5. Органические соединения в живом веществе
Органические соединения составляют в среднем 20-30 % массы клетки живого организма [3, с. 37]. К ним относятся биологические полимеры – белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул – гормоны, пигменты, аминокислоты, простые сахара, нуклеотиды и т. д. Различные типы клеток отличаются количественным содержанием органических соединений. Так, в растительных клетках преобладают углеводы. Наоборот, белки в большем количестве содержатся в животной клетке, а не в растительной (40 - 50 % против 20 - 25 %). Тем не менее каждая из групп органических веществ в клетке любого типа выполняет сходные функции.
Белки. Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значению. Белки – это высокомолекулярные полимерные соединения, мономером которых служат аминокислоты. В организме человека встречается 5 ∙106 типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Такое разнообразие обеспечивается комбинацией всего лишь 20 разных аминокислот, обычно обнаруживаемых при гидролизе белков. Общая формула аминокислоты
R
|
H2N – CH − COOH.
Аминогруппа (-NH2) обладает свойствами основания; карбоксильная группа (-СООН) - кислотная, характерная для всех органических кислот. Следовательно, аминокислоты – амфотерные соединения, совмещающие свойства кислоты и основания. Этим обусловлена их способность к взаимодействию. Аминокислоты соединяются друг с другом ковалентной пептидной, или амидной, связью. Образование ее происходит за счет аминогруппы одной аминокислоты и карбоксильной группы другой с выделением молекулы воды:
Аминокислоты отличаются друг от друга строением боковой цепи (R-группы) :
NH2
у аланина , например, это метильная группа (СН3СНСООН ), R-группа цистеина
NH2
содержит серу СН2SH: СН2СНСООН, другие аминокислоты имеют более
SH
сложные боковые радикалы. Радикалы могут быть гидрофильными и гидрофобными.
Нуклеиновые кислоты. Значение нуклеиновых кислот в клетке очень велико. Изучение структуры нуклеиновых кислот имеет значение для понимания механизма наследования признаков у организмов и закономерностей функционирования как отдельных клеток, так и клеточных систем: тканей и органов.
Нуклеиновые кислоты – это полимеры, построенные из огромного числа мономерных единиц, называемых нуклеотидами. Молекула нуклеотида состоит из трех частей: пятиуглеродного сахара (пентозы), азотистого основания и фосфорной кислоты (рис. 23).
Рис. 23. Строение нуклеотида
В зависимости от вида пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые кислоты (РНК), которые содержат рибозу, и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дезоксиребозу (сахар, представляющий собой дезоксирибозу, является рибозой, лишенной кислорода). В обоих типах нуклеиновых кислот содержатся азотистые основания (пуриновые и пиримидиновые) четырех разных видов: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т) или урацил (У). Тимин, не имея метильной группы, является урацилом. В ДНК присутствует тимин, а в РНК – урацил. Нуклеиновые кислоты являются кислотами потому, что в их молекуле содержится остаток фосфорной кислоты.
Углеводы. Углеводы, или сахариды, - органические вещества с общей формулой Cn(H2O)m. У большинства углеводов число молекул воды вдвое превышает количество атомов углерода. Поэтому эти вещества и были названы углеводами. В живой клетке содержание углеводов составляет 1-2 %, иногда 5 %. Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание в некоторых случаях достигает 90 % сухой массы (клубни картофеля, семена и т. д.).
Углеводы подразделяются на три класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Моносахариды, где число атомов углерода от 3 до 7. Из шести углеродных моносахаридов наиболее важны глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза содержится в крови (0,1- ,12 %). Пентозы – рибоза и дезоксирибоза – входят в состав нуклеиновых кислот.
Соединения, содержащие 2-10 моносахаридных остатков, называют олигосахаридами; соединения, содержащие более 10 остатков – полисахаридами. Мономером таких полисахаридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является глюкоза. Углеводороды выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 11,6 кДж энергии. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служат резервом пищи и энергии.
Липиды. Нерастворимые в воде органические вещества, которые можно извлечь из клеток органическими растворителями, называют липидами. Липиды – это сложные эфиры жирных кислот и какого-либо спирта. Калорийность липидов выше энергетической ценности углеводов. В ходе расщепления 1 г жиров до СО2 и Н2О освобождаются 38,9 кДж. Очень важную роль для живых организмов играют фосфолипиды, являющиеся компонентами мембран, т. е. выполняющие строительную функцию.
Укажите основные функции белков …
[1] участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур; исключительное значение имеют как катализаторы (все ферменты белковой природы); двигательная, транспортная, энергетическая функция в организме;
[2] основной источник энергии всех форм клеточной деятельности; строят прочные ткани растений и играют роль запасных питательных веществ в организмах;
[3] выполняют роль накопителей энергии; способны к запасанию в организмах в больших количествах и этим обеспечивают терморегуляцию организмов, являясь материалом для образования эндогенной воды; принимают участие в регуляции важных функций организмов;
[4] важнейшая биологическая роль как хранителей (носителей) и переносчиков генетической информации.
- Омск – 2003
- Рекомендации к тестовым заданиям
- 1. Экология
- 2. Определение экологии
- Понятие биоценоза
- Видовое разнообразие биоценоза
- Пространственная структура биоценоза
- Отношения организмов в биоценозах
- Трофическая структура биоценоза
- Понятие о популяции
- Свойства популяционной группы
- Рождаемость популяции и смертность
- Вариант 2
- 1. Предмет и основные задачи экологии
- 2. Экосистемы
- 3. Биогеоценоз
- 4. Биомы. Основные типы сухопутных биомов
- 5. Экологические пирамиды
- 6. Экологические факторы
- 7. Основные экологические факторы. Температура
- 8. Типы экологических взаимодействий
- 9. Развитие и эволюция экосистемы
- Общие закономерности сукцессии
- Вариант 3
- 1. Биосфера Земли
- 2. Биосфера как внешний уровень организации живых систем. Совершенный дизайн не может быть продуктом случая
- 3. Границы биосферы
- 4. Неоднородность, мозаичность биосферы
- Организованность биосферы
- Компоненты биосферы
- Живое вещество планеты
- 8. Средообразующая роль живого вещества
- 9. Средообразующая роль живого вещества. Состав атмосферы
- 10. Функции живого вещества в биосфере
- Вариант 4
- 1. Биологическое разнообразие как основа стабильности биосферы
- 2. Биологическая продуктивность экосистем
- 3. Уровни биологической организации и экология
- 4. Развитие организма как живой целостной системы
- 5. Органические соединения в живом веществе
- 6. Фотосинтез – основной процесс в экосистеме
- 7. Хемосинтез
- 8. Саморегуляция и устойчивость экосистем
- 9. Экологическая ниша
- 10. Биологические ритмы
- Вариант 5
- 1. Баланс энергии и круговорот вещества в биосфере
- 2. Круговорот воды
- 3. Биогеохимические циклы
- 4. Круговорот углерода
- Биогеохимический круговорот азота
- 7. Биохимические циклы кислорода
- Биохимический цикл водорода
- 8. Биохимический цикл серы
- Биохимический цикл фосфора
- Мировая суша
- Земная кора
- Отличительные признаки ноосферы. Техногенез