Органические вещества клетки: Белки Жиры Углеводы Нуклеиновые кислоты
Белки БЕЛКИ, высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, построенные из 20 видов L-a-аминокислотных остатков, соединенных в определенной последовательности в длинные цепи. Название «белки» впервые было дано веществу птичьих яиц, свертывающемуся при нагревании в белую нерастворимую массу. Позднее этот термин был распространен на другие вещества с подобными свойствами, выделенные из животных и растений.
Многие белки построены из 20 a-аминокислот, принадлежащих к L-ряду, и одинаковых практически у всех организмов. Аминокислоты в белках соединены между собой пептидной связьюСОNH, которая образуется карбоксильной и a-аминогруппой соседних аминокислотных остатков (см. рис.): две аминокислоты образуют дипептид, в котором остаются свободными концевые карбоксильная (СООН) и аминогруппа (H2N), к которым могут присоединяться новые аминокислоты, образуя полипептидную цепь. Участок цепи, на котором находится концевая Н2N- группа, называют N-концевым, а противоположный ему С-концевым. Огромное разнообразие белков определяется последовательностью расположения и количеством входящих в них аминокислотных остатков. Хотя четкого разграничения не существует, короткие цепи принято называть пептидами или олигопептидами, а под полипептидами (белками) понимают обычно цепи, состоящие из 50 и более аминокислот.
Функции белков Катализаторы (белки – ферменты) Регуляторы биологических процессов (ферменты) Транспортная (гемоглобин) Двигательная (актин, миозин) Строительная (кератин, коллаген) Энергетическая – 1 г белка – 17кДж (казеин, яичный альбумин) Защитная (иммуноглобулины, интерферон) Антибиотики (неокарциностатин) Токсины (дифтерийный) Рецепторные белки (родопсин, холинорецепторы)
Структура белка Первичная(линейная):состоит из пептидной связи (инсулин) Вторичная (спиральная):имеются пептидная и водородная связи (волосы, когти и ногти) Третичная : трехмерное расположение вторичной структуры молекулы белка. Связи : пептидная, ионная, водородная, дисульфидная, гидрофобная (клеточная мембрана) Четвертичная : образуется из 2-3-х глобул (третичных структур) (гемоглобин)
Денатурация белков Сравнительно слабые связи, ответственные за стабилизацию вторичной, третичной и четвертичной структур белка, легко разрушаются, что сопровождается потерей его биологической активности. Разрушение исходной (нативной) структуры белка, называемое денатурацией, происходит в присутствии кислот и оснований, при нагревании, изменении ионной силы и других воздействиях. Как правило, денатурированные белки плохо или совсем не растворяются в воде. При непродолжительном действии и быстром устранении денатурирующих факторов возможна ренатурация белка с полным или частичным восстановлением исходной структуры и биологических свойств.
Значение белков в питании Белки - важнейшие компоненты пищи животных и человека. Пищевая ценность белков определяется содержанием в них незаменимых аминокислот, которые в самом организме не образуются. В этом отношении растительные белки менее ценны, чем животные: они беднее лизином, метионином и триптофаном, труднее перевариваются в желудочно- кишечном тракте. Отсутствие незаменимых аминокислот в пище приводит к тяжелым нарушениям азотистого обмена. В процессе пищеварения белки расщепляются до свободных аминокислот, которые после всасывания в кишечнике поступают в кровь и разносятся ко всем клеткам. Часть из них распадается до простых соединений с выделением энергии, используемой на разные нужды клеткой, а часть идет на синтез новых белков, свойственных данному организму.
Углеводы
УГЛЕВОДЫ – органические соединения, химическая структура которых часто отвечает общей формуле Cn(H2O)n(т. е. углерод и вода, отсюда название). Углеводы первичные продукты фотосинтеза и основные исходные продукты биосинтеза других веществ в растениях. Составляют существенную часть пищевого рациона человека и многих животных. Подвергаясь окислительным превращениям, обеспечивают все живые клетки энергией (глюкоза и ее запасные формы крахмал, гликоген). Различают моно-, олиго- и полисахариды, а также сложные углеводы гликопротеиды, гликолипиды, гликозиды и др.
МОНОСАХАРИДЫ, простые углеводы, содержащие гидроксильные и альдегидную (альдозы) или кетонную (кетозы) группы. По числу атомов углерода различают триозы, тетрозы, пентозы и т. д. В живых организмах в свободном виде (кроме глюкозы и фруктозы) встречаются редко. В составе сложных углеводов (гликозидов, олиго- и полисахаридов и др.) присутствуют во всех живых клетках. ДИСАХАРИДЫ, углеводы, образованные остатками двух моносахаридов. В животных и растительных организмах распространены дисахариды: сахароза, лактоза, мальтоза, трегалоза. ПОЛИСАХАРИДЫ, высокомолекулярные углеводы, образованные остатками моносахаридов (глюкозы, фруктозы и др.) или их производных (напр., аминосахаров). Присутствуют во всех организмах, выполняя функции запасных (крахмал, гликоген), опорных (целлюлоза, хитин), защитных (камеди, слизи) веществ. Участвуют в иммунных реакциях, обеспечивают сцепление клеток в тканях растений и животных.
Функции углеводов Структурная (входят в состав оболочек клеток и субклеточных образований) Опорная (у растений) Резервная (запас гликогена и крахмала) Энергетическая Сигнальная (нервные импульсы) участвуют в защитных реакциях организма (иммунитет). Применяются в пищевой (глюкоза, крахмал, пектиновые вещества), текстильной и бумажной (целлюлоза), микробиологической (получение спиртов, кислот и других веществ сбраживанием углеводов) и других отраслях промышленности. Используются в медицине (гепарин, сердечные гликозиды, некоторые антибиотики).
Жиры ЖИРЫ, органические соединения, в основном сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот (триглицериды); относятся к липидам. Один из основных компонентов клеток и тканей живых организмов. Источник энергии в организме; калорийность чистого жира 3770 кДж/100 г. Природные жиры подразделяются на жиры животные и масла растительные.
Функции жиров: Структурная (входят в состав клеточных мембран) Энергетическая (1г кДж энергии) Запасающая Терморегуляторная Источник метаболической (эндогенной) воды Защитно-механическая (защита от повреждений) Каталитическая (входят в состав ферментов)
Нуклеиновые кислоты НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (полинуклеотиды), высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной (генетической) информации в живых организмах из поколения в поколение. В зависимости от того, какой углевод входит в состав нуклеиновой кислоты дезоксирибоза или рибоза, различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. Последовательность нуклеотидов в нуклеиновых кислотах определяет их первичную структуру.
Химическая структура. В зависимости от химической структуры углеводного компонента нуклеиновые кислоты делят на два типа: дезоксирибонуклеиновые и рибонуклеиновые; первые содержат дезоксирибозу, а вторые рибозу. Азотистые основания являются производными двух типов соединений пуринов и пиримидинов. Основаниями они называются потому, что обладают основными (щелочными) свойствами, хотя и слабыми. В составе ДНК встречаются два пуриновых аденин (А) и гуанин (G) и два пиримидиновых цитозин (С) и тимин (Т) основания. В составе РНК вместо тимина обычно встречается урацил (U). Согласно правилам международной номенклатуры эти основания записываются начальными буквами их названий на английском языке, хотя в русскоязычной литературе часто используются начальные буквы русских названий; соответственно А, Г, Ц, Т и У.
В молекулах нуклеиновых кислот нуклеотиды связаны между собой фосфодиэфирными связями (фосфатными «мостиками»), образующимися между остатками сахаров соседних нуклеотидов. Таким образом, цепи нуклеиновых кислот выглядят как остов из монотонно чередующихся фосфатных и пептозных групп, а основания можно рассматривать как присоединенные к нему боковые группы. Фосфатные остатки остова при физиологических значениях рН заряжены отрицательно. Пуриновые и пиримидиновые основания плохо растворимы в воде, то есть гидрофобны. О свойствах отдельных типов нуклеиновых кислот и их роли в процессах жизнедеятельности смотри в статьях Дезоксирибонуклеиновые кислоты и Рибонуклеиновые кислоты. Строение молекул ДНК и РНК
ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (ДНК), нуклеиновые кислоты, содержащие в качестве углеводного компонента дезоксирибозу. ДНК является основной составляющей хромосом всех живых организмов; ею представлены гены всех про- и эукариот, а также геномы многих вирусов. В нуклеотидной последовательности ДНК записана (кодирована) генетическая информация о всех признаках вида и особенностях особи (индивидуума) ее генотип. ДНК регулирует биосинтез компонентов клеток и тканей, определяет деятельность организма в течение всей его жизни.
РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК), семейство нуклеиновых кислот, содержащих в качестве углеводного компонента остаток рибозы. PНK присутствуют во всех живых клетках, участвуя в процессах, связанных с передачей генетической информации от дезоксирибонуклеиновой кислоты(ДНК) к белку. Из РНК образованы геномы многих вирусов. За редким исключением все PНK состоят из одиночных полинуклеотидных цепей. Их многомерные единицы монорибонуклеотиды содержат пуриновые аденин и гуанин и пиримидиновые основания цитозин и урацил.