Химический состав растительных клеток и основные функции молекул

Химический состав растительных клеток и основные функции молекул органических веществ лекция 2 • • Цель лекции: установление связи между молекулярным составом, структурой и функциями огранелл клетки Вопросы к рассмотрению: 1. Элементарный состав клеток и тканей 2. Вещественный состав растений 3. Свойства белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и низкомолекулярных соединений с макроэргическими связями.

Химический состав растительной клетки Элементы: Макроэлементы: O, H, C, N – органогены - 98% K, Mg, Ca, Na, S, P, Cl, Fe – в сумме 1, 9% Микроэлементы: B, Mo, Mn, Zn, Cu, J, F, Cr, Ni – менее 0, 01% Ультрамикроэлементы: Pb, Au, Sb, Ag, U, Cd и др. – менее 0, 001% Вещества: Растворимые в воде – 40, 7%, в том числе: Моносахара – 14% Альбумины -2, 2% Аминокислоты - 24% Нерастворимые в воде – 59, 3%, в том числе: Нуклеопротеиды – 32%, НК – 2, 5%, липиды – 4 -6%

Вещества клетки • Конституционные – вещества, входящие в состав клеточных структур • Запасные – вещества, откладываемые клеткой в качестве запаса

Вещества клетки

Вещественный состав • • Вода – до 90% Белки – 40 – 50% от сухого вещества Нуклеиновые кислоты – 2 - 3% Углеводы и др. органические кислоты – 14. 5% • Липиды – 6 – 7%

Значение воды • Вода – среда всех химических реакций • Вода осуществляет поддержание формы клетки • Вода участвует в упорядочении структур в клетке (например определяет форму белков) • Вода – метаболит и непосредственный компонент биохимических процессов

Белки Имеют огромное разнообразие структуры молекулы при строгой специфичности у вида Имеют способность к внутримолекулярным взаимодействиям, обуславливающим динамичность структуры белка, обратимость переходов, их формы Имеют способность вступать в разнообразные химические и физические взаимодействия как друг с другом, так и с другими соединениями клетки, образуя надмолекулярные комплексы путем самосборки Молекулы белка могут изменять свою структуру под влиянием внешнего воздействия и восстанавливать исходное состояние при снятии этого воздействия Обладают способностью катализировать химические реакции

Элементарный состав белка Углерод – 50 – 55 % Водород – 6. 5 – 7. 3% Азот – 15 – 18% Кислород – 21 – 24% Сера – до 2. 4% Фосфор – до 0. 5%

Аминокислотный состав белка Белок – это полимер, мономерами которого являются аминокислоты Аминокислоты : Постоянно встречающиеся – 18 плюс 2 амида Иногда встречающиеся

Аминокислоты неполярные алифатические

Гидроксил содержащие аминокислоты

Серосодержащие аминокислоты

Дикарбоновые аминокислоты

Основные аминокислоты

Неполярные ароматические аминокислоты

Свойства аминокислот • Аминокислоты оптически активны – в водных растворах способны вращать плоскость поляризации света на 20 – 300 влево и вправо. • 7 – правовращательные (+), 10 – левовращательные (-). • В нейтральных водных растворах – амфотерные соединения • В растворах обладают свойствами буферов • Способны к реакциям полимеризации

Диссоциация аминокислоты в нейтральной среде • • H R • • N–C–C • H • H H O OH H H R + O N–C–C OH цвиттерион

Диссоциация аминокислоты в кислой и щелочной среде • • H • H • H • R R + O N - C–C O− + +H H = H H + N–C–C H H R + N–C–C R O O− H + OH− = N–C–C H H O O− + H 2 O

Первичная структура белка

Вторичная структура белка

Третичная структура белка

Классификация белков • Белки : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Каталитически активые Гормоны Регуляторы активности генома Защитные Токсические Транспортные Мембранные Рецепторные Сократительные Ингибиторы ферментов Вирусных оболочек С иными функциями

Простые углеводы (моносахариды) делятся на: А) Альдозы Б) Кетозы С=О Н С=О

Простые углеводы (альдозы)

Кольцевая таутомерия

Кетозы

Дисахариды

Олигосахариды

Полисахариды

Полисахариды

Пектины

Липиды

Липиды

Дисперсные системы Состояние смеси Кристаллоиды Коллоиды Грубые дисперсные смеси Названия смесей Истинные растворы Коллоидные растворы Суспензии и эмульсии Величина частиц дисперсной фазы, мкм Менее 0. 001 мкм От 0, 001 до 0, 1 мкм Более 0, 1 мкм Вид Растворитель и Различается раствор – дисперсная единое целое фаза и дисперсионная среда Различается дисперсная фаза и дисперсионная среда

Модель структуры воды

Гидратация коллоидной мицеллы

Гидратация йонов

Осмометр

Клетка как осмотическая система

Зависимость между сосущей силой, осмотическим и тургорным давлением

Домашнее задание Повторить следующие вопросы из разных разделов ботаники и общей биологии: химический состав и строение растительной клетки, уровни организации белков