Вещества полисахаридной природы

· Мукополисахариды -молекулы включают моносахариды и их производные

(сахарные спирты и кислоты), основной компонент хряща, костной ткани, входит в состав роговицы

· Хитин - нерастворимый в воде линейный гомополимер, главный волокнистый компонент клеточной стенки многих грибов, внешних покровов членистоногих

· Пектины - разветвлённые полимеры, образующие прочные комплексы с ионами тяжёлых металлов, что используется в медицине для выведения из организма токсинов

· Муреин - глюкопептид, образующий одну гигантскую мешковидную молекулу, выполняющую функцию опорного каркаса клеточной стенки бактерий и сине -зелёных водорослей

· Гепарин -ингибитор свертывания крови млекопитающих

· Камеди и слизи - в воде набухают, образуют вязкие гели в ответ на повреждение в виде блестящих экскудатов

· Гликопротеины - соединения полисахаридов с белками, определяют антигенные свойства клеток

· Гликолипиды -соединения полисахаридов с липидами (служат межклеточной смазкой)

Функции углеводов

1. Энергетическая - основная функция углеводов (основной источник энергии в клетке)

· при окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 к Дж энергии

· реализуется, в основном, за счёт окисления простых сахаров, особенно глюкозы

2. Запасающая - крахмал и гликоген (полисахариды) играют роль резервных источников глюкозы

· крахмал и гликоген нерастворимы в воде, не оказывают на клетку химического и осмотического влияния

· имеют твёрдое обезвоженное состояние (экономия объёма клетки)

· недоступны бактериям и грибам в силу нерастворимости полисахаридов

· легко гидролизуются в простые сахара

3. Опорно - строительная (структурная)

· выполняется полисахаридами (целлюлоза, хитин, муреин - структурные компоненты клеточных стенок про- и эукариотических клеток, надмембранный комплекс - гликокаликс)

· входят в состав нуклеотидов - мономеров нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) - моносахариды - рибоза и дезоксирибоза

v При дефиците углеводов в клетке и организме они образуются из жиров

v При избытке моно- и полисахаридов (гликогена) в организме они трансформируются в жиры и запасаются в органических депо

Белки. Аминокислоты.

Аминокислоты.

· Относительно низкомолекулярные органические соединения, состоящие из химических элементов: углерода, кислорода, водорода, азота и серы

· Твёрдые, кристаллические, бесцветные, обладают вкусом (м. б. безвкусные), обычно растворимые в воде и нерастворимые в органических растворителях есть слабо и совсем нерастворимые в воде)

· Обладают амфотерными свойствами (в растворах действуют как буферы - препятствуют изменениям рН)

· В состав молекулы входят:

а) NH₂ - аминогруппа (придаёт основные свойства, определяет способность взаимодействовать с кислотами)

б) СООН - карбоксильная группа (придаёт кислотные свойства, определяет способность взаимодействия со щелочами)

в) R - радикал, в состав которого могут входить гидроксильная группа (ОН -), сульфгидрильная группа (SH -) и другие соединения - определяет химическую структуру, растворимость в воде, физические, химические и биологические свойства аминокислот и белков

Общая формула

R

СООН - С – NH₂

Н

· существуют:

q нейтральные аминокислоты - имеют одну кислотную группу - (СООН -) и одну основную группу – (NH₂ -)

q основные аминокислоты - имеют более чем одну аминогруппу

q кислые аминокислоты - с более чем одной карбоксильгой группой

· Каждая аминокислота характеризуется определённым значением рН (изоэлектрическая точка)

· В нейтральных средах существуют в виде биполярных ионов (диполей)

· Имеют оптическую и стереоизомерию (все аминокислоты, встречающиеся в белках, относятся к L - ряду)

· обычными мономерами белков являются только 20 амнокислот, из которых построены белки всех организмов на земле (протеиногенные)

· В клетках и тканях встречается свыше 170 различных аминокислот; в составе белков обнаруживаются 26 из них

· Растения синтезируют все необходимые им аминокислоты из более простых веществ

· Животные могут синтезировать только 11 аминокислот (заменимые); 9 - не могут синтезироваться в организме и должны непременно поступать из внешней среды с пищей (незаменимые - триптофан, метионин, лизин, валин, лейцин, изолейцин, гистидин, фенилаланин); при их недостатке развиваются негативные для организма последствия (нарушение биосинтеза клеточных белков)

· Наиболее характерное свойство аминокислот - способность их молекул соединятся между собой пептидными связями с образованием пептидов (за счёт NH₂ - и СООН - групп соседних аминокислот с выделением молекулы воды - реакция конденсации)

Образование пептидной связи

 

Н О Н Н О H Н

Н₂N - C - C - ОН + Н - N - С - СООН => Н₂N- С - С ---- N - С - СООН

R ₁ Н R R₁ R₂

(- NН --- СО -) - ковалентная пептидная связь; (- NH) – иминогруппа, (- СО) – карбонильная группа

· в результате образуется т. н. дипептид (может присоединять к себе много других аминокислот с образованием полипептида)

· Аминокислоты могут образовывать:

а) ионные связи - при взаимодействии ионизированных NH₂ - и СООН - групп соседних аминокислот

б) дисульфидные связи (ковалентные) - между атомами S в радикалах соседних аминокислот цистеина

в) водородные связи -между остатком карбоксильной группы С= О - карбонильной группой и остатком аминогруппы - NН - имминогруппой

· кроме 20 белокобразующих аминокислот, в растениях обнаружено ещё более 50 соединений аминокислотного характера, которые не входят в состав белков - непротеиногенные

Пептиды

· Пептиды - вещества, состоящие из двух или более аминокислотных остатков, связанных пептидными связями

· Разделяются на:

q олигопептиды (от 2 до 10 аминокислотных остатков); дипептид - карнизон, трипептид - глутатион, некоторые гормоны - окситоцин, вазопрессин, серотонин

q полипептиды - (от10 аминокислотных остатков до 100); инсулин, многие антибиотики, важнейшие гормоны человека, противоопухолевые препараты, вакцины и т. д.

q белки - (более 100 аминокислотных остатков)

· Гидролизуются под действием протеолитических ферментов (протеаз: пепсина, трипсина) до отдельных аминокислот

Белки

· Полипептиды, состоящие из соединившихся в определённой последовательности не менее 100 аминокислотных остатков (может быть более 30 000 остатков в одной молекуле)

· Являются нециклическими, информационными биополимерами, состоящими из разных мономеров:

А₁ - А₆ - А₁₈ - А₂₀ - А₄ -... и т. д. (где А_n - остатки аминокислот в полипептидной цепи)

· Имеют огромную молекулярную массу от нескольких тысяч до нескольких миллионов (макромолекулы)

· Обладают видовой и индивидуальной специфичностью

· Специфичность белков определяется количеством и последовательностью расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи (генетически контролируется, т. е. закодирована в ДНК)

· Потенциальное разнообразие белков безгранично (количество различных комбинаций из 20 разных аминокислот оценивается в 10¹³⁰)

· Белки определяют все функциональные, химические и морфологические свойства клеток (на долю белков в протоплазме клеток приходится 50 - 70 % от общей массы органических веществ)

· Могут превращаться в животном организме в жиры и углеводы

Классификация белков

I. Простые белки (протеины) - состоят только из аминокислот, молекулярная масса от 8000 до 300 000

· альбумины - нейтральные, растворимы в воде и разбавленных солевых растворах (яичный белок, белок молока, некоторые белки крови, белки семян злаков и бобовых)

· глобулины - нейтральные, нерастворимы в воде, растворимы в водных растворах некоторых солей, находятся в клетке вместе с альбуминами (фибрин, антитела крови)

· гистоны - основные, растворимы в воде (связаны с нуклеиновыми кислотами в нуклеопротеидах клетки)

· склеропротеины - нерастворимы в воде и других растворителях (кератин волос, кожи, перьев; коллаген сухожилий и межклеточного вещества костной ткани, эластин связок

· проламины - нерастворимы в воде

II. Сложные белки (протеиды) - состоят из глобулярных белков и небелкового компонента - простетической группы

· В качестве простетической группы могут выступать органические вещества (например витамины), некоторые ионы углеводы, липиды, пигменты, нуклеиновые кислоты, металлы, фосфорная кислота и т. д.

· фосфопротеины - (простетическая группа - фосфорная кислота) - казеин молока белок яичного белка

· гликопротеины - (простетическая группа - углеводы) - муцин (компонент слюны), белки плазмы крови

· нуклеопротеины -(простетическая группа - нуклеиновая кислота ) - хромосомы, рибосомы, компоненты вирусов

· хромопротеины - (простетическая группа - пигмент) - гемоглобин, фитохром, цитохром (дыхательный пигмент)

· липопротеины - (простетическая группа - липиды) - компоненты мембран, транспортная форма липидов в крови

· металлопротеины - (простетическая группа - металлы - некоторые ферменты