9. Сходства и различия в строении белков и углеводов
БЕЛКИ.
Имеют полимерное строение (сложные полимеры, или поликонденсаты), состоят из множества мономеров. Мономерам белка являются различные аминокислоты (NH2-CHR-COOH).
В составе любой аминокислоты к одному и тому же атому углерода присоединяются две сильно заряженные группы (аминогруппа NH2+ и карбоксильная группа COOH-), благодаря своим свойствам аминокислоты могут принимать участие в сложных химических реакциях, в т.ч. в образовании длинных полимеров. Белки — главный функциональный элемент любого организма. У всех живых существ в формировании белков принимают участие 20 основных аминокислот. Средний размер белка — около 300 аминокислот. Функция конкретного белка определяется последовательностью его аминокислот.
Радикалы:
1 – не несут на себе заряда совсем (углеводородные остатки)
2 – радикалы со слабыми электростатическими зарядами (гидроксильная, карбонильная, тиогруппы)
3 – имеющие сильный положительный заряд (аминогруппа)
4 – сильный отрицательный заряд (карбоксильная, фосфатная группа)
Молекула белка может обладать ОЧЕНЬ сложными хим свойствами и может выполнять ОЧЕНЬ сложные функции.
Благодаря особенностям своего хим строения, белки чрезвычайно разнообразны по своим хим свойствам и выполняемым в организме функциям
Функции:
выполняющиеся только белками:
1. каталитическая (ферментативная);
2. рецепторная;
3. транспортная:
1. пассивный транспорт (по градиенту) — канал;
2. активный транспорт — мембранный насос;
4. двигательная (актин, миозин);
очень важные:
5. регуляторная;
6. сигнальная;
7. защитная;
8. строительная (кератин);
вспомогательные:
9. запасная;
10.энергетическая.
Уровни организации
первичная структура – последовательность аминокислот;
вторичная структура: - α-спирали ;
- β-листы. (многочисленные слабые водорондные связи, за счет которых происходит скручивание во вторичные структуры)
3) третичная структура – трёхмерные молекулы, образующиеся за счёт неиспользованных собственных зарядов. Гидрофобные связи – слабые, но стабильные за счёт количества. S-S связь – прочная, способная связывать молекулы и образовывать третичную структуру;
4) четвертичная структура ( молекулярные комплексы). Классический пример - Гемоглобин.(состоит из 2 молекул α-глобина, 2 молекул β -глобина, гемма и иона железа.)
Со вторичной структуры начинается конформация молекул под температурой. Фактором, на неё влияющим, является концентрация различных ионов. Изменив свою конформацию, белок может остаться в стабильном состоянии. Изменение конформации влияет на химические свойства молекулы – способности выполнять необходимую функцию.
В отличие от жиров и углеводов белки обладают огромным структурным разнообразием => биологические функции белков тоже поразительно разнообразны.
Одним из 20 вариантов аминокислот, используемых в составе белков, является цистин (Cys). В его радикале содержится функциональная группа SH. Если 2 остатка цистина в третичной структуре оказываются поблизости друг от друга, между ними, под действием особого фермента, может возникнуть дисульфидный мостик S-S.Такие мостики играют роль стяжек, стабилизирующих третичную структуру молекулы белка.
Функции конкретной белковой молекулы зависят не только от ее аминокислотной последовательности, но и от ее конформации в данный момент. (например, изменение конформации молекул белка посредством высокой температуры ведет к необратимой инактивации белка (сырое-вареное яйцо)).
Изменяя в своих клетках концентрацию некоторых ионов, организм способен тонко регулировать биологическую активность собственных белков. (кристаллы соли на яичном белке – мутные разводы – временная инактивация белков).
Сходство:
Белки – полимерные соединения. И среди углеводов тоже могут быть полимеры (например, сложные углеводы – крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин).
И белки и углеводы выполняют структурную функцию ( белки – каркас клетки у животных, углеводы – клеточная стенка)
Углеводы и белки выполняют защитную функцию, у белков она активная (защита организма иммуноглобулинами), а у углеводов пассивная(укрепляет клеточные стенки за счет хитина и целлюлозы).
Различия:
Разные мономеры. У белков – аминокислоты, при том, они могут быть разными, а у углеводов звенья Н-С-ОН . У углеводов строение проще, чем у белков, белки имеют огромное структурное разнообразие.
Углеводы из-за своего однообразного строения могут выполнять только запасную и энергетическую функции, в то время как функции белков поразительно разнообразны.
Белки – сложные полимеры, а углеводы – могут быть полимерами, а могут и не быть.
И белки и углеводы выполняют запасающую функцию (у белков – казеин, у углеводов – крахмал и гликоген)
УГЛЕВОДЫ
Органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Являются гидрофильными веществами, т.к. много (ОН), многие из них растворимы в воде (сахара).
1. Моносахариды (одна небольшая цепочка (3≤n≤7) с несколькими звеньями Н-С-ОН): глюкоза (C6H12O6) – это циклический моносахарид, т.к. его молекулы замыкаются в кольцо через 1 из атомов О2; фруктоза, галактоза (изомеры).
2. Дисахариды (2 кольцевых моносахарида, соединены друг с другом через атом кислорода ): сахароза (C12H22O11); (сахароза=глюкоза+фруктоза)
3. Полисахариды: состоят из многочисленных остатков моносахаридов) крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Из-за крупных размеров своих молекул полисахариды практически нерастворимы в воде и не имеют сладкого вкуса.
Все углеводы устроены более или менее однотипно, следовательно, их функции сравнительно просты и однотипны.
Функции углеводов:
1. Энергетическая. (энергия за счет окисления глюкозы)
C6H12O6 + O2 → CO2 + H2
O + E(АТФ) → свет, тепло, механическая, электрическая,
синтез других связей.
2. Запасная. (запас веществ у многих организмов представлен, в основном, полисахаридами; у животных и грибов полисахарид - гликоген)
3. Строительная (полисахариды составляют основу клеточных стенок)
