1.5. Природные органические полимеры

Они образуются в растительных и животных организмах. Важнейшими из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты.

К полисахаридам относятся крахмал, гликоген, целлюлоза (клетчатка).

Крахмал - гомополисахарид, построенный из остатков D-глюкозы С₆Н₁₂О₆ (мономер), соединенных между собой в линейных участках α-1,4-гликозидной связью, а в точках ветвления α-1,6-гликозидной связью:

n С₆Н₁₂О₆ → (С₆Н₁₀О₅)_n + (n-1) Н₂О

Глюкоза Крахмал

Крахмал выполняет роль резервного пищевого вещества в растениях.

Гликоген (животный крахмал) имеет аналогичное строение крахмалу и отличается степенью разветвления полимера. Выполняет роль резервного пищевого вещества в живых организмах.

Крахмал и гликоген в организме (желудочно-кишечный тракт) животных и человека перевариваются до глюкозы.

Целлюлоза - гомополисахарид, построенный из остатков D-глюкозы С₆Н₁₂О₆, соединенных между собой β-1,4-гликозидной связью,:

n С₆Н₁₂О₆ → (С₆Н₁₀О₅)_n + (n-1) Н₂О

Глюкоза Целлюлоза

Целлюлоза в организме животных и человека не переваривается.

Белки - природные биополимеры, построенные из остатков -аминокислот, соединенных пептидной связью. Они составляют материальную основу химической деятельности клетки.

«Жизнь – это способ существования белковых тел» – Ф.Энгельс (Анти-Дюринг).

-Аминокислоты (всего их 20) могут связываться между собой (⁰С, кат.) в реакции гетерополиконденсации пептидной (амидной) связью с образование пептидов (белков):

Н₂NСН₂-СООН + Н₂NСН(СН₃)-СООН + Н₂NСН(СН₂-SH)-СООН 

Глицин Аланин Цистеин

 

Н₂NСН₂СОНNСН(СН₃)СОНNСН(СН₂-SH)СООН + 2 Н₂О

Глицилаланилцистеин (трипептид)

Пептиды содержат свободные -амино- и карбокси-группы и могут взаимодействовать далее с другими -АМК с образование полипептидных цепей (ППЦ) разной длины и массы. В зависимости от коэффициента поликонденсации различают олигопептиды (n  20), полипептиды (n  50) и белки (n  50).

Функции белков в природе: строительная (мембрана, органеллы), питательная, защитная (иммуноглобулины), регуляторная (гормоны), каталитическая (ферменты), транспортная (гемоглобин), двигательная (миозин).

Белки - природные амфолиты (амфотерные электролиты). Изоэлектрическая точка (ИЭТ) – это значение рН среды, при котором суммарный заряд на белке равен нулю. В этой точке белки наименее устойчивы и могут выпадать в осадок.

При гидролизе белков (кислотном, щелочном, ферментативном) они распадаются до отдельных -аминокислот.

Нукленовые кислоты делятся на 2 типа: дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК).

Структурной единицей ДНК являются 4 типа дезоксирибонуклеотидов, состоящие из 1 азотистого основания (пуринового (аденин или гуанин) или пиримидинового (тимин или цитозин)), моносахарида дезоксирибозы и одного остатка фосфорной кислоты. В составе ДНК все азотистые основания присутствуют в лактамной форме (кето-форме).

Скелет ДНК состоит из монотонно чередующихся остатков дезоксирибозы и фосфатных групп, которые обладают большим отрицательным зарядом и представляют собой полярную часть молекулы, а азотистые основания связаны с моносахаридом и являются неполярным гидрофобным компонентом.

основание основание основание

│ │ │

─ дезоксирибоза ─ фосфат ─ дезоксирибоза ─ фосфат ─ дезоксирибоза ─

Коэффициент поликонденсации ДНК варьирует от 0,5∙10⁴ у вирусов до 10⁸ у ядерных ДНК высших эукариот. В соответствии с этим молекулярная масса ДНК также варьирует в широком диапазоне.

Структурной единицей РНК являются 4 типа рибонуклеотидов, состоящие из 1 азотистого основания (пуринового (аденин или гуанин) или пиримидинового (урацил или цитозин)), моносахарида рибозы и одного остатка фосфорной кислоты. В составе РНК все азотистые основания присутствуют также в лактамной форме (кето-форме).

Скелет РНК состоит из монотонно чередующихся остатков рибозы и фосфатных групп, которые обладают большим отрицательным зарядом и представляют собой полярную часть молекулы, а азотистые основания связаны с моносахаридом и являются неполярным гидрофобным компонентом.

основание основание основание

│ │ │

─ рибоза ─ фосфат ─ рибоза ─ фосфат ─ рибоза ─

Коэффициент поликонденсации варьирует от нескольких десятков до нескольких тысяч.

Нуклеиновые кислоты участвуют в хранении и передаче генетической информации организма.