Органические вещества

ВЕЩЕСТВА в составе организма
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ
ОРГАНИЧЕСКИЕ
Соединения
Ионы
Малые молекулы
Макромолекулы (биополимеры)
Вода
Соли, кислоты и др.
Анионы
Катионы
Моносахариды
Аминокислоты
Нуклеотиды
Липиды
Другие
Полисахариды
Белки
Нуклеиновые кислоты

Органические вещества
Это химические соединения, в состав которых входят атомы углерода.
Характерны только для живых организмов
Органические вещества
жиры
белки
углеводы
(липиды)
нуклеиновые кислоты

Биополимеры
Органические соединения, имеющие большие размеры называют макромолекулами.
Макромолекулы, состоят из повторяющихся, сходных по структуре низкомолекулярных соединений, связанных между собой ковалентной связью – МОНОМЕРОВ.
Образованная из мономеров макромолекула называется ПОЛИМЕРОМ.

Органические соединения, входящие в состав живых клеток называются БИОПОЛИМЕРАМИ.
БИОПОЛИМЕРЫ – это линейные или разветвленные цепи, содержащие множество мономерных звеньев.
Биополимеры

Биополимеры
ПОЛИМЕРЫ
ГОМОПОЛИМЕРЫ
ГЕТЕРОПОЛИМЕРЫ
представлены одним видом мономеров (А – А – А – А ...)
представлены несколькими различными мономерами (А – В – С – А – D ...)
РЕГУЛЯРНЫЕ
НЕРЕГУЛЯРНЫЕ
группа мономеров периодически повторяется … А-В-А-В-А-В ... … А-А-В-В-В-А-А-В-В-В … … А-В-С-А-В-С-А-В-С …
нет видимой повторяемости мономеров …А-В-А-А-В-А-В-В-В-А ... А-В-С-В-В-С-А-С-А-А-С

Свойства биополимеров
Биополимеры
Число, состав, порядок мономеров
Построение множества вариантов молекул
Основа многообразия жизни на планете

Органические вещества
Органические вещества
жиры
белки
углеводы
(липиды)
нуклеиновые кислоты
Соединенные друг с другом атомы углерода образуют различные структуры – остов молекул органических веществ:

УГЛЕВОДЫ
Клетки
С, О, Н
Сn (Н2О)n
Р - 70-90%
Ж - 1-2%
от сухой массы
1-2%
С5Н10О5
С3Н6О3
С6Н12О6
С4Н8О4
Образуются из воды (Н2О) и углекислого газа (СО2) в процессе фотосинтеза, происходящего в хлоропластах зеленых растений

Моно–
Олиго(ди)–
Поли–
С А Х А Р И Д Ы
С3 Триозы (ПВК, молочная к-та)
С4 Тетрозы
С5 Пентозы (рибоза, фруктоза, дезоксирибоза)
С6 Гексозы (глюкоза, галактоза)
Сахароза (глюкоза+фруктоза)
Мальтоза (глюкоза+глюкоза)
Лактоза (глюкоза+галактоза)
Крахмал
Целлюлоза
Гликоген
Хитин
(М)
(М+М)
(М+М+…+М)
УГЛЕВОДЫ
ПРОСТЫЕ
СЛОЖНЫЕ
У всех углеводов есть карбонильная группа:

Линейная форма
Ф р у к т о з а
Г л ю к о з а
МОНОСАХАРИДЫ:
Свойства:
Бесцветные, сладкие, растворимые,
кристаллизуются, проходят через мембраны
ЛЕГКО
Молекулы моносахаридов – линейные цепочки атомов углерода. В растворах принимают циклическую форму
Циклическая форма
Линейная форма
Циклическая форма
Галактоза
Являются важным источником энергии для любой клетки

Рибоза
Дезоксирибоза
МОНОСАХАРИДЫ:
Свойства:
Бесцветные, сладкие, растворимые,
кристаллизуются, проходят через мембраны
ЛЕГКО
Молекулы моносахаридов – линейные цепочки атомов углерода. В растворах принимают циклическую форму
Входят в состав нуклеиновых кислот

Бесцветные
Сладкие
Растворимые
ДИСАХАРИДЫ:
С а х а р о з а
(глюкоза + фруктоза)
М а л ь т о з а
(глюкоза + глюкоза)
Л а к т о з а
(глюкоза + галактоза)
Свойства:

ПОЛИСАХАРИДЫ:
Целлюлоза
Молекулы имеют линейное (неразветвленное) строение, вследствие чего целлюлоза легко образует волокна.
Нерастворима в воде и не обладает сладким вкусом.
Из нее состоят стенки растительных клеток. Выполняет опорную и защитную функцию.

ПОЛИСАХАРИДЫ:
Крахмал
Откладывается в виде включений и служит запасным энергетическим веществом растительной клетки

ПОЛИСАХАРИДЫ:
Гликоген
Молекула состоит примерно из 30 000 остатков глюкозы.
По структуре напоминает крахмал, но сильнее разветвлен и лучше растворяется в воде.
Откладывается в виде включений и служит запасным энергетическим веществом животной клетки.

ПОЛИСАХАРИДЫ:
Хитин
Органическое вещество из группы полисахаридов, образующее наружный твёрдый покров и скелет членистоногих, грибов и бактерий и входящее в клеточные оболочки
(C8H13O5N)

НЕ
у<
С В О Й С Т В А
ЛЕГКО
УГЛЕВОДЫ
МОНО–САХАРИДЫ
ПОЛИ–САХАРИДЫ
безвкусные
кристаллизуются
проходят через
мембраны
кристаллизуются
проходят через
мембраны
растворимые
сладкие
растворимые

Строительная Оболочка из целлюлозы в растительных клетках, хитин в скелете насекомых и в стенке клеток грибов обеспечивают клеткам и организмам прочность, упругость и защиту от большой потери влаги.
ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

Структурная Моносахара могут соединяться с жирами, белками и другими веществами.
Например, рибоза входит в состав всех молекул РНК, а дезоксирибоза - в ДНК.
ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

Запасающая Моно- и олигосахара благодаря своей растворимости быстро усваиваются клеткой, легко мигрируют по организму, поэтому непригодны для длительного хранения. Роль запаса энергии играют огромные нерастворимые в воде молекулы полисахаридов. У растений – крахмал, а у животных и грибов – гликоген.
ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ
Гликоген в клетках печени

Транспортная В растениях сахароза служит растворимым резервным сахаридом, и транспортной формой, которая легко переносится по растению.
Сигнальная Имеются полимеры сахаров, которые входят в состав клеточных мем- бран; они обеспечивают взаимодействие клеток одного типа, узнавание клетками друг друга. (Если разделенные клетки печени смешать с клетками почек, то они самостоятельно разойдутся в две группы благодаря взаимодейст-вию однотипных клеток: клетки почек соединятся в одну группу, а клетки печени - в другую).
ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

Энергетическая (17,6 кДж)
Моно - и олигосахара являются важным источником энергии для любой клетки. Расщепляясь, они выделяют энергию, которая запасается в виде молекул АТФ, которые используется во многих процессах жизнедеятельности клетки и всего организма.
ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ
Защитная («слизь»)
Вязкие секреты (слизь), выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными (например, гликопротеидами). Они предохраняют пищевод, кишки, желудок, бронхи от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов.

УГЛЕВОДЫ ? С, О, Н
СЛОЖНЫЕ
Моно–
Олиго(ди)–
Поли–
С А Х А Р И Д Ы
Триозы (ПВК, молочная к-та)
Тетрозы
Пентозы (рибоза, фруктоза, дезоксирибоза)
Гексозы (глюкоза, галактоза)
Сахароза (глюкоза+фруктоза)
Мальтоза (глюкоза+глюкоза)
Лактоза (глюкоза+галактоза)
Крахмал
Целлюлоза
Гликоген
Хитин
сладкие растворимые
кристаллизуются проход. ч/з мембраны
ЛЕГКО
безвкусные
растворяются кристаллизуются проходят ч/з мембраны
НЕ
у<
Энергетическая 17,6 кДж
Опорно-структурная
Запасающая
Транспортная
Сигнальная
Защитная («слизь»)
ФУНКЦИИ:
Клетки Р Ж 70-90% 1-2% от сухой массы
С В О Й С Т В А
С3
С4
С5
С6
ПРОСТЫЕ
(М)
(М+М)
(М+М+…+М)
? Сn (Н2О)n

? С, О, Н
спирт (глицерин)
жирные кислоты
+
ГИДРОФОБНЫ
РАСТВОРЯЮТСЯ В БЕНЗИНЕ, ЭФИРЕ, ХЛОРОФОРМЕ
5-10%, в жировых клетках до 90%
?
СВОЙСТВА:
?
ЛИПИДЫ

ФОСФОЛИПИДЫ
СТЕРОИДЫ
ЛИПОПРОТЕИНЫ
ГЛИКОЛИПИДЫ
ТРИГЛИЦЕРИДЫ
ВОСКА
ЛИПИДЫ
Виды липидов

ЖИРЫ (твердые)
МАСЛА (жидкие)
ТРИГЛИЦЕРИДЫ
Спирт глицерин + жирные кислоты
Спирт + ненасыщенные (предельные) жирные кислоты
Виды липидов

ФОСФОЛИПИДЫ
Глицерин + жирные кислоты + остаток фосфорной кислоты
МЕМБРАНЫ КЛЕТОК
Виды липидов

Сложные эфиры высших жирных кислот и одноатомных высокомолекулярных спиртов
ВОСКА
Растительные
Животные
Виды липидов

СТЕРОИДЫ
ВИТАМИНЫ (К, E, D, А)
ГОРМОНЫ (надпочечников, половые)
Спирт холестерол + жирные кислоты
Виды липидов

ЛИПОПРОТЕИНЫ
ГЛИКОЛИПИДЫ
Липиды + углеводы
Липиды + белки
Виды липидов
Почти все липопротеины образуются в печени. Основной функцией липопротеинов является транспорт липидных компонентов к тканям.
Локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности. могут участвовать в межклеточных взаимодействиях и контактах. Некоторые из них являются антигенами.

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Запасающая

Опорно-структурная
ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Липиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей обуславливая их полупроницаемость, участвуют в образовании многих биологически важных соединений.

Энергетическая
ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
На долю липидов приходит-ся 25-30% всей энергии, необходимой организму. При окислении 1 г жира выделяется 39,1 кДж энергии
Жирорастворимые витамины К, Е, D, А являются коферментами (небелковой частью) ферментов
Каталитическая
Гормоны – стероиды (половые, надпочечников) способны изменять активность многих ферментов, усиливая или подавляя действие ферментов и тем самым регулируя протекание физиологических процессов в организме
Регуляторная (гормональная)

Защитная
ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Механическая (амортизация ударов, жировая прослойка брюшной полости защищает внутренние органы от повреждений )
Терморегуляционная (теплоизоляционная) – жир плохо проводит тепло и холод.
Электроизо- ляционная (миелиновая оболочка нервных волокон)

Источник метаболической воды
ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
При распаде 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды

ЛИПИДЫ ? С, О, Н ?
спирт (глицерин)
жирные кислоты
+
ГИДРОФОБНЫ
5-10%, в жировых клетках до 90%
ЖИРЫ (твердые)
МАСЛА (жидкие)
ФОСФО-ЛИПИДЫ
СТЕРОИДЫ
ЛИПОПРОТЕИНЫ
ГЛИКОЛИПИДЫ
-ФУНКЦИИ-
ТРИГЛИЦЕРИДЫ
Спирт глицерин + жирные кислоты
Спирт + ненасыщенные (предельные) жирные кислоты
Спирт + непредельные жирные кислоты
Глицерин + жирные кислоты + остаток фосфорной кислоты
Сложные эфиры высших жирных кис-лот и одноатомных высокомолекулярных спиртов
ВОСКА
Липиды + углеводы
Липиды + белки
Спирт холестерол + жирные кислоты
ВИТАМИНЫ (А, D. E, К)
ГОРМОНЫ (надпочечников, половые)
Опорно-структурная
Регуляторная (гормональная)
Энергетическая 39,1 кДж
Каталитическая
Запасающая
Источник метаболической воды
Защитная (терморегуляторная)
Бензин, эфир, хлороформ

Белки
Урок № 2

«Четкие и осознанные знания терминов, понятий и закономерностей необходимы для изучения важнейшей биологической науки - цитологии»
«Жизнь есть способ существования белковых тел»
(Фридрих Энгельс)

Из всех органических веществ основную массу в клетке (50-70%) составляют белки. Оболочки и все внутренние структуры клетки состоят из белков

БЕЛКИ
- это сложные органические вещества клетки. Выполняющие многообразные функции. Они представляют собой гигантские полимерные молекулы, состоящие из мономеров – аминокислот

Аминокислоты
Аминокислоты – это азотсодержащие органические соединения, в составе которых присутствуют две функциональные группы: аминогруппа, придающая им основные свойства и карбоксильная группа, придающая им кислотные свойства, т. е. аминокислоты – это органические амфотерные вещества.
Аминокислоты – это вещества, из которых и состоят белки.

В тканях и клетках встречается 170 различных аминокислот, в составе белков обнаруживается лишь 26 из них, а обычными компонентами белка можно считать только 20 аминокислот. Соединяясь друг с другом, эти аминокислоты могут дать свыше 3∙1018 различных комбинаций.

В этих продуктах содержаться незаменимые для человека аминокислоты

Первичная структура белка:
Белковая молекула может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей, каждая из которых содержит различное количество аминокислотных остатков.
Последовательность расположения аминокислотных остатков в белковых молекулах определяет их химическое строение или первичную струк:уру.

Вторичная структура белка:
Пространственная конфигурация белковой молекулы, напоминающая спираль,
образуется благодаря многочисленным водородным связям между
пептидными группами:

Третичная структура белка:
Множество водородных связей делает цепочку более устойчивой. В пространстве закрученная в спираль полипептидная цепь образует третичную структуру белка(глобулу), которая поддерживается взаимодействием различных функциональных групп.

Четвертичная структура белка:
Некоторые белковые макромолекулы могут соединяться друг с другом и образовывать крупные агрегаты(комплекс глобул). Подобные образования называются четвертичными структурами. Такая структура характерна для гемоглобина:

Свойства белков:
денатурация
Это разрушение химических связей в молекуле белка.
Белок теряет свои свойства и раскручивается.
ренатурация
Если денатурация затронула только вторичную и третичную структуру, то она обратима: белок может снова закрутиться в спираль и уложиться в третичную структуру.

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ
Строительная –участвуют в образовании оболочки клеток, органоидов и мембран
Каталитическая – все клеточные катализаторы белки –ферменты
Двигательная –сократительные белки вызывают всякое движение
Транспортная - белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит по организму
Защитная –выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ
Энергетическая- 1г белка эквивалентен 17, 6 кДЖ

Нуклеиновые кислоты – от латинского «nucleus» - ядро
Швейцарский врач Иоганн Фридрих Мишер в 1871 г. открыл в гное новое вещество нуклеин. Ему было лишь
23 года.
Его ученик Рихард Альтман в 1889 г. переименовал нуклеин в нуклеиновую кислоту

Существует два типа нуклеиновых кислот
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), в состав которой входит углевод -дезоксирибоза
Рибонуклеиновая кислота (РНК), в состав которой входит углевод - рибоза.

Местонахождение нуклеиновых кислот в клетке
ДНК
находится в ядре, митохондриях, пластидах
РНК находится в ядре,
митохондриях, пластидах, цитоплазме, рибосомах

В 1962 г. Нобелевская премия за открытие строения молекулы ДНК присуждена :
Американскому биохимику Джеймсу Уотсону
Английскому ученому Френсису Крику
Английскому биофизику Морису Уилкинсу

Через 50 лет после открытия (в 2003 г.) завершена расшифровка ДНК человека - Джеймса Уотсона

Строение ДНК
ДНК – двойной неразветвленный полимер, свернутый в спираль
ДНК - биополимер, мономерами которого являются нуклеотиды
Каждый нуклеотид состоит из:
1. азотистого основания -
аденин (А), цитозин (Ц), гуанин(Г) или тимин (Т);
2. моносахарида – дезоксирибозы;
3. остатка фосфорной кислоты

Две спирали удерживаются вместе водородными связями между азотистыми основаниями по принципы комплементарности (от лат. сomplementum- «дополнение»)
Типы нуклеотидов:
Адениловый (А),
Гуаниловый (Г),
Тимидиловый (Т),
Цитидиловый (Ц)

Правило Чаргаффа.
В конце 1940-х годов американский биохимик австрийского происхождения Эрвин Чаргафф выяснил, что во всех ДНК содержится равное количество оснований Т и А и, аналогично, равное количество оснований Г и Ц. Однако, относительное содержание Т/А и Г/Ц в молекуле ДНК специфично для каждого вида.

Функции ДНК
Хранение генетической информации
Передача генетической информации от родителей потомству
Реализация генетической информации в процессе жизнедеятельности клетки и организма

Строение РНК
РНК – биополимер, мономером которого являются нуклеотиды
РНК – одиночная полинуклеотидная последовательность. РНК вирусов может быть одно – и дву - цепочечной
Каждый нуклеотид состоит из:
Азотистого основания А, Г, Ц, У ( урацил )
Моносахарида – рибозы
Остатка фосфорной кислоты
Типы нуклеотидов РНК: Адениловый, Гуаниловый, Цитидиловый, Уридиловый

Виды РНК.
Транспортная РНК(т-РНК). Молекулы т-РНК самые короткие. Транспортная РНК в основном содержится в цитоплазме клетки. Функция состоит в переносе аминокислот в рибосомы, к месту синтеза белка. Из общего содержания РНК клетки на долю т-РНК приходится около 10%.
Рибосомная РНК (р-РНК). Это самые крупные РНК. Рибосомная РНК составляет существенную часть структуры рибосомы. Из общего содержания РНК в клетке на долю р-РНК приходится около 90%.
Информационная РНК (и-РНК), или матричная
(м-РНК). Содержится в ядре и цитоплазме. Функция ее состоит в переносе информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка в рибосомах. На долю и-РНК приходится примерно 0,5—1% от общего содержания РНК клетки.

Сравнительная характеристика ДНК и РНК

Домашнее задание
1.§ 4-6, прочитать, сделать конспект:
А-2-6 слайды – переписать;
Б-8-56 слайды – сделать характеристику Б.Л.У. по плану:
Химический (элементный) состав
Содержание в клетках
Строение
Свойства
Функции;
В-57-71 слайды – заполнить таблицу на слайде 72;
прорешать (устно) задачи (74-78 слайды).
2. Подготовиться к диктанту.
3. Долги.

1.По принципу комплементарности достройте вторую цепь ДНК
А-Г-Ц-Ц-Г-Т-Т-Г-Г-А-А-Г
2. По принципу комплементарности постройте цепь иРНК, используя построенную цепь в первом задании
Задачи по молекулярной биологии

3. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит
300 нуклеотидов с аденином (А),
100 нуклеотидов с тимином (Т),
150 нуклеотидов с гуанином (Г),
200 нуклеотидов с цитозином (Ц).
Какое количество нуклеотидов с
А, Т, Г, Ц содержится в двуцепочечной молекуле ДНК?

4. Определите число нуклеотидов с аденином, тимином, гуанином и цитозином в молекуле ДНК, в которой 30 нуклеотидов соединяются между собой двумя водородными связями, и 20 нуклеотидов – тремя водородными связями.

5. Фрагмент нуклеотидной цепи ДНК имеет последовательность ААГТГАЦ. Определите нуклеотидную последовательность второй цепи и общее число водородных связей, которые образуются между двумя цепями.