1. Энергетическая функция – углеводы важнейший источник энергии для организма.
2. Структурная функция. Углеводы входят в состав клеток и клеточных образований.
3. Запасающая функция. Многие живые существа запасают питательные вещества в виде крахмала и гликогена.
4. Защитная функция. Слизи, которые выделяют железы, богаты углеводами и их химическими производными.
Жиры и жироподобные вещества играют также важную роль в клетках. Жиры – это соединения жирных кислот и глицерина. Среди жироподобных веществ или липоидов наибольшее значение имеют гликолипиды, липопротеины, фосфолипиды.
Функции жиров в живых системах следующие.
1. Структурная функция. Жиры принимают участие в построении мембран клеток всех тканей и органов. Участвуют в образовании биосоединений.
2. Энергетическая функция. Жиры обеспечивают 25 – 30% всей энергии необходимой клетке.
3. Запасающая функция. В виде жира запасают энергию многие живые существа. Иногда жиры называют «энергетическими консервами».
4. Функция терморегуляции, Жиры плохо проводят тепло и этим способствуют сохранению температуры тела.
5. Регуляторная функция. Многие жиры являются предшественниками и входят в состав гормонов.
Строение белков.
Среди органических соединений белки играют особую роль, так как очень многие жизненные свойства организмов определяют именно эти химические вещества.
С химической точки зрения, белки – это нерегулярные полимеры. Они состоят из 20 разновидностей аминокислот, причем, эти мономеры могут соединяться в любом порядке. Расчеты показывают, что для белка, построенного из 20 аминокислот и содержащего всего 100 аминокислотных остатков, число вариантов будет десять в сто тридцатой степени. А ведь есть молекулы белков значительно длиннее.
Аминокислоты в белках соединяются с помощью так называемых пептидных связей. Поэтому белки часто называют полипептидами.
В результате исследований было показано, что структура белковых молекул очень строго организована.
Последовательность аминокислот, соединенных пептидными связями называется первичной структурой белка. Первичная структура лежит в основе всей организации белковой молекулы.
Вторичная структура белка – это спираль, образуемая водородными связями. Белки, имеющие преимущественно вторичную структуру называются фибриллярными.
Третичная структура белка – это клубочек или глобула. Он образуется под воздействием межмолекулярных гидрофобных связей. Белки, имеющие третичную структуру, называются глобулярными.
Для большинства белков глобулярная структура – это высшая степень организации. Однако есть еще и четвертичная структура. Белки, имеющие такие структуры, состоят из нескольких субъединиц, объединенных общей функцией. Пример такой структуры – гемоглобин, состоящий из четырех субъединиц.
Белки в организме выполняют различные функции.
1. Важнейшей функцией белков является каталитическая функция. Значительная часть известных науке белков являются ферментами.
2. Белки-гормоны являются регуляторами физиологических процессов.
3. Белки выполняют транспортную функцию, переносят различные вещества из одной части организма в другую.
4. Защитная функция белков выражается, прежде всего, в том, что антитела представляют собой белки.
5. Строительная функция белков выражается в участии их в создании многих клеточных структур.
6. Часть белков выполняют сократительные функции.
7. В редких случаях белки могут быть использованы клеткой в качестве источников энергии.
Нуклеиновые кислоты.
Четвертый класс органических веществ – это нуклеиновые кислоты.
С точки зрения химии нуклеиновые кислоты – нерегулярные полимеры, состоящие из довольно сложно устроенных мономеров, называемых нуклеотидами.
Нуклеиновых кислот в клетках встречается два класса – ДНК и РНК. ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, а РНК – рибонуклеиновая кислота.
Структура ДНК очень сложна и своеобразна. Каждый нуклеотид, из которого состоит ДНК, состоит из остатков сахара дезоксирибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания. Азотистых оснований четыре разновидности: аденин, гуанин, цитозин, и тимин. Нуклеотиды соединены в длинные цепи с помощью фосфорно-диэфирных связей.
В 1953 году исследователи Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили модель, которая объясняла строение молекулы ДНК. Согласно их теории ДНК состоит из двух спиральных цепей, соединенных водородными связями. Эти связи соединяют цепи ДНК не случайным образом, а по принципу комплементарности или соответствия. Суть этого принципа в следующем, если в одной цепи стоит тимин, то в противоположной цепи, ему соответствует аденин, а против гуанина всегда стоит цитозин. Это значит, что при удвоении ДНК на каждой из её цепей может быть достроена другая, и вместо одной молекулы получатся сразу две.
Принцип комплементарности лежит в основе всех процессов связанных с реализацией генетической информации: репликации ДНК, транскрипции, итрансляции.
Процесс репликации или редупликации ДНК иначе можно назвать удвоением. Он происходит перед делением клетки. Осуществляет его специальный фермент ДНК полимераза. Этот фермент разделяет две цепи двойной спирали и достраивает к каждой из них комплементарную ей цепь. Таким образом, из одной молекулы образуется две одинаковые дочерние молекулы. Процесс этот идет с очень высокой точностью – ошибки крайне редки.
Помимо ДНК в клетках встречаются три разновидности РНК: информационные (и-РНК), транспортные (т-РНК) и рибосомные (р-РНК). Все они отличаются от ДНК рядом особенностей. Во-первых, вместо азотистого основания тимина они содержат урацил. Во-вторых, вместо сахара дезоксирибозы они содержат рибозу. В-третьих, они, как правило, односпиральные.
Контрольные вопросы:
1. Назовите характерный признак органических соединений
2. Опишите биологически важные свойства воды
3. Расскажите о гидрофобных и гидрофильных соединениях
4. Какова роль солей в жизнедеятельности клетки?
5. Расскажите о свойствах и функциях простых сахаров.
6. В каких организмах запасающую энергетическую функцию выполняет гликоген, а в каких — крахмал?
7. Чем сходны пищевой сахар, древесина, панцирь членистоногих?
8. Почему организм запасает энергию в двух формах — в виде углеводов и жиров?
9. Каковы основные функции липидов?
10. Какие молекулы называют биополимерами?
11. Все ли необходимые аминокислоты синтезирует наш организм?
12. Что называют первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурами белка? Какова функция этих структур?
13. Что происходит с белками при варке яиц и скисании молока?
14. Опишите девять основных функций белков.
15. Какие особенности строения белков-ферментов позволяют им выполнять каталитическую функцию?
16. Опишите механизм иммунитета.
17. Каковы функции ДНК?
18. Опишите строение молекулы ДНК.