Группа органических веществ выполняющих энергетическую функцию клетки в результате чего выделяется
Урок Бесплатно Органические вещества клетки. Белки. Жиры. Углеводы
Ведение
В клетках нашего организма помимо неорганических веществ содержатся органические вещества, которые необходимы клетке для построения ее структур и обеспечения нормальной жизнедеятельности не только отдельно взятой клетки, но и всего организма в целом.
Органические вещества, которые входят в состав живого организма, многообразны, и многие из них имеют очень сложное молекулярное строение.
Каждое сложное органическое вещество построено из повторяющихся единиц- мономеров.
Если мономеров в веществе большое количество, то такое вещество называют полимер ( от греч. «поли»- много, «мерос»- часть).
Если полимеры встречаются в природе в естественном виде, то есть входят в состав живых организмов, их называют биополимерами.
Количество мономеров в молекуле полимера может исчисляться от нескольких штук до десятков миллионов.
К примеру, молекула ДНК бактерий построена более чем из 3 млн мономеров (нуклеотидов).
Основные и наиболее важные группы органических веществ клетки:
Сегодня мы рассмотрим эти группы органических веществ, узнаем их строение и значение для организма.
Белки
Белки- это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Аминокислоты содержат в своём составе карбоксильную (-СООН) и аминогруппу (-NH2)
Молекулы белка могут содержать сотни и даже тысячи аминокислотных остатков.
А если молекула содержит до 100 аминокислотных остатков, то принято называть эту молекулу пептидом.
Также в состав белков входят углерод, водород, кислород и азот, сера.
Белок характеризуется определенной последовательностью аминокислот. Благодаря этой последовательности формируется химическая формула белка, то есть его структура.
Кроме определенной последовательности аминокислотных остатков, очень важна и трехмерная структура белка, которая формируется в результате сворачивания цепочки из аминокислот.
Аминокислотные остатки в белке связаны пептидной связью:
Выделяют четыре структуры белка:
Структуры белка
Строение
Типы химических взаимодействий(связи)
Примеры белков и графическое изображение
Первичная структура
(линейная)
Последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи
Альбумин, яичный белок, состоит из аминокислот. Мономеры связаны пептидными связями, молекула образует первичную, вторичную и третичную структуры
Скручивание в спираль первичной структуры белка, стабилизировано водородными связями и гидрофобными взаимодействиями
Водородные между пептидными группами (C=O…H–N) и гидрофобные связи
Альбумин- вареный яичный белок, кератин (в сухожилиях человека), коллаген (в волосах, ногтях)
Упаковка вторичной спирали в клубок- глобулу (в виде шарика), также встречается фибриллярная структура (в виде волокон)
Ковалентные связи, ионные (электростатические) взаимодействия (между противоположно заряженными аминокислотными остатками);
Объединение нескольких глобул в сложный комплекс
Фибриллярные и глобулярные белки:
Фибриллярные белки
Глобулярные белки
Представляет собой длинные, узкие закрученные нити
Имеет округлую, сферическую форму
Отчасти растворимы (образуют коллоидные растворы)
Коллаген (кожа, кости, зубы, сухожилия), кератин (волосы, ногти)
Гемоглобин (в эритроцитах), инсулин (гормон поджелудочной железы), каталаза (обеспечивает распад пероксида водорода в живых клетках)
Структура и функции
Коллаген существует в виде тройной спирали, механически стойкой и прочной.
Много в сухожилиях, связках, соединительной ткани, мышцах, коже и других тканях, испытывающих на себе сильное механическое воздействие, выполняют структурную и сократительную функцию
Выполняют различные функции в клетках.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Гемоглобин- белок содержащийся в кровяных клетках, эритроцитах, который переносит кислород и углекислый газ, обладает четвертичной структурой.
В связывании кислорода принимает участие непосредственно ион железа, который содержится в молекуле гемоглобина.
Оксид углерода СО (угарный газ) связывается с железом в сотни раз прочнее кислорода, поэтому угарный газ смертельно опасен для человека, поскольку лишает гемоглобин возможности присоединять кислород
Денатурация и ренатурация белков
Белки могут быть активны в организме и выполнять свою функцию только при определенных физических показателях.
Например, при повышении или понижении температуры, радиации, воздействии кислот естественная структура белка может нарушаться, что, в свою очередь, может привести к гибели всей клетки.
Процесс разрушения характерной для данного белка естественной структуры (вторичной, третичной, четвертичной), носит название денатурация.
Причиной денатурации является разрыв связей, стабилизирующих определенную структуру белка.
Как правило, при этом первичная структура белка не разрушается.
Пример денатурации является свертывание яичного белка при его варке.
Денатурация бывает обратимой и необратимой.
При варке яйца происходит необратимая денатурация, так как исходную структуру восстановить уже практически невозможно и происходит разрыв большого количества связей.
Обратимая денатурация происходит если возможно восстановление свойственной белку структуры.
Если белок подвергся обратимой денатурации, то при восстановлении нормальных условий среды он способен полностью восстановить свою структуру и, соответственно, свои свойства и функции.
Процесс восстановления структуры белка после денатурации называется ренатурацией.
Функции белков в организме связаны с пространственной структурой белка и зависят от последовательности аминокислот в белке.
Основные функции белков:
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Липиды (жиры)
Липиды— сборная группа биологических соединений, полностью или почти полностью нерастворимых в воде, но растворимых в органических растворителях и друг в друге.
Таким образом, липиды — это гидрофобные соединения, то есть их молекулы по своим свойствам «стремятся» избежать контакта с водой.
Липиды широко распространены в природе и являются обязательным компонентом каждой живой клетки и ее мембран.
Липиды в клетке образуются на гладкой эндоплазматической мембране.
Они образуют энергетический резерв организма и участвуют в передаче нервного импульса, в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов и др.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Особое место среди липидов занимают стероиды: полициклический спирт холестерол (чаще называемый холестерин) и его производные.
Холестерин и его эфиры с жирными кислотами входят в состав биологических мембран клеток животных, придавая им определенную «жесткость».
У растений и грибов холестерин не встречается, его место у растений занимает стероид стигмастерол, а у грибов- эргостерол.
У животных из холестерина образуются гормоны
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Органические соединения 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 – гормонов, пигментов, АТФ и многие другие.
В различные типы клеток входит неодинаковое количество органических соединений. В растительных клетках преобладают сложные углеводы – полисахариды, в животных – больше белков и жиров. Тем не менее, каждая из групп органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции.
Углеводы – широко распространены в живых клетках. В состав молекулы углеводов входит углерод, водород и кислород.
Углеводы выполняют ряд функций:
Липиды – жиры, жироподобные вещества:
Белки – обязательная составная часть всех клеток. В состав этих биополимеров входят 20 типов мономеров. Такими мономерами являются аминокислоты. Образование линейных молекул белков происходит в результате соединения аминокислот друг с другом. Карбоксильная группа одной аминокислоты сближается с аминогруппой другой, и при отщеплении молекулы воды между аминокислотными остатками возникает прочная ковалентная связь, называемая пептидной. Соединение, состоящее из большого числа аминокислот, называется полипептидом. Каждый белок по составу является полипептидом.
Нуклеиновые кислоты. В клетках имеются два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Нуклеиновые кислоты выполняют в клетке важнейшие биологические функции. В ДНК хранится наследственная информация обо всех свойствах клетки и организма в целом. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка.
Ферменты – выполняют роль катализаторов, это вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз. Каталитическую активность фермента обусловливает не вся его молекула, а только небольшой ее участок – активный центр, действие которого очень специфично. В одной молекуле фермента может быть несколько активных центров.
Витамины – биологически активные низкомолекулярные органические вещества – участвуют в обмене веществ и преобразовании энергии в большинстве случаев как компоненты ферментов.
Суточная потребность человека в витаминах составляет миллиграммы, и даже микрограммы. Известно более 20 различных витаминов.
Источником витаминов для человека являются продукты питания, в основном растительного происхождения, в некоторых случаях – и животного (витамин D, A). Некоторые витамины синтезируются в организме человека.
Недостаток витаминов вызывает заболевание – гиповитаминоз, полное их отсутствие – авитаминоз, а излишек – гипервитаминоз.
Гормоны – вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции и некоторыми нервными клетками – нейрогормонами. Гормоны способны включаться в биохимические реакции, регулируя процессы метаболизма (обмена веществ и энергии).
Биология
Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке
Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера
. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке
Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке
План урока:
Неорганические вещества, их роль в клетке
Всякий организм содержит определенный набор химических элементов, количество которых неодинаково. Познакомимся на схеме с классификацией элементов.
Из схемы видно, что самое большое количество в клетке приходится на макроэлементы. Все они имеют огромное значение для нормальной работы организма. Макроэлементы представлены следующими химическими элементами: кислородом (75%), углеродом (15%), водородом (8%), азотом (3%). Они являются основой жизни на всей планете.
Микроэлементы в организме представлены в небольшом количестве. Однако, они также выполняют свою роль в организме. Микроэлементы входят в состав ферментов и гормонов, содержатся в тканях, принимают участие в процессах обмена веществ.
Все химические элементы составляют вещества, которые представлены двумя группами. Познакомимся с ними на схеме.
Остановимся подробнее на неорганических веществах.
В численном отношении первое место среди неорганических веществ клетки принадлежит воде. Ее содержание колеблется в зависимости от вида организма, условий его местообитания, типа клеток и их функционального состояния. В общем содержание воды в клетке составляет от 40% до 95%.
Причем с возрастом количество воды в клетках любого организма заметно снижается. Соответственно, чем выше функциональная активность клеток и организма в целом, тем больше содержание в них воды, и наоборот.
Наличие воды – обязательное условие жизненной активности клетки. Она составляет основную часть цитоплазмы, поддерживает ее структуру. Роль воды определяется ее физическими и химическими свойствами.
Рассмотрим основные свойства воды:
Гидрофильные вещества имеют хорошую растворимость, так как состоят из частиц, способных при растворении отделяться друг от друга. С такими соединениями вы знакомились в курсе химии 9 класса, их называют ионные.
К ним относят такие классы неорганических соединений как соли, щелочи, кислоты и некоторые другие вещества.
В растворе молекулы или ионы данных соединений имеют возможность быстро передвигаться, что обеспечивает их высокую реакционную способность. При этом вода выполняет в клетке роль среды, в которой осуществляются химические реакции.
Гидрофобные вещества плохо либо вообще не растворимы в воде. К ним относят липиды, нуклеиновые кислоты, кое-какие углеводы, а также белки.
Значительную роль в организме играет и еще одна группа неорганических веществ – минеральные соли.
Все минеральные вещества могут быть в виде ионов или твердом состоянии. К примеру, цитоплазма содержит соли кальция, фосфора, кремния. Эти элементы используются для формирования опорных структур клетки – раковины моллюсков, хитиновый покров членистоногих.
Хитиновый покров жука носорога
Минеральные вещества в организме распадаются на ионы: катионы и анионы. Они поддерживают кислотно-щелочной баланс цитоплазмы, обеспечивают тургор [1] клеточных оболочек, оказывают влияние на возбудимость нервной и мышечной ткани, активируют ферменты.
Органические вещества, их роль в клетке
Основу жизни на планете составляют органические вещества. Они представлены белками, жирами, углеводами, а также нуклеиновыми кислотами.
Первостепенной группой органических веществ организма считаются углеводы. Клетка животных содержит углеводов 1,5-2%, в клетке растений их количество достигает 86-91%.
Познакомимся с группами углеводов на рисунке.
Состав моносахаридов представлен тремя или более атомами углерода. Примером этой группы могут считаться глюкоза, фруктоза, рибоза, а также дезоксирибоза. Все моносахариды – это бесцветные кристаллические вещества со сладким вкусом, имеют хорошую растворимость.
Как большинство углеводов, моносахариды снабжают организм энергией, а также принимают участие в синтезе веществ. Рибоза и дезоксирибоза являются составными компонентами нуклеиновых кислот и АТФ.
Моносахаридом является и глюкоза, которая считается составной частью полисахаридов – крахмала, целлюлозы, гликогена. Фруктоза же входит в состав олигосахаридов, к примеру, сахарозы.
Соответственно, углеводы, образованные двумя и более моносахаридами получили название олигосахаридов, примерами которых считаются сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар).
Свойствами олигосахариды схожи с моносахаридами. К примеру, они имеют хорошую растворимость, а также сладкий вкус. С ростом числа мономеров в составе, растворимость олигосахаридов снижается, теряется сладкий вкус.
Полисахариды образуются большим количеством моносахаридов, соединенных ковалентными связями. Полисахаридами являются крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Полисахариды как вещества обладают сладким вкусом, а также отличной растворимостью. Однако, с возрастанием числа мономеров эти свойства ослабевают.
В живых организмах углеводы выполняют следующие функции:
Липиды включают в себя большую группу жиров и подобных им веществ. По физическим свойствам они являются гидрофобными веществами, то есть не растворяются в воде.
Содержание этих веществ различается, посмотрим на рисунке.
Строение липидов отличается, поэтому чаще всего различают две группы: простые и сложные.
Простыми липидами считаются нейтральные жиры, состав которых представлен остатками жирных кислот, молекулой глицерина. Данные соединения при комнатной температуре бывают твердыми и жидкими. Твердые нейтральные жиры чаще всего характерны для животных и встречаются у обитателей северных широт. Жидкие липиды или масла содержатся в клетках растений, например, у подсолнечника, облепихи, оливок.
К простым липидам, помимо нейтральных жиров, принадлежат также и воска.
Представляют они собой сложные эфиры, состоящие из жирных кислот, а также многоатомных спиртов. Данная группа липидов выполняет в организме защитную функцию, предохраняя от внешнего воздействия различные органы. Восковой слой встречается у животных на коже, шерсти, перьях, а у растений – на листьях, стебле, плодах.
Сложные липиды образованы простыми жирами, которые формируют комплексы с иными веществами. К примеру, в фосфолипидах содержатся простые липиды, а также остаток фосфорной кислоты.
Данная группа жиров имеет большое значение в организме. Фосфолипиды считаются основной составляющей клеточных мембран, осуществляя защитную функцию. В организме они не вырабатываются, поступают только с пищей, поэтому фосфолипиды являются незаменимыми соединениями.
Липиды выполняют важные функции в организме. Рассмотрим их.
Строение и функции белков
Белки считаются сложными органическими соединениями, в составе которых преобладают аминокислоты. В жизни всех организмов эти вещества имеют первостепенное значение, поэтому их содержание составляет 50-80%.
Структурными единицами белков считаются аминокислоты, соединяющиеся в цепочки. Молекулы данных соединений представляет длинную цепь, состоящую из 50-1500 аминокислот скрепленных пептидной связью.
Аминокислоты выстраиваются в определенной последовательности, образуя полипептидную цепочку белка. Причем не всегда это просто цепочка, часто белки образуют различные конфигурации в пространстве. Поэтому принято выделять несколько уровней организации белковой молекулы.
Последовательная линейная цепочка аминокислот белковой молекулы является простейшим уровнем организации, названная первичной структурой. Она специфична для каждого белка, определяет его свойства, а также функции.
Под влиянием различных факторов происходит трансформация структуры белка вследствие разрыва связей. Такой процесс получил обозначение денатурация белка.
Денатурацию белка способны вызывать различные физические, а также химические факторы, к примеру, температура, облучение, влияние химических веществ. Причем денатурация структуры белка способна быть обратимой, а может, и нет.
По своему составу и строению белки различаются. Познакомимся с классификацией белков. Часто их делят на две группы: простые и сложные белки или протеины и протеиды.
В состав простых белков входят только аминокислоты. К ним относятся альбумины (сыворотка крови), глобулины (фибриноген крови), гистоны (составные компоненты гемоглобина).
В сложные белки помимо аминокислот входят и некоторые иные соединения – углеводы, липиды. Сложными белками являются фосфопротеины (казеин молока), гликопротеины (плазма крови).
Белки выполняют в клетке ряд значительных функций.
Остановимся на них подробнее.
В природе существует значительное число белков, которые отличаются по строению и функциям. Между тем, роль белков огромна для организмов, они считаются основой жизни на планете.
Нуклеиновые кислоты. АТФ
Нуклеиновые кислоты – биополимеры, способствующие хранению и передаче наследственных данных.
Макромолекулы нуклеиновых кислот выявлены в 1869г швейцарским ученым Ф. Мишером в лейкоцитах, содержащихся в гное. Затем данные соединения найдены в клетках абсолютно всех существ.
Как и белки, нуклеиновые кислоты считаются биополимерами. Их мономером стал нуклеотид, строение его представлено на рисунке.
Мономеры соединяются и образуют полинуклеотидную цепь за счет ковалентных связей, появляющихся между углеводом одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.
Имеется 2 типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Отличия в наименованиях говорят о разном строении: молекула ДНК включает углевод дезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу.
Познакомимся со строением ДНК и РНК на рисунке.
Наиболее сложное строение наблюдается у молекулы ДНК, представляющей конфигурацию из двух цепочек, скрученных спирально.
Выделяют 4 типа разнообразных нуклеотидов в молекуле ДНК, но из-за различной их очередности в цепи достигается колоссальное обилие нуклеиновых кислот.
Соединяются 2 полинуклеотидные цепи в одну молекулу при помощи водородных связей, возникающих между азотистыми основаниями. Рассмотрим принцип их объединения на рисунке.
Благодаря особенностям строения протяженность молекулы ДНК может достигать сотен тысяч нанометров, что намного больше самой крупной молекулы белка. В клетке ДНК содержится в ядре, где входит в состав хромосом, а также есть в митохондриях и пластидах. Основной функцией ДНК считается хранение наследственной информации.
Строение РНК более простое –молекула представлена одной цепью нуклеотидов, закрученной в спираль. Различают три типа РНК.
В любой клетке содержатся такие органические соединения как аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Молекула АТФ снабжает энергией большинство реакций, с ее помощью клетка движется, осуществляется синтез веществ.
Любое вещество играет конкретную роль в протекании жизненных процессов. Нехватка какого-либо вещества способно приводить к нарушению данных процессов. Чтобы этого не происходило, организм приспособился самостоятельно поддерживать постоянство состава своей внутренней среды. Обеспечивается это с помощью нервной и гуморальной регуляции организма. Вспомнить, как осуществляются эти процессы, вы можете, обратившись к уроку Организм как единое целое.
Словарь
Тургор – напряженное состояние клеточных оболочек, возникающее вследствие разного давления.
Конспект для подготовки к ЕГЭ по биологии на тему «Химический состав клетки»
ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ
Химические элементы, входящие в состав клетки и выполняющие какие – либо функции, называют биогенными. Все клетки живых организмов сходны по химическому составу. Из всех элементов периодической системы Д.И. Менделеева в организме человека обнаружено 80 постоянно присутствующих, из них 25 необходимы для нормальной жизнедеятельности.
Все присутствующие в клетке элементы делятся, в зависимости от ихсодержания в клетке, на группы:
Живую клетку отличают 2 особенности: в ней много воды, в которой все вещества растворены; и много органических веществ. Изучение химического состава клетки показало, что в живых организмах нет никаких особых химических элементов, свойственных только им. Именно в этом проявляется единство химического состава живой и неживой природы.
Клетка состоит из органических и неорганических веществ.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ
Это вода, соли, кислоты, основания (составляют 1- 1,5% массы клетки).
Молекула воды представляет собой диполь – на одном конце «–» заряд, на другом «+» заряд, но в целом молекула электронейтральна. Между отдельными молекулами воды образуются водородные связи, определяющие физические и химические свойства воды.
Физические свойства воды: так как молекулы воды полярны, то вода обладает свойством растворять полярные молекулы других веществ.
Вещества растворимые в воде, называются гидрофильными (соли, кислоты, спирты, белки, углеводы).
Вещества, нерастворимые в воде называются гидрофобными (жиры и жироподобные вещества).
Полярность молекулы воды, способность образовывать водородные связи объясняет её высокую удельную теплоемкость. Вследствие этого в живых организмах не происходит резких колебаний температуры. Это свойство воды обеспечивает поддержание теплового баланса в организме.
Придает упругость и объем клетке
Участвует в реакциях гидролиза – это реакции расщепления органических соединений до простых.
Источник водорода и кислорода при фотосинтезе
По жидкой цитоплазме передвигаются вещества в организме
При участии воды осуществляется терморегуляция
Соли диссоциируют на катионы и анионы. Наиболее значимые из них:
Соединения азота служат источником минерального питания растений, биосинтеза белков
Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ, фосфолипидов, костей, хитинового покрова членистоногих
Ионы кальция входят в состав костей, кальций также необходим для мышечного сокращения и свертываемости крови
Ионы калия участвуют в проведении нервного импульса,
Магний входит в состав хлорофилла
Цинк входит в состав гормона поджелудочной железы инсулина
Железо входи в состав гемоглобина
Йод входит в состав гормонов щитовидной железы.
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ
К основным органическим веществам клетки относятся белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ.
Углеводы – это органические вещества, в состав которых входят С, Н, О.
В растительных клетках углеводов больше, чем в животных.
Углеводы делятся на 3 группы:
ПРОСТЫЕ САХАРА – МОНОСАХАРИДЫ состоят из одной молекулы. Это бесцветные, кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, имеют сладкий вкус. Среди них выделяют:
– Рибоза входит в состав РНК и АТФ;
– Дезоксирибоза в составе ДНК;
– Глюкоза (виноградный сахар) основной первичный источник энергии в клетке. Содержится в плодах, крови;
– Фруктоза содержится в мёде, фруктах;
– Галактоза содержится в молоке.
ДИСАХАРИДЫ – состоят из 2-х остатков моносахаридов. Гидрофильные и сладкие на вкус. Среди них выделяют:
– Сахароза широко распространена в растениях.
– Лактоза (молочный сахар) входит в состав молока млекопитающих.
– Мальтоза – это основной структурный элемент крахмала и гликогена.
ПОЛИСАХАРИДЫ – высокомолекулярные соединения, состоящие из большого числа остатков моносахаридов. Не имеют сладкого вкуса и гидрофобны.
– Хитин – входит в состав клеточных стенок грибов и наружных покровов членистоногих. Это неразветвленный полимер.
– Гликоген (животный крахмал) – запасное вещество у животных и человека. Он более ветвистый, чем крахмал и хорошо растворимый в воде .
– Целлюлоза (клетчатка) – полимер, образованный остатками глюкозы. Входит в состав клеточной стенки растений.
– Муреин – входит в состав клеточной стенки бактерий.
Структурная или строительная – углеводы участвуют в построении ряда клеточных структур. Например, целлюлоза входит в состав клеточной стенки растений, а в сочетании с белками (гликопротеиды) входят в состав костей, хрящей, связок. Простые сахара входят в состав ДНК и РНК, муреин составляет основу клеточной стенки бактерий, а хитин – основа наружного покрова у членистоногих и клеточной стенки грибов.
Энергетическая – углеводы служат источником энергии, которая расходуется на деление клетки, биосинтез белка, движение и функционирование клеток. При окислении 1 г углеводов освобождается 17,6 кДЖ энергии.
Защитная функция – слизь богата углеводами, она предохраняет стенки внутренних полых органов. Хитиновый покров защищает членистоногих от повреждений, клеточные стенки бактерий, грибов и растений также выполняют защитную функцию.
Опорная функция – целлюлоза в составе клеточной стенки осуществляют функцию опоры и каркаса.
Запасающая функция – при избытке углеводы запасаются в виде крахмала в растительных клетках, у человека и животных – это животный крахмал – гликоген.
Они гидрофобны, но хорошо растворимы в органических растворителях. Присутствуют во всех клетках.
Воска – это сложные эфиры. Восковым налетом покрыты листья и плоды многих растений, воск используется в строительстве пчелиных сот, воском покрыта кожа и шерсть млекопитающих, перья птиц. Функция – смягчение волос, придание эластичности перьям и водоотталкивающих свойств у водоплавающих птиц.
Фосфолипиды – по структуре сходны с жирами, но в их молекуле есть несколько остатков фосфорной кислоты. Они составляют основу билипидного слоя цитоплазматической мембраны.
Липиды + белки = липопротеины (в такой форме жиры переносятся кровью и лимфой)
6)Липиды + углеводы = гликолипиды (компоненты мембран хлоропластов)
Стероиды – это гормоны, имеющие липидную природу (у человека это половые гормоны, гормоны надпочечников).
Энергетическая функция – половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления (расщепления) жиров. Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка.
Запасающая функция – жиры запасаются в семенах растений (подсолнечник, лен и т.д.), а также в виде подкожного жирового слоя у животных, обитающих в условиях холодного климата.
Источник эндогенной воды – в организме накапливается так называемый бурый жир, при окислении (расщеплении) которого выделяется незначительное количество воды. Эта метаболическая вода очень важна для некоторых обитателей пустыни, в частности для верблюдов, способных длительное время обходиться без воды. Животные, впадающие в спячку, такие как медведи и сурки, также получают необходимую для жизнедеятельности воду в результате окисления жиров. У человека бурый жир находится между лопатками и в области шеи.
Теплоизоляционная (или функция теплоизоляции) – подкожный жир плохо проводит тепло, поэтому оно сохраняется в организме, что позволяет им выжить в условиях холодного климата. У китообразных подкожный слой жира способствует плавучести.
Защитная функция – подкожный жировой слой защищает от механических повреждений и охлаждения.
Регуляторная функция – ряд гормонов, например, кортизон – гормон надпочечников, а также половые гормоны являются липидами. А также есть жирорастворимые витамины А, D, E, К.
Каталитическая функция стоит на первом месте!
2. Структурная или строительная функция:
Белки входят в состав всех клеточных и внеклеточных структур. Белки образуют клеточный скелет. Белки гистоны вместе с ДНК образуют хромосомы. Примеры: коллаген входит в состав сухожилий, кератин в состав волос и ногтей.
Двигательная или сократительная функция :
Актин и миозин – это белки мышц, осуществляют сокращение мышц. Двигательные белки входят в состав жгутиков, ресничек животных, бактерий, водорослей. Белки веретена деления обеспечивают движение хромосом от экватора к полюсам клетки во время деления.
Белки, встроенные в мембрану клетки, способны менять свою структуру в ответ на раздражение. Тем самым передаются сигналы из внешней среды внутрь клетки.
Общая формула аминокислоты
В основе взаимодействия аминокислот между собой лежит образование прочной пептидной связи:
СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БЕЛКОВ
Первичная ( I ) структура белков.
Вторичная ( I I) структура белков.
Имеет вид спирали. Такая структура удерживается благодаря большому количеству непрочных водородных связей.
Вторичная структура белка
Третичная ( III ) структура белка.
Третичная структура белка.
Четвертичная ( IV ) структура.
Определение: четвертичная структура белка представляет собой способ взаимного расположения в пространстве полипептидных цепей в молекуле белка, необходимый для проявления специфических функций.
Четвертичная структура гемоглобина.
Денатурация – это разрушение природной структуры белка, при этом белок теряет свои биологические свойства.Денатурацию могут вызвать высокие или низкие температуры, сильные кислоты и основания и др. Если первичная структура не разрушена, то возможна ренатурация – восстановление исходной структуры белка.
В качестве оснований в ДНК содержаться : аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц). В РНК вместо Т содержится урацил ( У ). Мономеры в нуклеиновых кислотах связаны между собой ковалентными связями.
Какова роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка?
1) В ДНК содержится информация о первичной структуре молекул белка.
2) Эта информация переписывается на молекулу и-РНК, которая переносит ее из ядра к рибосоме, т. е. и-РНК служит матрицей для сборки молекул белка.
3) т-РНК присоединяют аминокислоты и доставляют их к месту синтеза белка — к рибосоме.
Принципы строения ДНК :
В 1953 г. Уотсон и Крик предложили пространственную модель структуры ДНК, которая представляет собой правовинтовую спираль, образованную 2-мя полинуклеотидными цепями, закрученными друг относительно друга и вокруг общей оси.
Установление структуры ДНК позволило решить ряд проблем.
1) Проблема хранения наследственной информации. Решение: ДНК состоит из нуклеотидов, последовательность которых хранит и кодирует наследственную информацию.
2) Проблема передачи информации. Решение: ДНК состоит из двух комплементарных цепей и способна к самоудвоению с последующим расхождением по клетке. Решение – сначала наследственная информация удваивается, а затем передается потомству в первоначальном виде.
3) Проблема разнообразия наследственной информации. Каким образом всего 4 нуклеотида определяют различия между организмами? Решение: Количество нуклеотидов в ДНК насчитывает сотни тысяч. Они могут чередоваться в различной последовательности. Новая последовательность нуклеотидов определяет новый набор генетических признаков организма.
ДНК может находиться в линейной и кольцевой формах. Все одноцепочечные молекулы – кольцевые (хромосомы некоторых бактерий, геномы вирусов, большинство митохондриальных и хлоропластных ДНК). У прокариот ДНК расположена в цитоплазме.
Двухцепочечные молекулы ДНК – линейные, составляют основу хромосом эукариот. Содержание ДНК в клетке строго постоянно. У эукариот ДНК в основном находится в ядрев виде плотно упакованных, скрученных структурах – хромосомах.
Функции РНК : играет роль в трансляции (считывании) генетической информации с образованием белков. РНК предст. собой линейные полинуклеотиды с тем же принципом организации, что и ДНК. РНК в отличие от ДНК молекулы лабильные, то есть неустойчивые, подвижные, способные к образованию петель. Свою функцию РНК способна выполнять только в одноцепочечном состоянии.
Виды РНК : матричная или информационная, рибосомальная, транспортная.
1) иРНК (матричная или информационная) синтезируется с ДНК в ядре и выходит в цитоплазму, она содержит информацию о составе полипептидной цепи белка. Она имеет несколько областей с различной функцией: 1 ) инициирующий кодон АУГ с него начинается биосинтез белка; 2) кодирующая часть – содержит информацию о последовательности аминокислот в белке; 3) стоп кодон, на нем заканчивается биосинтез; Зрелые мРНК находятся в цитоплазме.
3) рРНК (рибосомальная) – синтезируется в ядрышках и вместе с белками составляют большую и малую субъединицы рибосом. Это самая крупная РНК.
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – это основной источник энергии для клеток живых организмов. АТФ состоит из аденина, сахара рибоза и трёх остатков фосфорной кислоты, которые соединены друг с другом высокоэнергетическими или, по-другому, макроэргическими (богатыми энергией) связями.
При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты образуется АДФ (аденозиндифосфорная кислота), а если отщепляется два остатка фосфорной кислоты, то образуется АМФ (аденозинмонофосфорная кислота). Реакция отщепления каждого остатка фосфорной кислоты сопровождается выделением 40 кДЖ энергии. АТФ имеет 2 макроэргические связи (на схеме показаны красным цветом).
АТФ образуется в митохондриях в ходе кислородного этапа энергетического обмена. АТФ расходуется на различные процессы в клетке, например биосинтез белка, деление клетки, функционирование, движении и т.д.
Таким образом, АТФ является универсальным аккумулятором энергии в живых организмах.