Общая характеристика органических веществ кратко биология

Обновлено: 04.07.2024

Органические вещества — это вещества, которые входят в состав живых организмов и образуются только при их участии. Как правило, все живые существа содержат органические вещества.

К органическим веществам относятся белки, жиры и углеводы, которых насчитывается около 10 миллионов.

Виды органических веществ, классификация

Белки

Белки — это строительные блоки жизни. Они жизненно важны для нашего существования и присутствуют в каждом организме на Земле. Белки — наиболее распространенные молекулы, встречающиеся в клетках. На самом деле они составляют больше сухого вещества клетки, чем жиры, углеводы и все другие молекулы вместе взятые.

Белки являются наиболее распространенными органическими компонентами человеческого организма и во многих отношениях наиболее важными. Они составляют от 10 до 30 % клеточной массы и являются основными структурными материалами организма.

Белки жизненно важны для многих функций организма. На поверхности клеток некоторые белки соединяются с углеводами, превращаясь в гликопротеины. Они позволяют клеткам реагировать на определенные молекулы, которые связываются с ними.

Белки включают биологические катализаторы (ферменты), сократительные белки мышц и гемоглобин крови. В человеческом организме насчитывается более 200 000 типов белков, полный набор которых известен как протеом.

Антитела — это белки, которые обнаруживают и уничтожают чужеродные вещества.

Все белки содержат атомы углерода, водорода, кислорода и азота, а также небольшое количество серы. Двадцать распространенных аминокислот, как незаменимых, так и несущественных, составляют белки, существующие в организме человека и большинства других живых организмов.

Аминокислоты являются строительными блоками белков, состоящими из двух основных групп: аминов и органических кислот. Все аминокислоты абсолютно одинаковы, за исключением одной группы атомов, известной как группа SR аминокислоты.

Белки бывают самых разнообразных форм и выполняют широкий спектр функций. Примеры белков включают ферменты, антитела и некоторые гормоны, помогающие ускорить химические реакции, защищающие от болезней и регулирующие активность клеток. Белки также играют важную роль в движении, структурной поддержке, хранении, коммуникации между клетками, пищеварении и транспортировке веществ по организму.

Существуют моторные белки, такие как миозин и динеины. Они обладают способностью преобразовывать химическую энергию в движение.

Миозин — это белок, содержащийся в мышцах и вызывающий сокращение мышечных волокон в них. Динеины обеспечивают энергию, приводящую в движение жгутики. Жгутики — это длинные тонкие структуры, прикрепленные снаружи к определенным клеткам (таким, как сперматозоиды), и отвечающие за их подвижность.

Многие белки обеспечивают структурную поддержку определенным частям организма. Кератин, например, является белком, содержащимся во внешних слоях кожи, и делает кожу прочным защитным слоем от внешнего мира. Кератин также является структурным белком, из которого состоят волосы, рога и ногти.

Как только сигнал попадает внутрь клетки, он обычно передается между несколькими белками, прежде чем достигнет конечного пункта назначения (чаще всего тоже это белок).

Пищеварение также управляется белками. Ферменты — это белки, которые стимулируют пищеварение, ускоряя химические реакции. Пищеварение — это расщепление пищи из крупных нерастворимых молекул на более мелкие молекулы, которые могут растворяться в воде. Поскольку более мелкие молекулы растворимы в воде, они могут попадать в кровь и транспортироваться по всему организму.

Пищеварительные ферменты — это ферменты, ответственные за расщепление молекул пищи на более мелкие, растворимые в воде молекулы. Некоторые примеры пищеварительных белков включают:

амилазу — фермент в слюне, расщепляющий крахмал на растворимые сахара;
липазу — расщепляет жиры и другие липиды;
пепсин — расщепляет белки в пище.

Жиры нерастворимы в воде, но могут растворяться в других липидах, маслах, эфире, хлороформе или спирте. Липиды включают в себя множество соединений, таких как триглицериды, фосфолипиды и стероиды, выполняющие жизненно важные клеточные функции.

Жиры являются наиболее распространенным типом липидов. Они обеспечивают примерно в два раза больше энергии, чем углеводы. Липиды помогают поддерживать температуру тела. Подобно углеводам, молекулы жира также содержат углерод, водород и кислород, но имеют гораздо меньше атомов кислорода, чем углеводы. Некоторые сложные липиды также содержат фосфор.

Жиры — это триглицерид (тип липида), который обычно является твердым при комнатной температуре. Другими типами липидов являются жирные кислоты, глицерин, глицерофосфолипид, сфинголипид, стерол-липид.

По определению, липид представляет собой жирное или воскообразное органическое соединение, которое легко растворимо в неполярном растворителе (например, эфире), но не в полярном растворителе (воде).

В пищевой науке жир и липид считаются одним и тем же веществом. Однако не все липиды являются жирами. Масло также отличается от жира, оно является одним из видов липидов. В отличие от жира, масло не затвердевает при комнатной температуре. Это происходит потому, что масло состоит из коротких или ненасыщенных цепей жирных кислот, которые при комнатной температуре остаются жидкими.

Жиры служат средством накопления энергии для большинства эукариот, а также служат источником пищи. Они обладают самым высоким потенциалом накопления энергии среди макроэлементов и очень химически стабильны, что делает их идеальными для хранения энергии для последующего использования.

Макроэлементы относятся не к размеру молекулы, а к количеству, необходимому для поддержания жизни. Витамины и минералы считаются микроэлементами.

Углеводы

Углеводы — это природные органические соединения, содержащиеся во всех клетках живых организмов и выполняющие важные функции.

Они жизненно важны для жизни на Земле и выполняют целый ряд функций, таких как обеспечение энергией и структурная поддержка. Углевод — это либо сахар, либо полимер сахаров. Полимер — это два или более простых сахара, соединенных вместе.

Углеводы — это молекулы на основе углерода, в которых водород и кислород связаны цепочкой атомов углерода.

Некоторые из более сложных углеводов обеспечивают структурную поддержку и защиту. Клетки растений и грибов имеют клеточные стенки, состоящие из углеводов. Эти клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку клетки и всего организма.

Углеводы также участвуют в межклеточном распознавании. Клетки имеют углеводы на внешней поверхности своих клеточных мембран, которые действуют как рецепторы. Рецепторы могут взаимодействовать с углеводами на мембранах других клеток и помогать клеткам идентифицировать друг друга.

Углеводы обеспечивают большую часть энергии, необходимой клеткам организма, и помогают строить клеточные структуры.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты — это биомолекулы, которые необходимы для каждой формы жизни, присутствующей на земле. Они присутствуют во всех организмах, от мелких вирусов и бактерий до крупных и сложных животных, таких как люди и киты.

Две нуклеиновые кислоты различаются по своей структуре, функциям, свойствам и расположению внутри клетки:

1. ДНК, также известная как дезоксирибонуклеиновая кислота, является наиболее важной биологической молекулой, присутствующей в живых клетках. Вся генетическая информация хранится в клетке в виде ДНК. Происшествие ДНК присутствует во всех живых клетках в той или иной форме.

Биологические функции ДНК заключаются в следующем:

Генетическая информация упакована в клетках в виде ДНК.
Вся структурная и функциональная информация организма присутствует в форме ДНК.
ДНК кодирует синтез всех типов белков.
Генетическая информация передается следующему поколению клеток в виде ДНК.

2. РНК, также известная как рибонуклеиновая кислота, является второй по значимости нуклеиновой кислотой, присутствующей в живых организмах. Это полимер рибонуклеотидов, содержащий рибозу в качестве пентозного сахара.

В большинстве живых клеток ДНК и РНК работают сообща, выполняя свои функции.

РНК также присутствует почти во всех живых клетках. У бактерий он присутствует в цитоплазме клетки, а также в бактериальных рибосомах. Эта кислота в изобилии присутствует в цитоплазме в свободной форме и в составе рибосом. Она синтезируется в ядре из ДНК в процессе транскрипции. Три типа РНК полностью отличаются друг от друга по структуре и функциям:

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Органические вещества. Общая характеристика. Липиды

Органические вещества — это сложные углеродсодержащие соединения. К ним относятся присутствующие в живых организмах белки, жиры, углеводы, ферменты, гормоны, витамины и продукты их превращений.

Среди всех химических элементов углерод наиболее тесно связан с живыми организмами. Известно более миллиона различных молекул, построенных на его основе. Интересна уникальная способность атомов углерода вступать в ковалентную связь друг с другом, образуя длинные цепи, сложные кольца и другие структуры.

Большинство органических соединений в природе образуется в результате процесса фотосинтеза — из углекислого газа и воды с участием энергии солнечного излучения в хлорофиллсодержащих организмах.

Низкомолекулярные органические соединения получили свое название из-за небольшого молекулярного веса. К ним относятся аминокислоты, липиды, органические кислоты, витамины, коферменты (производные витаминов, обусловливающие активность ферментов) и другие.

Низкомолекулярные органические соединения составляют 0,1 — 0,5 % от массы клетки.

Высокомолекулярные органические соединения (биополимеры)

Полимеры — это молекулы, состоящие из повторяющихся структурных единиц — мономеров.

Свойства биополимеров зависят от числа и разнообразия мономерных звеньев, образующих полимер. Если соединить вместе 2 типа мономеров А и Б, то можно получить разнообразные полимеры, строение и свойства которых будут зависеть от числа, соотношения и порядка чередования мономеров в цепях.

Гомополимеры (или регулярные) построены из мономеров одного типа (например, гликоген , крахмал и целлюлоза состоят из молекул глюкозы ).

Гетерополимеры (или нерегулярные) построены из различающихся мономеров (например, белки, состоящие из 20 аминокислот, и нуклеиновые кислоты, построенные из 8 нуклеотидов).

Каждый из мономеров определяет какое-то свойство полимера. Например, А — высокую прочность, Б — электропроводность. Чередуя их по-разному, можно получить огромное число полимеров с разными свойствами. Этот принцип лежит в основе многообразия жизни на нашей планете.

Липиды, их строение, свойства и функции

Липиды — это сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. В каждом из них есть кислотный остаток СООН, он, теряя атом водорода, соединяется с глицерином, а с остатком соединяется углеродная цепочка. Липиды — низкомолекулярные гидрофобные органические соединения.

Синтезируются жирные кислоты из холестерина в печени, затем с желчью поступают в двенадцатиперстную кишку, где способствуют перевариванию жиров, эмульгируя их, тем самым стимулируя их всасывание.

Содержание жирных кислот в крови составляет в среднем 0,8 мг%, в желчи печени — 0,9—1,8%, в пузырной желчи — 5,7—10,8%.

К липидам относятся жиры, воски, стероиды, фосфолипиды, терпены, гликолипиды, липопротеиды.

Липиды принято делить на жиры и масла в зависимости от того, остаются ли они твёрдыми при 20°С (жиры) или имеют при этой температуре жидкую консистенцию (масла).

Чистый жир всегда бывает белого цвета, а чистое масло всегда бесцветное. Жёлтая, оранжевая и бурая окраска масла объясняется присутствием каротина или подобных ему соединений. Оливковое же масло иногда имеет зеленоватый оттенок: в нём содержится немного хлорофилла.

У жиров высокая температура кипения. Благодаря этому на жирах удобно жарить пищу. Они не испаряются с горячей сковороды, начинают пригорать лишь при температуре 200 — 300 0 С.

Общее содержание липидов в клетке колеблется в пределах 5 — 15% от массы сухого вещества. В клетках подкожной жировой клетчатки их количество возрастает до 90%.

Нейтральные жиры (триглицериды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. В цитоплазме клеток триглицериды откладываются в виде жировых капель.

Избыток жира может вызывать жировую дистрофию. Главный признак появления жировой дистрофии — увеличение и уплотнение печени за счет накопления жира в гепатоцитах (клетках печени).

Воски — пластичные вещества, обладающие водоотталкивающими свойствами. У насекомых они служат материалом для постройки сот. Восковой налет на поверхности листьев, стеблей, плодов защищает растения от механических повреждений, ультрафиолетового излучения и играет важную роль в регуляции водного баланса.

Фосфолипиды — представители класса жироподобных веществ, являющиеся сложными эфирами глицерина и жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты.

Они формируют основу всех биологических мембран. По своей структуре фосфолипиды сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты.

Гликолипиды — вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и липидов. Углеводные компоненты гликолипидных молекул полярны, и это определяет их роль: подобно фосфолипидам гликолипиды входят в состав клеточных мембран.

К жироподобным веществам (липоидам) относятся предшественники и производные простых и сложных липидов: холестерин, желчные кислоты, жирорастворимые витамины, стероидные гормоны, глицерин и другие.

Общие свойства липидов:

1) обладают высокой энергоёмкостью;
2) имеют плотность ниже, чем у воды;
3) имеют выгодную температуру кипения;
4) высококалорийные вещества.

Разновидность липидов

Роль в организмах растений и животных

1. Служат энергетическим депо.
2. Запасающая (в растениях обычно накапливаются масла).
3. У позвоночных животных жиры откладываются под кожей, служат для теплоизоляции, у китов ещё способствуют плавучести.
4. Источник метаболической воды у животных, обитающих в пустыне.

Используется главным образом в качестве водоотталкивающего покрытия:

1) образует дополнительный защитный слой на кутикуле эпидермиса некоторых органов растений, например листьев, плодов и семян (в основном у ксерофитов);
2) покрывает кожу, шерсть и перья;
3) входит в состав наружного скелета насекомых.

Из воска пчёлы строят соты.

Желчные кислоты, например холевая кислота , входят в состав желчи.
Соли желчных кислот способствуют эмульгированию и солюбилизации липидов в процессе переваривания.
При недостатке витамина D развивается рахит. Сердечные гликозиды, например гликозиды наперстянки, применяются при сердечных заболеваниях.

Вещества, от которых зависит аромат эфирных масел растений, например ментол у мяты, камфора . Гиббереллины — ростовые вещества растений. Фитон входит в состав хлорофилла. Каротиноиды — фотосинтетические пигменты.

Из липопротеинов состоят мембраны.

Компоненты клеточных мембран, особенно в миелиновой оболочке нервных волокон и на поверхности нервных клеток, а также компоненты мембран хлоропластов.

Задумайтесь! Мы с вами состоит из миллиардов атомов. Все атомы находятся в круговороте, и все атомы, которыми мы обладаем, в ком-то и где-то находились те 4,5 млрд. лет, которые существует Земля. Они были частями животных, растений, грибов и бактерий - а сейчас принадлежат нам на короткое время.

С химической точки зрения ответ на вопрос "Жив ли изучаемый объект?" - не представляется возможным. Понятию "жизнь" дано колоссальное количество определений. Жизнь - это самовоспроизведение с изменением, способ существования белковых тел, постоянный обмен веществ с внешней средой.

Мы приступаем к изучению неорганических и органических веществ клетки. Начнем с неотъемлемого компонента клетки, благодаря которому жизнь на Земле в принципе стала возможна - вода.

Составляет 60-80% массы клетки. Молекула воды обладает уникальным свойством - полярностью, которое возникает из-за разницы в электроотрицательности (ЭО) между атомами кислорода и водорода (у кислорода ЭО больше).

Поскольку молекула воды полярна, ее называют диполь. Между молекулами воды возникают непрочные водородные связи: водородная связь начинается от отрицательно заряженного атома кислорода (2δ - ) одной молекулы воды и тянется до положительно заряженного атома водорода другой молекулы воды (δ + )

Гидрофильные (греч. hydro - вода и philéo - люблю) - вещества, которые хорошо растворяются в воде. Гидрофильными веществами являются сахара, соли, альдегиды, спирты, аминокислоты.
Гидрофобные (греч. hydro - вода и phobos — страх) - вещества, которые не растворяются в воде. Гидрофобными веществами являются жиры.

Большинство реакций, которые протекают в клетке, идут в растворе (водной среде). Полярность молекулы воды позволяет ей быть отличным растворителем для других гидрофильных (полярных) веществ.

Вода может поглощать теплоту при минимальном изменении температуры. Это настоящее "спасение" для клеток: чуть только температура меняется, вода начинает поглощать избыток тепла, защищая клетку от перегревания. Выделяясь на поверхность кожи с потом, вода испаряется, поверхность кожи при этом охлаждается.

Она не только создает среду для реакций в клетке, но и сама активно участвует во многих из них. Расщепление питательных веществ, попавших в клетку, происходит за счет реакции гидролиза (греч. hydro - вода и lysis - расщепление).

Питательные вещества, газы перемещаются по организму с током крови. Вода составляет 90-92% плазмы крови, является ее основным компонентом. С помощью воды происходит не только доставка веществ к клеткам, но и удаление из организма побочных продуктов обмена веществ.

Вода придает тканям тургор (лат. turgor — наполнение) - внутреннее осмотическое давление в живой клетке, создающее напряжение оболочек клеток. Вода составляет от 60 до 95% цитоплазмы, придает клеткам форму. Изменение тургора клеток растений приводит к перемещениям их частей, раскрытию устьиц, цветков.

Осмотическое давление - избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя с помощью полупроницаемой мембраны.

Главное - понимать суть: если мы поместим живую клетку в гипертонический раствор, то вода (растворитель) устремится из клетки в раствор (в сторону большей концентрации соли) - это приведет к сморщиванию клеток.

Если же клетка окажется в гипотоническом растворе, то вода извне устремится внутрь клетки (опять-таки в сторону большей концентрации солей), приводя при этом к разбуханию (и возможному разрыву) клетки.

Элементы

Процентное содержание элемента не коррелирует с его важностью и биологической значимостью. Так, к примеру, микроэлемент I играет важную роль в синтезе гормонов щитовидной железы: тироксина, трийодтиронина. За нормальные рост и развитие организмов отвечают Zn, Mn, Cu.

Благоприятно влияют на сперматозоиды Zn, Ca, Mg, защищая их от оксидативного стресса (окисления). Невозможным становится нормальное образование эритроцитов без должного уровня Fe и Cu.

В водной среде клетки соли диссоциируют (распадаются) на положительно заряженные ионы - катионы (Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ ) и отрицательно заряженные - анионы (Cl - , SO₄ 2- , HPO₄ 2- , H₂PO₄ - ).

Для процессов возбуждения клетки (нейрона, миоцита - мышечной клетки) внутри клетки должна поддерживаться низкая концентрация ионов Na + и высокая концентрация ионов K + . В окружающей клетку среде все наоборот: много Na и мало K. В мембране существует специальный натрий-калиевый насос, который поддерживает необходимое равновесие. Если это соотношение нарушится, то нейрон не сможет сгенерировать нервный импульс, а клетка мышцы - сократиться.

Участвуют в активации ферментов
Создают буферные системы (бикарбонтаную, фосфатную, белковую)
Поддерживают кислотно-щелочное состояние (КЩС)
Создают осмотическое давление клетки
Создают мембранный потенциал клеток (натрий-калиевый насос)
Являются основным минеральным составляющим скелета внутреннего и наружного (у моллюсков)

Мы переходим к органическим компонентам клетки, к которым относятся: жиры, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты.

Белки, или пептиды (греч. πεπτος - питательный)

Белки - полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки представляют линейную структуру, образованную из длинной цепи аминокислот, между которыми возникают пептидные связи. Пептидная связь образуется между карбоксильной группой (COOH) одной аминокислоты и аминогруппой другой аминокислоты (NH₂).

Между понятиями пептиды и белки существует определенная разница. Белки состоят из сотен тысяч аминокислот. Пептидами называют небольшие белки, содержащие до 10 аминокислот. Ими являются некоторые гормоны: окситоцин, вазопрессин, тиреолиберин - эти пептиды выполняют регуляторную функцию.

Первичная - полипептидная цепь, в которой аминокислоты расположены линейно
Вторичная - полипептидная цепь закручивается в спираль, формируется α или β структура
Третичная - спирали скручиваются в глобулу (лат. globulus - шарик)
Четвертичная - образуется у сложных белков путем соединения нескольких глобул

При резком изменении оптимальных для белка условий он подвергается денатурации: при этом происходит переход от высших структур организации к низшим, или "раскручивание белка". Важно заметить, что аминокислотная последовательность (первичная структура белка) при этом не меняется, однако свойства белка меняются кардинально (теряется его гидрофильность).

Осмелюсь сделать заявление: вы часто начинаете свой день с денатурации белка. Простейший способ провести такой эксперимент - пожарить яичницу. Заметьте, что изначально яичный белок прозрачный и текучий, но по итогу жарки эти свойства утрачиваются: он становится непрозрачным и вязким.

Белки - природные катализаторы, ускоряющие реакции в организме в десятки и сотни тысяч раз. Эту роль главным образом выполняют белки-ферменты (энзимы).

Иногда в состав белков входят так называемые ко-факторы - небелковые соединения, которые необходимы ферменту для его биологической активности (в роли ко-факторов могут выступать Zn 2+ , Mg 2+ ).

Белки входят в состав клеточных мембран. Сложные белки: коллаген, эластин - входят в состав соединительных тканей организма, придавая им некоторую прочность и эластичность.

Некоторые гормоны, регулирующие обменные процессы в организме, имеют белковое происхождение: инсулин, глюкагон, адренокортикотропный гормон (АКТГ).

Говоря об этой функции, прежде всего, стоит вспомнить об антителах - иммуноглобулинах, которые синтезируют B-лимфоциты. Антитела нейтрализуют чужеродные организму антигены (разрушают бактерии).

Помимо антител, защитную функцию выполняют также белки свертывающей системы крови (тромбин и фибриноген): они предохраняют организм от кровопотери.

При недостаточном питании в организме начинают окисляться молекулы белков. При расщеплении 1 г белков выделяется 17,6 кДж энергии.

Некоторые белки крови способны присоединять к себе и переносить различные молекулы. Альбумины участвуют в транспорте жирных кислот, глобулины - гормонов и некоторых ионов (Fe, Cu). Основной белок эритроцитов - гемоглобин - способен переносить кислород, углекислый и угарный газы (угарный конечно нежелательно ему переносить, будет отравление)

Двигательные белки, актин и миозин, на уровне саркомера обеспечивают сокращение мышц. При возбуждении мышечной ткани тонкие нити актина начинают тереться о толстые нити миозина, приводя к сокращению.

На поверхности мембраны белки образуют многочисленные рецепторы, которые, соединяясь с гормонами, приводят к изменению обмена веществ в клетке. Таким образом, гормоны реализуют воздействие на клетки органов-мишеней.

Жиры, или липиды (греч. lipos - жир)

С химической точки зрения жиры являются сложными эфирами, образованными трехатомным спиртом глицерином и высшими карбоновыми кислотами (жирными кислотами). Среди их свойств надо выделить то, что они практически нерастворимы в воде. Вспомните, как тяжело смыть жир с рук водой.

Почему именно мыло смывает жир с рук? Дело в том, что молекула мыла повторяет свойства жира: одна часть ее гидрофобна, а другая гидрофильна. Мыло соединяется с молекулой жира гидрофобной частью, и вместе они легко смываются водой.

При окислении жиров выделяется много энергии: 1 г - 38,9 кДж. Это вдвое больше выделяющейся энергии при расщеплении 1г углеводов.

Жиры имеют способность накапливаться в клетках, расположенных в подкожно-жировой клетчатке, внутренних органах. Эти запасы являются резервом организма на случай голодания или при недостаточном питании.

В жирах также запасается вода: в 100 г жира содержится 107 мл воды. Многим пустынным животным (верблюдам) жировые запасы помогают длительное время обходиться без воды.

Жиры входят в состав биологических мембран клеток человека вместе с белками. Из фосфолипидов построены мембраны всех клеток органов и тканей!

Так, к примеру, холестерин - обязательный компонент мембраны, придает ей определенную жесткость и совершенно необходим для нормальной жизнедеятельности (заболевания возникают только при нарушении липидного обмена).

Жиры обладают плохой теплопроводностью. Располагаясь в подкожно-жировой клетчатке, они образуют термоизолирующий слой. Особенно хорошо он развит у ластоногих (моржи и тюлени), китов, защищает их от переохлаждения.

Некоторые гормоны по строению относятся к жирам: половые (андрогены - мужские и эстрогены - женские), гормон беременности (прогестерон), кортикостероиды.

Производное жира - витамин D - принимает важное участие в обмене кальция и фосфора в организме. Он образуется в коже под действием ультрафиолетового излучения (солнечного света). При недостатке витамина D возникает заболевание - рахит.

Углеводы

Простые сахара, легко растворяющиеся в воде и имеющие сладкий вкус. Моносахариды подразделяются на гексозы (имеют 6 атомов углерода) - глюкоза, фруктоза, и пентозы (имеют 5 атомов углерода) - рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав нуклеиновых кислот.

При гидролизе олигосахариды распадаются на моносахариды. В состав олигосахаридов может входить от 2 до 10 моносахаридных остатков. Если в состав олигосахарида входят 2 остатка моносахарида, то его называют дисахарид. К дисахаридам относятся сахароза, лактоза, мальтоза. При гидролизе сахароза распадается на глюкозу и фруктозу.

Это биополимеры, в состав которых входят сотни тысяч моносахаридов. Они обладают высокой молекулярной массой, нерастворимы в воде, на вкус несладкие.

Крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин и муреин - все это биополимеры. Давайте вспомним, где они находятся.

Клеточная стенка образована: у растений - целлюлозой, у грибов - хитином, у бактерий - муреином. Запасным питательным веществом растений является крахмал, животных - гликоген.

В результате расщепления 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии.

Запасным питательным веществом растений и животных соответственно являются крахмал и гликоген. Расщепление гликогена позволяет нам оставаться в сознании и быть активными между приемами пищи.

Гликоген представляет собой разветвленную молекулу, состоящую из остатков глюкозы. За счет больших размеров такая молекула хорошо удерживается в клетке, а ее разветвленность позволяет ферментам быстро отщеплять множество молекул глюкозы одновременно.

Существуют заболевания, при которых распад гликогена нарушается: в результате нейроны не получают глюкозы (источника энергии, соответственно не синтезируются и молекулы АТФ). Из-за этого становятся возможны частые потери сознания.

Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, придавая им необходимую твердость. Хитин образует клеточную стенку грибов и наружный скелет членистоногих.

Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus — ядро)

Для ДНК характерны следующие азотистые основания: аденин - тимин, гуанин - цитозин; для РНК: аденин - урацил, гуанин - цитозин. Исходя из принципа комплементарности, данные основания соответствуют друг другу, в результате чего между ними образуются связи.

Между аденином и тимином образуется 2 водородные связи, а между гуанином и цитозином - 3.

Именно по этой причине количество аденина в молекуле ДНК всегда совпадает с количеством тимина. К примеру, если в ДНК 20% аденина, то с уверенностью можно сказать, что в ней 20% тимина. Выходит на оставшиеся основания - цитозин и гуанин - остается 60%, значит, цитозин и гуанин составляют в ДНК 30% каждый. Таким нехитрым образом, зная процент содержания одного основания, можно подсчитать все остальные.

В ДНК остаток сахара - дезоксирибоза, в РНК - рибоза.

Синтезируется в ядрышке. рРНК входит в состав малых и больших субъединиц рибосом. В процентном отношении рРНК составляет 80-90% всей РНК клетки.

Синтезируется в ядре в ходе процесса транскрипции (лат. transcriptio — переписывание). Фермент РНК-полимераза строит цепь иРНК по принципу комплементарности с ДНК. Исходя из данного принципа, гуанин (Г) в молекуле ДНК соединяется с цитозином (Ц) в РНК. Далее соответственно: цитозин (Ц) - гуанин (Г), аденин (А) - урацил (У), тимин (Т) - аденин (А).

Обеспечивает транспорт аминокислоты к рибосоме во время синтеза белка. Благодаря этому становится возможным соединение аминокислот друг с другом, образуется белок. тРНК имеет характерную форму клеверного листа.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Вопрос 1. Какие органические вещества входят в состав клетки?
Органические соединения составляют в среднем 10% массы клетки живого организма. Однозначной классификации органических веществ, входящих в состав клетки, не существует, поскольку они очень разнообразны по своим размерам, строению и функциям. Наиболее распространено деление всех органических соединений на низкомолекулярные (липиды, аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды, органические кислоты) и ,высокомолекулярные, или биополимеры. Биополимеры, в свою очередь, можно подразделить на гомополимеры (регулярные полимеры) и гетерополимеры (нерегулярные полимеры). Гомополимеры состоят из мономеров (более мелких молекул) одного типа. Это, например, гликоген, крахмал и целлюлоза, образованные молекулами глюкозы. Мономеры гетерополиморов отличаются друг от друга. Например, белки (составляют 10—18% от общей массы клетки) состоят из 20 типов аминокислот, а ДНК — из 4 типов нуклеотидов.
К органическим полимерным молекулам относят белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. В различные типы клеток входит неодинаковое количество тех или иных органических соединений. Например, в растительных клетках преобладают сложные углеводы — полисахариды; в животных — больше белков и жиров. Тем не менее каждая группа органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции.

Вопрос 2. Что такое липиды? Опишите их химический состав.
Липиды — гидрофобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических веществах (эфире, бензине, хлороформе). Липиды широко представлены в живой природе и играют огромную роль в жизнедеятельности клетки. Их можно подразделить на три основные группы: нейтральные жиры, воски и жироподобные вещества. По химической структуре нейтральные жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и остатков жирных кислот. Если в этих жирных кислотах много двойных —СН=СН— связей, то липид жидкий (подсолнечное масло и другие растительные жиры, рыбий жир), а если двойных связей мало — твердый (сливочное масло, большинство других животных жиров). К жироподобным веществам относятся, например, фосфолипиды. По своей структуре они сходны с жирами, но один или два остатка жирных кислот в их молекуле замещены остатком фосфорной кислоты. В клетках есть и другие сложные гидрофобные жироподобные вещества, называемые моноидами, например холестерин.

Вопрос 3. Какова роль липидов в обеспечении жизнедеятельности организма?
Нейтральные жиры являются чрезвычайно важным источником энергии в организме и, кроме того, источником метаболической воды. Иными словами, при распаде жиров выделяется не только энергия, но и вода, что особенно важно для обитателей пустынь и животных, впадающих в длительную спячку. Жиры откладываются в основном в жировой ткани, которая служит энергетическим депо, предохраняет организм от потери тепла и выполняет защитную функцию. Так, в полости тела формируются защитные жировые прокладки между внутренними органами. Подкожная жировая клетчатка особенно развита у китов и тюленей, постоянно находящихся в холодной воде. Сальные железы кожи выделяют секрет для смазки шерсти млекопитающих; у птиц аналогичную функцию выполняет копчиковая железа. Воск пчел служит для постройки сот. У растений, существующих в условиях недостатка воды, часто развита восковая кутикула (белесый налет на поверхности листьев, стеблей, плодов). защищает растение от избыточного испарения, ультрафиолетового излучения и механических повреждений. Таким образом, функции липидов в клетке разнообразны:
• структурная (принимают участие в построении мембраны);
• энергетическая (при распаде в организме 1 г жира выделяется 9,2 ккал энергии — в 2,5 раза больше, чем при распаде того же количества углеводов);
• защитная (от потери тепла, механических повреждений);
• жир - источник эндогенной воды (при окислении 10 г жира выделяется 11 г воды);
• регуляция обмена веществ (например, стероидные гормоны - кортикостерон и др.).

Читайте также: