Вопрос 2. Основные классы природных соединений

Химический состав живых организмов отличается большим разнообразием. Изучая его, нужно учитывать несколько важных особенностей живых организмов. Общее количество живого вещества на планете оценивается цифрами 10¹³ -10¹⁴ тонн. В состав живых организмов входит 60 химических элементов. По концентрации их можно разделить на макроэлементы (содержатся в количествах более 0,001%): С, Н, О, N, S, К, Р, Са, Мg, С1, Nа, Fе, микроэлементы (составляют 0,001 -0,000001%): Zп, Сu, В, Мо, Мn, Со и др. и ультрамикроэлементы (менее 0,000001%)- Аu, Аg и др. Если сравнить химический состав живых и неживых тел, можно заметить, что основу живых организмов составляет небольшое количество легких элементов. Атомы легких элементов невелики по размерам, их соединения образуют компактные, достаточно устойчивые к внешним воздействиям, молекулы. Свойства этих атомов настолько многообразны, что из них можно построить почти все необходимые клетке вещества. Лишь когда возникает потребность в молекулах с какими-нибудь уникальными свойствами, используются атомы тяжелых элементов.

2.1. Аминокислоты: классификация, строение, функции

Аминокислоты — органические амфотерные соединения, в состав которых входят карбоксильные группы – СООН и аминогруппы -NH₂.

H₂N-CH₂-COOH

CH₃

В клетках и тканях живых организмов встречается около 300 различных аминокислот, но только 20 из них (все α-аминокислоты) служат звеньями для построения пептидов и белков всех организмов (поэтому их называют белковыми аминокислотами). Большинство микроорганизмов и растения синтезируют необходимые им аминокислоты. Животные и человек не способны к образованию так называемых незаменимых аминокислот и получают с пищей.

2.1.1. Классификация аминокислот.

Аминокислоты классифицируют по структурным признакам.

1. В зависимости от взаимного расположения амино- и карбоксильной групп аминокислоты подразделяют на α-, β-, γ-, δ-, ε- и т. д.

2. В зависимости от количества функциональных групп различают кислые, нейтральные и основные.

3. По характеру углеводородного радикала различают алифатические (жирные), ароматические, серосодержащие и гетероциклические аминокислоты. Приведенные выше аминокислоты относятся к жирному ряду.

2.1.2. Общие свойства

1. Внутримолекулярная нейтрализация - процесс, в результате которого образуется биполярный цвиттер-ион, т.е. ион, имеющий одновременно положительный и отрицательный заряды.

Водные растворы аминокислот электропроводны. Эти свойства объясняются тем, что молекулы аминокислот существуют в виде внутренних солей, которые образуются за счет переноса протона от карбоксила к аминогруппе:

+ -

NH₂-CH₂-COOH ↔ NH₃-CH₂-COO

цвиттер-ион

Водные растворы аминокислот имеют нейтральную, кислую или щелочную среду в зависимости от количества функциональных групп.

2. Поликонденсация процесс, в результате которого образуются полипептиды (белки):

При взаимодействии двух α-аминокислот образуется дипептид.

3. Разложение. В результате разложения аминокислоты образуются амин и углекислый газ:

NH₂-CH₂-COOH → NH₂-CH₃ + CO₂↑