Белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и их роль в клетке

Органические вещества. Углеводы и жиры.

При всей важности неорганических веществ, в клетках главные функции выполняют органические вещества. Важнейшими в функциональном отношении являются углеводы, жиры, белки и нуклеиновые кислоты.

Начнем наш рассказ с углеводов. Эти вещества в химическом отношении разделяются на два класса – монозы или моносахариды и полиозы или полисахариды.

Средимоноз наибольшее значение имеют пятиатомные сахара пентозы и шестиатомные сахара гексозы. К пентозам относятся рибоза и дезоксирибоза – сахара, входящие в состав соответственно РНК и ДНК. Гексозы играют важнейшую роль в энергетическом обмене веществ и, прежде всего, глюкоза.

Полисахариды бывают первого и второго порядка. К полисахаридам первого порядка относят дисахариды и трисахариды. Важнейшими из них сахароза, лактоза, мальтоза.

К полисахаридам второго порядка относятся молекулы, имеющие молекулярную массу несколько миллионов дальтон. Наиболее важными из них являются крахмал и его аналог животного происхождения – гликоген.

Основными биологическими функциями углеводов являются.

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 белкииграют 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.