Общая биология

структуру, характерную для молекул многих белков. Для крупных молекул

белка такие структуры являются лишь субъединицами, взаимное

пространственное расположение которых составляет четвертичную

структуру.

Физиологически активные белки имеют глобулярную структуру типа

клубка или цилиндра.

Аминокислотная последовательность и структура определяют свойства

белка, а свойства определяют функцию. Существуют белки не растворимые

в воде, а есть белки свободно растворимые в воде. Есть белки

растворимые только в слабых растворах щелочи или 60-80% спирте.

Отличаются и белки по молекулярному весу, а отсюда по размерам

полипептидной цепи. Молекула белка под воздействие определенных

факторов способна разрываться или раскручиваться. Это явление носит

название денатурации. Процесс денатурации обратим, т. е. белок

способен менять свои свойства.

Функции белков в клетке разнообразны. Это прежде всего строительные

функции – белок входит в состав мембран. Белки выступают в роли

катализаторов. Они ускоряют реакции обмена. Клеточные катализаторы

называют ферментами. Выполняют белки так же транспортную функцию.

Ярким примером является гемоглобин – агент по переносу кислорода.

Известна защитная функция белков. Вспомним образование в клетках

веществ, которые связывают и обезвреживают вещества способные нанести

вред клетке. Хотя и незначительно, но белки выполняют энергетическую

функцию. Распадаясь на аминокислоты они выделяют энергию.

Около 1% сухого вещества клетки составляют углеводы. Углеводы

подразделяют на простые сахара, низкомолекулярные углеводы и

высокомолекулярные сахара. В состав всех типов углеводов входят атомы

углерода, водорода и кислорода.

Простые сахара, или монозы по числу углеродных звеньев в молекуле

делятся на пентозы и гептозы. Из низкомолекулярных углеводов в природе

наиболее широко распространены сахароза, мальтоза, лактоза.

Высокомолекулярные углеводы подразделяются на простые и сложные. К

простым относятся полисахариды, молекулы которых состоят из остатков

какой- либо одной монозы. Это крахмал, гликоген, Целлюлоза. К сложным

относятся пектин, слизи. В состав сложных углеводов кроме моноз,

входят продукты их окисления и восстановления.

Углеводы выполняют строительную функцию, составляя основу клеточной

стенки. Но главная функция углеводов – энергетическая. При расщеплении

сложных углеводов до простых, А простых до углекислого газа и воды

выделяется значительное количество энергии.

Во всех клетках животных и растений содержатся липиды. К липидам

относятся вещества различной химической природы, Но обладающие общими

физико-химическими свойствами, а именно: Не растворимостью в воде и

хорошей растворимостью в органических растворителях – эфире, бензоле,

бензине, хлороформе.

По химическому составу и строению липиды подразделяются на

фосфолипиды, сульфолипиды, стерины, растворимые в жирах пигменты, жиры

и воска. Молекулы липидов богаты гидрофобными радикалами и группами.

Велика строительная функция липидов. Основная масса биологических

мембран состоит из липидов. В ходе расщепления жиров освобождается

большое количество энергии. К липидам относятся некоторые витамины (А,

D). Выполняют липиды защитную функцию у животных. Они откладываются

под кожей, создавая слой с низкой теплопроводимостью. У верблюда жир

это источник воды. Один килограмм жира окисляясь дает один килограмм

воды.

Нуклеиновым кислотам, как и белкам принадлежит ведущая роль в

обмене веществ и молекулярной организации живой субстанции. С ними

связан синтез белка, рост и деление клетки, Образование клеточных

структур, а, следовательно, формообразование и наследственность

организма.

Нуклеиновые кислоты содержат три основных структурных элемента:

фосфорную кислоту, углевод типа пентозы и азотистые основания;

соединяясь они образуют нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты представляют

собой полинуклеотиды, т. е. продукты полимеризации большого количества

нуклеотидов. В нуклеотидах структурные элементы связаны в следующей

последовательности: фосфорная кислота – пентоза – азотистое основание.

При этом с фосфорной кислотой пентоза связана эфирной связью, с

основанием – глюкозидной. Связь между нуклеотидами в нуклеиновой

кислоте осуществляется через фосфорную кислоту, свободные радикалы

которой обуславливают кислые свойства нуклеиновых кислот.

В природе существует два типа нуклеиновых кислот – рибонуклеинновая

и дезоксирибонулеинновая (РНК и ДНК). Они отличаются по углеродному

компоненту и набору азотистых оснований.

РНК в качестве углеродного компонента содержит рибозу, ДНК содержит

дезоксирибозу.

Азотистые основания нуклеиновых кислот являются производными пурина

и пирамидина. К первым относятся аденин и гуанин – обязательные

компоненты нуклеиновых кислот. Производными пирамидина являются

цитозин, тимин, урацил. Из них только цитозин является обязательным

для обеих нуклеиновых кислот. Что касается тимина и урацила, то первый

характерен для ДНК, второй – для РНК. В зависимости от наличия

азотистого основания нуклеотиды называются адениновый, цитозиловый,

гуаниновый, тиминовый, урациловый.

Структурное строение нуклеиновых кислот стало известно после

величайшего открытия сделанного в 1953 году Уотсоном и Криком.

Молекула ДНК представляет собой две спирально идущие

полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси. Эти цепи обращены

друг к другу азотистыми основаниями. Последние скрепляют обе цепи на

всем протяжении молекулы. В молекуле ДНК возможны только два

сочетания: аденин с тимином, и гуанин с цитозином. По ходу спирали в

макромолекуле образуется два «желобка» – один малый расположенный

между двумя полинуклеотидными цепями, другой – большой представляет

проем между витками. Расстояние между парами оснований по оси молекулы

ДНК составляет 3, 4 А, В один ход спирали укладывается 10 пар

нуклеотидов, соответственно протяженность одного витка равна 3,4 А.

Диаметр поперечного сечения спирали равен 20 А. ДНК у эукариот

содержится в ядре клетки, где входит в состав хромосом, и в

цитоплазме, где она находится в митохондриях и хлоропластах.

Особым свойством ДНК является ее способность удваиваться – этот

процесс саморепродукции определят передачу наследственных свойств от

материнской клетки дочерним.

Синтезу ДНК предшествует переход ее структуры от двуцепной к

одноцепной. После этого на каждой полинуклеотидной цепи , как на

матрице формируется новая полинуклеотидная цепь, нуклеотидная

последовательность в которой соответствует исходной, такая

последовательность определяется принципом комплиментарности оснований.

Против каждого А встает Т, против Ц – Г.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) это полимер, мономерами которого

являются рибонуклеотиды: адениновый, цитозиновый, гуаниновый,

урациловый.

В настоящее время различают три вида РНК – структурную, растворимую

или транспортную, информационную. Структурная РНК находится главным

образом в составе рибосом. Поэтому ее называют рибосомной РНК. Она

составляет до 80% всей РНК клетки. Транспортная РНК состоит из 80-80

нуклеотидов. Находится в составе основного вещества цитоплазмы.

Составляет примерно 10-15% всей РНК. Играет роль переносчика

аминокислот в рибосомы, где осуществляется синтез белка.

Информационная РНК весьма не однородна; она может иметь молекулярный

вес от 300000 до 2-х и более миллионов и отличается чрезвычайно

высокой метаболической активностью. Информационная РНК непрерывно

образуется в ядре на ДНК, играющей роль матрицы, и направляется в

рибосомы где она участвует в в синтезе белка. В связи с этим

информационную РНК называют РНК-посредником. Она составляет 10-5% от

общей суммы РНК.

Среди органических веществ клетки особое место занимает

аденинтрифосфорная кислота. Она содержит три известных компонента:

азотистое основание аденин), углевод (рибоза), и фосфорную кислоту.

Особенностью строения АТФ является наличие двух дополнительных

фосфатных групп, присоединенных к уже имеющемуся остатку фосфорной

кислоты, в результате чего образуются богатые энергией связи. Такие

связи называются макроэнеретическими. Одна макроэнергитическая связь в

грамм-молекуле вещества заключает в себе до 16000 калорий. Образуется

АТФ и АДФ в процессе дыхания за счет энергии, освобождающейся при

окислительном распаде углеводов, жиров и пр. Обратный процесс, т. е.

переход от АТФ к АДФ, сопровождается выделением энергии, которая

непосредственно используется в тех или иных жизненных процессов – в

синтезе веществ, в движении основного вещества цитоплазмы, в

проведении возбуждений и пр. АТФ является единым и универсальным

источником энергоснабжающим источником клетки. Как стало известно в

последние годы, АТФ, и АДФ, АМФ являются исходным материалом для

образования нуклеиновых кислот.

Регуляторные и сигнальные вещества.

Белки обладают целым рядом замечательных свойств.

Ферменты. Большинство реакций ассимиляции и диссимиляции в

организме идут при участии ферментов – белков являющимися

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12