Лекція №1. Вступ. хімічний склад та будова тканин живих організмів.

1. Елементарна будова живих організмів

2. Клітинна та гістологічна будова живих організмів.

3. Біохімічні властивості білків, ліпідів, вуглеводів.

 

Елементарна будова організмів

У живих організмах зустрічаються чотири основних типа макромолекул: білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди та ліпіди. Макромолекули різних груп поєднуються між собою та створюють надмолекулярні комплекси. Надмолекулярні комплекси складають клітинні органели та клітини.

Хімічний склад організмів зумовлений хімічними елементами, які зустрічаються у різних концентраціях:

І група хімічних елементів (основні): кисень - 65-75%; вуглець – 15-18%; водень – 8-10%; азот – 1,5 -3%. разом 98% маси організму тварин.

ІІ група (макроелементи): K, S, P, Cl, Mg, Na, Ca, Fe – разом складають 1,9% маси організму.

ІІІ група (мікроелементи): Zn, Cu, J, F та інші – 0,1%.

Клітинна побудова організмів

Клітини різних тканин, та й клітини однієї тканини, мають відмінності, але, як правило, до складу клітини входять цитоплазма, ядро, клітинна мембрана, ендоплазматична мережа, органели: рібосоми, лізосоми, мітохондрії,, комплекс Гольджі.

Клітинна мембрана – відокремлює цитоплазму і органоїди від навколишнього середовища, їй притаманна виборча проникливість.

Цитоплазма – напіврідинне середовище клітини, яке формується водою та включеннями.

Мітохондрія – органела клітини, яка має зовнішню та внутрішню мембрани. Ферменти, розташовані на складках мембран, відповідають за синтез АТФ при аеробному гліколізі. У мембранах відбувається «клітинне дихання».

Лізосома – органела, що містить ферменти катепсіни, здатні розщепити усі органичні речовини. У разі пошкодження лізосомальної мембрани починається самоперетравлення клітини.

Рибосома – органела, яка складається з двох субодиниць та при взаємодії з РНК бере участь у синтезі білків.

Комплекс (апарат) Гольджі – ендоплазматичне утворення, що має з себе систему порожнин для зберігання поживних речовин.

Ендоплазматична мережа – це розгалужена ендоплазматична мережа, яка утворена складною системою каналів та порожнин і пронизує всю цитоплазму клітини. Приймає участь у синтезі білків, полісахаридів, ліпідів, виконує транспортну функцію.

Структура білків

Білки – полімери амінокислот. Існує 20 амінокислот (α-амінокислот).

Радикал – R – CH₂ – COOH – карбоксильна група

\\

аміногрупа - NH₂

1. Первинна структура обумовлюється пептидним зв’язком (ангідридно– ковалентним) між амінокислотами.

O Н O O Н O

|| | || || | ||

NH₂–СH₂–С + N–CH₂–C NH₂–СH₂–C–N–СH₂–C + H₂O

| | | |

OH Н OH OH

2. Вторинна структура – конформація білкової молекули у α-спіраль (іноді β – спіраль) за рахунок водневих зв’язків між NH₂ – COOH групами різних витків.

Вторинна структура має з себе поєднання спіралізованих та лінійних ділянок і петель (дисульфідні містики між залишками амінокислоти цистеїну).

3. Третинна структура – конфігурація, яку приймає білок у розчинах за рахунок гідрофобних взаємодій та дисульфідних зв’язків.

4. Четвертинна структура - зв’язок між кількома молекулами (гідрофобний, дисульфідний). У вільних радикалах амінокислот білків є різні функціональні групи: амінні, карбоксильні, гідроксильні. Склеропротеїди, та складні білки мають окрім амінокислот ще й простетичні групи (вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти): нуклеопротеїди, ліпопротеїди, металопротеїди.

Колоїдний стан білків

У організмі білки можуть знаходитись у розчинному стані (білки молока, плазма крові), у твердому стані (білок волосся, нігтів, ратиці), у напіврідкому – м’язи. Білкам притаманна різна властивість розчинятися: у дистильованій воді, у слабких сольових розчинах, у спирті. Чим вища температура розчину (до температури коагуляції), тим більше розчиняється білок. Розчин білку – це золь (розмір часток 0,001 – 0,1 мкм).

Білки –гідрофільні колоїди, тому мають навколо себе водну оболонку. Диполі води зорієнтовані до молекули білку відповідно до дії електростатичних сил. Коли білок знаходиться у ізоелектричній крапці (таке значення рН середовища, у якому білок стає електрично нейтральним), він не має заряду і тому не орієнтує диполі води навколо себе, втрачає гідратну оболонку, та стає більше здатним випадати в осад.

Денатурація –порушення нативної конформації білкової молекули, яке супроводжується втратою характерних ознак (порушення структур білкової молекули). В присутності води та високої температури денатураційні зміни прискорюються.

Денатуровані білки мають на поверхні гідрофобні групи і тому їх розчинність знижуються. Поява випадкових зв’язків між активними групами білків спричиняє їх коагуляцію.

Функції білків

Білки в організмі тварин виконують наступні функції: каталітична (ферменти), пластична (колаген, актин, міозин), інформативна (передача спадкової інформації - нуклеопротеїди), транспортна (еритроцит, міоглобін), захисні механізми (навколишні і внутрішні), енергетична.

Одна з важливіших функцій білків – ферментативна (біокаталі-заторна). Фермент має активний центр, який формується його третинною (четвертинною) структурою. Активному центру ферменту притаманна компліментарність до субстрату.

Компліментарність буває відносна – коли для дії ферменту має значення від зв’язку; групова – вид зв’язку та функціональна група; абсолютна – фермент діє тільки на певні молекули.

На дію ферментів впливає температура, рН середовища, концентрація фермента та субстрата, наявність активаторів чи інгібіторів.

Л і п і д и

Ліпіди – нерозчинні у воді органічні сполуки. Вони поділяються на жири та жироподібні речовини (ліпоїди). Жири – складні ефіри гліцерину та жирних кислот.

Функції: структурна – є складовою частиною усіх клітин та тканин (протоплазматичний жир – ліпопротеїди; при голодуванні кількість цього жиру не зменшуються).

Ліпоїди представлені наступними групами:

фосфоліпіди (мозок, жовток яйця, еритроцити, сперма);

гліколіпіди (ліпіди + вуглеводи);

стериди і стерини (циклічні спирти + жирні кислоти, холестерин, статеві гормони);

воски (жирні кислоти + високомолекулярні одноатомні спирти, захисні змазки).

Вуглеводи

У рослинних організмах міститься 70 – 80% вуглеводів, у тваринних 2 – 3% від сухої речовини.

Функції вуглеводів – енергетична, пластична. Глюкоза (альдегідоспирт) відкладається у вигляді глікогену у печінці (до 10% сухої речовини), та у м’язах (до 2 % сухої речовини).

Моносахариди – тріози, тетрози, пентози (рибоза, дезоксірибоза), гексози (глюкоза, фруктоза, галактоза).

Дисахариди – включають від 2 до 10 моносахаридних одиниць (сахароза = глюкоза + фруктоза, лактоза = глюкоза + галактоза).

Полісахариди:

– крохмаль (рослинні організми), складається з амілози, амілопектина, з йодом дає синє забарвлення;

– глікоген (тваринні організми)– гілляста структура L –глюкози; з йодом дає червоно – буре забарвлення;

– целюлоза – складається з B – глюкози (не перетравлюється ферментами тварин).

Гетерополісахариди – сполуки вуглеводів з органічними кислотами, азотистими основами тощо.

Питання для самоконтролю.

1. У живому організмі енергія запасається:

2. До складу м¢язової клітини входять такі органели:

3. До складу м¢язової клітини входять такі білки: