В биологии органические вещества

23.10.2018



В биологии органические вещества

Из-за блокировщика рекламы некоторые функции на сайте могут работать некорректно! Пожалуйста, отключите блокировщик рекламы на этом сайте.

Органические вещества – важные и необходимые компоненты клетки, они являются поставщиками энергии, без которой невозможно проявление любой формы жизнедеятельности; они образуют структуры клетки.

Белки — полимеры аминокислот.

Существует 20 независимых аминокислот, входящих в белки.

Белки — обязательная составная часть всех клеток. В жизни всех организмов белки имеют первостепенное значение. В состав белка входят углерод, водород, азот, некоторые белки содержат еще и серу. Роль мономеров в белках играют аминокислоты. У каждой аминокислоты имеется карбоксильная группа (-СООН) и аминогруппа (-NH2). Наличие в одной молекуле кислотной и основной групп обусловливает их высокую реактивность. Между соединившимися аминокислотами возникает связь называемая пептидной, а образовавшееся соединение нескольких аминокислот называют пептидом. Соединение из большого числа аминокислот называют полипептидом. В белках встречаются 20 аминокислот, отличающихся друг от друга своим строением. Разные белки образуются в результате соединения аминокислот в разной последовательности. Огромное разнообразие живых существ в значительной степени определяется различиями в составе имеющихся у них белков.

В строении молекул белков различают четыре уровня организации:

Первичная структура — полипептидная цепь из аминокислот, связанных в определенной последовательности ковалентными (прочными) пептидными связями.

Вторичная структура — полипептидная цепь, закрученная в виде спирали. В ней между соседними витками возникают мало прочные водородные связи. В комплексе они обеспечивают довольно прочную структуру.

Третичная структура представляет собой причудливую, но для каждого белка специфическую конфигурацию — глобулу. Она удерживается мало прочными гидрофобными связями или силами сцепления между неполярными радикалами, которые встречаются у многих аминокислот. Благодаря их многочисленности они обеспечивают достаточную устойчивость белковой макромолекулы и ее подвижность. Третичная структура белков поддерживается также ковалентными S-S-связями возникающими между удаленными друг от друга радикалами серосодержащей аминокислоты — цистеина.

Благодаря соединению нескольких молекул белков между собой образуется четвертичная структура. Если пептидные цепи уложены в виде клубка, то такие белки называются глобулярными. Если полипептидные цепи уложены в пучки нитей, они носят название фибриллярных белков.

Нарушение природной структуры белка называют денатурацией. Она может возникать под действием высокой температуры, химических веществ, радиации и т.д. Денатурация может быть обратимой (частичное нарушение четвертичной структуры) и необратимой (разрушение всех структур).

1. каталитическая (ферментативная) — расщепление питательных веществ в пищеварительном тракте, фиксация углерода при фотосинтезе, участие в реакциях матричного синтеза;

2. транспортная — транспорт ионов через клеточные мембраны, транспорт кислорода и углекислого газа гемоглобином, транспорт жирных кислот сывороточным альбумином;

3. защитная — антитела, обеспечивающие иммунную защиту организма; фибриноген и фибрин защищают организм от кровопотерь;

4. структурная — кератин волос и ногтей, коллаген хрящей, сухожилий, соединительных тканей;

5. сократительная— сократимые белки мышц: актин и миозин;

6. рецепторная — примером могут служить фитохром — светочувствительный белок, регулирующий фотопериодическую реакцию в растениях, и опсин — составная часть родопсина — пигмента, находящегося в клетках сетчатки глаза.

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 – Cn(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.

В биологии органические вещества

1. Распределите перечисленные органические вещества на две группы: биополимеры и органические небольшие молекулы.

1. Простые сахара.

4. Нуклеиновые кислоты.

Биополимеры: 2, 3, 4.

Органические небольшие молекулы: 1, 5, 6, 7, 8.

2. Сформулируйте определение белков, в котором были бы учтены следующие смысловые моменты: тип макромолекулы (полимер или неполимер), геометрия макромолекулы (линейная или ветвящаяся), вид мономерных единиц, идентичность или неидентичность мономерных звеньев.

Белки – это высокомолекулярные полимерные соединения различной формы (складчатой, спиралевидной, шарообразной), мономером которых служат 20 аминокислот, чередующихся в различных комбинациях.

3. Из перечисленных вариантов пространственной организации белковых молекул выберите и подчеркните те, которые реально встречаются в клетках.

Многослойная, шаровидная , складчатая , ветвящаяся, спиралевидная , кольцевидная.

4. Ответьте, в чем заключается строительная функция белков.

Белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.

5. Допишите предложение.

Белки, выполняющие каталитическую функцию, называются ферментами .

6. Перечислите основные виды двигательной активности, встречающейся в биологических объектах.

1. Образование псевдоподий, мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших.

2. Движение листьев у растений.

3. Сокращение мышц у животных.

7. Вставьте недостающее слово.

В основе всех типов движения, встречающихся в органическом мире, лежит функционирование сократительных белков.

8. Объясните, каким образом белки осуществляют защитную функцию.

При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов, в лейкоцитах образуются особые белки – антитела, которые связывают и обезвреживают данные антигены.

9. Впишите необходимое число.

Энергетическая ценность белков составляет 17,6 кДж/г.

10. Ответьте, в чем заключается транспортная функция белков. Приведите примеры.

Белки присоединяют различные химические элементы (например, кислород) или биологически активные вещества (например, гормоны) и переносят их к различным тканям и органам.

11. Приведите общую химическую формулу углеводов.

12. Укажите, в каких клетках содержится больше углеводов, в растительных или животных.

В животных клетках углеводов всего 1-2%, редко – 5% по массе, тогда как в растительных клетках их содержание достигает 90%.

13. Укажите основные классы, на которые подразделяются углеводы, встречающиеся в растительных, животных клетках и межклеточном веществе.

14. Напишите, из каких моносахаридных остатков состоит дисахарид сахароза.

Сахароза = глюкоза + фруктоза.

15. Из нижеперечисленных углеводов полисахаридами являются:

лактоза, крахмал , целлюлоза , мальтоза, сахароза, гликоген .

16. Допишите предложение.

При полном окислении 1 г углеводов освобождается 17, 6 кДж энергии.

17. Перечислите основные функции углеводов.

18. Заполните пропуски в тексте.

Известно, что удобной формой резервирования органического вещества для энергетических и пластических (строительных) целей в клетке являются углеводы. При этом в растительных клетках углеводы откладываются в форме крахмала , а в животных – гликогена .

19. Дайте определение липидов, основанное на их наиболее общих физико-химических свойствах.

Липиды – это нерастворимые в воде органические вещества, которые представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина.

20. Укажите критерий, на основании которого нейтральные жиры принято делить на масла и жиры.

Удельный вес, прозрачность, консистенция при 20С , жирно-кислотный состав.

21. Напишите, какова энергетическая ценность липидов.

38, 9 кДж энергии.

22. Допишите предложение.

Строительная функция жиров реализуется в таких структурных компонентах клетки, как цитоплазматическая мембрана.

23. Ответьте, могут ли липиды использоваться в качестве источника эндогенной воды. Почему?

Липиды могут использоваться в качестве источника воды. При окислении жиров образуется вода (метаболическая).

24. Известно, что некоторые гормоны по своей химической природе являются липидами, что позволяет утверждать, что жиры выполняют регуляторную функцию. Укажите, какие из нижеперечисленных гормонов относятся к липидам.

Тироксин, половые гормоны , адреналин, инсулин, гормон роста .

25. В клетке встречаются соединения жиров с другими органическими веществами. Как они называются и какие функции выполняют?

Функции: являются компонентами мембран, то есть выполняют строительную функцию.

26. Дайте определение нуклеиновых кислот.

Нуклеиновые кислоты – это полимеры, состоящие из нуклеотидов, способные хранить и передавать наследственную информацию.

27. Впишите недостающее слово.

Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды .

28. Назовите основные типы нуклеиновых кислот, встречающиеся в клетке.

29. Укажите функции ДНК.

Хранение и передача наследственной информации.

Органические вещества, входящие в состав клетки

Подробное решение Раздел стр. 17 по биологии для учащихся 9 класса, авторов С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, И.Б. Агафонова, Н.И. Сонин 2016

Вопрос 1. Назовите основные группы органических веществ, входящих в состав клетки.

Органические соединения составляют в среднем 20–30 % массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры – белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул – гормоны, пигменты, аминокислоты, простые сахара, нуклеотиды и т. д. Разные типы клеток содержат разные количества органических соединений.

Вопрос 2. Из каких простых органических соединений состоят белки?

Белки – это высокомолекулярные полимерные соединения, мономером которых служат аминокислоты.

Вопрос 3. Составьте схему «Функции белков в клетке».

Функции белков в клетке многообразны. Одна из важнейших — строительная функция: белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур. Для обеспечения жизнедеятельности клетки исключительно важное значение имеет каталитическая, или. ферментативная, роль белков. Биологические катализаторы, или ферменты, — это вещества белковой природы, ускоряющие химические реакции в десятки и сотни тысяч раз.

Ферментам свойственны некоторые черты, отличающие их от катализаторов неорганической природы. Во-первых, один фермент катализирует только одну реакцию или один тип реакций, т. е. биологический катализ специфичен. Во-вторых, активность ферментов ограничена довольно узкими температурными рамками (35— 45 °С), за пределами которых их активность снижается или исчезает. В-третьих, ферменты активны при физиологических значениях рН, т. е. в слабощелочной среде. Еще одно важное отличие ферментов от неорганических катализаторов: биологический катализ протекает при нормальном атмосферном давлении.

Все это определяет ту важную роль, которую ферменты играют в живом организме. Практически все химические реакции в клетке протекают с участием ферментов. Двигательная функция живых организмов обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных и пр. Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, кислорода) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела.

При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов белые кровяные тельца лейкоциты— образуют особые белки — антитела. Они связывают и обезвреживают не свойственные организму вещества — это защитная функция белков. Белки служат также источником энергии в клетке, т. е. выполняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

Вопрос 4. Какие химические соединения называют углеводами?

Углеводы, обширная группа природных органических соединений, химическая структура которых часто отвечает общей формуле Cm(H2O)n (т. е. углерод вода, отсюда название).

Вопрос 5. Назовите основные функции углеводов. Какие клетки и почему наиболее богаты углеводами?

Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Например, целлюлоза образует стенки растительных клеток; сложный полисахарид хитин — главный структурный компонент наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполняет и у грибов. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служит энергетическим резервом.

Вопрос 6. Вспомните из предыдущих курсов биологии, какую функцию выполняет глюкоза в организме человека. Какое количество глюкозы в крови является нормой? Чем опасно резкое снижение концентрации глюкозы в плазме крови?

Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.

Уровень глюкозы в крови составляет 3,3—5,5 ммоль/л и является важнейшей гомеостатической константой организма. Особенно чувствительной к понижению уровня глюкозы в крови (гипогликемия) является ЦНС. Незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью. При снижении уровня глюкозы в крови до 2,2—1,7 ммоль/л (40— 30 мг%) развиваются судороги, бред, потеря сознания, а также вегетативные реакции: усиленное потоотделение, изменение просвета кожных сосудов и др. Это состояние получило название «гипогликемическая кома». Введение в кровь глюкозы быстро устраняет данные расстройства.

Вопрос 7. Объясните, почему термины «жиры» и «липиды» не являются синонимами.

Липиды — разнородная группа углеводород-содержащих органических веществ. Сложные природные и синтетические соединения, объединяемых общим свойством — хорошей растворимостью в неполярных органических растворителях (таких, как эфир и хлороформ) и очень малой растворимостью в воде. Липидам отводится важная роль в формировании биологических мембран, других сторонах жизнедеятельности организмов.

Не следует путать понятия, считая липиды синонимом слова жир, жиры (триглицериды) — лишь один из важных подклассов липидов.

Вопрос 8. Какие функции выполняют липиды? В каких клетках и тканях их особенно много?

Основная функция жиров – служить энергетическим резервуаром. Калорийность липидов выше энергетической ценности углеводов. В ходе расщепления 1 г жиров до СO2 и Н2O освобождается 38,9 кДж энергии. Содержание жира в клетке колеблется в пределах 5–15 % от массы сухого вещества. В клетках жировой ткани количество жира возрастает до 90 %. В организме животных, впадающих в спячку, накапливается избыток жира, у позвоночных животных жир откладывается ещё и под кожей – в так называемой подкожной клетчатке, где он служит для теплоизоляции. Одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая вода очень важна для обитателей пустынь. Так, жир, которым заполнен горб верблюда, служит в первую очередь не источником энергии (как часто ошибочно полагают), а источником воды.

Очень важную роль для живых организмов играют фосфолипиды, являющиеся компонентами мембран, т. е. выполняющие строительную функцию.

Из липидов можно отметить также воск, который используется у растений и животных в качестве водоотталкивающего покрытия. Из воска пчёлы строят соты. Широко представлены в животном и растительном мире стероиды – это желчные кислоты и их соли, половые гормоны, витамин D, холестерол, гормоны коры надпочечников и т. д. Они выполняют ряд важных биохимических и физиологических функций.

Вопрос 9. Откуда в организме берётся метаболическая вода?

Метаболическая, или эндогенная, вода образуется в организме в результате большого количества биохимических превращений. Наибольшее ее количество образуется при окислении углеводов и жиров. Например, при расщеплении 100 г жира выделяется не только значительное количество энергии, но и 134 мл эндогенной воды. Такое свойство жиров позволяет многим животным (амфибиям, рептилиям и млекопитающим) в неблагоприятный сезон года впадать в спячку и не вести активный образ жизни. Это же качество жира делает возможным трансокеанские перелеты некоторых бабочек (махаон).

Вопрос 10. Что такое нуклеиновые кислоты? Какие типы нуклеиновых кислот вы знаете? Чем отличаются РНК и ДНК?

Нуклеиновые кислоты – это полимеры, построенные из огромного числа мономерных единиц, называемых нуклеотидами.

Различают два типа нуклеиновых кислот. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – двуцепочечный полимер с очень большой молекулярной массой. В одну молекулу могут входить 108 и более нуклеотидов. ДНК несёт в себе закодированную информацию о последовательности аминокислот в белках, синтезируемых клеткой, и обладает способностью к воспроизведению.

Рибонуклеиновая кислота (РНК), в отличие от ДНК, бывает в большинстве случаев одноцепочечной. Существует несколько видов РНК: информационные (иРНК), транспортные (тРНК) и рибосомальные (рРНК). Они различаются по структуре, величине молекул, расположению в клетке и выполняемым функциям.

Вопрос 11. Сравните химический состав живых организмов и тел неживой природы. Какие выводы можно сделать на основе этого сравнения?

Тела живой и неживой природы состоят из одинаковых химических элементов. В состав живых организмов входят неорганические вещества — вода и минеральные соли. Жизненно важные многочисленные функции воды в клетке обусловлены особенностями ее молекул: их полярностью, способностью образовывать водородные связи. Все это говори об общности и единстве живой и неживом природы.

Вопрос 12. Какие особенности строения атома углерода обусловливают его ключевую роль в формировании молекул органических веществ?

Большинство окружающих нас веществ — органические соединения. Это ткани животных и растений, наша пища, лекарства, одежда (хлопчатобумажные, шерстяные и синтетические волокна), топливо (нефть и природный газ), резина и пластмассы, моющие средства. В настоящее время известно более 10 млн. таких веществ, и число их каждый год значительно возрастает благодаря тому, что учёные выделяют неизвестные вещества из природных объектов и создают новые, не существующие в природе соединения.

Такое многообразие органических соединений связано с уникальной особенностью атомов углерода образовывать прочные ковалентные связи, как между собой, так и с другими атомами. Атомы углерода, соединяясь друг с другом как простыми, так и кратными связями, могут образовывать цепочки практически любой длины и циклы. Большое разнообразие органических соединений связано также с существованием явления изомерии.

Какие органические вещества входят в состав живой клетки

Живая клетка любого организма состоит из органических компонентов на 25–30%.

К органическим составляющим относятся как полимеры, так и сравнительно некрупные молекулы – пигменты, гормоны, АТФ и пр.

Клетки живых организмов различаются между собой по структуре, функциям и по своему биохимическому составу. Однако каждая группа органических веществ имеет сходное определение в курсе биологии и выполняет одни и те же функции в любом типе клеток. Основные составляющие компоненты — это жиры, белки, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Липиды

Липидами называются жиры и жироподобные вещества. Эта биохимическая группа отличается хорошей растворимостью в органических веществах, но при этом нерастворима в воде.

Жиры могут иметь твёрдую или жидкую консистенцию. Первая более характерна для животных жиров, вторая – для растительных.

Это интересно: атф это что за вещество – состав, функции и роль в организме.

Функции жиров заключаются в следующем:

  1. Структурная – фосфолипиды являются основной структурной составляющей клеточных мембран.
  2. Энергетическая – значительная часть энергии, которую использует клетка в процессе своей жизнедеятельности, получается в результате окисления жиров. Кроме того, в результате окисления липидов клетка получает воду.
  3. Защитная функция липидов заключается в том, что подкожный жировой слой защищает ткани от температурных воздействий и механических повреждений. Кроме того, у птиц и животных имеется жировая смазка на перьях, шерсти и коже. А листья большинства растений покрыты восковым налётом.
  4. Изоляционная функция жиров – миелин служит изоляционным слоем для нейронов, это служит ускорению передачи нервных импульсов.
  5. Из компонентов жировой ткани образуется ряд желчных кислот и витамин Д.
  6. Гормональная функция заключается в том, что многие гормоны имеют липидную природу.

Углеводы

Углеводы – это органические мономерные и полимерные вещества, которые в своём составе содержат углерод, водород и кислород. При их расщеплении клетка получает значительное количество энергии.

По химическому составу различают следующие классы углеводов:

  1. Простые углеводы или моносахариды. В зависимости от количества атомов углерода в молекуле такие вещества подразделяют на триозы, пентозы, гексозы и пр. К пентозам относятся вещества рибоза и дезоксирибоза — составляющие компоненты РНК и ДНК. Наиболее известная гексоза – это глюкоза, которая служит основным источником энергии для живых клеток.
  2. Олигосахариды – соединения, включающие в себя 2 или несколько мономеров гексозы. Наиболее известные дисахариды – лактоза и сахароза.
  3. Сложные углеводы или полисахариды — это полимеры, в состав которых входят несколько мономеров гексозы. К полисахаридам растительного происхождения относится целлюлоза. Углеводы, входящие в состав клеточной мембраны, представлены в основном сложными соединениями — гликолипидами и гликопротеидами. В животных клетках такую функцию выполняет гликоген. Крахмал – полисахарид, который содержится как в растительных, так и животных клетках.

По сравнению с животными клетками, растительные содержат в своём составе большее количество углеводов. Это объясняется способностью растительных клеток воспроизводить углеводы в процессе фотосинтеза.

Основными функциями углеводов в живой клетке являются энергетическая и структурная.

Энергетическая функция углеводов сводится к накоплению запасов энергии и высвобождению их по мере необходимости. Растительные клетки накапливают в вегетационный период крахмал, который откладывается в клубнях и луковицах. В организмах животных такую роль выполняет полисахарид гликоген, который синтезируется и накапливается в печени.

Структурную функцию углевод выполняют в растительных клетках. Практически вся клеточная стенка растений состоит из полисахарида целлюлозы.

Белки

Белки – органические полимерные вещества, которые занимают ведущее место как по количеству в живой клетке, так и по своему значению в биологии. Вся сухая масса животной клетки состоит из белка примерно наполовину. Этот класс органических соединений отличается поразительным многообразием. Только в организме человека насчитывается около 5 млн различных белков. Они не только отличаются между собой, но и имеют различия с белками других организмов. И все это колоссальное многообразие белковых молекул строится всего из 20 разновидностей аминокислот.

Если на белок воздействуют термические или химические факторы, в молекулах происходит разрушение водородных и бисульфидных связей. Это приводит к денатурации белка и изменению структуры и функций клеточной мембраны.

Все белки можно условно разделить на два класса: глобулярные (к ним относятся ферменты, гормоны и антитела), и фибриллярные – коллаген, эластин, кератин.

Функции белка в живой клетке:

  1. Каталитическая функция. Большая часть биохимических реакций в клетке протекает довольно медленно. Это связано с низким уровнем химической активности многих органических веществ в клетке и их низкой концентрацией в живом организме. В этом случае белки исполняют роль катализаторов химических реакций, благодаря чему все процессы в значительной степени ускоряются и активизируются. Природные белковые биокатализаторы называются ферментами или энзимами. Каждый фермент отвечает за определённую химическую реакцию.
  2. Строительная функция. Многие белки участвуют в строительстве клеточной мембраны и оболочек всех органелл.
  3. Сигнальная функция. По данным проведённых исследований, все внешние факторы вызывают в молекуле белка обратимые изменения. Такие обратимые изменения лежат в основе важного свойства живых организмов – раздражимости. Под влиянием физических, химических или термических раздражителей происходит изменение пространственной упаковки молекулы белка с изменением её функциональных особенностей.
  4. Транспортная функция заключается в способности некоторых белков обратимо связываться с органическими и неорганическими веществами и переносить их к различным органам и тканям. Наиболее характерна такая функция для белков крови. Примером таких белков может считаться гемоглобин, который способен связываться с молекулами кислорода и углекислого газа. Сывороточные белки альбумины могут транспортировать гормоны и некоторые липиды.
  5. Защитная функция белков заключается в выработке в организме в ответ на внедрение чужеродного агента антител. Эти белковые компоненты способны связывать чужеродные компоненты и обезвреживать их.
  6. В меньшей степени белки могут также служить и источником энергии. При их распаде до аминокислот и дальше до воды, углекислого газа и азотистых соединений, выделяется некоторое количество энергии, необходимой для поддержания нормальной жизнедеятельности клетки.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты имеют важное значение в структуре и правильном функционировании клеток. Химическое строение этих веществ таково, что позволяет сохранять и передавать по наследству информацию о белковой структуре клеток. Эта информация передаётся дочерним клеткам и на каждом этапе их развития формируется определённый вид белков.

Поскольку подавляющее большинство структурных и функциональных особенностей клетки обусловлено их белковой составляющей, очень важна стабильность, которой отличаются нуклеиновые кислоты. В свою очередь, от стабильности структуры и функций отдельных клеток зависит развитие и состояние организма в целом.

Различают две разновидности нуклеиновых кислот – рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК).

ДНК представляет собой полимерную молекулу, которая состоит из пары спиралей нуклеотидов. Каждый мономер молекулы ДНК представлен в виде нуклеотида. В состав нуклеотидов входят азотистые основания (аденин, цитозин, тимин, гуанин), углевод (дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.

Все азотистые основания соединяются между собой строго определённым образом. Аденин всегда располагается всегда против тимина, а гуанин – против цитозина. Такое избирательное соединение называется комплементарностью и играет очень важное значение в формировании структуры белка.

Все соседние нуклеотиды между собой связываются остатком фосфорной кислоты и дезоксирибозой.

Рибонуклеиновая кислота имеет большое сходство с дезоксирибонуклеиновой. Различие заключается в том, что вместо тимина в структуре молекулы присутствует азотистое основание урацил. Вместо дезоксирибозы это соединение содержит углевод рибозу.

Все нуклеотиды в цепочке РНК соединяются через фосфорный остаток и рибозу.

По своей структуре РНК может быть одно— и двухцепочечным. У ряда вирусов двухцепочечные РНК выполняют функции хромосом – они являются носителями генетической информации. С помощью одноцепочечной РНК происходит перенос информации о составе белковой молекулы.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о