Химия жизни Основные понятия химии Атом Химическая

Химия жизни

Основные понятия химии Атом Химическая связь Вещество Химический элемент Молекула

Химические элементы клетки O C Ca Cl H Na N P S K Макроэлементы > 0, 01% Zn Fe I Br Co Mn Cu Mo F Se Микроэлементы < 0, 001%

Вещества Неорганические Органические -Соединения, не содержащие углерод (есть исключения) -Соединения, в состав которых входит углерод (есть исключения)

Неорганические вещества клетки

Вода 60%-95% массы клетки Почему так много?

Молекула воды – диполь И что из этого?

Вода Хороший растворитель все реакции в клетке идут в водном растворе

Вода Большая теплоёмкостьпредохраняет клетку от резких колебаний температуры

Вода Большая теплота испаренияотдача организмом большого количества тепла сопровождается минимальными потерями воды

Вода Большая теплота плавлениядля таяния льда необходимо большое количество энергии – при замерзании вода отдаёт большое количество тепла уменьшается вероятность замерзания содержимого клеток

Вода Вещество, обладающее в жидком состоянии большей плотностью, чем в твёрдом

Вода Большое поверхностное натяжение

Вода Н 2 О (70 -80% массы клетки): • Хороший растворитель: все реакции в клетке идут в водном растворе • Придаёт клетке упругость и объём • Теплоёмкость – предохраняет клетку от резких колебаний температуры • Теплопроводность – возможность равномерного распределения теплоты между тканями

Минеральные соли: • Ионные соединения: • Катионы: K+, Na+, Mg+ и др. • Анионы: HSO 4 -, HCO 3 -, Cl – , HPO 42 • В растворённом виде являются необходимой средой для химических и физических процессов в клетке

Органические вещества клетки

Органические вещества клетки Белки Углеводы Нуклеиновые кислоты Жиры Макромолекулы

Мономер – это небольшая молекула, которая может образовать химическую связь с другими мономерами и составить полимер. Полимер – сложная молекула, состоящая из повторяющихся участков

Белки – полимеры, мономерами которых являются аминокислоты

Аминокислота

Аминокислоты, входящие в состав белков

Образование пептидной связи

Незаменимые аминоксилоты – необходимые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в организме. Поэтому их поступление в организм с пищей необходимо Лиза Метнула Фен в Трибуну, Трезвый Лейтенант Валялся в Изоляторе с Аргентинским Гитаристом

Уровни организации белковой молекулы • Первичная структура – цепочка аминокислот • Вторичная структура – спирально скрученная цепочка аминокислот • Третичная структура – спираль, скрученная в клубок • Четвертичная структура – несколько третичных структур, собранных вместе

Уровни организации белковой молекулы

Связи, поддерживающие вторичную структуру белка

Денатурация – потеря белками их естественных свойств вследствие нарушения пространственной структуры их молекул

Содержание белков в клетке 10 -20 % от сырой массы клетки 50 -80 % от сухой массы клетки В организме человека массой 70 кг содержится 10 кг белка Почему так много?

Ферменты – биологические катализаторы «Ключ - Замок»

https: //www. youtube. com/watch? v=de. FQh. Purj-k https: //www. youtube. com/watch? v=Nd. MVRL 4 oa. Uo – песенки про энзимы

? ? ? Известно, что даже незначительные изменения условий в клетке (t или p. H среды), могут серьёзно повлиять на течение биохимических процессов в ней, почему?

Защитные белки: Антитела (иммуноглобулины) Интерфероны

Соматотропин Гигантизм Карликовость Акромегалия

Определите функции белков: Фиброин паутины Коллаген сухожилий Рубиско Яичный альбумин Ботулотоксин Глюкагон Тромбин крови Кератин волос Пепсин Липаза Миоглобин

Углеводы

Углеводы «Сахара» (моносахариды, олигосахариды) Малые молекулы Сладкие Легко растворяются в воде Кристаллизуются Полисахариды Макромолекулы Несладкие Нерастворимы / плохо растворимы в воде Не кристаллизуются

Триозы Тетрозы Эритроза Пентозы Моносахариды Гексозы

Сахароза Олигосахариды Остаток галактозы Остаток глюкозы Лактоза

Лактозная непереносимость

Крахмал

Структура молекулы крахмала

Гликоген

Your next T-shirt?

Целлюлоза

Гликоген Целлюлоза Крахмал

Энергетическая Структурная Функции углеводов Рецепторная Запасающая Защитная

Нерастворимы в воде! Липиды: • Высокомолекулярные органические вещества, основу которых составляют высшие жирные кислоты или высокомолекулярные спирты

Название класса Состав и строение Триглицериды (животные жиры, растительные масла) Сложные эфиры глицерина и остатков ВЖК Воски (пчелиный, растительный) Сложные эфиры ВЖК и высокомолекулярных спиртов Стериды / Стеролы (холестерол, кортикостерон, тестостерон, эстрадиол) Высокомолекулярные спирты Фосфолипиды Триглицериды, в молекуле которых одна молекула ВЖК заменена на остаток фосфорной кислоты Гликолипиды Соединения липидов с углеводами Липопротеины Соединения липидов с белками

Жиры – сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот Сложный эфир производное карбоновых или минеральных кислот, в которых гидроксильная группа -OH заменена на спиртовой остаток

Функции липидов

Жиры обладают высокой энергоёмкостью за счёт длинных радикалов Жиры Углеводы Белки

Жиры и масла служат резервом энергии

Фосфолипиды – основа клеточных мембран

Липиды - гормоны

Защита: Терморегуляция (подкожный жир) Восковой налёт у растений Механическая защита (жировые капсулы вокруг органов)

Функции липидов: • • Энергетическая (1 г – 38, 9 к. Дж) Запасательная Защитная Строительная: входят в состав клеточных мембран • Регуляторная: гормоны (стероиды, простогландины)

Нуклеиновые кислоты Полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды ДНК РНК (дезоксирибонуклеиновая (рибонуклеиновая кислота)

Кто открыл ДНК? • Изучал химический состав клеток • Из лейкоцитов выделил соединение, богатое фосфором Фридрих Мишер (1844 -1895 гг. ) • Это был новый класс органических соединений – нуклеины (в последствии – нуклеиновые кислоты)

Открытие структуры ДНК Розалинда Франклин (1920 -1958) Рентгенограмма двойной спирали ДНК

В составе ДНК количество пуриновых оснований = количеству пиримидиновых А=Т Г=Ц Эрвин Чаргафф (1905 -2002)

Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ 1962 по физиологии и медицине за открытие структуры ДНК

Джеймс Уотсон в Москве Лето 2008

Состав нуклеотида

Азотистые основания

Углеводный компонент

Полинуклеотид

Структура ДНК

Принцип комплементарности взаимное соответствие молекул или их фрагментов

Принцип комплементарности

Строение ДНК • В ДНК две полинуклеотидные цепи • Цепи закручены в спирали по 10 пар оснований на виток • Цепи закручены вокруг друга, образуют двойную спираль • Цепи удерживаются водородными связями между азотистыми основаниями • Цепи комплементарны другу • В структуре ДНК заложена возможность воспроизводить себе подобных

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) • Рибосомальные (90%) • Транспортные (10 %) • Информационные (матричные) (0, 5 -1%)

Функции Реализация наследственной информации Хранение наследственной информации (Вирусы) Хранение наследственной информации