки-ферменты увеличивают скорость реакций. Обычно фермент действует в слабощелочной среде при нормальном давлении и только на одну реакцию. В этом проявляется специфичность ферментов.
3. Двигательная . Актин и миозин входят в состав мышечной ткани.
4. Транспортная . Белки могут переносить некоторые вещества: O2, CO2, гормоны.
5. Защитная (антитела, антибиотики, токсины, антигены)
6. Энергетическая
7. Регуляторная — гормоны.
8. Сигнальная . Белки входят в состав рецепторов.
9. Механическая . Обеспечивают прочность различных структур.

Углеводы

• Состоят из C, H, O
• Общая формула – C_n(H₂O)_m

Углеводами названы Шмидтом в 1844 г.

Содержание углеводов в животной клетке составляет 1-4%, в печени – 5%, в растительной клетке – до 90% в семенах.

Углеводы в зависимости от строения делят на моносахариды (не распадаются при гидролизе), олигосахариды (ди-, три-, тетра-), полисахариды .

Моносахариды – твердые кристаллические вещества, сладкие на вкус, растворимые в воде.

В зависимости от количества атомов углерода моносахариды делят на

• триозы (молочная кислота, ПВК),
• тетрозы (эритрозы),
• пентозы (рибоза, дезоксирибоза),
• гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза).

Обычно полисахариды включают более 50 остатков глюкозы или других сахаридов – крахмала, целлюлозы, гликогена.

1. Энергетическая
2. Строительная . Входят в состав оболочки клеток, скелета насекомых.
3. Запасные вещества – крахмал (растения), гликоген (животные).
4. Защитная . Составные части слизи.
5. Составные части НК — рибоза, дезоксирибоза.

Липиды (липос – жир) имеют разную структуру. Объединяются общими свойствами. Обычно растворяются только в органических растворителях (бензин, ацетон, эфир). Легче воды.

Содержатся во всех клетках в среднем 5-15%, в жировой ткани по массе до 90%.

Строение было установлено французом Шавриэлем.

Жиры – сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и карбоновых кислот.

Предельные жиры — твердые вещества, непредельные — жидкие.

R — радикалы жирных кислот (стеариновая и др.).

Жирные кислоты бывают насыщенными (нет двойных связей — пальмитиновая, стеариновая) и ненасыщенными (олеиновая).

Кроме обычных жиров большое значение имеют фосфолипиды, которые входят в состав мембран.

Человек не способен синтезировать некоторые непредельные кислоты. Они должны поступать с пищей.

1. Структурная
2. Запасание веществ . Своеобразные «энергетические консервы».
3. Энергетическая . При окислении 1г жира выделяется до 40КДж Q.
4. Терморегуляция . Подкожный слой жира служит хорошим теплоизолятором.
5. Источник воды (верблюды, медведи).
6. Защитная . Защищает некоторые органы от сотрясения, ударов (жировая подушка у глаз).
7. Компонент витаминов и пигментов .
8. Гидроизоляция (жировая смазка перьев птиц).

Нуклеиновые кислоты

НК определяют свойства живого.

Термин «нуклеин» предложен в 1869 г. Мишером, который открыл НК.

НК делятся на два вида ДНК и РНК.

В результате гидролиза ДНК получаются азотистые основания (пуриновые и перемединовые), правовращающаяся дезоксирибоза и фосфорная кислота.

Пуриновые основания (аденин и гуанин) являются производными пурина. Перемединовые основания – цитозин, тимин; в РНК – урацил.

ДНК и РНК состоят из нуклеотидов (азотистое основание, сахар, фосфорная кислота).

В 1905 г. Чаргафф сформулировал несколько правил. Наиболее важное из них: А=Т, Г=Ц.

Затем было выявлено, что ДНК — двойная спираль.

В 1953 г. Утсон и Крик предложили гипотезу строения молекулы ДНК, которая подтвердилась исследованиями. Одна цепочка ДНК удерживается рядом с другой по принципу комплиментарности двумя или тремя водородными связями: А-Т, Г-Ц.

• Число цепей равно двум.
• Спирали содержат по 10 оснований в витке.
• Цепь удерживается водородными связями.
• Цепи комплиментарны друг другу.

Гены закодированы в виде последовательности нуклеотидов.

В структуре ДНК могут происходить изменения в чередовании нуклеотидов (мутации).

В отличие от ДНК имеет

• одну нить,
• вместо тимина – урацил,
• вместо дизоксирибозы – рибозу.
• Содержание в клетке не постоянно.

Различают три типа РНК.

• Включает 80-100 нуклеотидов.
• Молекулярный состав 25-30 тыс.
• Находится обычно в цитоплазме.
• Выполняет функцию переноса аминокислот.

От всей массы РНК т-РНК составляет 1/10 часть.

• Включает от 3 до 5 тыс. нуклеотидов.
• Входит в состав рибосом.

От всей массы РНК составляет около 90%.

• Находится в ядре и цитоплазме.
• Переносит информацию от ДНК к рибосоме.

На ее долю приходится около 1% РНК.

Сравнение ДНК и РНК

АТФ — аденозинтрифосфорная кислота.

АМФ входит в состав всех РНК.

Из состава АТФ под воздействием фермента АТФ-азы отщепляются остатки фосфорной кислоты: АТФ → АДФ → АМФ.

Реакция отщепления каждой молекулы H₃PO₄ сопровождается освобождением энергии.

В АТФ имеется две макроэнергетические связи.

АТФ играет центральную роль в клеточном превращении энергии.

Основной синтез АТФ происходит в митохондриях.span >