35.5. Органические вещества

Органические соединения составляют в среднем 20–30 % массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также жиры и ряд низкомолекулярных органических веществ — аминокислоты, простые сахара, нуклеотиды и т.д. Различные типы клеток содержат разное количество органических соединений. Так, растительные клетки богаты углеводами, а животные — белками(40–50 %в животной,20–35 % в растительной).Каждая из групп органических веществ в клетках любого типа выполняет сходные функции.

35.5.1. Белки

Из органических веществ клетки по количеству и значению на первом месте стоят белки. Белки, или протеины (от греч. протос — первый, главный), — высокомолекулярные органические вещества, характеризующиеся строго определенным элементарным составом и распадающиеся при гидролизе до аминокислот.

В состав белков входят (в %): углерод — 50-55, водород -6,5-7,3, азот — 15-18, кислород — 21-24, сера — до 2,4 и зола — до 5,5. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь.

Белки обладают большой молекулярной массой: молекулярная масса альбумина (одного из белков яйца) — 36000, гемоглобина — 152000, миозина (одного из белков мышц) — 500000. Один из белков — глобулин молока — имеет молекулярную массу 42000. Его формула С₁₈₆₄Н₃₀₁₂О₅₇₆N₄₆₈S₂₁. Существуют белки, молекулярная масса которых в 10 и даже в 100 раз больше. Для сравнения: молекулярная масса спирта — 46, уксусной кислоты — 60, бензола — 78.

Аминокислотный состав белков

Белки являются полимерами, то есть состоят из нескольких структурных единиц —мономеров. Белки представляют собойнепериодичные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

В клетках и тканях обнаружено свыше 170 различных аминокислот, но в состав белков входит лишь 26. Причем 6 из них являются нестандартными. Они образуются в результате модификации стандартных аминокислот уже после их включения в полипептидную цепь. Поэтому обычными компонентами белков можно считать лишь 20 аминокислот.

В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме, различают:

• заменимые аминокислоты — десять аминокислот, синтезируемых в организме;

• незаменимые аминокислоты — аминокислоты, которые в организме не синтезируются.

Растения способны синтезировать все необходимые им аминокислоты, а животные же — лишь половину. Незаменимые аминокислоты должны поступать в организм вместе с пищей.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают:

• полноценными, если содержат весь набор аминокислот;

• неполноценными, если какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют.

Основная масса аминокислот, входящих в состав молекулы белка, яв-

л

Рис. 255. Общая формула аминокислот.

яетсяаминокислотами⁵. Общая формула аминокислот приведена на рисунке. Все аминокислоты содержат хотя бы одну карбоксильную группу (-СООН) и одну аминогруппу (-NH₂). Остальная часть молекулы представленаR-группой (рис. 255).

В зависимости от количества аминогрупп и карбоксильных групп, входящих в состав аминокислот, различают:

• нейтральные аминокислоты, имеющие одну карбоксильную группу и одну аминогруппу;

• основные аминокислоты, имеющие более одной аминогруппы;

• кислыеаминокислоты, имеющие более одной карбоксильной группы.

Свойства аминокислот зависят не столько от количества аминогрупп и карбоксильных групп, сколько от их радикалов. Радикалы могут быть простыми и сложными, небольшими по размерам и громоздкими, гидрофильными и гидрофобными, химически инертными и высокоактивными, полярными и неполярными, заряженными положительно и отрицательно и т.д. Особенности радикалов, их число и расположение оказывают существенное влияние на структуру, химические и физические свойства полипептидов.

Аминокислоты являются амфотернымисоединениями, так как в растворе они могут выступать как в роли кислот, так и оснований. В водных растворах аминокислоты существуют в разных ионных формах. Это зависит от рН раствора и от того, какая аминокислота: нейтральная, кислая или основная.