Органические составляющие клетки
Углеводы – сложные соединения, представленные атомами углерода и водой. Содержание углеводов различается в животных и растительных клетках. В растительных – 70%, в животных 1-5%. Подразделяются на три класса: моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Моносахариды – бесцветные твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, имеющие сладкий вкус. В зависимости от числа атомов углерода различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы. Наиболее распространены пентозы и гексозы, которые являются основными источниками энергии в клетках. (1г. глюкозы при полном окислении = 17,6 кДж) Пентозы входят в состав нуклеиновых кислот (рибоза, дезоксирибоза). При взаимодействии двух или нескольких мономеров образуются ди- или олигосахара. Соединяются между собой моносахариды гликозидной связью. Самые известные дисахариды: мальтоза – солодовый сахар (2 глюкозы), лактоза - молочный сахар (галактоза, глюкоза), сахароза – свекольный сахар (глюкоза, фруктоза). Полисахариды – полимеры. Характеризуются высокой молекулярной массой. У них нет сладкого вкуса, плохо растворяются в воде. Являются биополимерами, выполняют важнейшие функции в клетки: запасание и защита. Производные глюкозы (крахмал, гликоген) используются клетками для хранения энергии. Целлюлоза и хитин обеспечивают прочность покровных структур. С углеводами могут вступать в связь белки (гликопротеин), липиды (гликолипиды). Эти вещества обеспечивают рецепторную функцию клетки, контактную функцию клетки. Кроме того, все углеводные компоненты выполняют структурную функцию. Функции углеводов: 1) Важнейший источник энергии; 2) Запасающая (удобная форма хранения энергии); 3) Защитная функция; 4) Структурная функция; 5) Рецепторная функция.
Липиды Не растворяются в воде, растворяются в неполярных растворителях. Обнаруживаются во всех клетках без исключения, выполняют важнейшие специфические функции. Находясь внутри клеток, липиды подразделяются на нейтральные жиры или триацил-глицерины, воска, фосфолипиды, стероиды. Для большинства липидов характерно наличие в их составе жирных кислот. Нейтральные жиры – многоатомные спирты, эфиры трехатомного спирта глицерина и трех молекул жирных кислот. Жирные кислоты являются источником энергии. При окислении одного грамма жирных кислот освобождается 37 кДж и 1,2г чистой эндогенной воды. При этом синтезируется в два раза больше молекул АТФ, чем при расщеплении глюкозы. Воска – сложные жиры, которые образуются жирными кислотами и другими многоатомными спиртами. Как правило, секретируются кожными железами, выполняют защитную предохранительную функцию, обеспечиваю водоотталкивающие свойства производным кожи. Листья и плоды у растений защищены восковым налетом. Фосфолипиды – в состав этих эфиров входит остаток фосфорной кислоты. Это основной компонент клеточных мембран. Стероиды – особая группа липидов, которая не содержит жирных кислот. Имеется особая структура – стероидное кольцо (циклическое строение). Стероидами являются половые гормоны. Стероидную природу имеет важнейший компонент мембран – холестерин.
Белки Биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Все аминокислоты имеют как минимум одну аминогруппу (NH2),одну карбоксильную группу (СООН) и радикал. Между аминогруппой одного кислотного остатка и карбоксильной группой другого остатка формируется пептидная связь, которая обеспечивает соединение огромного количества кислот в белки. Все белки присутствуют в организме в свободной форме и обладают высокой биологической активностью. Все белки делятся на простые (только из аминокислот) и сложные (соединения с другими группами веществ, углеводами, липидами). Гормоны, антибиотики, ядовитые токсичные вещества – все это белки. Белки отличаются числом, составом, последовательностью аминокислотных остатков. 1) Последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи представляет первичную структуру белка и определяется последовательностью нуклеотидов в участке молекулы ДНК, кодирующей этот белок. 2) Вторичная структура имеет вид спирали и возникает в результате образования водородных связей (между карбоксильной группой одной АМК и аминогруппой другой АМК). 3) Третичная (глобулярная) структура образуется в результате сложной пространственной ориентации молекулы белка. Возникают дисульфидные связи, ионные и гидрофобные. 4) Четвертичную структуру имеют только некоторые белки. Это сложный комплекс, состоящий из нескольких третичных структур. Удерживается ионными, водородными и гидрофобными связями. Изменение структуры белка связано с изменениями свойств белка – денатурация (обратное восстановление – ренатурация). Денатурация бывает обратимая (если не затрагивает первичной структуры) и необратимая. Белки выполняются практически все функции в клетке. 1) Все ферменты – белки (но не все белки – ферменты!). Ферменты – катализаторы определенных химических реакций и каждая реакция требует своего катализатора и имеет его. Отсутствие хотя бы одного фермента приводит к накоплению субстрата. 2) Структурная (строительная) функция. Белки являются компонентами мембран и органоидов. 3) Функция перемещения. Двигательные белки – актин, миозин. Основной белок микротрубочек – тубулин. 4) Транспортная функция. Они могут связывать и переносить специфические молекулы и ионы из одного органоида в другой и из одной клетки в другую и из клетки во внешнюю среду. 5) Запасающая функция (в молоке млекопитающих). 6) Белки могут выполнять защитную функцию, обеспечивая защиту от вторжения чужеродных антигенов и организмов. Такие белки называются антителами. 7) Регуляторная функция. Гормоны регулируют обмен веществ. Упаковка ДНК (гистонами). 8) Энергетическая функция (редко). 1г белка = 17.6 кДж.
|
