Химический состав клетки. Элементы О, С, Н, N

Химический состав клетки. Элементы О, С, Н, N – органогены – 98 % О - вода, большинство органических соединений С – скелет всех органических молекул Н – вода, все органические молекулы N – аминокислоты белков, азотистые основания нуклеотидов Макроэлементы – 1, 9% Калий Натрий Кальций Фосфор Сера Железо Магний Хлор О Н С 1, 9% N Микроэлементы ( I, Zn, Co, Mn и др. ) - 0, 1%

Вещества клетки Вещества Неорганические Вода Минеральные вещества Органические Белки Углеводы Нуклеиновые кислоты Липиды Молекулы органических веществ имеют углеродный скелет, если атом углерода в молекуле один – он преобладает по массе Н Н-С-Н Н

Молекулы воды полярны - электроны в ковалентной связи между атомами кислорода и водорода смещены в сторону кислорода. Если молекулы других веществ тоже полярны, либо заряжены – их называют гидрофильными, т. к. в водном растворе они притягивают к себе молекулы воды Гидрофильные вещества с маленькими молекулами растворяются в воде, с крупными - окружаются толпой молекул воды, т. е. гидратной оболочкой Если молекула вещества не полярна и не заряжена – ее называют гидрофобной, она отталкивается от воды и в водном растворе группируется так, чтобы иметь с водой наименьшую площадь соприкосновения. Комбинированные молекулы в водном растворе укладываются определенным образом - так, чтобы внутрь погрузилась гидрофобная ее часть, а наружу, к воде, повернулась гидрофильная. Определенная конфигурация молекулы позволяет ей выполнять требуемую функцию.

Органические вещества Липиды – гидрофобные вещества Трехатомный спирт – составная часть жира Молекула простого жира: к глицеролу присоединились три молекулы жирной кислоты Фосфолипид – к одному из трех атомов углерода молекулы глицерола присоединена не жирная кислота, а полярный остаток фосфорной кислоты. Молекула в результате имеет гидрофильную часть (головку) и два гидрофобных хвоста.

Важнейшие липиды и их производные: - Фосфолипиды - простые жиры - стерины (холестерин) - стероиды (половые гормоны) - жирорастворимые витамины (А, D, E, K) - терпены (эфирные масла, каучук, камфора, различные гормоны растений) Основные функции липидов и их производных: - Строительная – основа клеточной мембраны (фосфолипиды) - Энергетическая – запасной источник энергии (38, 9 к. Дж/г) - Регуляторная – стероидные гормоны: тестостерон, эстрадиол, кортизол и др. - Участие в обмене веществ – витамины, желчные кислоты, кофакторы ферментов; бурый жир является источником метаболической воды - Защита механическая и от теплопотери, обеспечение плавучести для планктона

Гидрофильные вещества способны к полимеризации - из мономеров образуются полимеры. Биополимеры подразделяются на регулярные – состоят из одного или нескольких монотонно повторяющихся мономеров (это углеводы), и на нерегулярные, молекулы которых построены из разных мономеров, которые следуют друг за другом в разном порядке (это белки и НК) Регулярные биополимеры: …ааааааа… …арарар… Нерегулярные : …арвнеееррнааврннреева… Белки из 20 видов аминокислотных остатков Нуклеиновые кислоты из 4 видов нуклеотидов

Углеводы – Cn(H 2 O)m = сахара Фруктоза Моносахариды – растворимы в воде Гексозы - (С 6) (крахмал, гликоген) Изомеры глюкозы (целлюлоза) Пентозы - (С 5)

Дисахариды – растворимы в воде, сладкие Сахароза - из глюкозы и фруктозы Мальтоза - из двух молекул глюкозы Лактоза - из глюкозы и галактозы

Полисахариды – регулярные биополимеры, могут ветвиться Полисахариды гидрофильны, но в воде не растворяются из-за большого размера молекул Крахмал – запасной углевод у растений Гликоген - запасной углевод у животных и грибов Ветвящиеся молекулы полисахаридов легко расщепляются на мономеры (молекулы глюкозы)

Целлюлоза – полимер бета-глюкозы, образует каркас клеточной стенки у растений Хитин – полимер N-ацетилглюкозамина, образует каркас клеточной стенки у грибов, основу наружного скелета членистоногих Функции углеводов: - пентозы – входят в состав нуклеотидов - гексозы – ключевые метаболиты, источники энергии (17, 4 к. Дж/г) - дисахариды – транспортная форма углеводов - полисахариды – запасные источники энергии, либо строительный материал

Белки – нерегулярные биополимеры - полипептиды или их комплексы Мономеры – аминокислотные остатки, образуются при соединении аминокислот друг с другом Цепочка соединенных друг с другом аминокислотных остатков образует первичную структуру белка

Укладка в пространстве глобулярного белка зависит от его первичной структуры Белок в результате грубого воздействия денатурирует необратимо, в результате мягкого может ренатурировать – вернуться в исходное состояние

Пучки микрофибрилл Фибриллярные белки образуют суперспираль либо слоистую бета-складчатую структуру Кератин шерсти, копыт, волос Коллаген в волокнистой соединительной ткани Фиброин шелка

Функции белков Каталитическая функция Фермент – биологический катализатор, ускоряет и направляет химическую реакцию Фермент свободен Фермент ведет реакцию Субстрат фермент продукт Образовался продукт реакции, фермент снова свободен

Защитная функция Антитела Как организму удается синтезировать огромное разнообразие антител – разбираем в теме о развитии организма Антитела атакуют больную клетку

Регуляторная (сигнальная) функция 1. Гормоны - инсулин 2. Регуляторы активности генов

Двигательная функция Сократительные белки – актин и миозин

Транспортная функция 1. Ближний транспорт Интегральные белки, пронизывающие мембрану, обычно служат для избирательного транспорта, могут обладать ферментативной АТФазной активностью

Транспортная функция 2. Дальний транспорт Гемоглобин – гем связывает молекулярный кислород для транспорта по организму Белково-липидные комплексы служат для транспорта липидов в составе плазмы крови

Структурная функция 1. Структурную, механическую, опорную функцию выполняют фибриллярные белки, многие – снаружи клетки 2. Белки цитоскелета

Рецепторная функция Холинорецептор в постсинаптической мембране открывает Na+ каналы в этой мембране Рецепторные белки к инсулину и большинству других гормонов встроены в клеточную мембрану, связаны с регуляторными G-белками, а те – с эффекторными ферментами внутри клетки (например – с аденилатциклазой). Рецепторные белки к половым гормонам находятся внутри ядра, передают сигнал от гормона к ДНК

Энергетическая функция Белки как источник энергии используются для развития потомства