Амінокислоти, що не входять до складу білків

Таких кислот відомо понад 150. Вони перебувають у клітинах у вільному або зв’язаному виді, але ніколи не виявляються в складі білків. Орнитин і цитрулін, наприклад, це важливі проміжні продукти у синтезі аргініну. γ-аміномасляну кислоту можна виявити тільки в нервовій тканині. Вона виконує функцію інгібітору нейромедиаторів і відіграє важливу роль у функціонуванні центральної нервової системи.

 

4. Гідроліз і денатурація білків

Гідроліз — це процес розпаду поліпептидних зв’язків білкової молекули з утворенням вільних амінокислот. Гідроліз відбувається під час нагрівання білків із розчинами кислот та лугів або внаслідок дії ферментів.

Денатурація — це процес руйнування просторової конфігурації білка (вторинної, третинної, четвертинної) і втрачання властивих йому функцій.

Денатурація відбувається під впливом нагрівання, випромінювання, дії сильних кислот та лугів.

Процес денатурації необоротний, проте в усіх випадках первинна структура білка (амінокислотна послідовність) залишається незмінною.

 

5. Структурна організація вуглеводів

Залежно від числа мономерів, що входять до складу молекул, вуглеводи поділяють на три основні класи: моносахариди, олігосахариди та полісахариди.

Моносахариди залежно від числа атомів Карбону, поділяють на тріози (3 атоми), тетрози (4), пентози (5), гексози (6) і так далі до декоз (10). У природі найпоширенішими є гексози, а саме глюкоза і фруктоза. Солодкий смак ягід, фруктів, меду залежить від вмісту в них цих сполук. Серед пентоз важливе значення мають рибоза і дезоксирибоза, що входять до складу нуклеїнових кислот та аденозинтрифосфатної кислоти (АТФ).

Олігосахариди — сполуки, в яких кілька залишків молекул моносахаридів з’єднані між собою ковалентними зв’язками. Серед них найпоширенішими є дисахариди, що утворюються внаслідок сполучання залишків двох молекул моносахаридів. Наприклад, буряковий (або тростинний) цукор — сахароза — складається із залишків глюкози і фруктози, а солодовий — мальтоза — лише із залишків глюкози. Дисахариди мають солодкий присмак. Вони, як і моносахариди, добре розчинні у воді.

 

1 2

Схема будови молекул моносахариду (1) і дисахариду (2)

 

Полісахариди — це молекули, молекулярна маса яких може сягати кількох мільйонів. Полісахариди розрізняються між собою складом мономерів, довжиною та розгалуженістю ланцюгів. На відміну від моно- та олігосахаридів, полісахариди майже не розчиняються у воді та не мають солодкого присмаку.

Один із найпоширеніших полісахаридів — крохмаль. Він синтезується в процесі фотосинтезу в клітинах рослин і складається із залишків глюкози. Крохмаль у значній кількості відкладається в клітинах рослин насамперед листків, насіння, бульб тощо. У клітинних стінках рослин міститься полісахарид целюлоза — міцний, волокнистий, нерозчинний у воді. Деревина, кора, бавовна складаються переважно з целюлози.

У грибів, тварин і людини запасним полісахаридом є глікоген. Він відкладається здебільшого в м’язах і клітинах печінки. У складі клітинних стінок деяких грибів і зелених водоростей, кутикули членистоногих міститься полісахарид — хітин.

 

6. Жири і жироподібні речовини, їхні хімічні особливості

Залежно від хімічної природи, ліпіди поділяють на жири і ліпоїди (жироподібні речовини).

Жири (тригліцериди, нейтральні жири) являють собою естери (складні ефіри) триатомного спирту гліцеролу і жирних кислот або суміш вільних жирних кислот і тригліцеридів (жирові включення або краплини жиру в клітинах діатомових водоростей, жирової тканини свиней, тюленів, китів; рідкі жири (олії) в насінні льону, соняшника, арахісу тощо).

Трапляються в живих клітинах і вільні жирні кислоти: пальмітинова, стеаринова, лінолева, рицинолева.

Ліпоїди — жироподібні речовини, до яких належать фосфоліпіди, стероїди, різні воски і воскоподібні сполуки, а також жиророзчинні сполуки: пігменти (хлорофіли, каротини), вітаміни (A, D, E, K).

 

7. Нуклеїновікислоти

Ви пам’ятаєте, що всі живі істоти здатні зберігати спадкову інформацію і передавати її нащадкам при розмноженні. Цю функцію завдяки особливостям своєї будови виконують нуклеїнові кислоти.

Ú Запитання до учнів

Що таке нуклеїнові кислоти?

Нуклеїнові кислоти — це складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Уперше їх виявлено в ядрі клітин, звідки й походить назва цих сполук (від латин. нуклеус — ядро). Молекула нуклеотиду складається із залишків нітратної основи, моносахариду (пентози) і ортофосфатної кислоти.

Залежно від виду пентози, що входить до складу нуклеотиду, розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнову (ДНК) та рибонуклеїнову (РНК). До складу ДНК входить залишок дезоксирибози, а РНК — рибози.

У молекулах ДНК і РНК містяться залишки таких нітратних основ: аденіну (А), гуаніну (Г), цитозину (Ц). Крім того, до складу ДНК входить залишок тиміну (Т), а РНК — урацилу (У). Отже, до складу молекул ДНК і РНК входить по чотири типи нуклеотидів, що відрізняються за типом нітратної основи.

За певних умов (дія кислот, лугів, високої температури тощо) відбувається процес денатурації ДНК — розривання водневих зв’язків між комплементарними нітратними основами різних полінуклеотидних ланцюгів. При цьому ДНК повністю або частково розпадається на окремі ланцюги, через що молекула втрачає свою біологічну активність. Денатурована ДНК після припинення дії руйнівних факторів, може поновити свою структуру завдяки відновленню водневих зв’язків між комплементарними нуклеотидами (процес ренатурації ДНК).

Аденозинтрифосфатна кислота (АТФ) за будовою подібна до нуклеотидів, із яких складаються РНК.

 

Ú Запитання до учнів

ЩотакеАТФ? Якіїїфункції?

Молекула АТФ складається із залишків нітратної основи (аденіну), вуглеводу (рибози) та трьох залишків ортофосфатної кислоти. АТФ — універсальна сполука. У її високоенергетичних хімічних зв’язках запасається значна кількість енергії. Якщо з участю відповідного ферменту від молекули АТФ відщеплюється один залишок ортофосфатної кислоти, АТФ перетворюється на аденозиндифосфатну кислоту (АДФ). При цьому звільняється приблизно 42 кДж енергії. Якщо від молекули АТФ відщеплюються два залишки ортофосфатної кислоти, вона перетворюється на аденозинмонофосфатну кислоту (АМФ). При цьому енергії звільняється вже до84 кДж.

Будова АТФ та механізм перетворення АТФ на АДФ (~ — високоенергетичний зв’язок)

 

Отже, під час розщеплення молекули АТФ виділяється велика кількість енергії. Вона використовується для синтезу необхідних організму сполук, на підтримання певної температури тіла, забезпечення різних процесів життєдіяльності. Під час утворення молекул АДФ з АМФ та АТФ з АДФ у зв’язках, що виникають між залишками молекул ортофосфатної кислоти, запасається відповідна кількість енергії. Тому молекула АТФ є універсальним хімічним акумулятором енергії в клітині.

 

8. Перехід від молекулярного рівня організації до рівня органел, клітини й організму в цілому

У клітинах тіла людини виявлено близько 88 хімічних елементів. Основними з них є Гідроген, Оксиген, Карбон і Нітроген, які називають органогенними. До складу клітин входять неорганічні й органічні речовини.

З неорганічних речовин у клітині містяться вода, мінеральні солі тощо. Вода є розчинником і середовищем для дифузії багатьох речовин, забезпечує тургор (пружність) клітин і процеси осмосу (процес дифузії розчинника з менш концентрованого розчину в більш концентрований через напівпроникну мембрану). Отже, наявність води — обов’язкова умова активності клітини.

Мінеральні речовини підтримують осмотичну рівновагу між клітиною та міжклітинною рідиною; регулюють різні біохімічні та фізіологічні процеси.

З органічних сполук у клітинах є білки, вуглеводи, жири, нуклеїнові кислоти, АТФ. Білки виконують різноманітні функції: будівельну (входять до складу всіх клітин), регуляторну (беруть участь у регуляції функцій організму), каталітичну (прискорюють хімічні реакції), захисну (захищають клітини й організм від хвороботворних мікроорганізмів і чужорідних тіл), транспортну (переносять гази та інші речовини) тощо. Вуглеводи є основним джерелом енергії. Жири — важливі енергетичні резерви для організму.Нуклеїнові кислоти забезпечують збереження і передачу спадкової інформації від батьків нащадкам і беруть участь у синтезі всіх білків організму. Аденозинтрифосфатна кислота (АТФ) синтезується в мітохондріях клітини й акумулює в собі енергію.

Організм людини складається з величезної кількості клітин, різних за формою, розмірами, масою і функціями. Усі вони мають однакові структурні елементи: цитоплазматичну мембрану, цитоплазму, ядро і органели (ендоплазматичну сітку, комплекс Гольджі, рибосоми, лізосоми, мітохондрії, клітинний центр), які функціонують взаємоузгоджено. Отже, клітина є цілісною біологічною системою.