Основные классы неорганических соединений

1. Углеводы.

C_n(H₂O)_m дезоксирибоза в эту формулу не вписывается.

• Моносахариды – линейная цепочка (С₃ – С₇) – глюкоза, фруктоза, галактоза.

• Циклическая цепочка – дисахариды – сахароза, лактоза.

• Полисахариды, включая аминосахариды – целлюлоза, гликоген, хитин.

Чрезвычайного разнообразия форм нет.

Функции:

1. Энергетическая (глюкоза).

2. Запасающая (крахмал, гликоген).

3. Структурная=механическая=защитная. Элементы клеточных стенок – целлюлоза, хитин.

4. Структурная. Важные компоненты некоторых молекул – НК, АТФ, ГТФ.

5. В составе гликокаликса у животных.

2. Жиры.

В состав одной и той же молекулы жира входят остатки разных карбоновых кислот. Чем больше двойных связей, тем более жир жидкий. Карбоновые кислоты разделяют по количеству и расположению двойных связей и длине углеродного хвоста.

Функции:

1. Запасающая (желток яйца, оливки, облепиха).

2. Энергетическая

3. Теплоизоляция (обладают низкой теплопроводностью).

4. Механическая, защитная. Жиры – хорошие амортизаторы.

С учетом низкой плодовитости биологическая ценность каждой женщины значительно выше. В женском организме должно быть больше 15% жира от общего веса – лучшая защита.

Фосфолипиды. Вместо одного остатка карбоновой кислоты – радикал с фосфатной группой.

Могут быть комплексы фосфолипидов:

• Пленки

• Капли

• Двойной слой мембраны

3. Белки.

Самые сложные природные соединения.

R – могут различаться размерами, формами (линейная, разветвленная), зарядами (наличие или отсутствие заряда). При наличие заряда может варьироваться его знак и сила. Может быть от одного водорода до целых циклических структур.

АК сильно отличаются по порядку расположения зарядов, поэтому белки способны к очень сильному разнообразию химических свойств. Именно белки в любом живом организме являются главными молекулами.

Функции:

1. Ферментативная. Ферменты обеспечивают протекание строго одной реакции, или группы однотипных реакций.

2. Структурная. Важные элементы клеточных структур – мембран.

3. Рецепторная.

4. Транспортная (гемоглобин, мембранные белки).

5. Регуляторная.

6. Защитная (антитела, иммунитет).

7. Запасающая (семена бобовых, икра).

8. Гормональная (инсулин, глюкагон).

Структуры белка:

• Первичная.

• Вторичная: L-спирали, В-спирали.

• Третичная. Фундаментальная основа чувствительности.

• Четвертичная. Способность белков участвовать в сложнейших комплексах.

Принципиальная способность белков специфически изменять свою конфигурацию в ответ на определенные внешние воздействия является молекулярной основой всеобщего биологического смысла: чувствительность, раздражимость. Ни один белок ни в одном организме не может быть синтезирован в отсутствии информации о последовательности его АК. Говорим о белках, думаем о генах.

4. Нуклеиновые кислоты.

Сложные полимеры, среди природных соединений самые крупные (длинные) молекулы. Мономеры – нуклеотиды. Нуклеотид – сложное образование, состоящее из трех компонентов:

• Остатка сахара (пентоза).

• Азотного основания.

• Остатка фосфорной кислоты.

Как правило, в состав полимерной нуклеиновой кислоты входят в цепь либо только рибоза, либо дезоксирибоза (имеем рибонуклеиновые и дезоксирибонуклеиновые кислоты).

Азотистое основание.

Плоские молекулы, обладающие системой сопряженных двойных связей, что придает молекуле жесткость (каркас). На этом каркасе имеются: С=О, N-Н – определенное распределение зарядов.

Нуклеотиды способны вступать во взаимодействие в достаточно строгом порядке (согласно притяжению слабых зарядов).

Азотистые основания: аденин (А), тимин (Т), гуанин (G), цитозин (С).

Азотистые основания распадаются на два класса:

1. Аденин, гуанин – двойной гетероцикл (пирины).

2. Тимин, цитозин – один гетероцикл (пиримизины).

Кроме азотистого основания нуклеотиды друг от друга ничем не отличаются. Эти обозначения годятся и для нуклеотидов.

AGATACACA

TCTATGTGT

В состав такой двуцепочечной молекулы входят слабые водородные связи и сильные ковалентные связи, которые удерживают нуклеотиды друг у друга.

Разрыв водородной связи:

AGATACACA

TCTATGTGT

AGATACACA AGATACACA

TCTATGTGT TCTATGTGT

Нуклеиновые кислоты являются основой наследственности всего живого.

Для данного процесса необходим фермент – ДНК-полимераза. ДНК-полимераза вступает в контакт с молекулами ДНК, ползет по ним, синтезирую дочерние молекулы, в каждой из которых одна цепь старая, одна новая.

ДНК-полимераза иногда «ошибается». Она выхватывает из окружающей среды нуклеотиды, если они подходят, то она подставляет их в цепь. Иногда ДНК-полимераза подставляет не тот нуклеотид. Частота: 1 ошибка на 10⁵ нуклеотидов. Существует целая система противодействию этих ошибок. Если случилась ошибка, то водородные связи образовываться не могут – пространственная ошибка, и ДНК-полимераза не может двигаться по цепи. Тогда ДНК-полимераза образует 3’–5’ – экзонуклеарную активность, т. е. способна отщеплять 3’ – концевой нуклеоид – корректорская активность.

Иногда ДНК-полимераза не распознает ошибки и идет дальше. Остается одна ошибка на 10⁷ нуклеотидов. Существует система противодействия и этим ошибкам. Специальные белки маркируют место ошибки. Потом белок эндонуклеаза делает одноцепочесчный разрез и выбрасывает неверный участок (экзонуклеаза отщепляет концы, эндонуклеаза способна расщеплять ДНК по середине). Молекулы систем способны отличать старые цепи от новых (используется метилирование ДНК). Метильная группа никак не влияет на функции ДНК. Старая цепь уже метилирована со старой репликации, поэтому метилирование новой цепи идет быстрее. Неисправный участок выбрасывается, потом достраивается исправные. Но и эта система может пропустить ошибки: одна ошибка на 10¹⁰ нуклеотидов – это количество ошибок приемлемо.

Что происходит при ошибке?

AGATACACA – ошибка не обнаружена.

TCTATATGN

AGATATACA - матрица для новой цепи.

TCTATATGT

Возникло новое стабильное соединение – мутация. Ошибки репликации являются одной из причин мутаций. Мутации неизбежны. 10¹⁰ – частота возникновения мутаций (наравне с ошибками репликаций). В гене 10³ – 10⁴ нуклеотидов – 10^-7 – 10^-6 – спонтанных мутаций.

Мутацию усиливают: радиация, химические агенты (моющие средства, инсектициды).

Эволюция – это следствие из неизбежности возникновения мутаций.