Органические вещества входящие в состав клетки — какие основные соединения

Живая клетка любого организма состоит из органических компонентов на 25–30%.

К органическим составляющим относятся как полимеры, так и сравнительно некрупные молекулы – пигменты, гормоны, АТФ и пр.

Клетки живых организмов различаются между собой по структуре, функциям и по своему биохимическому составу. Однако каждая группа органических веществ имеет сходное определение в курсе биологии и выполняет одни и те же функции в любом типе клеток. Основные составляющие компоненты — это жиры, белки, углеводы и нуклеиновые кислоты.

…

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Липиды

Липидами называются жиры и жироподобные вещества. Эта биохимическая группа отличается хорошей растворимостью в органических веществах, но при этом нерастворима в воде.

Жиры могут иметь твёрдую или жидкую консистенцию. Первая более характерна для животных жиров, вторая – для растительных.

Это интересно: атф это что за вещество — состав, функции и роль в организме.

Функции жиров заключаются в следующем:

1. 
   Структурная – фосфолипиды являются основной структурной составляющей клеточных мембран.
2. Энергетическая – значительная часть энергии, которую использует клетка в процессе своей жизнедеятельности, получается в результате окисления жиров. Кроме того, в результате окисления липидов клетка получает воду.
3. Защитная функция липидов заключается в том, что подкожный жировой слой защищает ткани от температурных воздействий и механических повреждений. Кроме того, у птиц и животных имеется жировая смазка на перьях, шерсти и коже. А листья большинства растений покрыты восковым налётом.
4. Изоляционная функция жиров – миелин служит изоляционным слоем для нейронов, это служит ускорению передачи нервных импульсов.
5. Из компонентов жировой ткани образуется ряд желчных кислот и витамин Д.
6. Гормональная функция заключается в том, что многие гормоны имеют липидную природу.

Углеводы

Углеводы – это органические мономерные и полимерные вещества, которые в своём составе содержат углерод, водород и кислород. При их расщеплении клетка получает значительное количество энергии.

По химическому составу различают следующие классы углеводов:

1. Простые углеводы или моносахариды. В зависимости от количества атомов углерода в молекуле такие вещества подразделяют на триозы, пентозы, гексозы и пр. К пентозам относятся вещества рибоза и дезоксирибоза — составляющие компоненты РНК и ДНК. Наиболее известная гексоза – это глюкоза, которая служит основным источником энергии для живых клеток.
2. Олигосахариды – соединения, включающие в себя 2 или несколько мономеров гексозы. Наиболее известные дисахариды – лактоза и сахароза.
3. Сложные углеводы или полисахариды — это полимеры, в состав которых входят несколько мономеров гексозы. К полисахаридам растительного происхождения относится целлюлоза. Углеводы, входящие в состав клеточной мембраны, представлены в основном сложными соединениями — гликолипидами и гликопротеидами. В животных клетках такую функцию выполняет гликоген. Крахмал – полисахарид, который содержится как в растительных, так и животных клетках.

По сравнению с животными клетками, растительные содержат в своём составе большее количество углеводов. Это объясняется способностью растительных клеток воспроизводить углеводы в процессе фотосинтеза.

Основными функциями углеводов в живой клетке являются энергетическая и структурная.

Энергетическая функция углеводов сводится к накоплению запасов энергии и высвобождению их по мере необходимости. Растительные клетки накапливают в вегетационный период крахмал, который откладывается в клубнях и луковицах. В организмах животных такую роль выполняет полисахарид гликоген, который синтезируется и накапливается в печени.

Структурную функцию углевод выполняют в растительных клетках. Практически вся клеточная стенка растений состоит из полисахарида целлюлозы.

Белки

Белки – органические полимерные вещества, которые занимают ведущее место как по количеству в живой клетке, так и по своему значению в биологии. Вся сухая масса животной клетки состоит из белка примерно наполовину. Этот класс органических соединений отличается поразительным многообразием. Только в организме человека насчитывается около 5 млн различных белков. Они не только отличаются между собой, но и имеют различия с белками других организмов. И все это колоссальное многообразие белковых молекул строится всего из 20 разновидностей аминокислот.

Если на белок воздействуют термические или химические факторы, в молекулах происходит разрушение водородных и бисульфидных связей. Это приводит к денатурации белка и изменению структуры и функций клеточной мембраны.

Все белки можно условно разделить на два класса: глобулярные (к ним относятся ферменты, гормоны и антитела), и фибриллярные – коллаген, эластин, кератин.

Функции белка в живой клетке:

1. 
   Каталитическая функция. Большая часть биохимических реакций в клетке протекает довольно медленно. Это связано с низким уровнем химической активности многих органических веществ в клетке и их низкой концентрацией в живом организме. В этом случае белки исполняют роль катализаторов химических реакций, благодаря чему все процессы в значительной степени ускоряются и активизируются. Природные белковые биокатализаторы называются ферментами или энзимами. Каждый фермент отвечает за определённую химическую реакцию.
2. Строительная функция. Многие белки участвуют в строительстве клеточной мембраны и оболочек всех органелл.
3. Сигнальная функция. По данным проведённых исследований, все внешние факторы вызывают в молекуле белка обратимые изменения. Такие обратимые изменения лежат в основе важного свойства живых организмов – раздражимости. Под влиянием физических, химических или термических раздражителей происходит изменение пространственной упаковки молекулы белка с изменением её функциональных особенностей.
4. Транспортная функция заключается в способности некоторых белков обратимо связываться с органическими и неорганическими веществами и переносить их к различным органам и тканям. Наиболее характерна такая функция для белков крови. Примером таких белков может считаться гемоглобин, который способен связываться с молекулами кислорода и углекислого газа. Сывороточные белки альбумины могут транспортировать гормоны и некоторые липиды.
5. Защитная функция белков заключается в выработке в организме в ответ на внедрение чужеродного агента антител. Эти белковые компоненты способны связывать чужеродные компоненты и обезвреживать их.
6. В меньшей степени белки могут также служить и источником энергии. При их распаде до аминокислот и дальше до воды, углекислого газа и азотистых соединений, выделяется некоторое количество энергии, необходимой для поддержания нормальной жизнедеятельности клетки.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты имеют важное значение в структуре и правильном функционировании клеток. Химическое строение этих веществ таково, что позволяет сохранять и передавать по наследству информацию о белковой структуре клеток. Эта информация передаётся дочерним клеткам и на каждом этапе их развития формируется определённый вид белков.

Поскольку подавляющее большинство структурных и функциональных особенностей клетки обусловлено их белковой составляющей, очень важна стабильность, которой отличаются нуклеиновые кислоты. В свою очередь, от стабильности структуры и функций отдельных клеток зависит развитие и состояние организма в целом.

Различают две разновидности нуклеиновых кислот – рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК).

ДНК представляет собой полимерную молекулу, которая состоит из пары спиралей нуклеотидов. Каждый мономер молекулы ДНК представлен в виде нуклеотида. В состав нуклеотидов входят азотистые основания (аденин, цитозин, тимин, гуанин), углевод (дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.

Все азотистые основания соединяются между собой строго определённым образом. Аденин всегда располагается всегда против тимина, а гуанин – против цитозина. Такое избирательное соединение называется комплементарностью и играет очень важное значение в формировании структуры белка.

Все соседние нуклеотиды между собой связываются остатком фосфорной кислоты и дезоксирибозой.

Рибонуклеиновая кислота имеет большое сходство с дезоксирибонуклеиновой. Различие заключается в том, что вместо тимина в структуре молекулы присутствует азотистое основание урацил. Вместо дезоксирибозы это соединение содержит углевод рибозу.

Все нуклеотиды в цепочке РНК соединяются через фосфорный остаток и рибозу.

По своей структуре РНК может быть одно— и двухцепочечным

. У ряда вирусов двухцепочечные РНК выполняют функции хромосом – они являются носителями генетической информации. С помощью одноцепочечной РНК происходит перенос информации о составе белковой молекулы.

obrazovanie.guru

Органические вещества. Классы органических веществ :: SYL.ru

Существует несколько определений, что такое органические вещества, чем они отличаются от другой группы соединений — неорганических. Одно из наиболее распространенных объяснений вытекает из названия «углеводороды». Действительно, в основе всех органических молекул находятся цепочки атомов углерода, связанные с водородом. Присутствуют и другие элементы, получившие наименование «органогенные».

Органическая химия до открытия мочевины

Издавна люди пользуются многими природнымие веществами и минералами: серой, золотом, железной и медной рудой, поваренной солью. За все время существования науки — с древнейших времен и до первой половины XIX века — ученые не могли доказать связь живой и неживой природы на уровне микроскопического строения (атомов, молекул). Считалось, что своим появлением органические вещества обязаны мифической жизненной силе — витализму. Бытовал миф о возможности вырастить человечка «гомункулуса». Для этого надо было сложить в бочонок разные продукты жизнедеятельности, подождать определенное время, пока зародится жизненная сила.

Сокрушительный удар по витализму нанесли работы Веллера, который синтезировал органическое вещество мочевину из неорганических компонентов. Так было доказано, что никакой жизненной силы нет, природа едина, организмы и неорганические соединения образованы атомами одних и тех же элементов. Состав мочевины был известен и до работ Веллера, изучение этого соединения не составляло в те годы большого труда. Замечательным был сам факт получения вещества, характерного для обмена веществ, вне тела животного или человека.

Теория А. М. Бутлерова

Велика роль русской школы химиков в становлении науки, изучающей органические вещества. С именами Бутлерова, Марковникова, Зелинского, Лебедева связаны целые эпохи в развитии органического синтеза. Основоположником теории строения соединений является А. М. Бутлеров. Знаменитый ученый-химик в 60-х годах XIX века объяснил состав органических веществ, причины многообразия их строения, вскрыл взаимосвязь, существующую между составом, строением и свойствами веществ.

На основе выводов Бутлерова удалось не только систематизировать знания об уже существующих органических соединениях. Появилась возможность предсказать свойства еще не известных науке веществ, создать технологические схемы для их получения в промышленных условиях. В полной мере воплощаются в жизнь многие идеи ведущих химиков-органиков в наши дни.

На основе кокса, каменного угля, природного газа и нефтяного сырья в промышленности получают очень многие виды продукции. Поставлено на поток массовое производство искусственных и синтетических материалов, находящих применение во всех сферах жизни. Кинопленка, школьная ручка, детали автомобиля — если продолжить список всего, что дает органический синтез, то он получается очень длинным.

Органические вещества

Сходство элементарного состава характерно для всех известных веществ, но отличительные признаки все-таки присутствуют. Хотя нет ни одного химического элемента в неживой природе, которого бы не было в составе организмов. Дело в количестве разных атомов. Органические вещества состоят в основном из углерода, водорода, кислорода, азота. Именно эти химические элементы являются органогенными. Сравним их процентное содержание в живой клетке:

• кислород — около 70%;
• углерод — до 18%;
• водород — порядка 10%;
• азот — 2%.

Перечисленные элементы и органические вещества клетки в целом составляют примерно 98% от общей массы живого организма. Атомов фосфора, серы, натрия, калия, железа, хлора содержатся десятые доли процента. Еще меньше хрома, бора, лития, кобальта. Все элементы по количеству и значению для живых существ объединили в группы: макро- и микроэлементы. Их важность определяется не только количеством, но и влиянием на функции.

Заметно, что по содержанию атомов углерода живые организмы намного превосходят окружающие тела неживой природы, к примеру, почву. Этот факт стал одним из решающих, когда рождалось название целой группы веществ. Но сначала очень многие углеродосодержащие соединения получили общее название «органические вещества». Клетки содержат основные группы таких соединений и производные. Четкой границы между неорганической природой и органическими соединениями нет. Ученые выработали критерии, на основании которых относят вещества к разным классам. Невиданными темпами растет в последние десятилетия число вновь синтезированных органических соединений. Их общее количество достигает нескольких миллионов (по разным данным, от 7 до 10 млн).

Вода + органическое вещество — это основа жизни на Земле

Живые клетки содержат самое распространенное и загадочное вещество на нашей планете — воду. Это неорганическое соединение одного атома кислорода и двух атомов водорода (органогенных элементов). Содержание воды в организме взрослого человека составляет порядка 65%, но с возрастом количество чудесных молекул Н₂О в тканях уменьшается. С этим связана потеря тургора кожи и другие возрастные изменения.

Вода является средой, в которой происходят все сложнейшие биохимические реакции в организме. По сравнению с фабриками и заводами, процессы в клетках человека протекают в «мягких» условиях: при температуре всего 36,6 °С, хотя на производстве те же вещества пришлось бы нагревать до 100 или более градусов. Секрет эффективности работы организма, как «живой машины», — наличие биологических катализаторов. К этой группе относятся ферменты. Формулы органических веществ этого класса очень сложные, в их составе присутствуют витамины, атомы металлов и другие частицы (коферменты).

Вода принимает участие в расщеплении органических соединений клетки. Этот процесс получил название «гидролиз», что в переводе означает «разложение водой». Все пищевые вещества, поступающие в живые организмы, расщепляются на составные части, из них, как из кирпичиков, затем строятся собственные молекулы органических веществ.

Углеводороды

Существует деление на предельные и непредельные классы органических веществ. Первые образованы цепочками атомов углерода, соединенными простыми «сигма»-связями. В молекулах вторых присутствует двойная связь, состоящая из одной «сигма»- и одной «пи»-связи. Есть еще тройная связь (одна «сигма»- и две «пи»-связи). Предельные углеводороды являются насыщенными, а непредельные — ненасыщенными. Это означает, что в них не связи атомов углерода затрачиваются или насыщаются за счет присоединения водорода.

К предельным углеводородам относятся алканы; важнейшие представители этого класса: метан, этан, пропан, другие газообразные и жидкие углеводороды. Они входят в состав природного газа, нефти. Так, некоторые месторождения природного газа содержат до 95% метана. Нефть перерабатывают путем крекинга (расщепления). Разделяют эту смесь углеводородов на легкие газовые фракции, средние (жидкие), тяжелые (мазут, гудрон).

Для разных классов углеводородных соединений характерна определенная структура «скелета», набор связанных с ним функциональных групп. Поэтому принято говорить о гомологии или сходстве веществ одного класса между собой.

Рассмотрим некоторые формулы органических веществ — углеводородов (УВ).

• Первые три представителя предельных УВ: СН₄ — метан, С₂Н₆ — этан, С₃Н₈ — пропан.
• Начало гомологического ряда непредельных углеводородов с одной двойной связью: С₂Н₄ — этен, С₃Н — пропен, С₄Н₈ — бутен.
• Непредельные УВ с одной тройной связью: С₂Н₂ — этин (ацетилен), С₃Н₆ — пропин, С₄Н₈ — бутин.

Горение и окисление — свойства УВ

При сгорании органического вещества, которое относится к классу углеводородов, среди продуктов реакции находятся углекислый газ и вода. При этом выделяется тепло, запасенное в химических связях молекул. Такой же результат можно получить, сжигая древесину, растительные остатки. Энергия органических веществ — природного газа, торфа, нефти, горючих сланцев — издавна служит для отопления жилых и производственных помещений.

В последние годы признано нецелесообразным тратить истощенные запасы нефти и газа на цели отопления. Гораздо важнее использовать их как сырье для химической промышленности. Получили развитие альтернативные виды горючего, источники энергии — биотопливо, ветровые двигатели, приливные электростанции.

При окислении углеводородов получаются новые органические вещества — представители других классов (альдегидов, кетонов, спиртов, карбоновых кислот). Например, большие объемы ацетилена идут на производство уксусной кислоты. Часть этого продукта реакции в дальнейшем расходуется для получения синтетических волокон. Раствор кислоты (9% и 6%) есть в каждом доме — это обычный уксус. Окисление органических веществ служит основой для получения очень большого числа соединений, имеющих промышленное, сельскохозяйственное, медицинское значение.

Ароматические углеводороды

Ароматичность в молекулах органических веществ — это присутствие одного или нескольких бензольных ядер. Цепочка из 6 атомов углерода замыкается в кольцо, в нем возникает сопряженная связь, поэтому свойства таких углеводородов не похожи на другие УВ.

Ароматические углеводороды (или арены) имеют огромное практическое значение. Широко применяются многие из них: бензол, толуол, ксилол. Они используются как растворители и сырье для производства лекарств, красителей, каучука, резины и других продуктов органического синтеза.

Кислородосодержащие соединения

В составе большой группы органических веществ присутствуют атомы кислорода. Они входят в наиболее активную часть молекулы, ее функциональную группу. Спирты содержат одну или несколько гидроксильных частиц —ОН. Примеры спиртов: метанол, этанол, глицерин. В карбоновых кислотах присутствует другая функциональная частица — карбоксил (—СОООН).

Другие кислородосодержащие органические соединения — альдегиды и кетоны. Карбоновые кислоты, спирты и альдегиды в больших количествах присутсвуют в составе разных органов растений. Они могут быть источниками для получения натуральных продуктов (уксусной кислоты, этилового спирта, ментола).

Жиры являются соединениями карбоновых кислот и трехатомного спирта глицерина. Кроме спиртов и кислот линейного строения, есть органические соединения с бензольным кольцом и функциональной группой. Примеры ароматических спиртов: фенол, толуол.

Углеводы

Важнейшие органические вещества организма, входящие в состав клеток, — белки, ферменты, нуклеиновые кислоты, углеводы и жиры (липиды). Простые углеводы — моносахариды — встречаются в клетках в виде рибозы, дезоксирибозы, фруктозы и глюкозы. Последний в этом коротком списке углевод — основное вещество обмена веществ в клетках. Рибоза и дезоксирибоза — составные части рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот (РНК и ДНК).

При расщеплении молекул глюкозы выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности. Сначала она запасается при образовании своеобразного переонсчика энергии — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Это вещество переносится кровью, доставляется в ткани и клетки. При последовательном отщеплении от аденозина трех остатков фосфорной кислоты энергия освобождатеся.

Жиры

Липиды — вещества живых организмов, обладающие специфическими свойствами. Они не растворяются в воде, являются гидрофобными частицами. Особенно богаты веществами этого класса семена и плоды некоторых растений, нервная ткань, печень, почки, кровь животных и человека.

Кожа человека и животных содержит множество мелких сальных желез. Выделяемый ими секрет выводится на поверхность тела, смазывает ее, защищает от потери влаги и проникновения микробов. Слой подкожной жировой клетчатки оберегает от повреждений внутренние органы, служит запасным веществом.

Белки

Протеины составляют более половины всех органических веществ клетки, в некоторых тканях их содержание доходит до 80%. Для всех видов белков характерные высокие молекулярные массы, наличие первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур. При нагревании они разрушаются — происходит денатурация. Первичная структура — это огромная для микромира цепочка аминокислот. Под действием особых ферментов в пищеварительной системе животных и человека протеиновая макромолекула распадется на составные части. Они попадают в клетки, где происходит синтез органических веществ — других белков, специфичных для каждого живого существа.

Ферменты и их роль

Реакции в клетке протекают со скоростью, которая в производственных условиях трудно достижима, благодаря катализаторам — ферментам. Различают ферменты, действующие только на белки, — липазы. Гидролиз крахмала происходит с участием амилазы. Для разложения на составные части жиров необходимы липазы. Процессы с участием ферментов идут вов всех живых организмах. Если у человека нет в клетках какого-либо фермента, то это сказывается на обмене веществ, в целом на здоровье.

Нуклеиновые кислоты

Вещества, впервые обнаруженные и выделенные из ядер клеток, выполняют функцию передачи наследственных признаков. Основное количество ДНК содержится в хромосомах, а молекулы РНК расположены в цитоплазме. При редупликации (удвоении) ДНК появляется возможность передать наследственную информацию половым клеткам — гаметам. При их слиянии новый организм получает генетический материал от родителей.

www.syl.ru

Органические вещества клетки | Student Guru

Органические вещества — это сложные углеродсодержащие соединения, имеющие крайне разнообразную структуру и свойства. Это могут быть как низко-, так и высокомолекулярные соединения, линейные или циклические, гидрофильные или гидрофобные, количество которых во много раз превосходит количество известных неорганических соединений. Ранее считалось, что органические вещества синтезируются только живыми организмами. В действительности, все органические вещества, которые встречаются в природе, имеют отношение к живым организмам. Они либо входят в их состав, либо являются продуктами их жизнедеятельности. Однако сейчас с помощью химического синтеза получено огромное количество органических веществ, намного превышающее число известных природных соединений.

Большинство органических веществ образовано небольшим количеством элементов: в них помимо углерода входит водород, многие также содержат кислород и азот. Эти четыре элемента могут легко образовывать ковалентные связи благодаря спариванию электронов на внешних орбиталях атомов. В предыдущих постах уже было сказано, что атому углерода для полного заполнения внешней орбитали не хватает четырех электронов, т.е. он может образовывать четыре ковалентные связи (по числу общих электронных пар). У атома азота  недостает трех электронов, а у атомов кислорода и водорода — двух и одного соответственно. Разнообразие органических веществ значительно увеличивается за счет того, что кислород способен образовывать и двойные связи, а углерод и азот не только двойные, но и тройные. Это также придает органическим веществам новые свойства. Также в состав многих органических соединений входят сера и фосфор.

Органические  вещества в живых организмах очень разнообразны и по своей структуре, и по выполняемым функциям. На этих этом основывается их классификация, хотя часто этот принцип не соблюдается так строго. Например, в группу витаминов объединяют вещества, имеющие различную структуру и химические свойства, однако у всех витаминов высокая биологическая активность, и они необходимы животным или человеку в микроколичествах.

Кроме низкомолекулярных органических веществ, а именно, органических кислот, аминокислот, сахара, нуклеотидов, липидов и т.п., в состав живых организмов входят и высокомолекулярные вещества — биополимеры.
Полимеры — вещества, молекулы которых состоят из большого количества повторяющихся единиц или «мономерных звеньев» (мономеров). Благодаря ковалентным связям мономеры соединяются между собой, образуя длинные неразветвленные или разветвленные цепи. Полимер, состоящий из одинаковых мономеров, называют гомополимером. Например, полисахариды состоят из молекул глюкозы. К ним относятся целлюлоза, крахмал, гликоген. Если же в составе полимера есть несколько различных «строительных блоков», он называется гетерополимером. В качестве примера гетерополимеров можно привести белки, построенные из 20-ти различных аминокислот, или нуклеиновые кислоты, состоящие из  нуклеотидов 4-х разных типов. Гетерополимеры могут быть регулярными и нерегулярными. Белки и нуклеиновые кислоты, к примеру, относятся к нерегулярным гетерополимерам, поскольку последовательности аминокислот в разных белках или нуклеотидов в ДНК и РНК не имеют какой-то строгой периодичности.

Основные классы органических молекул организма.

Класс	Процент массы тела	Главные атомы	Подкласс	Субъединица
Углеводы	1	C, H, O	Моносахариды (сахара), Полисахариды	Моносахариды
Липиды	15	C, H	Триацилглицериды, Фосфолипиды, Стероиды	3 жирные кислоты + глицерин 2 жирные кислоты + глицерин + фосфат + слабозаряженная азотсодержащая молекула спирта
Белки	17	C, H, O, N	Пептиды, Белки	Аминокислоты Аминокислоты
Нуклеиновые кислоты	2	C, H, O, N	ДНК,РНК	Нуклеотиды, содержащие основания аденин, гуанин, тимин, цитозин, сахар, дезоксирибозу и фосфатНуклеотиды, содержащие основания аденин, гуанин, урацил или цитозин, сахар, рибозу и фосфат

Перейти к оглавлению.

from your own site.

www.studentguru.ru

Органические вещества входящие в состав клетки — какие основные соединения

Живая клетка любого организма состоит из органических компонентов на 25–30%.

К органическим составляющим относятся как полимеры, так и сравнительно некрупные молекулы – пигменты, гормоны, АТФ и пр.

Клетки живых организмов различаются между собой по структуре, функциям и по своему биохимическому составу. Однако каждая группа органических веществ имеет сходное определение в курсе биологии и выполняет одни и те же функции в любом типе клеток. Основные составляющие компоненты — это жиры, белки, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Липиды

Липидами называются жиры и жироподобные вещества. Эта биохимическая группа отличается хорошей растворимостью в органических веществах, но при этом нерастворима в воде.

Жиры могут иметь твёрдую или жидкую консистенцию. Первая более характерна для животных жиров, вторая – для растительных.

Это интересно: атф это что за вещество состав, функции и роль в организме.

Функции жиров заключаются в следующем:

1. Структурная – фосфолипиды являются основной структурной составляющей клеточных мембран.
2. Энергетическая – значительная часть энергии, которую использует клетка в процессе своей жизнедеятельности, получается в результате окисления жиров. Кроме того, в результате окисления липидов клетка получает воду.
3. Защитная функция липидов заключается в том, что подкожный жировой слой защищает ткани от температурных воздействий и механических повреждений. Кроме того, у птиц и животных имеется жировая смазка на перьях, шерсти и коже. А листья большинства растений покрыты восковым налётом.
4. Изоляционная функция жиров – миелин служит изоляционным слоем для нейронов, это служит ускорению передачи нервных импульсов.
5. Из компонентов жировой ткани образуется ряд желчных кислот и витамин Д.
6. Гормональная функция заключается в том, что многие гормоны имеют липидную природу.

Углеводы

Углеводы – это органические мономерные и полимерные вещества, которые в своём составе содержат углерод, водород и кислород. При их расщеплении клетка получает значительное количество энергии.

По химическому составу различают следующие классы углеводов:

1. Простые углеводы или моносахариды. В зависимости от количества атомов углерода в молекуле такие вещества подразделяют на триозы, пентозы, гексозы и пр. К пентозам относятся вещества рибоза и дезоксирибоза — составляющие компоненты РНК и ДНК. Наиболее известная гексоза – это глюкоза, которая служит основным источником энергии для живых клеток.
2. Олигосахариды – соединения, включающие в себя 2 или несколько мономеров гексозы. Наиболее известные дисахариды – лактоза и сахароза.
3. Сложные углеводы или полисахариды — это полимеры, в состав которых входят несколько мономеров гексозы. К полисахаридам растительного происхождения относится целлюлоза. Углеводы, входящие в состав клеточной мембраны, представлены в основном сложными соединениями — гликолипидами и гликопротеидами. В животных клетках такую функцию выполняет гликоген. Крахмал – полисахарид, который содержится как в растительных, так и животных клетках.

По сравнению с животными клетками, растительные содержат в своём составе большее количество углеводов. Это объясняется способностью растительных клеток воспроизводить углеводы в процессе фотосинтеза.

Основными функциями углеводов в живой клетке являются энергетическая и структурная.

Энергетическая функция углеводов сводится к накоплению запасов энергии и высвобождению их по мере необходимости. Растительные клетки накапливают в вегетационный период крахмал, который откладывается в клубнях и луковицах. В организмах животных такую роль выполняет полисахарид гликоген, который синтезируется и накапливается в печени.

Структурную функцию углевод выполняют в растительных клетках. Практически вся клеточная стенка растений состоит из полисахарида целлюлозы.

Белки

Белки – органические полимерные вещества, которые занимают ведущее место как по количеству в живой клетке, так и по своему значению в биологии. Вся сухая масса животной клетки состоит из белка примерно наполовину. Этот класс органических соединений отличается поразительным многообразием. Только в организме человека насчитывается около 5 млн различных белков. Они не только отличаются между собой, но и имеют различия с белками других организмов. И все это колоссальное многообразие белковых молекул строится всего из 20 разновидностей аминокислот.

Если на белок воздействуют термические или химические факторы, в молекулах происходит разрушение водородных и бисульфидных связей. Это приводит к денатурации белка и изменению структуры и функций клеточной мембраны.

Все белки можно условно разделить на два класса: глобулярные (к ним относятся ферменты, гормоны и антитела), и фибриллярные – коллаген, эластин, кератин.

Функции белка в живой клетке:

1. Каталитическая функция. Большая часть биохимических реакций в клетке протекает довольно медленно. Это связано с низким уровнем химической активности многих органических веществ в клетке и их низкой концентрацией в живом организме. В этом случае белки исполняют роль катализаторов химических реакций, благодаря чему все процессы в значительной степени ускоряются и активизируются. Природные белковые биокатализаторы называются ферментами или энзимами. Каждый фермент отвечает за определённую химическую реакцию.
2. Строительная функция. Многие белки участвуют в строительстве клеточной мембраны и оболочек всех органелл.
3. Сигнальная функция. По данным проведённых исследований, все внешние факторы вызывают в молекуле белка обратимые изменения. Такие обратимые изменения лежат в основе важного свойства живых организмов – раздражимости. Под влиянием физических, химических или термических раздражителей происходит изменение пространственной упаковки молекулы белка с изменением её функциональных особенностей.
4. Транспортная функция заключается в способности некоторых белков обратимо связываться с органическими и неорганическими веществами и переносить их к различным органам и тканям. Наиболее характерна такая функция для белков крови. Примером таких белков может считаться гемоглобин, который способен связываться с молекулами кислорода и углекислого газа. Сывороточные белки альбумины могут транспортировать гормоны и некоторые липиды.
5. Защитная функция белков заключается в выработке в организме в ответ на внедрение чужеродного агента антител. Эти белковые компоненты способны связывать чужеродные компоненты и обезвреживать их.
6. В меньшей степени белки могут также служить и источником энергии. При их распаде до аминокислот и дальше до воды, углекислого газа и азотистых соединений, выделяется некоторое количество энергии, необходимой для поддержания нормальной жизнедеятельности клетки.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты имеют важное значение в структуре и правильном функционировании клеток. Химическое строение этих веществ таково, что позволяет сохранять и передавать по наследству информацию о белковой структуре клеток. Эта информация передаётся дочерним клеткам и на каждом этапе их развития формируется определённый вид белков.

Поскольку подавляющее большинство структурных и функциональных особенностей клетки обусловлено их белковой составляющей, очень важна стабильность, которой отличаются нуклеиновые кислоты. В свою очередь, от стабильности структуры и функций отдельных клеток зависит развитие и состояние организма в целом.

Различают две разновидности нуклеиновых кислот – рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК).

ДНК представляет собой полимерную молекулу, которая состоит из пары спиралей нуклеотидов. Каждый мономер молекулы ДНК представлен в виде нуклеотида. В состав нуклеотидов входят азотистые основания (аденин, цитозин, тимин, гуанин), углевод (дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.

Все азотистые основания соединяются между собой строго определённым образом. Аденин всегда располагается всегда против тимина, а гуанин – против цитозина. Такое избирательное соединение называется комплементарностью и играет очень важное значение в формировании структуры белка.

Все соседние нуклеотиды между собой связываются остатком фосфорной кислоты и дезоксирибозой.

Рибонуклеиновая кислота имеет большое сходство с дезоксирибонуклеиновой. Различие заключается в том, что вместо тимина в структуре молекулы присутствует азотистое основание урацил. Вместо дезоксирибозы это соединение содержит углевод рибозу.

Все нуклеотиды в цепочке РНК соединяются через фосфорный остаток и рибозу.

По своей структуре РНК может быть одно— и двухцепочечным. У ряда вирусов двухцепочечные РНК выполняют функции хромосом – они являются носителями генетической информации. С помощью одноцепочечной РНК происходит перенос информации о составе белковой молекулы.

tvercult.ru

белки — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Белки (протеины, полипептиды) — самые многочисленные, наиболее разнообразные и имеющие первостепенное значение биополимеры. В состав молекул белков входят атомы углерода, кислорода, водорода, азота и иногда серы, фосфора и железа.

Мономерами белков являются аминокислоты, которые (имея в своём составе карбоксильную и аминогруппы) обладают свойствами кислоты и основания (амфотерны).

Благодаря этому аминокислоты могут соединяться друг с другом (их количество в одной молекуле может достигать нескольких сотен). В связи с этим молекулы белков имеют большие размеры, и их называют макромолекулами.

Структура белковой молекулы

Под структурой белковой молекулы понимают её аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности молекулы белка.

В молекулах белков встречается всего \(20\) видов различных аминокислот, и огромное разнообразие белков создаётся за счёт различного их сочетания.

• Последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи — это первичная структура белка (она уникальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функции). Первичная структура белка уникальна для любого типа белка и определяет форму его молекулы, его свойства и функции.
• Длинная молекула белка сворачивается и приобретает сначала вид спирали в результате образования водородных связей между —СО и —NН группами разных аминокислотных остатков полипептидной цепи (между углеродом карбоксильной группы одной аминокислоты и азотом аминогруппы другой аминокислоты). Эта спираль — вторичная структура белка.
• Третичная структура белка — трёхмерная пространственная «упаковка» полипептидной цепи в виде глобулы (шарика). Прочность третичной структуры обеспечивается разнообразными связями, возникающими между радикалами аминокислот (гидрофобными, водородными, ионными и дисульфидными S–S связями).
• Некоторые белки (например, гемоглобин крови человека) имеют четвертичную структуру. Она возникает в результате соединения нескольких макромолекул с третичной структурой в сложный комплекс. Четвертичная структура удерживается непрочными ионными, водородными и гидрофобными связями.

 

Структура белков может нарушаться (подвергаться денатурации) при нагревании, обработке некоторыми химическими веществами, облучении и др. При слабом воздействии распадается только четвертичная структура, при более сильном — третичная, а затем — вторичная, и белок остаётся в виде полипептидной цепи. В результате денатурации белок теряет способность выполнять свою функцию.

Нарушение четвертичной, третичной и вторичной структур обратимо. Этот процесс называют ренатурацией.

 

Разрушение первичной структуры необратимо.

 

Кроме простых белков, состоящих только из аминокислот, есть ещё и сложные белки, в состав которых могут входить углеводы (гликопротеины), жиры (липопротеины), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеины) и др.

Функции белков

• Каталитическая (ферментативная) функция. Специальные белки — ферменты — способны ускорять биохимические реакции в клетке в десятки и сотни миллионов раз. Каждый фермент ускоряет одну и только одну реакцию. В состав ферментов входят витамины.

• Структурная (строительная) функция — одна из основных функций белков (белки входят в состав клеточных мембран; белок кератин образует волосы и ногти; белки коллаген и эластин — хрящи и сухожилия).

• Транспортная функция — белки обеспечивают активный транспорт ионов через клеточные мембраны (транспортные белки в наружной мембране клеток), транспорт кислорода и углекислого газа (гемоглобин крови и миоглобин в мышцах), транспорт жирных кислот (белки сыворотки крови способствуют переносу липидов и жирных кислот, различных биологически активных веществ).

• Сигнальная функция. Приём сигналов из внешней среды и передача информации в клетку происходит за счёт встроенных в мембрану белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды.
• Сократительная (двигательная) функция — обеспечивается сократительными белками — актином и миозином (благодаря сократительным белкам двигаются реснички и жгутики у простейших, перемещаются хромосомы при делении клетки, сокращаются мышцы у многоклеточных, совершенствуются другие виды движения у живых организмов).

• Защитная функция — антитела обеспечивают иммунную защиту организма; фибриноген и фибрин защищают организм от кровопотерь, образуя тромб.

• Регуляторная функция присуща белкам — гормонам (не все гормоны являются белками!). Они поддерживают постоянные концентрации веществ в крови и клетках, участвуют в росте, размножении и других жизненно важных процессах (например, инсулин регулирует содержание сахара в крови).
• Энергетическая функция — при длительном голодании белки могут использоваться в качестве дополнительного источника энергии после того, как израсходованы углеводы и жиры (при полном расщеплении \(1\) г белка до конечных продуктов выделяется \(17,6\) кДж энергии). Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, используются для построения новых белков.

 

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.

http://ours-nature.ru/lib/b/book/1063747118/348

www.yaklass.ru

Органические вещества, свойства и классификация

История развития органической химии

В истории развития органической химии выделяют два периода: эмпирический (с середины XVII до конца XVIII века), в который познание органических веществ, способов их выделения и переработки происходило опытным путем и аналитический (конец XVIII – середина XIX века), связанный с появлением методов установления состава органических веществ. В аналитический период было установлено, что все органические вещества содержат углерод. Среди, других элементов, входящих в состав органических соединений были обнаружены водород, азот, сера, кислород и фосфор.

Важное значение в истории органической химии имеет структурный период (вторая половина XIX – начало XX века), ознаменовавшийся рождением научной теории строения органических соединений, основоположником которой был А.М. Бутлеров.

Основные положения теории строения органических соединений:

• атомы в молекулах соединены между собой в определенном порядке химическими связями в соответствии с их валентностью. Углерод во всех органических соединениях четырехваленнтен;
• свойства веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от порядка соединения атомов;
• атомы в молекуле взаимно влияют друг на друга.

Порядок соединения атомов в молекуле описывается структурной формулой, в которой химические связи изображаются черточками.

Характерные свойства органических веществ

Существует несколько важных свойств, которые выделяют органические соединения в отдельный, ни на что не похожий класс химических соединений:

1. Органические соединения обычно представляют собой газы, жидкости или легкоплавкие твердые вещества, в отличие неорганических соединений, которые в большинстве своём представляют собой твердые вещества с высокой температурой плавления.
2. Органические соединения большей частью построены ковалентно , а неорганические соединения — ионно.
3. Различная топология образования связей между атомами, образующими органические соединения (прежде всего, атомами углерода), приводит к появлению изомеров — соединений, имеющих один и тот же состав и молекулярную массу, но обладающих различными физико-химическими свойствами. Данное явление носит название изомерии.
4. Явление гомологии — существование рядов органических соединений, в которых формула любых двух соседей ряда (гомологов) отличается на одну и ту же группу — гомологическую разницу CH₂. Органические вещества горят.

Классификация органических веществ

В классификации принимают за основу два важных признака – строение углеродного скелета и наличие в молекуле функциональных групп.

В молекулах органических веществ атомы углерода соединяются друг с другом, образуя т.н. углеродный скелет или цепь. Цепи бывают открытыми и замкнутыми (циклическими), открытые цепи могут быть неразветвленными (нормальными) и разветвленными:

По строению углеродного скелета различают:

— алициклические органические вещества, имеющие открытую углеродную цепь как разветвленную, так и неразветвленную. Например,

СН₃-СН₂-СН₂-СН₃ (бутан)

СН₃-СН(СН₃)-СН₃ (изобутан)

— карбоциклические органические вещества, в которых углеродная цепь замкнута в цикл (кольцо). Например,

— гетероциклические органические соединения, содержащие в цикле не только атомы углерода, но и атомы других элементов, чаще всего азота, кислорода или серы:

Функциональная группа – атом или группа атомов неуглеводородного характера, которые определяют принадлежность соединения к определенному классу. Признаком, по которому органическое вещество относят к тому или иному классу, является природа функциональной группы (табл. 1).

Таблица 1. Функциональные группы и классы.

Соединения могут содержать не одну, а несколько функциональных групп. Если эти группы одинаковые, то соединения называют полифункциональными, например хлороформ, глицерин. Соединения, содержащие различные функциональные группы, называют гетерофункциональными, их можно одновременно отнести к нескольким классам соединений, например молочную кислоту можно рассматривать, как карбоновую кислоту и как спирт, а коламин – как амин и спирт.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com