Вещества
Неорганические вещества. В составе клеток ~ 80% воды, причем в молодых клетках ее больше, чем в стареющих.
Функции воды:
Является универсальным растворителем.
Является средой для протекания биохимических реакций
Участие во многих реакциях
Транспорт веществ
Поддерживание объема и упругости клеток, т.е. вода обеспечивает осмотическое и тургорное давление
Участие в терморегуляции благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности.
Свойства молекулы воды:
Полярность: все вещества по отношению к воде делятся на гидрофильные (растворимые в воде – многие неорганические кислоты, соли, щелочи, спирты, моносахариды, дисахариды, некоторые белки) и гидрофобные (нерастворимые в воде – полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды, некоторые белки).
Небольшие размеры молекулы.
Способность диссоциировать на ионы.
Способность образовывать водородные связи – связи между положительно заряженным водородом одной молекулы и отрицательно заряженным кислородом другой. Водородная связь ~ в 15-20 раз слабее ковалентной.
Органические соединения:
Углеводы
Моносахариды – твёрдые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус. Наиболее важные среди них – пентозы (напр. рибоза и дезоксирибоза) и гексозы (напр. глюкоза, фруктоза, галактоза).
Дисахариды. Наиболее важные – сахароза (состоит из глюкозы и фруктозы), лактоза (молочный сахар, состоит из глюкозы и галактозы) и мальтоза (состоит из двух глюкоз).
Полисахариды образуются при полимеризации глюкозы. Нерастворимы в воде при н.у. и сладкого вкуса не имеют. Крахмал состоит их двух форм: амилоза – неразветвленная часть, связи 1-4. Вторая форма – амилопектин – разветвленная, связи 1-6. Гликоген – похож по строению на амилопектин, но больше ветвится. Целлюлоза/клетчатка – линейный полимер. Хитин и муреин похожи по строению на целлюлозу, но в их составе есть азот.
Функции углеводов:
Энергетическая
Структурностроительная
Запасающая
Липиды. К ним относятся жиры и жироподобные вещества. Липиды имеют различное строение, но общие свойства: нерастворимость в воде, но растворимость в органических растворителях, напр. в эфире, хлороформе.
К липидам относятся:
Жиры – состоят из глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты – чаще всего пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, причем пальмитиновая и стеариновая – предельные. В состав растительных жиров входит в основном непредельные кислоты, поэтому растительные жиры при комнатной температуре жидкие. Исключение – пальмовое масло. В состав животных жиров входят в основном предельные кислоты, поэтому при комнатной температуре они твердые, кроме рыбьего жира.
Фосфолипиды – состоят из глицерина, двух остатков жирных кислот и остатка фосфорной кислоты.
Воск – состоит из многоатомных спиртов и жирных кислот, напр. кутикула, секрет копчиковой железы птиц, пчелиный воск.
Стероиды – производные холестерина, напр. кортикостероиды, половые гормоны
Функции липидов:
Структурностроительная, напр. фосфолипиды входят в состав мембран
Энергетическая
Терморегуляционная
Запасающая
Защитная, напр. жировая капсула почек
Регуляторная, напр. кортикостероиды
Источник эндогенной воды – характерно для пустынных животных. При окислении 1 г жира образуется 1,1 г воды.
Белки – это непериодические полимеры, мономерами которых являются 20 видов аминокислот.
В состав большинства белков входит от 200 до 500 аминокислот.
В молекуле белка выделяют 4 уровня организации:
Первичная структура – соединение аминокислот в полипептидную цепочку за счет пептидных связей.
Вторичная структура – скручивание полипептидной цепочки в спираль, которая удерживается водородными связями между кислородом из группы C-O и водородом из группы N-H, которые находятся на разных витках спирали. Некоторые белки остаются на уровне вторичной структуры, напр. актин, миозин.
Третичная структура – сворачивание спирали в глобулу (комок строго определенной для данного белка формы). Глобула удерживается различными связями между радикалами: гидрофобными, водородными, дисульфидными мостиками и др. Большинство белков имеют третичную структуру, напр. антитела.
Четвертичная структура – взаимодействие между глобулами за счет любых связей кроме пептидных, напр. гемоглобин, который состоит из четырех глобул.
Нарушение свойств и структуры белка называется денатурация. Она может вызываться действием температур (как высоких, так и низких), рентгеновских лучей, ультрафиолета, изменения pH, действием солей тяжелых металлов, механических воздействий и др. Денатурация бывает обратимая – пока сохраняется первичная структура белка, и необратимая – когда первичная структура нарушается.
Классификация белков:
По форме:
Фибриллярные – в виде нитей, напр. актин, миозин, фибрин
Глобулярные – имеют вид глобулы
По составу:
Простые – протеины, состоят только из аминокислот
Сложные – протеиды, в состав которых входят не только аминокислоты. К протеидам относятся металлопротеиды, напр. гемоглобин, липопротеиды, гликопротеиды
Функции белков:
Ферментативная – все ферменты являются белками. Свойства ферментов: субстратная специфичность, специфичность действия, действуют при относительно низких температурах, могут действовать при нейтральных pH.
Структурностроительная, напр. коллаген, эластин, оссеин
Двигательная, напр. актин, миозин
Транспортная, напр. гемоглобин
Регуляторная, напр. инсулин
Защитная, напр. антитела
Рецепторная – белки мембран
Энергетическая
Запасающая, напр. клейковина