Organinės medžiagos. Angliavandeniai
1 klausimas. Kokie cheminiai junginiai vadinami angliavandeniais?
Angliavandeniai yra didelė natūralių organinių junginių grupė. Angliavandeniai skirstomi į tris pagrindines klases: monosacharidus, disacharidus ir polisacharidus. Disacharidas yra dviejų monosacharidų junginys; Polisacharidai yra monosacharidų polimerai. Angliavandeniai gyvuose organizmuose atlieka energijos, kaupimo ir konstravimo funkcijas. Pastarasis ypač svarbus augalams, kurių ląstelės sienelę daugiausia sudaro celiuliozės polisacharidas. Būtent senovės gyvų būtybių (prokariotų ir augalų) angliavandeniai tapo iškastinio kuro – naftos, dujų, anglies – formavimosi pagrindu.
2 klausimas. Kas yra mono- ir disacharidai? Pateikite pavyzdžių.
Monosacharidai yra angliavandeniai, kuriuose anglies atomų skaičius (n) yra palyginti mažas (nuo 3 iki 6-10). Monosacharidai paprastai egzistuoja cikliškai; svarbiausios iš jų yra heksozės (n = 6) ir pentozės (n = 5). Heksozėms priskiriama gliukozė, kuri yra svarbiausias augalų fotosintezės produktas ir vienas pagrindinių gyvūnų energijos šaltinių; Taip pat plačiai paplitusi fruktozė – vaisių cukrus, suteikiantis vaisiams ir medui saldų skonį. Pentozė ribozė ir dezoksiribozė yra nukleorūgščių dalis. Jei du monosacharidai yra sujungti vienoje molekulėje, toks junginys vadinamas disacharidu. Disacharido komponentai (monomerai) gali būti vienodi arba skirtingi. Taigi dvi gliukozės sudaro maltozę, o gliukozė ir fruktozė sudaro sacharozę. Maltozė yra tarpinis krakmolo virškinimo produktas; cukrus – tas pats cukrus, kurį galite nusipirkti parduotuvėje.
3 klausimas. Koks paprastasis angliavandenis yra krakmolo, glikogeno, celiuliozės monomeras?
Monosacharidai jungiasi vienas su kitu ir sudaro polisacharidus. Labiausiai paplitę polisacharidai (krakmolas, glikogenas, celiuliozė) yra ilgos ypatingu būdu sujungtos gliukozės molekulių grandinės. Gliukozė yra heksozė (cheminė formulė C 6 H 12 0 6) ir turi keletą OH grupių. Tarp jų užmegzdamos ryšius, atskiros gliukozės molekulės gali sudaryti linijinius (celiuliozė) arba šakojančius (krakmolo, glikogeno) polimerus. Vidutinis tokio polimero dydis yra keli tūkstančiai gliukozės molekulių.
4 klausimas. Iš kokių organinių junginių susideda baltymai?
Baltymai yra heteropolimerai, susidedantys iš 20 rūšių aminorūgščių, sujungtų viena su kita specialiais, vadinamaisiais peptidiniais ryšiais. Aminorūgštys yra organinės molekulės, turinčios bendrą struktūrą: anglies atomą, sujungtą su vandeniliu, rūgšties grupę (-COOH), amino grupę (-NH 2) ir radikalą. Skirtingos aminorūgštys (kiekviena turi savo pavadinimą) skiriasi tik radikalo struktūra. Peptidinis ryšys susidaro dėl rūgščių grupės ir dviejų amino rūgščių, esančių viena šalia kitos baltymo molekulėje, sujungimo.
5 klausimas. Kaip susidaro antrinė ir tretinė baltymo struktūros?
Aminorūgščių grandinė, sudaranti baltymo molekulės pagrindą, yra jos pirminė struktūra. Vandeniliniai ryšiai susidaro tarp teigiamai įkrautų amino grupių ir neigiamai įkrautų aminorūgščių rūgščių grupių. Dėl šių ryšių susidarymo baltymo molekulė susilanksto į spiralę.
Baltymų spiralė yra antrinė baltymo struktūra. Kitame etape dėl aminorūgščių radikalų sąveikos baltymas susilanksto į rutulį (globulę) arba siūlą (fibrilę). Ši molekulės struktūra vadinama tretine; Būtent tai yra biologiškai aktyvi baltymo forma, turinti individualų specifiškumą ir specifinę funkciją.
6 klausimas. Įvardykite jums žinomas baltymų funkcijas.
Baltymai gyvuose organizmuose atlieka itin įvairias funkcijas.
Viena iš gausiausių baltymų grupių yra fermentai. Jie veikia kaip cheminių reakcijų katalizatoriai ir dalyvauja visuose biologiniuose procesuose.
Daugelis baltymų atlieka struktūrinę funkciją, dalyvauja ląstelių membranų ir organelių formavime. Baltymų kolagenas yra kaulų ir jungiamojo audinio tarpląstelinės medžiagos dalis, o keratinas yra pagrindinis plaukų, nagų ir plunksnų komponentas.
Baltymų susitraukimo funkcija suteikia organizmui galimybę judėti per raumenų susitraukimą. Ši funkcija būdinga baltymams, tokiems kaip aktinas ir miozinas.
Transportiniai baltymai suriša ir perneša įvairias medžiagas tiek ląstelės viduje, tiek visame kūne. Tai apima, pavyzdžiui, hemoglobiną, kuris perneša deguonies ir anglies dioksido molekules.
Hormoniniai baltymai atlieka reguliavimo funkciją. Baltymai yra augimo hormono pobūdžio (jo perteklius vaikui sukelia gigantizmą), insulinas, hormonai, reguliuojantys inkstų veiklą ir kt.
Apsauginę funkciją atliekantys baltymai yra nepaprastai svarbūs. Imunoglobulinai (antikūnai) yra pagrindiniai imuninių reakcijų dalyviai; jie apsaugo organizmą nuo bakterijų ir virusų. Fibrinogenas ir daugybė kitų kraujo plazmos baltymų užtikrina kraujo krešėjimą, stabdo kraujo netekimą. Medžiaga iš svetainės
Baltymai pradeda atlikti savo energetinę funkciją, kai maiste yra jų perteklius arba, priešingai, kai ląstelės smarkiai išsenka. Dažniau stebime, kaip maisto baltymai, virškinami, suskaidomi į aminorūgštis, iš kurių vėliau susidaro organizmui reikalingi baltymai.
7 klausimas. Kas yra baltymų denatūravimas? Kas gali sukelti denatūraciją?
Denatūracija yra baltymo molekulės normalios ("natūralios") struktūros praradimas: tretinės, antrinės ir net pirminės struktūros. Denatūruojant išsivynioja baltymų spiralė ir spiralė; vandenilis, o tada peptidiniai ryšiai sunaikinami. Denatūruotas baltymas negali atlikti savo funkcijų. Denatūracijos priežastys yra aukšta temperatūra, ultravioletinė spinduliuotė, stiprių rūgščių ir šarmų, sunkiųjų metalų ir organinių tirpiklių veikimas. Denatūravimo pavyzdys yra vištienos kiaušinio virimas. Žalio kiaušinio turinys yra skystas ir lengvai pasiskirsto. Tačiau vos kelias minutes pabuvus verdančiame vandenyje pasikeičia konsistencija ir sutirštėja. Priežastis yra kiaušinio baltymo albumino denatūravimas: jo ritės formos, vandenyje tirpios rutuliukų molekulės išsivynioja ir tada susijungia viena su kita, sudarydamos standų tinklą.
Neradote to, ko ieškojote? Naudokite paiešką
Šiame puslapyje yra medžiagos šiomis temomis:
- trumpai angliavandenių
- kas yra mono ir disacharidai, pateikia pavyzdžių
Prisiminti!
Kokios medžiagos vadinamos biologiniais polimerais?
Kokia angliavandenių reikšmė gamtoje?
Įvardykite žinomus baltymus. Kokias funkcijas jie atlieka?
Angliavandeniai (cukrūs). Tai didelė natūralių organinių junginių grupė. Gyvūnų ląstelėse angliavandeniai sudaro ne daugiau kaip 5% sausos masės, o kai kuriose augalų ląstelėse (pavyzdžiui, bulvių gumbuose) jų kiekis siekia 90% sausos masės. Angliavandeniai skirstomi į tris pagrindines klases: monosacharidus, disacharidus ir polisacharidus.
Monosacharidai ribozė Ir dezoksiribozė yra nukleorūgščių dalis (11 pav.). gliukozė yra visų organizmų ląstelėse ir yra vienas pagrindinių gyvūnų energijos šaltinių. Plačiai paplitęs gamtoje fruktozė– vaisių cukrus, kuris yra daug saldesnis nei kiti cukrūs. Šis monosacharidas suteikia augalų vaisiams ir medui saldų skonį.
Jei du monosacharidai yra sujungti vienoje molekulėje, šis junginys vadinamas disacharidas. Gamtoje labiausiai paplitęs disacharidas yra sacharozė, arba cukranendrių cukrus – susideda iš gliukozės ir fruktozės (12 pav.). Jis gaunamas iš cukranendrių arba cukrinių runkelių. Būtent šį „cukrų“ perkame parduotuvėje.
Ryžiai. 11. Monosacharidų struktūrinės formulės
Ryžiai. 12. Sacharozės (disacharido) struktūrinė formulė
Ryžiai. 13. Polisacharidų sandara
Sudėtingi angliavandeniai - polisacharidai, susidedantys iš paprastų cukrų, atlieka keletą svarbių organizmo funkcijų (13 pav.). Krakmolas augalams ir glikogeno gyvūnams ir grybams jie yra maistinių medžiagų ir energijos rezervas.
Krakmolas yra saugomas augalų ląstelėse vadinamųjų krakmolo grūdelių pavidalu. Didžioji jo dalis nusėda bulvių gumbuose ir ankštinių bei javų sėklose. Glikogeno stuburiniuose gyvūnuose daugiausia randama kepenų ląstelėse ir raumenyse. Krakmolas, glikogenas ir celiuliozė yra sudaryti iš gliukozės molekulių.
Celiuliozė Ir chitinas atlieka struktūrines ir apsaugines gyvų organizmų funkcijas. Celiuliozė arba pluoštas sudaro augalų ląstelių sieneles. Pagal bendrą masę jis užima pirmąją vietą Žemėje tarp visų organinių junginių. Savo struktūra chitinas yra labai artimas celiuliozei, kuri sudaro nariuotakojų egzoskeleto pagrindą ir yra grybų ląstelės sienelės dalis.
Baltymai (polipeptidai). Vieni svarbiausių gyvosios gamtos organinių junginių yra baltymai. Kiekvienoje gyvoje ląstelėje vienu metu yra daugiau nei tūkstantis rūšių baltymų molekulių. Ir kiekvienas baltymas turi savo ypatingą, unikalią funkciją. Pagrindinis šių sudėtingų medžiagų vaidmuo buvo atspėtas XX amžiaus pradžioje, todėl joms buvo suteiktas pavadinimas. baltymai(iš graikų protos – pirmas). Įvairiose ląstelėse baltymai sudaro 50–80% sausos masės.
Ryžiai. 14. Bendroji aminorūgščių, sudarančių baltymus, struktūrinė formulė
Baltymų struktūra. Ilgos baltymų grandinės yra pastatytos tik iš 20 skirtingų tipų aminorūgščių, kurios turi bendrą struktūrinį planą, tačiau skiriasi viena nuo kitos radikalo (R) struktūra (14 pav.). Susijungus aminorūgščių molekulėms susidaro vadinamieji peptidiniai ryšiai (15 pav.).
Dvi polipeptidinės grandinės, sudarančios kasos hormoną insuliną, turi 21 ir 30 aminorūgščių liekanų. Tai vieni trumpiausių „žodžių“ baltymų „kalboje“. Mioglobinas yra baltymas, jungiantis deguonį raumenų audinyje ir susidedantis iš 153 aminorūgščių. Kolageno baltymas, sudarantis jungiamojo audinio kolageno skaidulų pagrindą ir užtikrinantis jo tvirtumą, susideda iš trijų polipeptidinių grandinių, kurių kiekvienoje yra apie 1000 aminorūgščių liekanų.
Peptidiniais ryšiais sujungtų aminorūgščių liekanų nuoseklus išsidėstymas yra pirminė struktūra baltymo ir yra linijinė molekulė (16 pav.). Sukdamas spiralės pavidalą, baltymų siūlas įgauna aukštesnį organizuotumo lygį - antrinė struktūra. Galiausiai polipeptido spiralė susilanksto, sudarydama rutulį (globulę) arba fibrilę. Lygiai taip tretinė struktūra baltymas ir yra jo biologiškai aktyvi forma, kuri turi individualų specifiškumą. Tačiau kai kurių baltymų tretinė struktūra nėra galutinė.
Ryžiai. 15. Peptidinio ryšio tarp dviejų aminorūgščių susidarymas
Ryžiai. 16. Baltymo molekulės sandara: A – pirminė; B – antrinis; B – tretinis; G – ketvirtinė struktūra
Gali egzistuoti ketvirtinė struktūra– kelių baltymų rutuliukų arba fibrilių sujungimas į vieną darbinį kompleksą. Pavyzdžiui, kompleksinė hemoglobino molekulė susideda iš keturių polipeptidų ir tik tokia forma gali atlikti savo funkciją.
Baltymų funkcijos. Didžiulė baltymų molekulių įvairovė reiškia vienodą jų funkcijų įvairovę (17, 18 pav.). Apie 10 tūkst fermentiniai baltymai tarnauja kaip cheminių reakcijų katalizatoriai. Jie užtikrina koordinuotą gyvų organizmų ląstelių biocheminio ansamblio funkcionavimą, daug kartų pagreitindami cheminių reakcijų greitį.
Ryžiai. 17. Pagrindinės baltymų grupės
Antra pagal dydį baltymų grupė atlieka struktūrinės Ir variklis funkcijas. Baltymai dalyvauja visų ląstelių membranų ir organelių formavime. Kolagenas yra jungiamojo ir kaulinio audinio tarpląstelinės medžiagos dalis, o pagrindinis plaukų, ragų ir plunksnų, nagų ir kanopų komponentas yra baltymas keratinas. Raumenų susitraukimo funkciją užtikrina aktinas ir miozinas.
Transportas baltymai suriša ir perneša įvairias medžiagas tiek ląstelės viduje, tiek visame kūne.
Ryžiai. 18. Sintetinti baltymai arba lieka ląstelėje, kad juos būtų galima naudoti tarpląsteliniu būdu, arba išskiriami naudoti organizmo lygiu.
Baltymų hormonai atlikti reguliavimo funkciją.
Pavyzdžiui, hipofizės gaminamas augimo hormonas reguliuoja bendrą medžiagų apykaitą ir veikia augimą. Šio hormono trūkumas ar perteklius vaikystėje atitinkamai lemia nykštukiškumo arba gigantizmo vystymąsi.
Labai svarbu apsauginis baltymų funkcija. Kai į žmogaus organizmą patenka pašaliniai baltymai, virusai ar bakterijos, imunoglobulinai – apsauginiai baltymai – stoja į gynybą. Fibrinogenas ir protrombinas užtikrina kraujo krešėjimą, apsaugo organizmą nuo kraujo netekimo. Baltymai taip pat atlieka šiek tiek kitokią apsauginę funkciją. Daugelis nariuotakojų, žuvų, gyvačių ir kitų gyvūnų išskiria toksinus – stiprius baltyminius nuodus. Galingiausi mikrobų toksinai, tokie kaip botulinas, difterija ir cholera, taip pat yra baltymai.
Kai gyvūnų organizme trūksta maisto, prasideda aktyvus baltymų skilimas į galutinius produktus ir taip. energijosŠių polimerų funkcija. Visiškai suskaidžius 1 g baltymų išsiskiria 17,6 kJ energijos.
Baltymų denatūravimas ir renatūravimas. Denatūravimas- tai baltymo molekulės struktūrinės organizacijos praradimas: ketvirtinė, tretinė, antrinė, o esant griežtesnėms sąlygoms - pirminė struktūra (19 pav.). Dėl denatūracijos baltymas praranda gebėjimą atlikti savo funkciją. Denatūraciją gali sukelti aukšta temperatūra, ultravioletinė spinduliuotė, stiprių rūgščių ir šarmų, sunkiųjų metalų ir organinių tirpiklių veikimas.
Ryžiai. 19. Baltymų denatūravimas
Dezinfekuojanti etilo alkoholio savybė pagrįsta jo gebėjimu sukelti bakterijų baltymų denatūraciją, dėl kurios žūsta mikroorganizmai.
Denatūracija gali būti grįžtama ir negrįžtama, dalinė ir visiška. Kartais, jei denatūruojančių faktorių poveikis nebuvo per stiprus ir neįvyko pirminės molekulės struktūros sunaikinimas, susidarius palankioms sąlygoms, denatūruotas baltymas vėl gali atstatyti savo trimatę formą. Šis procesas vadinamas renatūracija, ir jis įtikinamai įrodo baltymo tretinės struktūros priklausomybę nuo aminorūgščių liekanų sekos, t.y., nuo jo pirminės struktūros.
Peržiūrėkite klausimus ir užduotis
1. Kokie cheminiai junginiai vadinami angliavandeniais?
2. Kas yra mono- ir disacharidai? Pateikite pavyzdžių.
3. Koks paprastasis angliavandenis tarnauja kaip krakmolo, glikogeno, celiuliozės monomeras?
4. Iš kokių organinių junginių susideda baltymai?
5. Kaip susidaro antrinė ir tretinė baltymų struktūros?
6. Įvardykite jums žinomas baltymų funkcijas.
7. Kas yra baltymų denatūravimas? Kas gali sukelti denatūraciją?
| <<< Назад
|
Pirmyn >>> |
Dabartinis puslapis: 7 (iš viso knygoje yra 23 puslapiai) [galima skaitymo ištrauka: 16 puslapių]
Šriftas:
100% +
angliavandeniai, arba sacharidai,– organinės medžiagos, kurių bendra formulė C n (H 2 O) m. Daugumoje paprastų angliavandenių vandens molekulių skaičius atitinka anglies atomų skaičių. Štai kodėl šios medžiagos buvo vadinamos angliavandeniais.
Gyvūnų ląstelėje angliavandenių randama ne daugiau kaip 1–2, rečiau 5 proc. Augalų ląstelės yra turtingiausios angliavandenių, kur jų kiekis kai kuriais atvejais siekia 90% sausos masės (bulvių gumbai, sėklos ir kt.).
Angliavandeniai yra paprasti ir sudėtingi. Paprastieji angliavandeniai vadinami monosacharidai. Priklausomai nuo anglies atomų skaičiaus molekulėje, monosacharidai vadinami triozėmis – 3 atomai, tetrozėmis – 4, pentozėmis – 5 arba heksozėmis – 6 anglies atomai. Iš šešių anglies monosacharidų – heksozių – svarbiausi yra gliukozė, fruktozė ir galaktozė (3.16 pav.). Gliukozės kiekis kraujyje yra 0,08–0,12%. Pentozės – ribozė ir dezoksiribozė – yra nukleorūgščių ir ATP dalis.
Ryžiai. 3.16. Monosacharidai – heksozės
Ryžiai. 3.17. Polisacharidai: A – šakotas polimeras; B – linijinis polimeras (celiuliozė)
Jei du monosacharidai yra sujungti vienoje molekulėje, šis junginys vadinamas disacharidas. Disacharidams priskiriamas stalo cukrus – sacharozė, gaunama iš cukranendrių arba cukrinių runkelių ir susidedanti iš vienos gliukozės molekulės ir vienos fruktozės molekulės, ir pieno cukrus – laktozė, sudaryta iš gliukozės ir galaktozės molekulių.
Sudėtiniai angliavandeniai, kuriuos sudaro daugiau nei du monosacharidai, vadinami polisacharidai(3.17 pav.). Polisacharidų, tokių kaip krakmolas, glikogenas ir celiuliozė, monomerai yra gliukozė. Polisacharidai, kaip taisyklė, yra šakotieji polimerai (3.17 pav., A).
Angliavandeniai atlieka nemažai pagrindinių funkcijų – plastinės (konstrukcinės), signalizacijos ir energijos. Pavyzdžiui, celiuliozė sudaro augalų ląstelių sieneles, o kompleksinis polisacharidas chitinas yra pagrindinis nariuotakojų egzoskeleto struktūrinis komponentas. Chitinas taip pat atlieka statybinę funkciją grybuose, formuodamas ląstelių sieneles. Ne mažiau svarbi ir angliavandenių signalinė funkcija. Maži oligosacharidai, įskaitant 20–30 monomerų vienetų, yra paviršiaus ir tarpląstelinių receptorių dalis. Būtent jie kartu su ląstelės paviršiaus antigenais nustato, ar ląstelė priklauso tam tikram audiniui. Be to, angliavandeninės receptorių dalys atlieka molekulinio „atpažinimo“ funkciją ir prisideda prie baltyminio receptoriaus komponento erdvinės konfigūracijos pokyčių, o tai sukelia tam tikrus biocheminius medžiagų virsmus ląstelėje (žr. 3.11 pav.).
Angliavandeniai taip pat atlieka pagrindinio energijos šaltinio vaidmenį ląstelėje. Oksiduojant 1 g angliavandenių išsiskiria 17,6 kJ energijos. Taigi, augaluose esantis krakmolas ir gyvūnuose esantis glikogenas, nusėdęs ląstelėse, tarnauja kaip energijos rezervas.
Tvirtinimo taškai
Didžiausias angliavandenių kiekis yra augalų ląstelėse.
Monosacharidai yra pagrindinis daugumos gyvų organizmų energijos šaltinis.
Angliavandeniai yra ląstelių receptorių ir paviršiaus antigenų dalis, atlieka informacijos ir komunikacijos funkcijas.
Polisacharidas celiuliozė yra prokariotų ir augalų ląstelių sienelių dalis.
Chitinas sudaro nariuotakojų egzoskeletą ir grybų ląstelių sieneles.
1. Kokie cheminiai junginiai vadinami angliavandeniais?
2. Išvardykite ląstelių rūšis, kuriose yra daugiausiai angliavandenių.
3. Apibūdinkite monosacharidus ir pateikite jų pavyzdžių.
4. Kas yra disacharidai? Pateikite pavyzdžių.
5. Kokios yra polisacharidų struktūros ypatybės?
6. Koks paprastasis angliavandenis tarnauja kaip krakmolo, glikogeno, celiuliozės monomeras?
7. Išvardinkite ir išplėskite angliavandenių funkcijas.
Riebalai, arba lipidai(iš graikų kalbos lipos– riebalai), yra didelės molekulinės masės riebalų rūgščių ir trihidroalkoholio glicerolio junginiai. Riebalai netirpsta vandenyje, yra hidrofobiniai (iš graikų k. Hydor– vanduo ir fobos- baimė). Be riebalų, ląstelėse yra ir kitų sudėtingų hidrofobinių į riebalus panašių medžiagų, vadinamų lipoidų. Tai apima fosfolipidus, sterolius ir kt.
Riebalai taip pat svarbūs kaip hidrofobinių organinių junginių, tokių kaip vitaminai A, D, E, tirpikliai, būtini normaliai biocheminių virsmų organizme eigai.
Riebalai ir lipidai taip pat atlieka konstravimo funkciją. Taigi fosfolipidai sudaro ląstelių membranas. Fosfolipidų, sudarančių įvairių struktūrų membranas, pavyzdžiai pateikti 3.18 pav. Daugiau apie fosfolipidus skaitysite 5 skyriuje.
Dėl prasto šilumos laidumo riebalai gali veikti kaip šilumos izoliatorius. Kai kuriems gyvūnams (ruoniams, banginiams) jis nusėda poodiniame riebaliniame audinyje, kuris, pavyzdžiui, banginiuose sudaro iki 1 m storio sluoksnį.
Kita svarbi riebalų funkcija – energija. 1 g riebalų skaidant į CO 2 ir H 2 O išsiskiria didelis kiekis energijos – 38,9 kJ.
Cholesterolis (3.19 pav.) priskiriamas steroliams – į riebalus panašioms medžiagoms, natūralios kilmės lipoidams. Jis randamas beveik visuose kūno audiniuose ir yra biologinių membranų dalis, stiprinanti ir stabilizuojanti jų struktūrą. Cholesterolio apykaitos sutrikimai yra kai kurių patologinių būklių pagrindas (iš graikų k. patosas- liga). Pavyzdžiui, sergant ateroskleroze, jis nusėda ant kraujagyslių sienelių, apsunkindamas ar trukdydamas kraujotakai.
Ryžiai. 3.18. Įvairių fosfolipidų struktūra
Be to, panašios struktūros medžiagos atlieka lytinių hormonų ir antinksčių hormonų, reguliuojančių angliavandenių ir mineralų apykaitą, funkciją. Kai kurie lipoidai susidaro prieš antinksčių hormonų sintezę. Vadinasi, šios medžiagos atlieka ir medžiagų apykaitos procesų reguliavimo funkciją.
Sudėtingi junginiai, tokie kaip glikolipidai, susidedantys iš angliavandenių ir lipidų, taip pat vaidina svarbų vaidmenį ląstelių ir organizmų gyvenime. Ypač daug jų yra smegenų audinyje ir nervinėse skaidulose. Čia taip pat reikėtų paminėti lipoproteinus, kurie yra sudėtingi įvairių baltymų junginiai su riebalais.
Žmogaus ir gyvūnų ląstelėse iš nesočiųjų riebalų rūgščių sintetinamos reguliuojančios medžiagos, tokios kaip prostaglandinai. Jie pasižymi plačiu biologinės veiklos spektru: reguliuoja vidaus organų raumenų susitraukimą, palaiko kraujagyslių tonusą, reguliuoja įvairių smegenų dalių funkcijas.
Ryžiai. 3.19. Cholesterolis yra būtinas biologinių membranų komponentas
Tvirtinimo taškai
Riebalai ir lipidai yra hidrofobiniai, tai yra, netirpsta vandenyje.
Fosfolipidai yra biologinių membranų pagrindas.
Riebalai, kaip tirpikliai, užtikrina riebaluose tirpių medžiagų, tokių kaip vitaminai D, E ir A, įsiskverbimą į organizmą.
Klausimai ir užduotys peržiūrai
1. Kas yra riebalai?
2. Apibūdinkite riebalų ir fosfolipidų cheminę sudėtį.
3. Kokias funkcijas atlieka riebalai ir lipoidai? Kokios fizinės savybės lemia fosfolipidų konstravimo funkciją?
4. Kuriose ląstelėse ir audiniuose yra daugiausia riebalų? Kodėl šios ląstelės sintetina ir kaupia didelius kiekius riebalų?
5. Koks yra riebalų reguliavimo vaidmuo?
6. Kas yra cholesterolis? Kokia jo reikšmė ląstelėje ir organizme?
Klausimai ir užduotys diskusijai
1. Kas lemia biologinių katalizatorių – fermentų veiklos specifiškumą? Kaip įsivaizduojate vandens vaidmenį fermentų darbe?
2. Koks yra ląstelės paviršiaus receptorių veikimo mechanizmas? Kokią biologinę reikšmę matote įvairių medžiagų įtakai ląstelei per receptorius, o ne tiesiogiai medžiagų apykaitos procesams?
3. Kaip monosacharidai susijungia ir sudaro polimerus? Kokios cheminės jungtys lemia polisacharidų erdvinę konfigūraciją?
4. Kokie monosacharidai priskiriami di- ir polisacharidams?
5. Kokia yra lipoidų biologinė reikšmė? Apibūdinkite cholesterolio vaidmenį ląstelių membranų organizavime ir visame kūne.
Iki XIX amžiaus vidurio. Nustatyta, kad gebėjimą paveldėti požymius lemia medžiaga, esanti ląstelės branduolyje. 1869 m. F. Miescheris, tyrinėdamas pūlingo turinio ląstelių branduolių cheminę sudėtį, išskyrė iš jų rūgštinę medžiagą, kurią pavadino. nukleino.Šis įvykis dabar laikomas nukleorūgščių atradimu.
Pačią terminą „nukleino rūgštys“ 1889 metais įvedė vokiečių biochemikas A. Kösselis, aprašęs nukleorūgščių hidrolizę. Mokslininkas nustatė, kad juos sudaro cukraus likučiai (pentozė), fosforo rūgštis ir viena iš keturių heterociklinių azoto bazių, priklausančių purinai arba pirimidinai(3.20 pav.).
Nukleino rūgščių reikšmė yra didžiulė. Jų cheminės sandaros ypatumai suteikia galimybę saugoti, perduoti ir paveldėti dukterinėms ląstelėms informaciją apie baltymų molekulių struktūrą, kurios sintetinamos kiekviename audinyje tam tikrame individo vystymosi etape.
Nukleino rūgščių stabilumas yra svarbiausia normalios ląstelių ir visų organizmų veiklos sąlyga. Neretai nukleino rūgščių struktūros pokyčiai (mutacijos) pasikeičia ląstelių sandaroje arba jose vykstančių fiziologinių procesų aktyvumu, taip nukenčia ląstelių, audinių ir organizmų kaip visumos gyvybingumas. Kita vertus, būtent DNR struktūros pokyčiai yra evoliucinių transformacijų pagrindas.
Nukleino rūgščių struktūrą pirmieji nustatė amerikiečių biochemikas J. Watsonas ir anglų fizikas F. Crickas (1953). Jo tyrimas yra nepaprastai svarbus norint suprasti organizmų savybių paveldėjimą ir atskirų ląstelių bei ląstelių sistemų – audinių ir organų – funkcionavimo modelius.
Ryžiai. 3.20. Nukleotido ir jo komponentų sandara
Yra du skirtingi nukleino rūgščių tipai: dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) ir ribonukleino rūgštys (RNR).
3.2.4.1. DNR – dezoksiribonukleino rūgštis
DNR yra daugumos organizmų genetinė medžiaga. Prokariotinėse ląstelėse, be pagrindinės chromosominės DNR, dažnai randama ir ekstrachromosominė DNR - plazmidės. Eukariotinėse ląstelėse didžioji DNR dalis yra ląstelės branduolyje, kur ji yra susijusi su įvairiais chromosomų baltymais, taip pat yra kai kuriose organelėse - mitochondrijose ir plastiduose.
DNR yra linijinis, netaisyklingas biologinis polimeras, paprastai susidedantis iš dviejų viena su kita sujungtų polinukleotidų grandinių. Monomerai, sudarantys kiekvieną DNR grandinę, yra sudėtingi organiniai junginiai. nukleotidai. Kai kurie iš svarbiausių nukleotidų komponentų yra azoto bazės.
Daugeliu atvejų DNR nukleotidai apima azoto bazes timiną (T) ir citoziną (C), kurie yra pirimidino dariniai, taip pat adeniną (A) ir guaniną (G), kurie yra purino dariniai. Be to, nukleotidai apima pentaatominį cukrų (pentozę) - dezoksiribozę ir fosforo rūgšties liekaną. 3.20 paveiksle parodyta, kaip nukleotido komponentai yra sujungti vienas su kitu. Atkreipkite dėmesį, kad dezoksiribozės anglies atomai yra sunumeruoti 1", 2", 3", 4" ir 5". Prie C 1" atomo yra prijungta azoto bazė, o prie C 5" atomo yra prijungta fosforo rūgšties liekana. , o C 3" atomas turi prie jo prijungtą fosforo rūgšties liekaną. -atomas skirtas prisijungti prie tolesnio nukleotido polinukleotidų grandinėje.
DNR yra labai didelės molekulinės masės polimeras: vienoje molekulėje gali būti 10 8 ar daugiau nukleotidų. Kiekvienoje polinukleotidų grandinėje nukleotidai yra sujungti vienas su kitu dėl esterinių ryšių susidarymo tarp vieno nukleotido dezoksiribozės ir kito nukleotido fosforo rūgšties liekanos (3.21 pav.). Tuo pačiu metu molekulės pradžioje - prie pirmojo nukleotido - fosforo rūgšties liekana lieka laisva nuo esterio jungties susidarymo. Tai yra vadinamasis 5" molekulės galas. Kitame, „galiniame" molekulės gale, nedalyvaujančiame esterio jungties formavime, yra 3" dezoksiribozės anglies atomas - 3" galas. polinukleotidų grandinė Panašiu principu grindžiama RNR struktūra.
Dvi polinukleotidų grandinės sujungiamos į vieną molekulę, naudojant vandenilio ryšius, atsirandančius tarp azoto bazių, kurios sudaro nukleotidus ir sudaro skirtingas grandines. Tokių ryšių tarp skirtingų azoto bazių skaičius nėra vienodas, todėl vienos polinukleotidinės grandinės azotinė bazė A visada yra sujungta dviem vandeniliniais ryšiais su kitos grandinės T, o G - trimis vandenilio ryšiais su priešingos polinukleotidinės grandinės azotinė bazė C. Šis gebėjimas selektyviai sujungti nukleotidus, dėl kurių susidaro A-T ir G-C poros, vadinamas papildomumo(3.22 pav.). Jei žinoma nukleotidų seka vienoje grandinėje (pavyzdžiui, T-C-A-T-G), tai dėl komplementarumo principo lengva nustatyti priešingos grandinės bazių seką (A-G-T-A-C).
Nukleotidų jungimosi seka vienoje grandinėje yra priešinga nei kitoje, t.y. grandinės, sudarančios vieną DNR molekulę, yra daugiakryptės arba antilygiagrečios. Cukraus-fosfato nukleotidų grupės yra išorėje, o komplementariai surišti nukleotidai yra viduje. Grandinės susisuka viena aplink kitą, taip pat ir apie bendrą ašį, ir kiekviename posūkyje suformuoja dešiniąsias erdvines sraigtas po 10 bazinių porų – dvigubą spiralę (3.23 pav.).
Ryžiai. 3.21. Polinukleotidinių grandinių sandaros schema – DNR ir RNR molekulės
Ryžiai. 3.22. DNR molekulėje esančių polinukleotidinių grandinių komplementarinio sujungimo schema
Kai derinama su tam tikrais baltymais - histonai– didėja molekulės spiralizacijos laipsnis. Molekulė sutirštėja ir trumpėja, atsiranda nukleosomos siūlelis, kuris iš esmės yra deoksinukleoproteinas (3.24 pav.). Vėliau spiralizacijos laipsnis didėja: nukleosominis siūlas, sukdamasis aplink savo ašį, suformuoja chromatino fibrilę (3.25 pav.). Pastaroji dėl tolimesnės spiralizacijos suformuoja kilpinę struktūrą, molekulė dar labiau trumpėja ir sustorėja (3.26 pav.). Galiausiai spiralizacija pasiekia maksimumą ir atsiranda dar aukštesnio lygio spiralė – superspiralė. Tokiu atveju su įvairiais baltymais susijusi DNR molekulė šviesos mikroskopu tampa matoma kaip pailgas, gerai nusidažęs kūnas – chromosoma(žr. 3.26 pav.).
Ryžiai. 3.23. Trimatis dvigubos DNR spiralės modelis (pirmasis spiralės lygis). Atrado J. Watson ir F. Crick (1953)
Chromosoma gali būti vadinama nepriklausomu pailgos formos branduoliniu kūnu, turinčiu pečių ir pirminis susiaurėjimas - centromeras. Prieš padvigubinant mitozinio ciklo S periodą, chromosomą sudaro viena DNR molekulė - chromatidės(vienos chromatidės chromosoma), o po reduplikacijos – iš dviejų chromatidžių (bichromatidinė chromosoma), sujungtų centromeroje. Svarbu pažymėti, kad chromosoma, esanti DNR superspiralės būsenoje, gali būti stebima tik mitozės arba mejozinio dalijimosi metafazėje. Kitais ląstelės gyvavimo ciklo laikotarpiais chromosomų medžiaga – DNR molekulės – yra mažiau spiralinės arba despiralizuotos, nesusisukusios. DNR molekulės dalys (chromosomos), kurios dėl mažo storio yra visiškai despiralizuotos, matomos tik maksimaliu elektroninio mikroskopo padidinimu.
Ryžiai. 3.24. Nukleosomos gijos sandara (antrasis sraigtiškumo lygis): A – diagrama; B – elektronų mikrografija
Ryžiai. 3.25. Chromatino fibrilės struktūros schema (trečiasis sraigtiškumo lygis)
Genetinės informacijos įrašymas DNR molekulėje yra genetinis kodas. Visą gyvybės įvairovę lemia baltymų molekulių, atliekančių įvairias biologines funkcijas ląstelėse, audiniuose ir organizmuose, įvairovė. Baltymų struktūrą lemia aminorūgščių rinkinys ir tvarka polipeptidinėse grandinėse. Būtent ši peptidų aminorūgščių seka yra užšifruota DNR molekulėse naudojant genetinis kodas. Transkripcijos metu genetinis kodas iš DNR kodonų paverčiamas pasiuntinių RNR kodonų seka (3.27 pav.).
1954 metais G. Gamow pasiūlė informacijos kodavimą DNR molekulėse atlikti kelių nukleotidų deriniais. Norint užšifruoti dvidešimčiai skirtingų aminorūgščių, pakankamą skaičių nukleotidų derinių gali suteikti tik tripletas kodas, kuriame kiekviena aminorūgštis yra užšifruota trimis nukleotidais, esančiais vienas po kito polinukleotidų grandinėje. Šiuo atveju keturių nukleotidų derinys sudaro 64 tripletus (4 3 = 64).
Ryžiai. 3.26. Chromosominės medžiagos (DNR) spiralizacijos lygių schema
Vienas iš svarbiausių nukleino rūgščių funkcijos tyrimo etapų buvo informacijos įrašymo į DNR metodo ir jos perkėlimo į baltymo struktūrą principo iššifravimas, t.y., genetinio kodo formulavimas. 1961 metais F. Crickas ir S. Brenneris įrodė, kad kiekviena baltymo aminorūgštis atitinka nukleotidų tripletą. Visas genetinis kodas, susidedantis iš 64 kodonų, buvo nustatytas 1966 m. M. Nirenbergo, G. Koranos ir S. Ochoa darbų dėka.
Genetinis kodas yra paveldimos informacijos registravimo principas, kurį sudaro tai, kad genetinė informacija apie baltymų struktūrą yra DNR vienoje iš jos grandinių nukleotidų sekoje. Ši grandinė vadinama kodogeninis, o ją papildančių nukleotidų grandinė yra matrica RNR molekulės sintetinamos šabloninėje grandinėje pagal komplementarumo principą (3.28 pav.).
Paaiškėjo, kad iš 64 galimų DNR tripletų 61 tripletas koduoja skirtingas aminorūgštis, o likę 3 buvo vadinami beprasmis arba nesąmonė trynukai. Jie nešifruoja aminorūgščių ir veikia kaip skyrybos ženklai (sustabdyti trynukus) skaitant paveldimą informaciją. Tai apima tripletus ATT, ACC, ATC. Be to, yra metionino kodonas TAC, kuris taip pat atlieka vaidmenį startinis trynukas, nuo kurio prasideda bet kuris genas. Vėliau, modifikavus baltymo molekulę, iš polipeptidinės grandinės pašalinama pirmoji aminorūgštis – metioninas.
Ryžiai. 3.27. MRNR tripletų genetinio kodo lentelė
Genetinio kodo savybės. Be aukščiau paminėto, genetinis kodas turi ir kitų savybių. Tiriant genetinio kodo savybes, jis buvo atrastas specifiškumas: kiekvienas tripletas gali koduoti tik vieną specifinę aminorūgštį. Pažymėtina akivaizdus kodo perteklius, pasireiškiantis tuo, kad daugelis aminorūgščių yra užšifruotos keliais tripletais (žr. genetinio kodo lentelę). Tai yra tripleto kodo, vadinamo, savybė degeneracija, yra labai svarbus, nes pasikeitus DNR molekulės struktūroje, pavyzdžiui, pakeitus vieną nukleotidą polinukleotidų grandinėje, tripleto reikšmė gali nepasikeisti. Taip suformuotas naujas trijų nukleotidų derinys lemia tą pačią aminorūgštį.
Ryžiai. 3.28. MRNR nukleotidų seka pakartoja kodogeninės grandinės nukleotidų seką
Nustatyta visiška kodo atitiktis ir tapatybė skirtingų tipų gyvuose organizmuose. Toks universalumas Genetinis kodas liudija visos Žemės gyvų formų įvairovės, atsiradusios biologinės evoliucijos procese, kilmės vienovę.
Kai kurių rūšių mitochondrijų DNR buvo rasta nedideli genetinio kodo skirtumai. Tai paprastai neprieštarauja teiginiui, kad kodas yra universalus, tačiau jis liudija tam tikrą jo raidos skirtumą (divergenciją) ankstyvosiose gyvybės egzistavimo stadijose. Iššifravus įvairių rūšių gyvų organizmų mitochondrijų DNR kodą paaiškėjo, kad visais atvejais mitochondrijų DNR turi bendrą bruožą: ACC tripletas skaitomas kaip ACC, todėl iš nonsenstripleto jis virsta aminorūgšties triptofano kodu.
Kitos savybės būdingos įvairių tipų organizmams. Mielėse GAT tripletas ir galbūt visa GA šeima koduoja treoniną, o ne aminorūgštį leuciną. Žinduolių organizme TAG tripletas turi tą pačią reikšmę kaip ir TAC ir atitinka aminorūgštį metioniną vietoj izoleucino. Kai kurių rūšių mitochondrijų DNR TCG ir TCC tripletai nenurodo jokios aminorūgšties, tampa nesąmoningais tripletais.
Kartu su trigubumu, išsigimimu, specifiškumu ir universalumu, svarbiausios genetinio kodo savybės yra jo tęstinumą Ir nesutampantys kodonai skaitymo metu. Tai reiškia, kad nukleotidų seka skaitoma tripletas po tripleto be tarpų, o gretimi tripletai vienas kito nepersidengia, t.y. kiekvienas atskiras nukleotidas yra tik vieno tam tikro skaitymo kadro tripleto dalis (3.29 pav.).
Kai kalbame apie genetinį kodą, turime omenyje koduojančią DNR grandinę. Ta pati nukleotidų seka rodoma RNR informacijoje arba šablone, atsižvelgiant į nukleotido pakeitimą azoto baze timinu RNR polinukleotidinėje grandinėje ribozės turinčiu nukleotidu, įskaitant uracilą (U) (žr. 3.28).
Ryžiai. 3.29. Nukleotidų, atitinkančių mRNR kodonus, schema
MRNR tripletai, atitinkantys DNR tripletus, taip pat vadinami kodonais. Tiesą sakant, tai yra jų linijinis išdėstymas, kuris tiesiogiai lemia aminorūgščių įtraukimo į polipeptidinę grandinę, sintezuojamą ribosomoje, tvarką.
Struktūrinis ir funkcinis paveldimos informacijos vienetas yra genas. Molekulinės biologijos požiūriu genas – tai DNR molekulės atkarpa, kurios nukleotidų (kodonų) seka lemia aminorūgščių seką viename polipeptide. Šiuo atveju polipeptidas yra elementarus, paprasčiausias ženklas. Tačiau žinome, kad daugelis funkciškai aktyvių baltymų, turinčių ketvirtinę struktūrinę organizaciją, susideda iš kelių, dažnai skirtingų subvienetų – polipeptidų. Pavyzdžiui, hemoglobinas apima dvi α ir β grandines. Vadinasi, už tokio sudėtingesnio požymio išsivystymą yra atsakingi ne vienas, o du genai: pirmasis lemia α grandinių struktūrą, o antrasis – hemoglobino β grandines. Kai žiūrime į sudėtingesnius bruožus, suprantame, kad jų vystymesi dalyvauja daug didesnis genų skaičius.
Atsakykite į šiuos klausimus: Kokios ląstelės organelės atlieka pirmuonių virškinimo funkciją? Kuris pirmuonis turi ląstelinę „burną“? KurisAr sarkodidams būdingos judėjimo organelės? Pavadinkite prietaisą, kurio pagalba vienaląsčiai gyvūnai ištveria nepalankias sąlygas. Iš kurių pirmuonių kūnų susidarė kalkakmenio nuosėdos jūros dugne?
. Cheminiai elementai, sudarantys anglį 21. Molekulių skaičius monosachariduose 22. Monomerų skaičius polisachariduose 23. Gliukozė, fruktozė,galaktozė, ribozė ir dezoksiribozė priklauso medžiagų rūšiai 24. Monomerų polisacharidai 25. Krakmolas, chitinas, celiuliozė, glikogenas priklauso medžiagų grupei 26. Augalų anglis kaupiama 27. Gyvūnų anglis 28. Struktūrinė anglis augaluose 29. Gyvūnų struktūrinė anglis 30. Molekulės sudarytos iš glicerolio ir riebalų rūgščių 31. Energingiausia organinė maistinė medžiaga 32. Energijos kiekis, išsiskiriantis skaidant baltymus 33. Energijos kiekis, išsiskiriantis skaidant riebalus 34. anglies skaidymo metu išsiskiriančios energijos kiekis 35. Vietoj vienos iš riebalų rūgščių molekulės formavime dalyvauja fosforo rūgštis 36. Fosfolipidai yra dalis 37. Baltymų monomeras yra 38. Aminorūgščių tipų skaičius baltymuose egzistuoja 39. Baltymai yra katalizatoriai 40. Baltymų molekulių įvairovė 41. Be fermentinių, viena iš svarbiausių baltymų funkcijų 42. Šios organinės medžiagos ląstelėje daugiausia 43. Pagal medžiagos tipą fermentai yra 44. Nukleino rūgščių monomeras 45. DNR nukleotidai gali skirtis vienas nuo kito tik 46. Bendra medžiaga DNR ir RNR nukleotidai 47. Angliavandeniai DNR nukleotiduose 48. Angliavandeniai RNR nukleotiduose 49. Tik DNR būdinga azoto bazė 50. Būdinga tik RNR azotine baze 51. Dvigrandė nukleorūgštis 52. Vienagrandė nukleorūgštis 53. Cheminių ryšių tipai tarp nukleotidų vienoje DNR grandinėje 54. Cheminių jungčių tarp DNR grandinių tipai 55. Dviguba vandenilio jungtis atsiranda DNR tarp 56 . Adeninas yra komplementarus 57. Guaninas papildo 58. Chromosomos susideda iš 59. Iš viso yra 60 RNR tipų RNR randama ląstelėje 61. ATP molekulės vaidmuo 62. Azoto bazė ATP molekulėje 63. Angliavandenių ATP tipas
Molekulinis lygis“ 9 klasė1. Kaip vadinama organinė medžiaga, kurios molekulėse yra C, O, H atomų, kurie atlieka energetinę ir konstravimo funkciją?
A-nukleorūgšties B-baltymas
B-angliavandenis G-ATP
2.Kokie angliavandeniai yra polimerai?
A-monosacharidai B-disacharidai C-polisacharidai
3. Monosacharidų grupė apima:
A-gliukozė B-sacharozė C-celiuliozė
4.Kokie angliavandeniai netirpsta vandenyje?
A-gliukozė, fruktozė B-krakmolas B-ribozė, dezoksiribozė
5. Susidaro riebalų molekulės:
A-iš glicerolio, aukštesnės karboksirūgštys B-iš gliukozės
B-iš aminorūgščių, vanduo D-iš etilo alkoholio, aukštesnės karboksirūgštys
6. Riebalai ląstelėje atlieka šias funkcijas:
A-transportas B-energija
B katalizinė G informacija
7.Kokiems junginiams vandens atžvilgiu priklauso lipidai?
A-hidrofilinis B-hidrofobinis
8.Kokia riebalų svarba gyvūnams?
A-membranos struktūra B-termoreguliacija
B- energijos šaltinis D-vandens šaltinis D-visi pirmiau minėti dalykai
9. Baltymų monomerai yra:
A-nukleotidai B-aminorūgštys B-gliukozė G-riebalai
10. Svarbiausia organinė medžiaga, kuri yra visų gyvosios gamtos karalysčių ląstelių dalis, turinti pirminę linijinę konfigūraciją, yra:
A iki polisacharidų B iki lipidų
B – ATP – G – polipeptidai
2. Parašykite baltymų funkcijas, pateikite pavyzdžių.
3. Užduotis: Remiantis DNR grandine AATTGCGATGCTTAGTTTAGG, reikia užbaigti komplementarią grandinę ir nustatyti DNR ilgį
1. Apibrėžkite terminą) hidrofilinės medžiagosb) polimeras c) reduplikacija
2. Kurios iš šių medžiagų yra heteropolimerai: a) insulinas b) krakmolas c) RNR
3. Iš sąrašo pašalinkite nereikalingus elementus: C, Zn, O, N, H. Paaiškinkite savo pasirinkimą.
4. Nustatyti medžiagų ir jų funkcijų atitiktį Medžiagos: Funkcijos: a) baltymai 1. motorinė b) angliavandeniai 2. mitybos rezervas. medžiagos 3. transportas 4. reglamentuojantis
5. Pateikiama viena DNR grandinė: AAC-GCT-TAG-TGG. Sukonstruoti papildomą antrąją giją.6. Pasirinkite teisingą atsakymą:1) Baltymų monomeras yra a) nukleotidas b) aminorūgštysc) gliukozė d) glicerolis2) krakmolo monomeras yra a) nukleotidas b) aminorūgštys c) gliukozė d) glicerolis3) baltymai, reguliuojantys sintezės greitį ir kryptį. cheminės reakcijos ląstelėje a) hormonai b) fermentai c) vitaminai d) baltymai
1 klausimas. Kokie cheminiai junginiai vadinami angliavandeniais?
Angliavandeniai- didelė grupė organinių junginių, sudarančių gyvas ląsteles. Terminą „angliavandeniai“ praėjusio amžiaus viduryje (1844 m.) pirmą kartą įvedė šalies mokslininkas K. Schmidtas. Tai atspindi idėjas apie medžiagų grupę, kurios molekulė atitinka bendrą formulę: Cn(H2O)n – anglis ir vanduo.
Angliavandeniai paprastai skirstomi į 3 grupes: monosacharidai (pavyzdžiui, gliukozė, fruktozė, manozė), oligosacharidai (apima nuo 2 iki 10 monosacharidų likučių: sacharozė, laktozė), polisacharidai (didelės molekulinės masės junginiai, pvz., glikogenas, krakmolas).
Anglis atlieka dvi pagrindines funkcijas: statybą ir energiją. Pavyzdžiui, celiuliozė sudaro augalų ląstelių sieneles: kompleksinis polisacharidas chitinas yra pagrindinis nariuotakojų egzoskeleto struktūrinis komponentas. Chitinas taip pat atlieka grybų konstravimo funkciją. Angliavandeniai atlieka pagrindinio energijos šaltinio vaidmenį ląstelėje. Oksidacijos proceso metu išsiskiria 1 g angliavandenių
17,6 kJ energija. Krakmolas augaluose ir glikogenas gyvūnuose, nusėdęs ląstelėse, tarnauja kaip energijos rezervas.
Būtent senovės gyvų būtybių (prokariotų ir augalų) angliavandeniai tapo iškastinio kuro – naftos, dujų, anglies – formavimosi pagrindu.
2 klausimas. Kas yra mono- ir disacharidai? Pateikite pavyzdžių.
Monosacharidai- tai yra angliavandeniai, kuriuose anglies atomų skaičius (n) yra palyginti mažas (nuo 3 iki 6-10). Monosacharidai paprastai egzistuoja cikliškai; svarbiausios iš jų yra heksozės
(n = 6) ir pentozės (n = 5). Heksozėms priskiriama gliukozė, kuri yra svarbiausias augalų fotosintezės produktas ir vienas pagrindinių gyvūnų energijos šaltinių; Taip pat plačiai paplitusi fruktozė – vaisių cukrus, suteikiantis vaisiams ir medui saldų skonį. Pentozės ribozė ir dezoksiribozė yra nukleorūgštyse. Tetrozėse yra atitinkamai 4 (n = 4), o triozėse - 3 (n = 3) anglies atomai. Jei du monosacharidai yra sujungti vienoje molekulėje, junginys vadinamas disacharidu. Disacharido komponentai (monomerai) gali būti vienodi arba skirtingi. Taigi dvi gliukozės sudaro maltozę, o gliukozė ir fruktozė sudaro sacharozę. Maltozė yra tarpinis krakmolo virškinimo produktas; Sacharozė yra tas pats cukrus, kurį galite nusipirkti parduotuvėje.
Visi jie labai gerai tirpsta vandenyje ir jų tirpumas ženkliai didėja didėjant temperatūrai.
3 klausimas. Koks paprastasis angliavandenis yra krakmolo, glikogeno ir celiuliozės monomeras?
Monosacharidai jungiasi vienas su kitu ir sudaro polisacharidus. Labiausiai paplitę polisacharidai (krakmolas, glikogenas, celiuliozė) yra ilgos ypatingu būdu sujungtos gliukozės molekulių grandinės. Gliukozė yra heksozė (cheminė formulė C6H12O6) ir turi keletą -OH grupių. Tarp jų užmegzdamos ryšius, atskiros gliukozės molekulės gali sudaryti linijinius (celiuliozė) arba šakojančius (krakmolo, glikogeno) polimerus. Vidutinis tokio polimero dydis yra keli tūkstančiai gliukozės molekulių.
4 klausimas. Iš kokių organinių junginių susideda baltymai?
Baltymai yra didelės molekulinės masės polimerinės organinės medžiagos, lemiančios ląstelės ir viso organizmo struktūrą bei gyvybinę veiklą. Jų biopolimero molekulės struktūrinis vienetas, monomeras, yra aminorūgštis. 20 aminorūgščių dalyvauja formuojant baltymus. Kiekvieno baltymo molekulės sudėtis apima tam tikras aminorūgštis šiam baltymui būdingu kiekybiniu santykiu ir išsidėstymo polipeptidinėje grandinėje tvarka. Aminorūgštys yra organinės molekulės, turinčios bendrą struktūrą: anglies atomas, sujungtas su vandeniliu, rūgšties grupė (-COOH), amino grupė.
(-NH2) ir radikalas. Skirtingos aminorūgštys (kiekviena turi savo pavadinimą) skiriasi tik radikalo struktūra. Aminorūgštys yra amfoteriniai junginiai, kurie yra sujungti vienas su kitu baltymo molekulėje naudojant peptidinius ryšius. Taip yra dėl jų gebėjimo bendrauti tarpusavyje. Dvi aminorūgštys sujungiamos į vieną molekulę, sukuriant ryšį tarp rūgštinės anglies ir bazinių grupių (-NH-CO-) azoto, išskiriant vandens molekulę. Ryšys tarp vienos aminorūgšties amino grupės ir kitos aminorūgšties karboksilo grupės yra kovalentinis. Šiuo atveju tai vadinama peptidine jungtimi.
Dviejų aminorūgščių junginys vadinamas dipeptidu, trijų – tripeptidu ir pan., o junginys, susidedantis iš 20 ar daugiau aminorūgščių liekanų, vadinamas polipeptidu.
Baltymai, sudarantys gyvus organizmus, apima šimtus ir tūkstančius aminorūgščių. Jų jungimosi tvarka baltymų molekulėse yra labai įvairi, tai lemia jų savybių skirtumą.
5 klausimas. Kaip susidaro antrinė ir tretinė baltymo struktūros?
Aminorūgščių, sudarančių baltymo molekulę, tvarka, kiekis ir kokybė lemia jos pirminę struktūrą (pavyzdžiui, insuliną). Pirminės struktūros baltymai gali būti sujungti į spiralę naudojant vandenilinius ryšius ir sudaryti antrinę struktūrą (pavyzdžiui, keratiną). Daugelis baltymų, tokių kaip kolagenas, veikia susuktos spiralės pavidalu. Polipeptidinės grandinės, tam tikru būdu susisukusios į kompaktišką struktūrą, sudaro rutuliuką (rutulį), kuris yra tretinė baltymo struktūra. Pakeitus net vieną aminorūgštį polipeptidinėje grandinėje, gali pasikeisti baltymų konfigūracija ir sumažėti arba prarasti gebėjimą dalyvauti biocheminėse reakcijose. Dauguma baltymų turi tretinę struktūrą. Aminorūgštys aktyvios tik rutuliuko paviršiuje.
6 klausimas. Įvardykite jums žinomas baltymų funkcijas.
Baltymai atlieka šias funkcijas:
fermentinis (pavyzdžiui, amilazė, skaido angliavandenius). Fermentai veikia kaip cheminių reakcijų katalizatoriai ir dalyvauja visuose biologiniuose procesuose.
struktūriniai (pavyzdžiui, jie yra ląstelių membranų dalis). Struktūriniai baltymai dalyvauja ląstelių membranų ir organelių formavime. Baltymų kolagenas yra kaulų ir jungiamojo audinio tarpląstelinės medžiagos dalis, o keratinas yra pagrindinis plaukų, nagų ir plunksnų komponentas.
receptorius (pavyzdžiui, rodopsinas, skatina geresnį regėjimą).
transportą (pavyzdžiui, hemoglobinas, perneša deguonį arba anglies dioksidą).
apsauginiai (pavyzdžiui, imunoglobulinai, dalyvaujantys formuojant imunitetą).
variklis (pavyzdžiui, aktinas, miozinas dalyvauja raumenų skaidulų susitraukime). Baltymų susitraukimo funkcija suteikia organizmui galimybę judėti per raumenų susitraukimą.
hormoninis (pavyzdžiui, insulinas, paverčia gliukozę į glikogeną). Hormoniniai baltymai atlieka reguliavimo funkciją. Augimo hormonas turi baltyminį pobūdį (jo perteklius vaikui sukelia gigantizmą), hormonai, reguliuojantys inkstų veiklą ir kt.
energijos (suskaidžius 1 g baltymų išsiskiria 4,2 kcal energijos). Baltymai pradeda atlikti savo energetinę funkciją, kai maiste yra jų perteklius arba, priešingai, kai ląstelės smarkiai išsenka. Dažniau stebime, kaip maisto baltymai, virškinami, suskaidomi į aminorūgštis, iš kurių vėliau susidaro organizmui reikalingi baltymai.
7 klausimas. Kas yra baltymų denatūravimas? Kas gali sukelti denatūraciją?
Denatūravimas- tai yra normalios („natūralios“) baltymų molekulės praradimas: tretinė, antrinė ir net pirminė struktūra. Denatūruojant išsivynioja baltymų spiralė ir spiralė; vandenilis, o tada peptidiniai ryšiai sunaikinami. Denatūruotas baltymas negali atlikti savo funkcijų. Denatūracijos priežastys yra aukšta temperatūra, ultravioletinė spinduliuotė, stiprių rūgščių ir šarmų, sunkiųjų metalų ir organinių tirpiklių veikimas. Denatūravimo pavyzdys yra vištienos kiaušinio virimas. Žalio kiaušinio turinys yra skystas ir lengvai pasiskirsto. Tačiau vos kelias minutes pabuvus verdančiame vandenyje pasikeičia konsistencija ir sutirštėja. Priežastis yra kiaušinio baltymo albumino denatūravimas: jo ritės formos, vandenyje tirpios rutuliukų molekulės išsivynioja ir tada susijungia viena su kita, sudarydamos standų tinklą.
Pagerėjus sąlygoms, denatūruotas baltymas gali vėl atkurti savo struktūrą, jei jo pirminė struktūra nėra sunaikinta. Šis procesas vadinamas renatūracija.
