Низкомолекулярные органические соединения.

В любой клетке, кроме белков, жиров, полисахаридов и нуклеи­новых кислот, насчитывается несколько тысяч других органических соединений. Их можно условно разделить на конечные и промежу­точные продукты биосинтеза и распада.

Конечными продуктами биосинтеза называют органические со­единения, которые играют самостоятельную роль в организме или служат мономерами для синтеза биополимеров. Например, к числу конечных продуктов биосинтеза относятся:

- аминокислоты, из которых в клет­ках синтезируются белки;

- нуклеотиды – мономеры, из которых син­тезируются нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК);

- глюкоза, которая служит мономером для синтеза гликогена, крахмала, целлюлозы.

Путь к синтезу каждого из конечных продуктов лежит через ряд промежуточных соединений. Многие вещества подвергаются в клет­ках ферментативному расщеплению, распаду.

Рассмотрим некоторые конечные органические соединения.

Нуклеозидфосфорные кислоты.

Особо важную роль в биоэнергети­ке клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены еще два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозин три фосфорной кислотой (АТФ). В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия (Е), которая освобождается при отщеплении фосфата: АТФ → АДФ + Ф + Е

В этой реакции образуется аденозин ди фосфорная кислота (АДФ) и фосфорная кислота (фосфат – Ф).

Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, передачи нервных импульсов, свече­ний (например, у люминесцентных бактерий), т. е. для всех процес­сов жизнедеятельности.

АТФ – универсальный биологический аккумулятор энергии. Све­товая энергия Солнца и энергия, заключенная в потребляемой пи­ще, запасаются в молекулах АТФ. Помимо АТФ, функцию аккумуляции энергии выполняют трифосфатные формы и других нуклеотидов, но они не столь универсальны.

Регуляторные и сигнальные вещества.

Конечными продуктами биосинтеза являются вещества, играющие важную роль в регуляции физиологических процессов и развитии организма. К числу их от­носятся многие гормоны животных. Наряду с белковыми гормона­ми известны гормоны небелковой приро­ды. Некоторые из них регулируют содержание ионов натрия и во­ды в организме животных, другие обеспечивают половое созревание и играют важную роль в воспроизведении животных. Гормоны тре­воги или стресса (например, адреналин) в условиях напряжения усиливают выход глюкозы в кровь, что в конечном счете приводит к увеличению синтеза АТФ и активному использованию энергии, за­пасенной организмом.

Насекомые производят ряд летучих гормонов, которые играют роль сигналов, сообщающих о нахождении пищи, об опасности, при­влекающих самок к самцам (и наоборот).

У растений имеются свои фитогормоны – факторы роста. Под действием некоторых из них значительно ускоряется созревание растений, увеличивается их урожайность.

Растения производят сотни разнообразных фитонцидов – летучих и нелетучих соединений, которые привлекают насекомых, переносящих пыльцу; отпугивают или отравляют насекомых, питающихся растениями; по­давляют иногда развитие растений других видов, растущих рядом и конкурирующих за минеральные вещества в почве.

Витамины.

К конечным продуктам биосинтеза принадлежат ви­тамины. К ним относят жизненно важные соединения, которые ор­ганизмы данного вида не способны синтезировать сами, а должны получать в готовом виде извне. Например, витамин С (аскорбиновая кислота) синтезируется в клетках большинства животных, а также в клетках растений и микроорганизмов. Клетки человека, человеко­образных обезьян, морских свинок, некоторых видов летучих, мышей утратили способность синтезировать аскорбиновую кислоту. Поэтому она является витамином только для человека и перечисленных жи­вотных. Витамин РР (никотиновую кислоту) животные не способны синтезировать, но его синтезируют все растения и многие бактерии.

Большинство известных витаминов в клетке становятся составны­ми частями ферментов и участвуют в биохимических реакциях.

Суточная потребность человека в каждом витамине составляет не­сколько микрограммов. Только витамин С нужен в количестве око­ло 100 мг в сутки.

Недостаток ряда витаминов в организме человека и животных ве­дет к нарушению работы ферментов и является причиной тяжелых заболеваний – авитаминозов. Например, недостаток витамина С яв­ляется причиной тяжелого заболевания – цинги, при недостатке ви­тамина D развивается рахит у детей.

Примечание

(для желающих «бежать впереди паровоза»)

 

1) витаминам далее уделена отдельная тема «09 Витамины»

2) Более подробно строение и функции биологически-значимых соединений

рассматриваются в 10 классе: см. темы раздела «01 Химические компоненты живого»

 

00 Неорганические вещества клетки

 

01 Белки – строение и функции

 

02 Углеводы и липиды

 

03 НК – структура и функции