БИОПОЛИМЕРЫ И ИХ СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ К ВАЖНЕЙШИМ

БИОПОЛИМЕРЫ И ИХ СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

К ВАЖНЕЙШИМ БИОПОЛИМЕРАМ ОТНОСЯТСЯ: 1. Пептиды и белки, построенные из гетерофункциональных соединений- аминокислот; 2. Полисахариды, построенные из моносахаридов; 3. Липиды, построенные из глицерина и различных кислот, а так же из их производных; 4. Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты , построенные из моносахаридов, гетероциклических нуклеиновых оснований пиримидина и пурина, и остатков ортофосфорной кислоты;

Они делятся на: 1) Алифатические – глицин, аланин, лейцин, валин, изолейцины. 2) Содержащие ОН-группу – серин, треонин. 3) Содержащие СООН-группу - кислоты. 4) Содержащие NH₂-группу – лизин, аргинин. 5) Серосодержащие - цистеин. 6) Ароматические - фенилаланин. 7) Гетероцикличекие - триптофан, гистидин, пролин.

НЕЗАМЕНИМЫЕ -АМИНОКИСЛОТЫ. К ним относятся: валин, лизин, фенилаланин, тирозин, лейцин, треонин, триптофан, изолейцин, метионин, аргинин. Амфотерность -аминокислот обусловлена наличием в из малекулах функциональных групп кислотного –СООН и основного -NH₂ характера.

Важной характеристикой аминокислоты и белков является изоэлектрическая точка - значение р. Н, при котором концентрации катионных и анионных форм одинаковы, называется изоэлектрической точкой p. I n-максимальное число положительных зарядов в полностью протонированный в -аминокислоте. В изоэлектрической точке суммарный заряд молекулы равен 0. Молекула не перемещается в электрическом поле.

Для обнаружения аминокислотного состава пептидов и белков используются различные реакции: 1)Реакция Эдмана

2) Нингидринная реакция

3)Биуретовая реакция. Вступают все пептиды и белки, содержащие 2 или более пептидные связи.

4)Ксантопротеиновая реакция ( для фенилаланина, тирозина, гистидина, триптофана)

Реакция трансаминирования - основной путь биосинтеза в организме

При декарбоксилировании гистидина получается биогенный амин гистамин

ДЛЯ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ ХАРАКТЕРНО: 1)Первичная структура- линейная цепочка -аминокислот, связанных пептидными связями

2)Вторичная структура - -спираль

3)Третичная структура- водородные и дисульфидные связи

4)Четвертичная структура-характерна для гемоглобина (основной компонент эритроцитов). Это глобулярный белок.

Углеводы входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов. По массе это основная часть органического вещества на Земле. Это источник энергии, структурные компоненты клеточных стенок растений, составные элементы жизненно важных веществ (нуклеиновые кислоты, витамины , коферменты), лекарственные средства.

Углеводы моносахариды олигосахариды полисахариды

Моносахариды – альдопентозы и кетопентозы, альдогексозы и кетогексозы.

Циклические формы моносахаридов делятся на пиранозные и фуранозные

ИХ ПРЕДСТАВЛЯЮТ ФОРМУЛАМИ ФИШЕРА ИЛИ ХЕУОРСА.

Аминосахара – производные моносахаридов , где ОН-группа (обычно у C-2) замещена на NH 2 группу

Нейраминовая кислота и ее производные состоят из 9 атомов углерода. Они имеют открытую и циклическую формы.

Гликозиды-циклические ацетали, где ОН-группа в положении С-1 взаимодействует с СН 3 ОН или С 2 Н 5 ОН. Поэтому ОН группа в положении 1 называется гликозидным гидроксилом.

Моносахариды могут образовать простые эфиры и сложные эфиры

Сложные эфиры. Моносахариды легко ацилируются ангидридами органических кислот, образуя сложные эфиры с участием всех гидроксильных групп. При взаимодействии с уксусным ангидридом получаются ацетильные производные моносахаридов. Сложные эфиры моносахаридов гидролизуются как в кислой, так в щелочной средах.

Они способны реакциям: 1) окисления (Ag 2 O, Cu(OH)2, HNO 3) с образованием –оновых, -аровых кислот. В организме идут процессы образования уроновых кислот(окисляется С-6). 2) восстановление(Н 2, Na. BH 4) Сахарозаменяющие веществасорбит, ксилит, дульцит, маннит.

ДИСАХАРИДЫ 1) Восстанавливающие (мальтоза, целлобиоза, лактоза) 2) Невосстанавливающие (сахароза)

ПОЛИСАХАРИДЫ 1) Гомополисахариды (крахмал, декстран, гликоген, целлюлоза) 2) Гетерополисахариды (хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота, гепарин)

ГОМОПОЛИСАХАРИДЫ Состоят из одинаковых структурных единиц. В частности крахмал, включающий 10 -20% амилозы и 80 -90% аминопектина, состоит из альфа-D глюкопиронозы. При его гидролизе образуются декстраны.

В амилозе альфа-D глюкопиронозные остатки связаны 1 -4 гликозидными связями, то есть дисахаридным фрагментом амилозы и является мальтоза. Цепь амилозы неразветвленная, включает от 200 до 1000 гликозидных остатков и макромолекула свернута в спираль. С йодом образует соединение включения (йодокрахмальная проба).

АМИЛОПЕКТИН В отличие от амилозы имеет разветвленную структуру. Между точками разветвления располагаются 20 -25 глюкозных остатков, наряду с альфа (1 -4) гликозидными связями имеется альфа (1 -6) гликозидные связи. Гидролиз крахмала в пищеварительном тракте протекает до глюкозы и мальтозы.

ГЛИКОГЕН Имеет животное происхождение, он аналог крахмалу. По строению подобен амилопектину, но имеет еще большее разветвление (10 -12 глюкозных звеньев). Выполняет энергетическую функцию. Молекулярная масса 100 миллионов единиц. Содержится внутри клетки, резервный углевод. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза.

ДЕКСТРАНЫ Имеют бактериальное происхождение. Построены из альфа-глюкопиранозных остатков, связанных в основной цепи 1 -6 гликозидными связями, а в местах разветвления 1 -4, 1 -3 и 1 -2 гликозидными связями.

ЦЕЛЛЮЛОЗА Растительный полисахарид, выполняет роль опорного материала растений, так как обладает большой механической прочностью. 50 -70% древесины это целлюлоза, хлопок – это чистая целлюлоза. Целлюлоза построена из остатков -глюкозы, связанных 1 -4 гликозидными связями. Биозный фрагмент целлюлозы – это целлобиоза. Макромолекула не имеет разветвлений, состоит из 2500 -12000 остатков, молекулярная масса от 400`000 до 2 млн.

К гетерополисахаридам относятся: 1. Хондроитинсульфаты 2. Гиалуроновая кислота 3. Гепарин

ХОНДРОИТИНСУЛЬФАТЫ Состоят из дисахаридных остатков N-ацетилированного хондрозина, соединенных 1 -4 гликозидными связями. Хондроитинсульфаты-эфиры серной кислоты.

ГИАЛУРОНОВАЯ КИСЛОТА. Гетерополисахарид, построенный из дисахаридных остатков, соединенных 1 -4 гликозидными связями. Дисахаридный фрагмент гиалуроновой кислоты состои из остатков: Д-глюкоуроновой кислоты и N –ацетил-Дглюкозамина, связанных 1 -3 гликозидными связями Хондроитинсульфаты и гиалуроновая кислота содержатся в связанном виде с полипептидными цепями.

Углеводсодержащие смешанные биополимеры составляют основу клеток и жидкостей животных организмов. Многие структурные компоненты клеток представляют собой биополимеры, включающие углеводы, белки, липиды.

ГЕПАРИН. Состоит из дисахаридных остатков, куда входят Dглюкозамин и 2 уроновые кислоты – D-глюкоуроновая и D-идоуроновая.

Липиды- это большая группа природных соединений, разнородных по структуре, но их объединяет: 1. Все липиды не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях 2. Большинство липидов содержат в структуре спирты и высокомолекулярные жирные кислоты, связанные сложноэфирной связью

По составу липиды делятся: а) простые (содержат только С, Н, О) б) сложные ( кроме С, Н, О еще N, P, S) В простых липидах содержатся высшие жирные кислоты R-COOH R – обладает гидрофобными свойствами. Жирные кислоты содержат СООН четное число атомов С и неразвернутый радикал. 0, 35 нм 2 нм

Нейтральные жиры (триглицериды) Это сложные эфиры высших жирных кислот и глицерина, их называют триглицериды (триацилглицерины). Различают простые и смешанные триглицериды.

Стерины и стериды (неомыляемые липиды) Стерины – циклические спирты на основе стерана. Наиболее распространенным является холестерин : Основа холестерина – холестан.

Биологическая роль холестерина: Входит в структуру разнообразных клеточных мембран В различных тканях синтезируется из холестерина биологически активные соединения ( в печени – желчные кислоты, в половых железах – половые гормоны, в коре надпочечников – гормоны кортикостероидов) Содержание холестерина в сыворотке крови : у детей 0, 5 -1, 0 г/л у взрослых 1, 5 -2, 2 г/л

Сложные липиды. Это 2 группы: 1) фосфоглицериды (фосфолипиды) 2) сфинголипиды Структурной единицей фосфоглицеридов является глицерофосфат.

Для синтеза лецитинов необходим холин, который синтезируется в тканях человека, но в недостаточном количестве, поэтому должен поступать с пищей (0, 5 г холина) При недостатке холина развивется холиновая недостаточность, напоминающая недостаток витамина.

Биологическая роль фосфоглицеридов: 1) важнейшие структурные компоненты биомембран, имеют белково-липидную структуру 2) высокий энергетический потенциал и могут обеспечивать ткани энергией строение клеточной мембраны Покровные белки плавают на поверхности. Гидрофильные проходят через белковую часть, гидрофобные – через липидный слой.

цереброзиды – церамидмоносахариды

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!