Презентація "Органічні молекули живого. Біополімери"

Органічні молекули живого: Біомолекули. ОРГАНІЧНІ МОЛЕКУЛИ ЖИВОГО, або БІОМОЛЕКУЛИ, – це речовини, що мають скелети з ковалентно зв’язаних атомів Карбону і синтезуються клітинами організмів. Біомолекули належать до органічних сполук. Їх вивчають біохімія та молекулярна біологія. Вміст біомолекул у клітинах становить близько 30%. by Вікторія Головченко

Різноманітність біомолекул. Основною причиною їхньої різноманітності є властивості Карбону, серед яких виокремлюють здатність атомів сполучатись між собою з утворенням карбонових скелетів. Завдяки ковалентним зв’язкам біомолекули достатньо міцні, стійкі до нагрівання, дії світла, впливу агресивного хімічного середовища.1 Гнучкість. Карбоновий каркас є рухливим, і тому ланцюги здатні вигинатися, скручуватися, можуть бути відкритими (лінійна форма) і замикатися в кільця (циклічна форма).2 Зв’язки. Біомолекулам властиві міцні ковалентні (наприклад, дисульфідний, пептидний) і слабкі нековалентні (наприклад, водневий, йонний) хімічні зв’язки.3 Енергоємність. Завдяки енергії своїх зв’язків біомолекули мають високу енергоємкість і здатність до окиснення з виділенням великої кількості теплоти.4 Продукти окиснення. Кінцевими продуктами цього окиснення є СО2, Н2 О, NН3, що видаляються з клітин.

Ключові особливості біомолекул. Ці зв’язки визначають існування біомолекул та їх короткочасну взаємодію між собою. Основні особливості біомолекул:1 Наявність міцних ковалентних зв’язків, що зумовлюють тривале існування молекул2 Наявність слабких нековалентних зв’язків, що визначають структуру і взаємодію молекул3 Висока енергоємкість4 Змінна активність

Фактори, що впливають на активність біомолекул. Хімічна активність біомолекул може змінюватись, що є суттєвим для виконання ними своїх функцій в різних умовах. На активність молекул у клітинах впливають йони металів (наприклад, йони Магнію, Феруму), деякі неорганічні сполуки (наприклад, кисень, вуглекислий газ), біологічно активні речовини (вітаміни, гормони та ін.).

Класифікація біомолекул за молекулярною масою. Біомолекули мають відносно велику молекулярну масу, яка вимірюється в дальтонах (1 дальтон дорівнює 1/12 атомної маси Карбону). Так, у деяких нуклеїнових кислот вона досягає кількох мільярдів. За молекулярною масою біомолекули умовно поділяють на малі біомолекули (жирні кислоти, моносахариди, амінокислоти) і макробіомолекули (білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти).

Малі біомолекули: Будова та властивостіМалі біомолекули – це молекули з відносно невеликою молекулярною масою від 100 до 1000 а. о. м., що містять до 30 атомів Карбону. На частку малих молекул припадає до 5 % від маси клітини. У малих біомолекулах містяться характеристичні (функціональні) групи (наприклад, СООН, ОН, NH2, СH3), властивості яких і визначають їхню поведінку. Приклади. До малих біомолекул належать жирні кислоти, мономерні біомолекули (моносахариди, амінокислоти й нуклеотиди), біорегуляторні молекули (гормони, нейромедіатори, вітаміни, алкалоїди), енергетичні біомолекули (АТФ, ГТФ). Розташування. Малі біомолекули містяться у вільному стані в цитоплазмі клітини і завдяки дифузії можуть швидко переміщуватися, що робить їх незамінними в процесах передачі інформації та саморегуляції клітин й організму. ФункціїТак, гормони здійснюють гуморальну регуляцію процесів, нейромедіатори – передають інформацію між нейронами. Малі біомолекули досить часто виконують роль простих сполук, з яких утворюються складні, тобто є мономерами.

Функції малих біомолекул. Наприклад, з амінокислот утворюються білки, з моносахаридів – полісахариди, а з нуклеотидів – нуклеїнові кислоти. Малі біомолекули не лише беруть участь у побудові макромолекул, а й можуть розпадатися з вивільненням енергії. Будівельна. Участь мономерів у реакціях синтезу складніших молекул. Енергетична. Розпад з вивільненням енергії. Регуляторна. Участь у регуляції процесів життєдіяльності клітин та організму.Інформаційна. Міжклітинна передача інформації.

Біополімери: Високомолекулярні органічні сполуки. БІОПОЛІМЕРИ – це високомолекулярні органічні сполуки, що складаються з великої кількості однакових чи різних за хімічною будовою мономерів й утворюються в клітинах. До біополімерів належать білки, полісахариди і нуклеїнові кислоти. На їх частку припадає близько 25% від маси клітини. Структура. Унікальною властивістю макромолекул є те, що їхні мономери утворюють певну структуру (конформацію), яка й визначає їхні властивості та функції. Розмір. Біополімери (від грец. біос – життя, полі – численний, мерос – частина) мають велику молекулярну масу (зазвичай від 10 000 до 1 млн), тому розташовуються в ядрі чи цитоплазмі у прикріпленому стані або переміщуються дуже повільно. ФункціїЗ них будуються хромосоми, клітинні стінки рослин, грибів й прокаріотів, рибосоми тощо (будівельна функція). Розпад макромолекул здійснюєтьсявнаслідок руйнування ковалентних зв’язків під час реакцій гідролізу з виділенням великої кількості енергії (енергетична функція).

Взаємодія біополімерів: Структурна комплементарність. Поєднання макромолекул та їх взаємодія відбуваються на основі відповідності поверхні просторової структури. Ця інформаційна особливість має назву структурної комплементарності. Фермент/субстрат. Комплекси фермент/субстрат забезпечують клітинну регуляцію процесів життя (регуляторна функція). Антиген/антитіло. Білкові комплекси антиген/антитіло є основою гуморального імунітету (захисна функція). ДНККомплементарність нуклеотидів у побудові ДНК забезпечує їхню унікальну здатність до самоподвоєння й передачі спадкової інформації наступному поколінню (інформаційна функція).

Запаслива функція біополімерів. Розгалуженість структури, велика кількість мономерів, інертність молекул сприяє тому, що полісахаридні макромолекули відкладаються в клітинах про запас (наприклад, крохмаль у рослин, глікоген – у тварин, грибів, архей) (запаслива функція). Отже, макромолекули мають ряд особливостей, що зумовлюють виконання таких функцій, як будівельна, енергетична, регуляторна, захисна, інформаційна та запаслива.