Краткий конспект. Тема "Химический состав клетки. Органические соединения: белки, углеводы, липиды"

Химический состав клетки.

Органические соединения: белки, углеводы, липиды

Белки

Белки – это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Все белки живых организмов построены из 20 аминокислот.

Каждая аминокислота состоит из углеводородного радикала, соединенного с карбоксильной группой, имеющей кислотные свойства (-СООН), и аминогруппой (-NH₂), обладающей основными свойствами. Аминокислоты отличаются одна от другой только радикалами. Аминокислоты соединяются друг с другом в длинные цепочки пептидными связями, возникающие между углеродом кислотной и азотом основной групп (-СО-НN-) с выделением молекулы воды. Соединения из небольшого числа аминокислот называют полипептидом.

В строении молекулы белков различают четыре уровня организации:

- Первичная структура – строго определенная последовательность аминокислот, соединенных пептидными связями.

- Вторичная структура – полипептидная цепь, закрученная в спираль, спиральная структура поддерживается водородными связями. Это малопрочные связи, но многократно повторенные, создают довольно прочное соединение. Функционирование в виде закрученной спирали характерно для фибриллярных белков (коллаген, фибриноген, миозин, актин и др.)

- Третичная структура – сворачивание спирали в сложную конфигурацию – глобулу, поддерживаемая дисульфидными связями (-S—S-), возникающими между радикалами серосодержащей аминокислоты – цистеина и др. связями (водородными, ионными, гидрофобными). Многие белковые молекулы становятся функционально активными только после приобретения глобулярной (третичной) структуры.

- Четвертичная структура – комплекс из нескольких молекул белка (химические связи могут быть различные).

Под влиянием сильных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, тепловых и лучевых воздействий и др. факторов разрушается структурная организация белка. Этот процесс называется денатурацией. Денатурация может быть обратимой (частичное нарушение четвертичной, третичной и вторичной структуры белка с сохранением первичной) и необратимой (разрушение всех структур). Белок при этом теряет биологическую активность.

Функции белков в клетке:

1. Каталитическая (ферментативная) – белки-ферменты в десятки и сотни тысяч раз ускоряют течение биохимических реакций. Каждый фермент может катализировать только одну реакцию, т.е. действие ферментов строго специфично.

2. Структурная – входят в состав внутриклеточных структур и тканей. Например, коллаген и эластин входит в состав костей‚ сухожилий‚ хрящей; кератин входит в состав эпидермиса и его производных (волосы‚ рога‚ перья).

3. Энергетическая – при расщеплении 1 гр. белка до конечных продуктов обмена веществ (СО₂, Н₂О, NH₃) выделяется 17,6 кДж энергии.

4. Двигательная функция – белки актин и миозин обеспечивают процессы мышечного сокращения и сокращения ресничек, жгутиков и др.

5. Транспортная функция – белки осуществляют перенос многих веществ в клетке и организме. Так белок гемоглобин переносит О₂ в крови.

6. Защитная функция белков связана с выработкой лейкоцитами белковых веществ – антител в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов. Антитела связывают, нейтрализуют и разрушают несвойственные организму соединения. Защитной функцией является и участие белков фибриногена и тромбина в процессах свертывания крови.

7. Регуляторная – гормоны белковой природы – инсулин и глюкагон регулируют обмен глюкозы.

8. Сигнальная (рецепторная) функция – выполняют гликопротеины плазмалеммы – изменение структуры белковых молекул под влиянием факторов окружающей среды – сигнализируют клетке об этих изменениях.

Углеводы

Вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода, состав которых можно выразить формулой Сn(H₂O)m.

Углеводы можно разделить на три класса:

Моносахариды – в Олигосахариды – Полисахариды –

зависимости от числа (например, дисахариды) образуются путём

углеродных атом в их объединяют в одной соединения многих

молекуле различают молекуле от двух до моносахаридов и

триозы (3С), тетрозы 10 моносахаридов. Так, имеют формулу (4С), пентозы (5С), пищевой сахар (сахароза) (С₆Н₁₀О₅)n.

гексозы (6С). состоит из молекул Например:

Наиболее глюкозы и фруктозы. крахмал, гликоген,

распространены пентозы Лактоза – молочный целлюлоза, хитин.

(рибоза, дезоксирибоза) сахар состоит из

и гексозы (глюкоза и молекулы глюкозы

фруктоза). и галактозы.

Свойства: Свойства: Свойства:

Малые молекулы легко Малые молекулы. Макромолекулы

растворяются в воде. Растворимы в воде. нерастворимы или Представлены Кристаллизуются. растворимы в воде.

кристаллическими Сладкие на вкус. Не кристаллизуются.

формами, сладкие на Не сладкие на вкус.

вкус.

Функции углеводов:

1. Энергетическая – основной источник для организма. При полном расщеплении 1гр. углеводов до Н₂О и СО₂, выделяется 17,6 кДж энергии.

2. Строительная (структурная) функция – входят в состав клеточной стенки растений (целлюлоза), полисахариды служат одним из компонентов соединительной, костной, хрящевой тканей, углеводы и их производные входят в состав всех тканей и органов.

3. Функция запаса питательных веществ – накапливается в виде крахмала у растений и гликогена у животных.

4. Защитная – вязкие секреты – слизи, выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными (гликопротеиды – соединения углеводов и белков). Они предохраняют стенки внутренних органов (пищевод, кишечник, желудок, бронхи) от механических повреждений и проникновения микроорганизмов.

Липиды

К липидам относятся жиры и жироподобные вещества (липоиды). Жиры – это соединения глицерина и высокомолекулярных жирных кислот, а липоиды – жирных кислот и многоатомных спиртов.

Эти соединения нерастворимы в воде (гидрофобны), но растворимы в органических растворителях. Содержание жиров в клетке колеблется от 5-15%, а в клетках подкожно-жировой клетчатки – до 90%.

Функции липидов:

1. Строительная (структурная) – бислой липидов (преимущественно фосфолипидов – жироподобные вещества, у которых одна молекула жирной кислоты замещена на остаток фосфорной кислоты) образуют основу всех мембран клеток, а также входят в состав оболочек нервных клеток.

2. Энергетическая – при полном распаде 1г жира выделяется 39 кДж энергии, что в два раза больше по сравнению с углеводами и белками.

3. Функция запасания питательных веществ – накапливаясь в жировой ткани животных и в плодах и семенах растений.

4. Защитная функция – защищают органы от механических повреждений (например, почки находятся в жировом футляре).

5. Теплоизоляционная функция – накапливаясь в подкожно-жировой клетчатке некоторых животных (киты, тюлени) поддерживают постоянную температуру тела.

6. Функция поставщика эндогенной воды: при окислении 100 г жира выделяется 110 мл воды. Благодаря чему, возможно существование пустынных животных – верблюды

7. Липоиды (воскоподобные вещества) покрывают тонким слоем листья растений.