Біологія – універсальний довідник
ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ
ОСНОВИ ЦИТОЛОГІЇ
ОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ
Ліпіди – це складні ефіри гліцерину (або інших спиртів) та вищих жирних кислот. Вони утворюють тригліцериди (жири та олії), фосфоліпіди, воски, стериди (холестерин, стероїдні гормони). Залежно від типу клітин вміст ліпідів коливається від 5 до 90% (у клітинах жирової тканини). Ліпіди – гідрофобні речовини з високою енергоємністю.
Функції в організмі: енергетична (1 г жиру при окисненні виділяє 38,9 кДж енергії); будівель на (фосфоліпіди
Вуглеводи – цукристі чи напівцукристі речовини з емпіричною формулою Сn(Н20)m. У клітинах тварин вуглеводів 1-3% (у клітинах печінки до 5%); у клітинах рослин до 90%. В останніх вони є основним будівельним і запасним поживним матеріалом. Вуглеводи поділяються на прості – моносахариди, дисахариди та складні – полісахариди.
Моносахариди (глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза) та дисахариди (сахароза,
Основні функції вуглеводів – будівельна та енергетична. Целюлоза входить до складу оболонки рослинних клітин, моносахариди утворюють комплекси з зовнішньою клітинною мембраною, полісахарид хітин формує покриви членистоногих і оболонку клітин грибів.
Крохмаль і глікоген є запасними поживними речовинами, разом із глюкозою виконують енергетичну роль в організмі; 1 г вуглеводів при окисненні виділяє 17,6 кДж енергії.
Рибоза та дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот та АТФ.
Білки – високомолекулярні біополімери, мономерами яких є амінокислоти. До складу білків різних організмів входять лише 20 основних амінокислот. В одній молекулі білка їх кількість може коливатися від 3-5 до декількох тисяч. Амінокислоти з’єднані одна з одною пептидним зв’язком, тому білки часто називають пептидами. Специфічність білків кожного організму визначається набором амінокислот і послідовністю їх розташування в молекулі. Вони мають складну будову і декілька рівнів організації.
Первинна структура – послідовність розміщення амінокислот у поліпептидному ланцюзі, яка закодована у послідовності нуклеотидів і-РНК, які, в свою чергу, є копіями певних генів.
Вторинна структура – пептидні ланцюги згортаються у спіраль або іншу конфігурацію завдяки виникненню водневих зв’язків між атомами Гідрогену та Оксигену.
α-Спіраль – спірально закручений поліпептидний ланцюг. Таку структуру мають всі білки-ферменти.
β-Структура – конформація за типом складчастої кулі, утворена з декількох паралельно розташованих поліпептидних ланцюгів, з’єднаних водневими зв’язками. Таку структуру мають фіброїн шовку, кератин волосся.
Третинна структура – просторова конфігурація а-спіралі у вигляді компактних глобул. Вона виникає завдяки різним взаємодіям: ковалентних дисульфідних, іонних, водневих та гідрофобних зв’язків.
Четвертинна структура – надструктура, що утворюється при взаємодії декількох субодиниць молекул білка у третинній. Вона характерна не для всіх білків. Наприклад, інсулін не має четвертинної структури, а білок гемоглобін складається з 4 субодиниць.
Особливість усіх структур і форма білкової молекули визначаються первинною структурою.
Білки, що утворюються лише з поліпептидних ланцюгів, називаються протеїнами. Складні білки, крім поліпептидних ланцюгів, містять також небілковий компонент і називаються протеїдами. Наприклад: хромопротеїд – гемоглобін, що містить, крім 4 субодиниць білка, ще й гем – органічну речовину з іоном Феруму; глікопротеїди утворюються з білка і глюкози або іншого вуглеводу; ліпопротеїди містять ліпіди.
Властивості білків. Денатурація – порушення природних властивостей, функцій та структури білків. Вона може відбуватися під впливом хімічних речовин (кислот, лугів, солей), високих температур, радіоактивного випромінювання тощо. Ступінь денатурації залежить від інтенсивності впливу чинника і може бути зворотним і незворотним. За температури 40-50 °С та вище багато білків денатуруються незворотно. Це ж саме відбувається і при дії концентрованих розчинів кислот, лугів, солей важких металів. Солі легких металів, слабкі розчини кислот викликають зворотну денатурацію, тому при припиненні дії чинника білок може відновити свої властивості та функції. Відновлення білків залежить від ступеня порушення його структур і збереження первинної структури.
Білкові молекули є найважливішими за значенням хімічними компонентами клітини. Наприклад, тварини наполовину побудовані з білків, а кількість їх видів в одному організмі може перевищувати 1 млн.
Білки виконують різноманітні функції. Найважливішою є ферментативна функція білків. Білки – це біокаталізатори, які прискорюють усі хімічні реакції, що проходять в організмі. Жодна реакція у клітині не може відбутися без участі ферменту.
Будівельна функція полягає в тому, що білки входять до мембранних структур клітин; енергетична – при окисненні 1 г білка виділяється 17,6 кДж енергії; рухова – скоротливі білки входять до складу м’язових волокон, мікротрубочок, війок, джгутиків і забезпечують рух організму і клітин; транспортна – зв’язують і переносять речовини, наприклад, гемоглобін переносить кисень та вуглекислий газ; захисна – білки утворюють антитіла і антигени, які захищають організм від чужорідних білків бактерій та вірусів; регуляторна – білки-гормони виливають на обмін речовин в організмі, наприклад, інсулін регулює вміст глюкози у крові і синтез глікогену.
Нуклеїнові кислоти – вперше були виділені з ядра. Зустрічаються два типи кислот: дезоксирибонуклеїнова (ДНК) і рибонуклеїнова (РНК). Це найбільш високомолекулярні речовини у клітині, маса ДНК у декілька сот разів перевищує масу РНК.
Нуклеїнові кислоти – це біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Нуклеотид складається із залишку фосфорної кислоти, вуглеводу рибози (у РНК) або дезоксирибози (у ДНК) і 4 азотистих основ: аденіну (А), гуаніну (Г), цитозину (Ц) і тиміну (Т) у ДНК або урацилу (У) в РНК. В нуклеотиді вуглевод з’єднаний із фосфорною кислотою з одного боку й азотистою основою з іншого. Кількість нуклеотидів у ланцюзі може досягати 30000. Азотисті основи утворюють між собою попарно водневі зв’язки. Причому, між аденіном і тиміном або урацилом утворюються два зв’язки (А=Т) або (А=У), а між цитозином і гуаніном – три (Ц=Г). Парні азотисті основи, між якими виникають водневі зв’язки, називаються комплементарними.
ДНК. Молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, з’єднаних один з одним водневими зв’язками, причому послідовність нуклеотидів в одному ланцюзі комплементарна послідовності нуклеотидів в іншому. Молекула ДНК має структуру подвійної спіралі.
У клітинах молекули ДНК знаходяться в ядрі. Крім цього, специфічні ДНК є в мітохондріях і хлоропластах. Молекули ДНК здатні до самоподвоєння – реплікації. ДНК розкручуються з одного кінця, і на кожному ланцюзі синтезується новий ланцюг за принципом комплементарності. Таким чином, у нових двох молекулах ДНК один ланцюг залишається вихідним материнським, а другий – новим дочірнім.
ДНК у клітині виконує винятково важливу функцію – збереження та передачу спадкової інформації. Кількість молекул ДНК і їхня нуклеотидна послідовність є генетичною ознакою виду і специфічні для кожного організму. У молекулах ДНК закодована інформація про первинну структуру білка. На матриці ДНК проходить синтез молекул РНК,
На відміну від ДНК, РНК складається з одного полінуклеотидного ланцюга, що може також мати спіральні ділянки, утворювати петлі, набувати різної конфігурації завдяки виникненню водневих зв’язків. У клітині РНК знаходиться в ядрі, цитоплазмі, хлоропластах, мітохондріях, рибосомах. Існує декілька видів РНК. Транспортна т-РНК переносить амінокислоти до місця синтезу білка на рибосоми. Інформаційна і-РНК передає інформацію про структуру білка від ДНК на рибосоми. Рибосомні р-РНК будують тіло рибосоми. Вірусні РНК – найбільш високомолекулярні, несуть інформацію про структуру вірусів, є їх генетичним апаратом.
АТФ – аденозинтрифосфат – нуклеотид, що складається з рибози, аденіну і трьох залишків фосфорної кислоти, між якими є два макроергічні (високоенергетичні) зв’язки. Енергія простого зв’язку – приблизно 13,8 кДж/моль, а макроергічного – 30,6 кДж/моль.
Енергія в АТФ нагромаджується внаслідок розпаду та окиснення органічних речовин. Клітина використовує цю енергію для різних процесів: біосинтезу власних органічних речовин, для руху, під час її поділу, для передачі нервових імпульсів і т. д. АТФ є основною речовиною обмінних процесів у клітині.
(2 votes, average: 3,50 out of 5)