Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Основные классы органических соединений



1. Углеводы.

Cn(H2O)m дезоксирибоза в эту формулу не вписывается.

· Моносахариды – линейная цепочка (С3 – С7) – глюкоза, фруктоза, галактоза.

· Дисахариды - циклическая цепочка –– сахароза (глюкоза + фруктоза), лактоза (глюкоза + галактоза), мальтоза (глюкоза + глюкоза).

· Полисахариды – сложные, как правило, ветвящиеся цепочки, состоящие из сотен циклических моносахаридных остатков. Не сладкие, так как не влезают в рецепторы. Целлюлоза (клетчатка), гликоген, крахмал, хитин.

Все углеводы имеют достаточно однотипное строение, поэтому их химические свойства и выполняемые в организмах функции сравнительно просты.

Функции:

1. Энергетическая (глюкоза).

2. Запасающая (крахмал, гликоген).

3. Защитная. Элементы клеточных стенок – целлюлоза, хитин, также входит в состав гликокаликса.

4. Структурная. Важные компоненты некоторых молекул – НК, АТФ, ГТФ.

5. Играют роль при созревании белков.

6. Участвуют в распознавании клетками друг друга, например при массовой миграции клеток животных в эмбриогенезе.

 

2. Жиры.

В состав одной и той же молекулы жира входят остатки разных карбоновых кислот. Чем больше двойных связей, тем более жир жидкий. Карбоновые кислоты разделяют по количеству и расположению двойных связей и длине углеродного хвоста.

Все жиры устроены очень сходно, поэтому их химические свойства и биологические функции очень близки.

Функции:

1. Запасающая (желток яйца, оливки, облепиха).

2. Энергетическая (у птиц)

3. Теплоизоляция (обладают низкой теплопроводностью).

4. Механическая, защитная. Жиры – хорошие амортизаторы.

С учетом низкой плодовитости биологическая ценность каждой женщины значительно выше. В женском организме должно быть больше 15% жира от общего веса – лучшая защита.

Фосфолипиды.Вместо одного остатка карбоновой кислоты – радикал с фосфатной группой.

Могут быть комплексы фосфолипидов

· Пленки

· Капли

· Двойной слой мембраны

Функция фосфолипидов – компоненты клеточных мембран.

3. Белки – сложные полимерные соединения, мономерами которых являются аминокислоты. Самые сложные природные соединения. Благодаря наличию множества пептидных связей называются полипептидами. У всех живых существ в образовании белков принимает участие один набор из 20ти аминокислот, которые различаются радикалами. R могут различаться размерами, формами (линейная, разветвленная), зарядами (наличие или отсутствие заряда). При наличии заряда может варьироваться его знак и сила. Может быть от одного водорода до целых циклических структур. Есть 4 типа R: незаряженный, слабо заряженный, имеющий сильный положительный и сильный отрицательный заряд. Белки сильно отличаются по порядку расположения зарядов, и поэтому способны к очень сильному разнообразию химических свойств. Именно белки в любом живом организме являются главными функциональными молекулами.

Функции:

1. Ферментативная≈ каталитическая. Сами по себе реакции либо не идут, либо идут слишком медленно, либо не в ту сторону. Ферменты обеспечивают протекание строго одной реакции, или группы однотипных реакций.

Апофермент Белковая часть   + Кофермент Витамин   = Голофермент Ферментативный комплекс

2. Рецепторная. В любом организме есть специальные белки, обеспечивающие восприятие определенных внешних или внутренних сигналов – рецепторы. Они характеризуются высоким уровнем специфичности.

История взглядов на определение рецептора:
100 лет назад – рецептор – это чувствительный орган

50 лет назад – чувствительная клетка

20 лет назад – чувствительное окончание чувствительной клетки

Сейчас – конкретные молекулы, ответственные за восприятие.

3. Сигнальная. Белки обеспечивают внутри клетки или организма передачу информации.

4. Регуляторная. Гормоны: инсулин, глюкагон и т.д.

5. Транспортная. Белки обеспечивают направленный транспорт молекул и ионов. Гемоглобин переносит кислород ненаправленно.

Любая мембрана выполняет 2 функции – отделять и пропускать. За «пропускать» отвечают мембранные транспортные белки. Пассивный транспорт идет через мембранные каналы, активный – через мембранный насос.

6. Строительная и структурная. Кератин – белок эпидермиса и всех его производных; коллаген – входит в состав хрящей, связок, сухожилий, дермы; оссеин – в состав костей; эластин – в состав артерий, легких, кожи. Важные элементы клеточных структур – мембран.

7. Двигательная. Актин и миозин входят в состав мышц (актин также является компонентом цитоскелета клеток); тубулины – компоненты микротрубочек, входят в состав жгутика и участвуют в делении эукариот; флагеллины – входят в состав жгутика прокариот.

8. Защитная. Антитела = иммуноглобулины, иммунитет. Защитные белки растений. Танины (алкалоиды) – жирафы и акации-убийцы.

9. Запасающая. Семена бобовых, икра рыб и земноводных, белки молока у млекопитающих, яйца пресмыкающихся и птиц (хотя основная часть – 60% - жир). Главная функция белка куриного яйца – амортизация и запас воды, большая часть белка находится в желтке. Соевый белок токсичен для млекопитающих.

10. Энергетическая

Процесс образования белка – поликонденсация.

Уровни организации белковых молекул:

· Первичная. Имеет 3'-конец и 5'-конец.

· Вторичная: α-спирали, β-листы. Имеются водородные связи.

· Третичная. Фундаментальная основа чувствительности. Имеются

· ковалентные связи (между двумя остатками цистеина — дисульфидные мостики);

· водородные связи;

· гидрофильно-гидрофобные взаимодействия

· Четвертичная. Способность белков участвовать в сложнейших комплексах – голоферменты, гемоглобин. В состав гемоглобина входят : 2 α-глобина, 2 β-глобина, гем и Fe2+/3+

При определенных обстоятельствах молекула белка способна менять свою 4тичную, 3тичную и 2ичную структуру, в результате белок меняет свою конформацию, что приводит к изменению его химических свойств.

Принципиальная способность белков специфически изменять свою конфигурацию в ответ на определенные внешние воздействия является молекулярной основой всеобщего биологического свойства: чувствительность, раздражимость. Ни один белок ни в одном организме не может быть синтезирован в отсутствии информации о его АК последовательности. Это генетическая информация. Она записана в виде генов в молекуле ДНК. Говорим о белках, думаем о генах.

4. Нуклеиновые кислоты.

Сложные полимеры, среди природных соединений самые крупные (длинные) молекулы. Мономеры – нуклеотиды. Нуклеотид – сложное образование, состоящее из трех компонентов:

· Остатка сахара (пентоза).

· Азотистого основания.

· Остатка фосфорной кислоты.

Как правило, в состав полимерной нуклеиновой кислоты входят либо только рибоза, либо дезоксирибоза (имеем рибонуклеиновые и дезоксирибонуклеиновые кислоты).

Азотистое основание.

Плоские молекулы, обладающие системой сопряженных двойных связей, что придает молекуле жесткость (каркас). На этом каркасе имеются: С=О, N-Н – определенное распределение зарядов.

Нуклеотиды способны вступать во взаимодействие в достаточно строгом порядке (согласно притяжению слабых зарядов с помощью водородных связей).

Азотистые основания: аденин (А), тимин (Т), гуанин (G), цитозин (С).

Азотистые основания распадаются на два класса:

1. Аденин, гуанин – двойной гетероцикл (пурины).

2. Тимин, цитозин – один гетероцикл (пиримидины).

Кроме азотистого основания нуклеотиды друг от друга ничем не отличаются. Эти обозначения годятся и для нуклеотидов.

5´-A-G-A-T-A-C-A-C-A-3´

3´-T-C-T-A-T-G-T-G-T-5´

В состав такой двуцепочечной молекулы входят слабые водородные связи и сильные ковалентные связи, которые удерживают нуклеотиды друг у друга.ДНКпо сравнению с белками гораздо стабильнее и прочнее, поэтому существует палеогенетика. Комплементарные нуклеотиды располагаются под углом в 180°. Цепочки антипараллельны. При особых условиях слабые водородные связи могут разрываться и тогда 2 цепочки ДНК станут самостоятельными.

Благодаря особенностям химического строения и взаимной комплементарности 2х цепочек в одной молекуле нуклеиновые кислоты способны к точному воспроизведению. Эта способность является молекулярной основой всеобщего биологического свойства - наследственности.

Разрыв водородной связи:

AGATACACA

TCTATGTGT

 

AGATACACA AGATACACA

TCTATGTGT TCTATGTGT

Репликация ДНК

Структура ДНК имеет некоторое количество витков; если в ней уменьшить количество витков, то она компенсирует их скручивая саму себя. Поэтому для того, чтобы раскрутить ДНК она разрезается посреди витка, нити поворачиваются и сшиваются. Начало витков называется вилкой репликаций.

· На раскрученную нить садится ДНК-праймаза и создает праймер

· На праймер садиться ДНК-полимераза и создает новую нить ДНК.

· ДНК-лигаза сшивает фрагменты новой ДНК.

Так как нити антипараллельны, а ДНК-полимераза двигается только от 5'-конца, к 3'-концу, то одна из новых линий создается непрерывно в одну сторону с движением раскручивания, а другая в кусочками и в обратную сторону.

Свободные нуклеотиды содержащиеся в нуклеоплазме называются фрагментами Оказаки. Существовало 2 точки зрения:

· Подходя к нуклеотиду ДНК-полимераза понимает, что нужно подставить, вылавливает и ставит

· Она берет первый попавшийся нуклеотид и впихивает, а если он не подходит, берет новый – «слепой повар»

На самом деле:

· Походя к нуклеотиду ДНК изменяет свою конфигурацию, но впихивает что попало

ДНК-полимераза иногда «ошибается». Пример E.coli. Иногда ДНК-полимераза подставляет не тот нуклеотид. Частота: 1 ошибка на 105 нуклеотидов. Существует целая система противодействию этих ошибок. Если случилась ошибка, то водородные связи образовываться не могут – возникает механическая преграда, и ДНК-полимераза не может двигаться по цепи, а это дает время на исправление ошибки. Тогда участок молекулы ДНК-полимеразы или один из комплекса белков ДНК-полимеразы отщепляет концевой нуклеотид – это называется нуклеазная активность. Таким образом ДНК-полимераза выполняет свою корректорскую функцию.

Иногда ДНК-полимераза не распознает ошибки и идет дальше. Остается одна ошибка на 107 нуклеотидов. Существует система противодействия и этим ошибкам. Специальные белки маркируют старую цепочку метильными группами. Так распознается цепочка с ошибкой. Потом белок эндонуклеаза делает одноцепочечный разрез и выбрасывает неверный участок (экзонуклеаза отщепляет концы, эндонуклеаза способна расщеплять ДНК по середине). Молекулы систем способны отличать старые цепи от новых (используется метилирование ДНК). Метильная группа никак не влияет на функции ДНК. Старая цепь уже метилирована со старой репликации, поэтому метилирование новой цепи идет быстрее. Неисправный участок выбрасывается, потом достраивается исправные. Но и эта система может пропустить ошибки: одна ошибка на 1010 нуклеотидов – это количество ошибок приемлемо.

Что происходит при ошибке?

AGATACACA – ошибка не обнаружена.

TCTATATGN

AGATATACA - матрица для новой цепи.

TCTATATGT

Возникло новое стабильное соединение – мутация. Ошибки репликации являются одной из причин мутаций. Мутации неизбежны. Мутации – это не одношаговый процесс. 1010 – частота возникновения мутаций (наравне с ошибками репликаций). В гене 103 – 104 нуклеотидов – 10-7 – 10-6 – спонтанных мутаций.

Мутацию усиливают: радиация, химические агенты (моющие средства, инсектициды).

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.