3. Вода как реагент в химических реакциях (например, рекциях гидролиза).
4. Транспортная функция. Перемещение в пределах организма воды с растворенными в ней веществами (в составе крови у животных, или в составе флоэмного и ксилемного сока у растений) позволяет доставлять необходимые вещества к различным органам и тканям. Кроме того, вода обеспечивает удаление ненужных или даже вредных веществ (конечных продуктов обмена) из организма.
5. Термостабилизирующая и терморегуляторная функции. Высокая теплоемкость воды позволяет ей смягчать влияние на организм значительных перепадов температуры окружающей среды. Обладая высокой теплопроводностью, вода позволяет организму поддерживать во всем его объеме примерно одинаковую температуру. При испарении воды тепло поглащается, что способствует охлаждению организма (потоотделение у животных).
6. Вода поставщик протонов и электронов при фотосинтезе. Источник образования молекулярного кислорода.
7. Вода обеспечивает тургор растительных клеток. Тургор – напряженное состояние клеточной стенки растений из-за постоянного поступления в клетку воды путем осмоса. Это происходит из-за повышенной концентрации веществ в клеточном соке растений вследствие процесса фотосинтеза.
8. Вода как смазка, уменьшающая трение (суставная жидкость).
9. Структурная функция. Клетки организмов содержат от 60 до 95% воды по отношению к их массе.
Функции белков в клетке и в живом организме в целом
1. Пластическая (строительная) функция. Белки входят в состав мембран, органоидов клетки.
2. Каталитическая (ферментативная) функция. Все ферменты – белки (ДНК-полимераза, липаза, пепсин и др.).
3. Транспортная функция. Некоторые белки мембраны (белки-переносчики) обеспечивают транспорт веществ через нее. Гемоглобин переносит кислород и углекислый газ.
4. Гормональная функция. Отдельные белки являются гормонами (инсулин, соматотропин, тиротропин и др.).
5. Защитная функция. Антитела, вырабатываемые В-лимфоцитами крови являются белками.
6. Двигательная функция. Два вида белков (актин и миозин) образуют основу специальных органоидов (миофибрилл) мышечных волокон, обеспечивающих все разнообразие движений как беспозвоночных, так и позвоночных животных.
7. Опорная и формообразующая функции. Белок тубулин образует стенку микротрубочек, формирующих цитоскелет животных клеток и поддерживающих их относительно постоянную форму. При разрушении системы микротрубочек животные клетки округляются, теряя обычную для них форму.
8. Рецепторная (чувствительная) функция. Сложные белки мембраны (гликопротеины)являются рецепторами и передают сигналы из внешней среды внутрь клетки. Белок родопсин входит в состав рецепторов сетчатки глаза.
9. Энергетическая функция. Белки могут являться источником энергии в клетке, правда чаще всего резервным источником, который используется в безвыходных (критических) ситуациях, например, при длительном голодании. При окислении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.
10. Запасающая функция. Отчетливо выражена в крупных яйцеклетках, в состав гранул желтка которых входит, например, яичный альбумин.
11. Антибиотическая функция. Некоторые белки могут выступать в роли антибиотиков ( актиностатин).
12. Токсическая функция. Белки могут выступать в роли токсинов, отравляющих клетки, а в ряде случаев и вызывающих их гибель (дифтерийный токсин, ботулинический токсин).
Какими свойствами белков определяется их активность в клетке живых организмов?
Функциональная роль белков в клетке обусловливается их физико-химическими свойствами, которые вытекают из структурной организации белков. Среди таких свойств можно выделить следующие.
1. Белки являются преимущественно водорастворимыми веществами и могут проявлять свою функциональную активность только в водных растворах.
2. Молекулы белков несут большой поверхностный электрический заряд, что обусловливает ряд электрохимических эффектов: изменение проницаемости мембран, возрастание или снижение каталитической активности и др.
3. Белки характеризуются способностью проявлять свою активность в узких температурных пределах. С повышением температуры белки утрачивают свою сложную структурную организацию. При этом в начале разрушается наиболее неустойчивая четвертичная структура, затем – третичная и вторичная структуры. Явление утраты белковой молекулой своей структурной организации названо денатурацией. Если сохранилась первичная структура молекулы, то при нормализации условий среды могут полностью воссоздаться вторичная, третичная и четвертичная структуры белка, что приведет к восстановлению его функциональной активности. Такой процесс получил название ренатурации белка.
4. Белки отличаются высокой чувствительностью к обезвоживанию, изменению водородного показателя (рН) среды и другим неблагоприятным изменениям, реагируя на них денатурацией.
Функции углеводов в клетке и живом организме
Как моносахариды, так и, особенно, полисахариды выполняют ряд важных функций в организме.
1. Строительная (пластическая) функция заключается в том, что полисахариды входят в состав клеточных стенок: целлюлоза у растений, муреин у бактерий, хитин у грибов. Углеводы входят в состав надмембранного слоя (гликокаликса) животных клеток.
2. Энергетическая функция. Углеводы главный субстрат для получения энергии в клетке. Полное окисление 1г углеводов завершается образованием 17,6 кДж энергии.
3. Запасающая функция. В растительных клетках запасается крахмал, в животных клетках – гликоген.
4. Защитная функция. Углеводы в составе сложных белков гликопротеинов образуют слизь, покрывающую внутреннюю поверхность дыхательных путей, пищеварительного канала, мочевого пузыря и др. Слизь обеспечивает соответствующим органам и организму в целом механическую, химическую и биологическую защиту.
5. Рецепторная функция. Углеволы в составе гликопротеинов мембраны являются рецепторами.
6. Первичный источник для синтеза веществ. Углеводы, образованные в результате фотосинтеза, являются первичной основой для синтеза других органических веществ.
Функции жиров в живом организме
Жиры выполняют следующие функции в живом организме.
1. Структурная функция. Жиры (липиды) входят в состав мембран, и мембранных органоидов клетки.
2. Энергетическая функция. Жиры являются самым энергоемким органическим веществом: при полном окислении 1г жира высвобождает 38,9 кДж энергии.
3. Функция запасания питательных веществ. Особенно хорошо она выражена у животных, имеющих жировые депо: подкожная жировая клетчатка у млекопитающих и др.
4. Терморегуляторная функция, которую выполняет «бурый». При окислении бурого жира вся энергия выделяется в виде тепла (АТФ при этом не образуется). Накапливаясь в наибольшем количестве в области шеи, вдоль позвоночника между лопатками, он используется животными, впадающими в зимнюю спячку для весеннего «разогрева» тела.
5. Теплоизоляторная функция (у китообразных подкожный слой жира может достигать толщины до 1м, что позволяет им плавать в холодных арктических морях).
6. Функция механической защиты. Подкожная жировая клетчатка животных – защита от ударов и сотрясений.
7. Функция источников образования:
· эндогенной воды – воды, образующейся внутри организма в результате биохимических реакций. У верблюдов в горбах – жир. При окислении 100 г жира выделяется 105 г воды.
· половых гормонов (тестостерона, эстрагенов, прогестерона и др.);
· жирорастворимых витаминов (А, Д, Е).
7. Жир как смазка у водоплавающих животных.
Функции нуклеотидов в клетке
Нуклеотиды выполняют четыре основные функции в клетках живых организмов.
1. Строительная функция. Из нуклеотидов образуются полимерные цепи нуклеиновых кислот.
2. Энергетическая функция. Эту функцию выполняет аденозинтрифосфат (АТФ). Он является универсальным переносчиком и хранителем энергии в клетках всех живых существ. В АТФ к имеющемуся фосфату нуклеотида присоединены два дополнительных. Не очень прочная связь между фосфатами разрывается и выделяется большое количество энергии. Соединения, обладающие связями, при разрыве которых выделяется много энергии, называются макроэргами. К ним относятся ГТФ – гуанозинтрифосфат, а также дифосфаты – АДФ и ГДФ и еще несколько соединений. Однако единственным универсальным макроэргом является АТФ.
3. Регуляторная функция, которую выполняет еще одно производное аденозина – циклический аденозинмонофосфат – цАМФ. Он является посредником (месседжером), осуществляющим связь между гормонами и внутриклеточными ферментами, регулируя активность последних.
4. Каталитическая функция. Нуклеотиды могут являться предшественниками ряда витаминов (тиамин, рибофлавин, фолиевая кислота, витамин В12), выступающих в роли коферментов – соединений, необходимых для осуществления каталитического действия некоторых ферментов.
Функции нуклеиновых кислот
Нуклеиновые кислоты являются важнейшими биополимерами клеток, которые выполняют следующие функции.
1. Ядерная ДНК (ДНК хромосом), а также внеядерная ДНК (ДНК митохондрий и пластид) выполняют функцию хранения наследственной информации. В случае небольших повреждений структуры ДНК стабильность (неизменяемость) ее функции обеспечивается за счет естественного антимутационного барьера (диплоидности набора хромосом), либо посредством восстановления (репарации) ее исходной структуры.
2. Как ядерная, так и внеядерная ДНК осуществляют функцию передачи без каких-либо изменений наследственной информации от материнской клетки дочерним клеткам в процессе митотического деления.
3. Функция обеспечения потока информации в клетке осуществляется:
· ДНК хромосом в процессе транскрипции (синтеза информационной РНК);
· информационной (впоследствии матричной) РНК в ходе трансляции – сборки полипептидной цепи в рибосоме по плану строения матричной РНК;
· ДНК хромосом в процессе синтеза транспортной и рибосомной РНК.
4. Рибосомная РНК выполняет структурную функцию, участвуя в построении как малой, так и большой субъединиц рибосом. В состав малой субъединицы входит одна молекула, в состав большой субъединицы – две (у прокариот) или три (у эукариот) субъединицы.
5. Транспортные РНК выполняют транспортную функцию, доставляя временно присоединяемые к ним аминокислоты в рибосомы.
6. РНК ретровирусов (вирусов, генетический аппарат которых представлен РНК) может начинать в клетке хозяина процесс обратной транскрипции по схеме: вирусная РНК - вирусная ДНК. Тем самым, обеспечивается последующее размножение ретровирусов в клетке хозяина.