Хімічна організація клітини. Органічні речовини
ТАБЛИЦЯ
(Т. Л. Богданова. Біологія. Завдання та вправи. Посібник для вступників у
ВУЗи. М., 1991)
Речовина
Надходження в клітку
Склад
Опції
Білки
У рослин синтезуються на рибосомах з амінокислот,
які утворюються в клітинах, з NH2 і карбоксильної групи, сполучених з
різними радикалами. У тварин надходять з їжею, розщеплюються до
амінокислот, які йдуть на синтез власних білків
біополімерів. Мономерами є амінокислоти --
низькомолекулярні з'єднання. Замінні амінокислоти синтезуються в
організмі, незамінні надходять з їжею: Макромолекули білка мають первинну
(ланцюжок), вторинну (спіраль), третинну (глобули) та четвертинних (агрегати
молекул) структури
Будівельна (входить до складу всіх мембранних структур);
каталітична (ферменти); регуляторна (гормони); рухова
(скоротливі білки); транспортна (гемоглобін); захисна (антитіла);
сигнальна (реакція на подразнення); енергетична (джерело енергії);
механічна (міцність різних структур)
Білки-ферменти
синтезуються з амінокислот на рибосомах відповідно до
генетичним кодом
біополімерів. Бувають двох типів: однокомпонентні,
що складаються тільки з білка, і двокомпонентні, що складаються з білка і
небілкового компоненти - органічного (вітаміну) та неорганічного (металу)
Біологічні каталізатори специфічного характеру;
утворюють в клітинах ферментні системи протилежної дії, що
забезпечує регулювання життєдіяльності: одні беруть участь у синтезі
органічних речовин, інші - в їх розщепленні
Жири (ліпіди), ліпоїдами
У рослин синтезуються в каналах ендоплазматичної
мережі; у тварин надходять з їжею, розщеплюються і знову синтезуються в
власні жири
З'єднання гліцерину (триатомним спирту) з
високомолекулярними органічними кислотами (жирними). Носять гідрофобний
характер. Ліпоїдами - жироподібні речовини, у яких одна молекула жирної
кислоти замінена на Н2РО4
Джерело енергії. Теплорегуляції. Захист органів.
Будівельна функція - входять до складу мембран, забезпечуючи їх
напівпроникливості, і матриксу органел. Компонент вітамінів, рослинних
пігментів. Джерело води для тварин організмів
Вуглеводи
У рослин синтезуються в хлоропластах в процесі
фотосинтезу з СО2 і НЗО. У тварин надходять з їжею
біополімерів. Мономером є глюкоза. Моносахариди:
глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза, галактоза. Дисахариди: сахароза,
мальтоза. Полісахариди: крохмаль, глікоген, клітковина, хітин
Джерело енергії. Початкове органічна речовина в ланцюзі
харчування, будівельний матеріал - целюлозна клітинна стінка в рослин.
Рибоза і дезоксирибоза - складові компоненти ДНК, РНК. АТФ
З
органічних сполук у клітині містяться білки, вуглеводи, жири, нуклеїнові
кислоти, жироподібні речовини (ліпоїдами) та ін Таким чином, відмінності живого від
неживого в хімічному відношенні виявляються вже на молекулярному рівні.
Білки.
З усіх органічних речовин в клітині провідна роль належить білків. Білки --
це полімери, їх складовими одиницями (мономерами) є амінокислоти. На
частку білків в клітині припадає 50-80% сухої маси. Молекулярна маса білків
величезна; наприклад, у білку яйця-яєчного альбуміну вона складає 36000, у
гемоглобіну-65 000, у скорочувального білка м'язів (актоміозін) - 1500000, у той
час як у молекул глюкози вона дорівнює 180.
Будь-яка
амінокислота складається з карбокси (СООН), аміногрупи (NH2) і радикала (R).
Розрізняються
вони тільки радикалами, які вкрай різноманітні за структурою. Аміногрупи
надає амінокислоті лужні властивості карбокси - кислотні; цим визначаються
амфотарні властивості амінокислот. Кожна амінокислота може з'єднатися з іншого
за допомогою пептидних зв'язків (-CO-NH-). У цьому випадку від аміногрупи однієї
амінокислоти відділяється іон H +, а від карбокси інший радикал ОН з
утворенням молекули води. З'єднання, що виникає з двох і більшого числа
амінокислотних залишків, називається поліпептидом. У ньому між мономерами
існують самі міцні ковалентні зв'язку. Таким чином, природний білок
складається з декількох десятків або сотень амінокислот, структура ж білкової
молекули залежить від виду амінокислот, їх кількості і порядку розташування в
поліпептидного ланцюга.
Послідовність
амінокислот у поліпептидного ланцюга визначає первинну структуру молекули білка
від якої у свою чергу залежать наступні рівні просторової
організації та біологічні властивості білка. Наступний рівень організації білка
- Вторинна структура. Вона має вигляд спіралі. Тим вигинами спіралі виникають
водневі зв'язки, які слабкіше ковалентних, але, повторені багато разів,
створюють досить міцне зчеплення. Витки спіралі можуть звертатися в
клубочки, утворюючи понад складне розгалуження, в якому окремі ланки
спіралі з'єднуються більш слабкими бісульфіднимі зв'язками. У цих пунктах в
радикали амінокислот розташовуються атоми сірки, і з'єднання між ними створює
бісульфідную зв'язок:-S-S-. Так виникає третинна структура молекули білка.
Об'єднуючись в агрегати, молекули білка зможуть утворювати четвертинних
структуру.
Під
впливом термічних, хімічних та інших факторів у білку порушуються
бісульфідние та водневі зв'язки. Це призводить до порушення складної структури --
денатурації. При цьому третинна структура переходить у вторинну і далі - в
первинну. Якщо первинна структура не руйнується, то весь процес виявляється
оборотним, що має винятково важливе значення у відновленні
функціональних властивостей білкової молекули після пошкоджуючих впливів. Білки
можна розділити на глобулярні
(антитіла,
гормони, ферменти) і фібрилярні (колаген, кератин шкіри, еластін).
Біологічна
роль білків в клітині і в усіх життєвих процесах дуже велика. На першій
місці стоїть їх каталітична функція. Оскільки багато внутрішньоклітинні
речовини в хімічному відношенні інертні і їх концентрація в клітині
незначна, реакції в клітинах повинні б протікати дуже повільно. Однак
завдяки присутності в клітці біокаталізаторів реакції проходять виключно
швидко. Всі біокаталізатора (вони називаються ферментами або ензимами) - речовини
білкової природи. Кожну хімічну реакцію обумовлює свій біокаталізатор.
Всіляких реакцій в цитоплазмі клітини здійснюється дуже, багато, настільки ж
багато і біокаталізаторів, що контролюють хід цих реакцій.
Будівельна
функція білків зводиться до їх участі у формуванні всіх клітинних органоидов і
мембрани. Наступна функція білка - сигнальна. Дослідження показують, що
фактори зовнішнього і внутрішнього середовища - температурні, хімічні, механічні та
інші здатні викликати оборотні зміни структури, а отже, і властивостей білків.
Їх здатність до оборотних, змін структури під впливом подразників
лежить в основі важливого властивості живого - подразливості. Сприйняття будь-якого
подразника пов'язано зі зміною просторової упаковки білкової молекули.
скорочувальна
функція білка полягає в тому, що всі види рухових реакцій клітини
виконуються особливими скоротливі білками (актин і міозин в м'язах вищих
тварин, скоротливі білки в джгутиків і вія найпростіших та ін.) При
цьому, взаємодіючи з АТФ, білки руйнують її, а самі коротшають, викликаючи
ефект руху.
Транспортна
функція білків проявляється у здатності специфічних білків крові оборотно
з'єднуватися з органічними і неорганічними речовинами і доставляти їх в
різні органи, і тканини. Так, гемоглобін з'єднується з киснем і діоксидом
вуглецю. Сироватковий білок альбумін зв'язує і переносить речовини ліпідного
характеру, гормони та ін
Білки
виконують і захисну функцію. В організмі у відповідь на проникнення в нього
чужорідних речовин виробляються антитіла - особливі білки, які
нейтралізують, знешкоджують чужорідні білки.
Білки
можуть служити джерелом енергії. Розщеплюючись в клітці до амінокислот і далі
до кінцевих продуктів розпаду - діоксиду вуглецю, води і азотовмісних
речовин, вони виділяють енергію, необхідну для багатьох життєвих процесів в
клітці.
Вуглеводи
зустрічаються як у тварин, так і в рослинних клітинах, причому в останніх їх
значно більше-до 80% сухої маси. В живих клітинах вуглеводи можуть бути
представлені простими цукрами (моносахаридами Cn (H2O) n, наприклад глюкозою,
фруктозою, і складними сполуками (полісахариди), такими, як крохмаль,
клітковина, глікоген. Глюкоза і фруктоза добре розчинні у воді і зустрічаються
в клітинах плодів, яким додають солодкий смак.
За
числа атомів вуглецю прості вуглеводи діляться на дві групи: пентози (включають
5 атомів вуглецю), наприклад рибоза, дезоксирибоза (у складі нуклеїнових
кислот і АТФ), і гексози (6 атомів вуглецю), наприклад галактоза, глюкоза,
фруктоза. Молекули моносахаридів,
об'єднуючись
один з одним, утворюють дисахариди наприклад сахарозу (складається з глюкози і
фруктози), лактозу (складається з глюкози і галактози). Всі вони добре розчинні
у воді. Більш складні полісахариди у волі нерозчинні і солодким смаком не
мають: наприклад крохмаль і клітковина в рослинних клітинах, глікоген-в
тварин клітинах.
Вуглеводи
беруть участь у побудові ряду клітинних структур - клітинної стінки рослин, а в
складному поєднанні з білками входять до складу кісток, хрящів, зв'язок, сухожиль
Крім того, вуглеводи служать джерелом енергії, що витрачається на рух
клітин, секрецію, синтез білків і будь-які інші форми діяльності клітини.
Жири
представляють собою з'єднання триатомним спирту гліцерину з жирними
кислотами. Їх вміст у клітинах становить 5-15% від сухої маси, а в
деяких клітинах-до 90%. Поряд з жирами в клітинах зустрічаються жироподібні
речовини - ліпоїдами, що представляють собою ефіри жирних кислот і спиртів, але не
гліцерину. Подібно до жиру, вони нерозчинні у воді і зазвичай присутні в клітині
в поєднанні з білками, утворюючи з ними комплекси - ліпопротеїди. Жири і
жироподібні речовини містяться в клітинних мембранах і ядрі, входять до складу
оболонок нервових волокон, регулюють надходження жиророзчинних речовин всередину
клітини та за її межі. Жири є джерелом води, яка виділяється при їх
окисленні. Вони погано проводять тепло і можуть тому виконувати функцію
теплоізоляції. Деякі ліпоїдами входять до складу гормонів статевих залоз і
надниркових залоз, провітаміну D, жовтка яйцеклітин і ін Жири - джерело енергії.
ліпоїдами
Нуклеїнові
кислоти - це високомолекулярні органічні сполуки, що мають
першорядне біологічне значення. Вперше вони були виявлені в ядрі
клітин (наприкінці XIX ст.), звідси і отримали відповідну назву (Нуклеус --
ядро). Нуклеїнові кислоти зберігають і передають спадкову інформацію.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.examen.ru/
