Что такое молекула атф, какие соединения входят в её состав; строение, функции и роль в живых клетках

Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК — это полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

Нуклеотиды образованы остатком пятиуглеродного сахара — дезоксирибозы (у ДНК) и рибозы у (РНК), остатком фосфорной кислоты и остатком одного из азотистых оснований.

Азотистое основание связывается с углеводом, такобразуется нуклеозид. Схематически образование нуклеозида можно изобразить так.

В состав нуклеиновых кислот входят 8 нуклеозидов, 4 — в состав РНК и 4 — в состав ДНК. Нуклеозид, связанный с остатком фосфорной кислоты, называется нуклеотидом.

При этом остаток фосфорной кислоты может быть связан с третьим или пятым атомом углерода.

Сокращённо аденозин-5-монофосфат обозначается как АМФ. В его состав входит рибоза.

К нуклеозидмонофосфатам (НМФ) могут присоединиться ещё 1 или 2 остатка фосфорной кислоты.

При этом образуются нуклеозиддифосфаты или нуклеозидтрифосфаты.

Таким образом, нуклеотиды являются структурной основой для целого ряда важных для жизнедеятельности органических веществ. Например, макроэргических соединений (высокоэнергетических соединений). К таким соединениям и относится АТФ (аденозинтрифосфат).

• 
• Строение и функции АТФ
• Эта молекула является универсальным источником энергии для многих биохимических процессов, протекающих в живых системах.
• Химически АТФ представляет собой трифосфорный эфир аденозина, который является производным аденина и рибозы.
• Пуриновое азотистое основание — аденин — соединяется β-N-гликозидной (бета эн гликозидной) связью с первым углеродом рибозы.
• К пятому углероду рибозы последовательно присоединяются три молекулы фосфорной кислоты.
• АТФ, как мы уже сказали относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе (разрыве) которых происходит освобождение значительного количества энергии.

1. При разрыве одной макроэргической связи, который сопровождается с отщеплением фосфорной кислоты, выделяется приблизительно 40 кДж энергии.
2. Высвобожденная энергия используется в разнообразных процессах, протекающих с затратой энергии, например при делении клетки.
3. У животных большое количество АТФ синтезируется на кристах митохондрий (а конкретнее — на дыхательной цепи) в процессе клеточного дыхания.

• У растений АТФ образуется при дыхании и фотосинтезе за счёт энергии света.
• Главная роль аденозинтрифосфорной кислоты в организме связана с обеспечением энергией многочисленных биохимических реакций.
• Вместе с другими нуклеозидтрифосфатами АТФ является исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот.
• Присоединяясь к регуляторным центрам ферментов, АТФ усиливает или подавляет их активность.
• Известна роль АТФ в качестве медиатора в синапсах.
• К органическим веществам также относятся витамины.

Витамины — это биологически активные органические соединения различной химической природы. Они синтезируются как самим организмом, так и поступают из вне с пищей.

Многие витамины являются незаменимыми пищевыми веществами, так как большинство из них не образуется в организме человека. Они синтезируются растениями и животными, которые служат человеку пищей.

Витамины часто входят в состав многих ферментов, в результате становясь их коферментами.

Мы знаем, что ферменты ускоряют химические реакции в организме. Если кофермент не присоединится к ферменту, то работа его прекращается. В следствие этого нарушается обмен веществ, а затем развиваются болезни.

Действие витаминов специфично, нельзя, например, вместо недостающего витамина употреблять другой.

Витамины условно обозначаются большими буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, H, K и т. д. В настоящее время известно около пятидесяти витаминов.

1. Классифицируют их на водорастворимые и жирорастворимые.
2. К водорастворимым витаминам относят:
3. Витамин В1 (тиамин);
4. Витамин В2 (рибофлавин);
5. Витамин РР (никотиновая кислота);
6. Витамин С (аскорбиновая кислота).
7. К жирорастворимым витаминам относят:
8. Витамин А (ретинол);
9. Витамин D (холекальциферол);
10. Витамин Е (токоферол);
11. Витамин К (филлохинон).

Витамин B1 (Бэ-1)(тиамин). Структура витамина включает пиримидиновое и тиазоловое кольца, соединённые метановым мостиком.

Витамин B1 содержится в продуктах растительного происхождения (оболочке семян хлебных злаков и риса, горохе, фасоли, сое и др.).

• Суточная потребность взрослого человека в среднем составляет 2-3 мг этого витамина.
• Тиамин входит в состав некоторых ферментов и ферментных комплексов.
• Недостаточность витамина В1 приводит к дегенеративному изменению нервов, нарушению сердечной деятельности, нарушению секреторной и моторной функций желудочно-кишечного тракта.
• Витамин В2 (рибофлавин)

Он находится в таких продуктах, как печень, яйца, молоко, дрожжи. Также содержится в шпинате, пшенице и ржи.

1. Суточная потребность в витамине В2 взрослого человека составляет 1,8-2,6 мг.
2. После всасывания рибофлавина в слизистой оболочке кишечника происходит образование коферментов, к которые входят в состав определённых ферментов, принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях.
3. Недостаточность рибофлавина приводит к остановке роста у молодых организмов, развитию воспалительных процессов на слизистой оболочке ротовой полости, а также дерматитов носогубной складки, воспалению глаз (конъюнктивита, катаракты), развитию общей мышечной слабости и слабости сердечной мышцы.
4. Витамин РР (никотиновая кислота)
5. Никотиновая кислоташироко распространена в растительных продуктах, высоко её содержание в рисовых и пшеничных отрубях, дрожжах, много витамина в печени крупного рогатого скота и свиней.
6. Суточная потребность этого витамина для взрослых составляет 15-25 мг, для детей — 15 мг.
7. Никотиновая кислота в организме входит в состав NAD, который является коферментом.
8. Недостаточность витамина РР приводит к заболеванию «пеллагра».
9. Пеллагра проявляется в виде дерматита на участках кожи, расстройств желудочно-кишечного тракта (диарея) и воспалительных поражений слизистых оболочек рта и языка.
10. Витамин С (аскорбиновая кислота)
11. Аскорбиновая кислота существует в двух формах: восстановленной и окисленной.
12. Источники витамина С — это свежие фрукты, овощи, зелень.
13. Суточная потребность человека в витамине С самая большая по сравнению с потребностью в других витаминах, она составляет 50-75 мг. 

Аскорбиновая кислота: участвует во многих реакциях гидроксилирования; восстанавливает в кишечнике Fe3+ (железо три с плюсом) способствуя его всасыванию. Являясь природным антиоксидантом, аскорбиновая, кислота нейтрализует свободные радикалы.

• Аскорбиновая кислота также регулирует свёртываемость крови, нормализует проницаемость капилляров, необходима для кроветворения, оказывает противовоспалительное и потивоаллергическое действие.
• Недостаточность аскорбиновой кислоты приводит к заболеванию, называемому цингой, при котором нарушается образование коллагена в соединительной ткани.
• Вследствие этого наблюдают разрыхление дёсен, расшатывание зубов, нарушение целостности капилляров (сопровождающееся подкожными кровоизлияниями).
• Витамин А (ретинол)
• Витамин А это циклический, ненасыщенный, одноатомный спирт.
• Ретинол содержится в продуктахживотного происхождения — печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, молочных продуктах; особенно богат этим витамином рыбий жир.

В растительных продуктах (моркови, томатах, перце и др.) содержатся каротиноиды, являющиеся провитаминами А.

1. В слизистой оболочке кишечника и клетках печени содержится специфический фермент каротиндиоксигеназа, превращающий каротиноиды в активную форму витамина А.
2. Суточная потребность витамина А взрослого человека составляет от 1 до 2,5 мг витамина или от 2 до 5 мг каротинов.
3. Различные формы витамина А участвуют в следующих процессах:
4. 1. Регулируют нормальный рост и дифференцировку клеток развивающегося организма (эмбриона, молодого организма);
5. 2. Регулируют деление и дифференцировку быстро делящихся тканей — хряща и костной ткани, эпителия кожи и слизистых;

3. Участвуют в фотохимическом акте зрения.

• Биохимическая основа действия витамина А чаще всего связана с влиянием на проницаемость мембран.
• Наиболее ранний и характерный признак недостаточности витамина А у людей — это нарушение сумеречного зрения (гемералопия, или куриная слепота).
• Витамин D3 (холекальциферол).
• Витамин D3 образуется в коже человека под действием ультрафиолетовых лучей.
• Наибольшее количество витамина D3 содержится в продуктах животного происхождения: сливочном масле, желтке яиц и рыбьем жире.
• Суточная потребность для детей составляет 12-25 мкг (микрограмм), для взрослого человека потребность значительно меньше.
• Основная функция витамина D3 — это обеспечение нормального роста и развития костей, предупреждение рахита и остеопороза, регуляция минерального обмена и отложения кальция в костной ткани и дентине.

При недостатке витамина D3 у детей развивается заболевание рахит, характеризуемое нарушением кальцификации растущих костей. При этом наблюдается деформация скелета с характерными изменениями костей.

1. Витамин Е (токоферол)
2. Токоферол представляет собой маслянистую жидкость, хорошо растворимую в органических растворителях.
3. Витамин Е содержится в растительных маслах, салате, капусте, семенах злаков, сливочном масле, яичном желтке.
4. Суточная потребность взрослого человека в витамине составляет примерно 5 мг.

Витамин Е улучшает циркуляцию крови, необходим для регенерации тканей, обеспечивает нормальную свёртываемость крови и заживление, снижает кровяное давление, способствует предупреждению катаракт, поддерживает здоровье нервов и мускулов, укрепляет стенки капилляров; предотвращает анемию. Так же токоферол повышает биологическую активность витамина А.

Дефицит витамина Е проявляется мышечной и скелетной дистрофией.  При этом мышечные волокна подвергаются распаду. Так же дефицит этого витамина проявляется развитием анемии — сокращением длительности жизни красных кровяных клеток (эритроцитов). Также могут страдать сердечная мышца и репродуктивные функции организма.

• Витамин К (филлохинон)
• Витамин К существует в нескольких формах в растениях как филлохинон (К1), а в клетках кишечной флоры — как менахинон (К2).
• Витамин К содержится в капусте, шпинате, киви, а также в печени крупного рогатого скота и свиней.
• Суточная потребность в витамине взрослого составляет 1-2 мг.

Витамин К играет важную роль в формировании и восстановлении костей, обеспечивает синтез остеокальцина — белка костной такни, на котором кристаллизуется кальций. Он способствует предупреждению остеопороза, участвует в регуляции окислительно-восстановительных процессов в организме, а также в процессе свёртывания крови.

Водорастворимые витамины при их избыточном поступлении в организм, будучи хорошо растворимыми в воде, быстро выводятся из организма.

Жирорастворимые витамины хорошо растворимы в жирах и легко накапливаются в организме при их избыточном поступлении с пищей. Их накопление в организме может вызвать расстройство обмена веществ, называемое гипервитаминозом, и даже гибель организма.

Источник: https://videouroki.net/video/13-atf-i-drugie-organicheskie-soedineniya-kletki.html

mozok.click

Из курса биологии растений и животных вспомните, где в клетках хранится наследственная информация. Какие вещества отвечают за хранение и воспроизведение наследственной информации? Одинаковы ли эти вещества у растений и животных?

Нуклеиновые кислоты и нуклеотиды

Молекулы нуклеиновых кислот являются крупными органическими молекулами — биополимерами, мономерами которых являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов — азотистого основания, моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и остатка ортофосфатной кислоты (рис. 8.1).

В состав нуклеиновых кислот входят пять видов азотистых оснований (рис. 8.2). Различают, собственно, пять видов нуклеотидов: тимидиловый (основание — тимин), цитидиловый (основание — цитозин), уридиловый (основание — урацил), адениловый (основание — аденин), гуаниловый (основание — гуанин).

При образовании молекул нуклеиновой кислоты между остатком ортофосфатной кислоты одного нуклеотида и моносахаридом другого

образуется прочная ковалентная связь. Поэтому нуклеиновые кислоты, образующиеся таким образом, имеют вид цепи, в которой нуклеотиды последовательно расположены друг за другом. Их число в одной молекуле биополимера может достигать нескольких миллионов.

ДНК и РНК

В клетках живых организмов присутствует два типа нуклеиновых кислот — РНК (рибонуклеиновая кислота) и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Они различаются между собой по составу и особенностями строения.

Главной функцией ДНК и РНК является хранение и воспроизведение наследственной информации, чему способствует строение их молекул.

РНК хранит наследственную информацию менее надежно, чем ДНК, поэтому данный способ хранения использует только часть вирусов.

Строение молекул нуклеиновых кислот

В состав нуклеотидов ДНК входят моносахарид дезоксирибоза и четыре азотистых основания — аденин, тимин, цитозин и гуанин. А сами молекулы ДНК обычно состоят из двух нуклеотидных цепочек, которые соединены между собой водородными связями (рис. 8.3).

В нуклеотидах РНК вместо дезоксирибозы содержится моносахарид рибоза, а вместо тимина — урацил. Молекула РНК обычно состоит из одной нуклеотидной цепочки, различные фрагменты которой образуют между собой водородные связи. Между гуанином и цитозином образуются три такие связи, а между аденином и тимином или аденином и урацилом — две.

Молекула ДНК состоит из двух нуклеотидных цепочек, соединенных по принципу комплементарности (дополнения): напротив каждого нуклеотида одной цепи размещается тот нуклеотид второй цепи, который ему соответствует.

Так, напротив аденилового нуклеотида размещается тимидиловый, а напротив цитидилового — гуаниловый (рис. 8.4).

Поэтому в молекулах ДНК количество адениловых нуклеотидов всегда равно количеству тимидиловых нуклеотидов, а количество гуаниловых — количеству цитидиловых.

АТФ и ее роль в жизнедеятельности клеток

В жизнедеятельности клетки активное участие принимают не только РНК и ДНК, но и отдельные нуклеотиды. Особенно важными являются соединения нуклеотидов с остатками ортофосфатной кислоты. Таких остатков к нуклеотиду может присоединяться от одного до трех.

Соответственно, и называют их по числу этих остатков: АТФ — аденозинтриортофосфат (аденозинтриортофосфорная кислота), ГТФ — гуанозинтриортофосфат, АДФ — аденозиндиортофосфат, АМФ — аденозинмоноортофосфат. все нуклеотиды, которые входят в состав нуклеиновых кислот, являются монофосфатами.

Три- и дифосфаты также играют важную роль в биохимических процессах клеток.

Наиболее распространенным в клетках живых организмов является АТФ. Он играет роль универсального источника энергии для биохимических реакций, а также участвует в процессах роста, движения и размножения клеток. Большое количество молекул АТФ образуется в процессах клеточного дыхания и фотосинтеза.

Преобразование энергии и реакции синтеза в биологических системах

АТФ обеспечивает энергией большинство процессов, происходящих в клетках. в первую очередь, это процессы синтеза органических веществ, которые осуществляются с помощью ферментов.

Для того чтобы ферменты могли осуществить биохимическую реакцию, им в большинстве случаев требуется энергия.

Молекулы АТФ при взаимодействии с ферментами распадаются на две молекулы — ортофосфатную кислоту и АДФ. При этом выделяется энергия:

Эту энергию и используют ферменты для работы. А почему именно АТФ? Потому что связь остатков ортофосфатной кислоты в этой молекуле является не обычной, а макроэргической (высокоэнергетической) (рис. 8.5). Для образования этой связи требуется много энергии, но и во время ее разрушения энергия выделяется в больших количествах.

Когда молекулы углеводов, белков, липидов в клетках расщепляются, то происходит выделение энергии. Эту энергию клетка запасает. Для этого к нуклеотидам моноортофосфатам (например, АМФ) присоединяется один или два остатка ортофосфатной кислоты и образуются молекулы ди- или триортофосфатов (соответственно, АДФ или АТФ). Образующиеся связи являются макроэргическими. Таким образом,

АДФ содержит одну макроэргическую связь, а АТФ — две. во время синтеза новых органических соединений макроэргические связи разрушаются и обеспечивают соответствующие процессы энергией.

Все клеточные формы жизни на нашей планете содержат в своих клетках и РНК, и ДНК. А вот в вирусах присутствует только один тип нуклеиновой кислоты. в их вирионах под белковой оболочкой содержится или РНК, или ДНК. Только когда вирус попадает в клетку-хозяина, он обычно начинает синтезировать и ДНК, и РНК.

Нуклеиновые кислоты являются биополимерами, которые представлены в живых организмах в виде ДНК и РНК. Их мономерами являются нуклеотиды. ДНК обычно имеет форму двойной спирали, состоящей из двух цепей.

РНК чаще всего имеет вид одинарной цепи. Основной функцией нуклеиновых кислот является хранение и воспроизводство генетической информации.

Нуклеотиды также участвуют в биохимических процессах клетки, а АТФ играет роль универсального источника энергии для биохимических реакций.

Проверьте свои знания

1. Чем ДНК отличается от РНК? 2. Зачем живым организмам нужны нуклеиновые кислоты? 3. Какие функции выполняет в клетках АТФ? 4. Достройте вторую цепочку ДНК по принципу комплементарности, если первая цепочка такая: АГГТТАТАЦГЦЦТАГААТЦГГГАА. 5*.

ДНК не способна быть катализатором биохимических реакций. А вот некоторые молекулы РНК (их называют рибозимами) могут быть катализаторами. С какими особенностями строения этих молекул это может быть связано? 6*.

Почему макроэргические связи удобны для использования в биохимических процессах клетки?

• Обобщающие задания к теме «Химический состав клетки и биологические молекулы»
• В заданиях 1-9 выберите один правильный ответ.
• 1 Изображенная на рис. 1 структура выполняет функцию:
• а) хранит и воспроизводит наследственную информацию
• б) транспортирует вещества
• В) создает запас питательных веществ
• г) катализирует реакции
• 2) Из тех же мономеров, что и вещество на рис. 1, состоит:
• а) коллаген б) крахмал в) РНК  г) эстроген
• 3) вещество на рис. 1 может накапливаться:
• а) на внешней мембране митохондрий
• б) в клеточной стенке дрожжей
• В) в клетках печени человека
• г) в хлоропластах кукурузы
• 4 Изображенная на рис. 2 структура является компонентом:
• а) клеточной стенки растений
• б) белков
• В) РНК
• г) внутреннего слоя клеточной мембраны
• 5) Цифрой 3 на рис. 2 обозначили:
• а) карбонильную группу в) карбоксильную группу
• б) гидроксильную группу г) радикал
• 6) Аминогруппа на рис. 2 обозначена цифрой:
• а) 1  б) 2  в) 3  г) 4

1. 7) Структура на рис. 2 является мономером:
2. а) нуклеиновой кислоты  в)  липида
3. б) белка  г)  полисахарида
4. 8) Моносахарид на рис. 3 обозначен цифрой:
5. а) 1 б) 2  в) 3  г) 4
6. 9) Структура на рис. 3 является мономером:
7. а) нуклеиновой кислоты  в)  белка
8. б) липида  г)  полисахарида
9. 10 Напишите названия групп органических веществ, к которым относятся молекулы, изображенные на рисунках:

11 Рассмотрите структурную формулу молекулы, изображенной на рисунке. Объясните, каким образом строение этой молекулы позволяет ей эффективно выполнять свои функции.

• 12 Достройте комплементарную цепь ДНК: АТТГАЦЦЦГАТТАГЦ.
• 13 Установите соответствие между группами органических веществ и веществами, которые к ним относятся.
• Группы вещества
• 1 белки  а) прогестерон
• 2 углеводы  б) гемоглобин
• 3 липиды  в) крахмал
• г) инсулин
• д) фруктоза
• е) тестостерон
• Проверьте свои знания по теме «Химический состав клетки и биологические молекулы».

1. Мини-справочник
2. Сведения об органических веществах
3. Структура органической молекулы на примере аланина

Типы связей в молекуле белка

Ковалентные связи

Образуются между атомами элементов в молекуле вещества за счет общих электронных пар. в молекулах белков имеются пептидные и дисульфидные связи. Обеспечивают прочное химическое взаимодействие.

• Пептидная связь
• Пептидные связи возникают между карбоксильной группой (-COOH) одной аминокислоты и аминогруппой (-NH2) другой аминокислоты.
• Дисульфидная связь
• Цистеин

Дисульфидная связь может возникать между различными участками одной и той же полипептидной цепи, при этом она удерживает эту цепь в изогнутом состоянии. Если дисульфидная связь образуется между двумя полипептидами, то она объединяет их в одну молекулу.

Нековалентные связи

В молекулах белков имеются водородные, ионные связи и гидрофобные взаимодействия. Обеспечивают слабые химические взаимодействия.

1. Водородная связь
2. Образуется между положительно заряженными атомами H одной функциональной группы и отрицательно заряженным атомом O или N, имеющим неподеленную электронную пару, другой функциональной группы.
3. Ионная связь
4. Образуется между положительно и отрицательно заряженными функциональными группами (дополнительными карбоксильными и аминогруппами), которые находятся в радикалах лизина, аргинина, гистидина, аспарагиновой и глутаминовой кислот.
5. Гидрофобное
6. Взаимодействие
7. Образуется между радикалами гидрофобных аминокислот.
8. Это материал учебника Биология 9 класс Задорожный

Источник: https://mozok.click/431-nukleinovye-kisloty-atf.html

Химический состав клетки. АТФ и ее роль в клетке | Учеба-Легко.РФ — крупнейший портал по учебе

АТФ и ее роль в клетке

В цитоплазме каждой клетки, а также в митохондриях, хлоропластах и ядрах содержитсяаденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она поставляет энергию для большинства реакций, происходящих в клетке. С помощью АТФ клетка синтезирует новые молекулы белков, углеводов, жиров, избавляется от отходов, осуществляет активный транспорт веществ, биение жгутиков и ресничек и т. д.

• Молекула АТФ представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, пятиуглеродным сахаром рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты. Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями :
• 
• Связи между фосфатными группами не очень прочные, и при их разрыве выделяется большое количество энергии. В результате гидролитического отщепления от АТФ фосфатной группы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) н высвобождается порция энергии:
• 
• АДФ также может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй порции энергии; при этом АДФ преобразуется в аденозин-монофосфат (АМФ), который далее не гидролизуется:
• 

АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ и в процессе фотосинтеза. Этот процесс называется фосфорилированием. При этом должно быть затрачено не менее 40 кДж/моль энергии, которая аккумулируется в макроэргических связях:

1. 
2. Следовательно, основное значение процессов дыхания и фотосинтеза определяется тем, что они поставляют энергию для синтеза АТФ, с участием которой в клетке выполняется большая часть работы.
3. Таким образом, АТФ — это главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов.

АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2 400 раз в сутки, так что ее средняя продолжительность жизни менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах (частично в цитоплазме). Образовавшаяся здесь АТФ направляется в те участки клетки, где возникает потребность в энергии.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»

Источник: http://uclg.ru/education/biologiya/10_klass/kletka_-_edinitsa_jivogo/himicheskiy_sostav_kletki/lecture_lec_himicheskiy_sostav_kletki__atf_i_ee_rol_v_kletke.html

Строение и функции АТФ — Строение и функции АТФ

Как вы пом­ни­те, нук­ле­и­но­вые кис­ло­тысо­сто­ят из нук­лео­ти­дов. Ока­за­лось, что в клет­ке нук­лео­ти­ды могут на­хо­дить­ся в свя­зан­ном со­сто­я­нии или в сво­бод­ном со­сто­я­нии. В сво­бод­ном со­сто­я­нии они вы­пол­ня­ют ряд важ­ных для жиз­не­де­я­тель­но­сти ор­га­низ­ма функ­ций.

К таким сво­бод­ным нук­лео­ти­дам от­но­сит­ся мо­ле­ку­ла АТФ или аде­но­з­ин­три­фос­фор­ная кис­ло­та (аде­но­з­ин­три­фос­фат).

Как и все нук­лео­ти­ды, АТФ со­сто­ит из пя­ти­уг­ле­род­но­го са­ха­ра – ри­бо­зы, азо­ти­сто­го ос­но­ва­ния – аде­ни­на, и, в от­ли­чие от нук­лео­ти­дов ДНК и РНК, трех остат­ков фос­фор­ной кис­ло­ты 

fs.nashaucheba.ru

• Важ­ней­шая функ­ция АТФ со­сто­ит в том, что она яв­ля­ет­ся уни­вер­саль­ным хра­ни­те­лем и пе­ре­нос­чи­ком энер­гии в клет­ке.
• Все био­хи­ми­че­ские ре­ак­ции в клет­ке, ко­то­рые тре­бу­ют за­трат энер­гии, в ка­че­стве ее ис­точ­ни­ка ис­поль­зу­ют АТФ.
• При от­де­ле­нии од­но­го остат­ка фос­фор­ной кис­ло­ты, АТФ пе­ре­хо­дит в АДФ (аде­но­зин­ди­фос­фат). Если от­де­ля­ет­ся ещё один оста­ток фос­фор­ной кис­ло­ты (что слу­ча­ет­ся в осо­бых слу­ча­ях), АДФ пе­ре­хо­дит в АМФ (аде­но­зин­мо­но­фос­фат) 

fs.nashaucheba.ru

При от­де­ле­нии вто­ро­го и тре­тье­го остат­ков фос­фор­ной кис­ло­ты осво­бож­да­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство энер­гии, до 40 кДж. Имен­но по­это­му связь между этими остат­ка­ми фос­фор­ной кис­ло­ты на­зы­ва­ют мак­ро­эр­ги­че­ской и обо­зна­ча­ют со­от­вет­ствен­ным сим­во­лом.

При гид­ро­ли­зе обыч­ной связи вы­де­ля­ет­ся (или по­гло­ща­ет­ся) неболь­шое ко­ли­че­ство энер­гии, а при гид­ро­ли­зе мак­ро­эр­ги­че­ской связи вы­де­ля­ет­ся на­мно­го боль­ше энер­гии (40 кДж). Связь между ри­бо­зой и пер­вым остат­ком фос­фор­ной кис­ло­ты не яв­ля­ет­ся мак­ро­эр­ги­че­ской, при её гид­ро­ли­зе вы­де­ля­ет­ся всего 14 кДж энер­гии.

1. Мак­ро­эр­ги­че­ские со­еди­не­ния могут об­ра­зо­вы­вать­ся и на ос­но­ве дру­гих нук­лео­ти­дов, на­при­мер ГТФ (гу­а­но­з­ин­три­фос­фат) ис­поль­зу­ет­ся как ис­точ­ник энер­гии в био­син­те­зе белка, при­ни­ма­ет уча­стие в ре­ак­ци­ях пе­ре­да­чи сиг­на­ла, яв­ля­ет­ся суб­стра­том для син­те­за РНК в про­цес­се тран­скрип­ции, но имен­но АТФ яв­ля­ет­ся наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ным и уни­вер­саль­ным ис­точ­ни­ком энер­гии в клет­ке.
2. АТФ со­дер­жит­ся как в ци­то­плаз­ме, так и в ядре, ми­то­хон­дри­ях и хло­ро­пла­стах.
3. Таким об­ра­зом, мы вспом­ни­ли, что такое АТФ, ка­ко­вы её функ­ции, и что такое мак­ро­эр­ги­че­ская связь.
4. Ви­та­ми­ны – био­ло­ги­че­ски ак­тив­ные ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния, ко­то­рые в малых ко­ли­че­ствах необ­хо­ди­мы для по­дер­жа­ния про­цес­сов жиз­не­де­я­тель­но­сти в клет­ке.
5. Они не яв­ля­ют­ся струк­тур­ны­ми ком­по­нен­та­ми живой ма­те­рии, и не ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве ис­точ­ни­ка энер­гии.
6. Боль­шин­ство ви­та­ми­нов не син­те­зи­ру­ют­ся в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка и жи­вот­ных, а по­сту­па­ют в него с пищей, неко­то­рые син­те­зи­ру­ют­ся в неболь­ших ко­ли­че­ствах мик­ро­фло­рой ки­шеч­ни­ка и тка­ня­ми (ви­та­мин D син­те­зи­ру­ет­ся кожей).

По­треб­ность че­ло­ве­ка и жи­вот­ных в ви­та­ми­нах не оди­на­ко­ва и за­ви­сит от таких фак­то­ров как пол, воз­раст, фи­зио­ло­ги­че­ское со­сто­я­ние и усло­вия среды оби­та­ния. Неко­то­рые ви­та­ми­ны нужны не всем жи­вот­ным.

На­при­мер, ас­кор­би­но­вая кис­ло­та, или ви­та­мин С, необ­хо­дим че­ло­ве­ку и дру­гим при­ма­там. Вме­сте с тем, он син­те­зи­ру­ет­ся в ор­га­низ­ме реп­ти­лий (мо­ря­ки брали в пла­ва­ния че­ре­пах, для борь­бы с цин­гой – ави­та­ми­но­зом ви­та­ми­на С).

Ви­та­ми­ны были от­кры­ты в конце XIX века бла­го­да­ря ра­бо­там рус­ских уче­ных Н. И. Лу­ни­на и В. Па­шу­ти­на, ко­то­рые по­ка­за­ли, что для пол­но­цен­но­го пи­та­ния необ­хо­ди­мо не толь­ко на­ли­чие бел­ков, жиров и уг­ле­во­дов, но и ещё ка­ких-то дру­гих, на тот мо­мент неиз­вест­ных, ве­ществ.

В даль­ней­шем было уста­нов­ле­но, что мно­гие из этих ве­ществ ами­но­групп не со­дер­жат, но тер­мин ви­та­ми­ны хо­ро­шо при­жил­ся в языке науки и прак­ти­ки.

По мере от­кры­тия от­дель­ных ви­та­ми­нов, их обо­зна­ча­ли ла­тин­ски­ми бук­ва­ми и на­зы­ва­ли в за­ви­си­мо­сти от вы­пол­ня­е­мых функ­ций. На­при­мер, ви­та­мин Е на­зва­ли то­ко­фе­рол (от др.-греч. τόκος – «де­то­рож­де­ние», и φέρειν – «при­но­сить»).

• Се­год­ня ви­та­ми­ны делят по их спо­соб­но­сти рас­тво­рять­ся в воде или в жирах.
• К во­до­рас­тво­ри­мым ви­та­ми­нам от­но­сят ви­та­ми­ны H, C, P, В.
• К жи­ро­рас­тво­ри­мым ви­та­ми­нам от­но­сят A, D, E, K(можно за­пом­нить, как слово: кеда).

Как уже было от­ме­че­но, по­треб­ность в ви­та­ми­нах за­ви­сит от воз­рас­та, пола, фи­зио­ло­ги­че­ско­го со­сто­я­ния ор­га­низ­ма и среды оби­та­ния. В мо­ло­дом воз­расте от­ме­че­на явная нужда в ви­та­ми­нах. Ослаб­лен­ный ор­га­низм тоже тре­бу­ет боль­ших доз этих ве­ществ. С воз­рас­том спо­соб­ность усва­и­вать ви­та­ми­ны па­да­ет.

По­треб­ность в ви­та­ми­нах также опре­де­ля­ет­ся спо­соб­но­стью ор­га­низ­ма их ути­ли­зи­ро­вать.

В 1912 году поль­ский уче­ный Ка­зи­мир Функ по­лу­чил из ше­лу­хи риса ча­стич­но очи­щен­ный ви­та­мин B1 – ти­а­мин. Ещё 15 лет по­на­до­би­лось для по­лу­че­ния этого ве­ще­ства в кри­стал­ли­че­ском со­сто­я­нии.

Кри­стал­ли­че­ский ви­та­мин B1 бес­цве­тен, об­ла­да­ет горь­ко­ва­тым вку­сом и хо­ро­шо рас­тво­рим в воде. Ти­а­мин най­ден как в рас­ти­тель­ных, так и мик­роб­ных клет­ках. Осо­бен­но много его в зер­но­вых куль­ту­рах и дрож­жах 

Ти­а­мин в виде таб­ле­ток и в про­дук­тах пи­та­ния — fibromyalgialiving.today

Тер­ми­че­ская об­ра­бот­ка пи­ще­вых про­дук­тов и раз­лич­ные до­бав­ки раз­ру­ша­ют ти­а­мин.

При ави­та­ми­но­зе на­блю­да­ют­ся па­то­ло­гии нерв­ной, сер­деч­но-со­су­ди­стой и пи­ще­ва­ри­тель­ной си­стем.

Ави­та­ми­ноз при­во­дит к на­ру­ше­нию вод­но­го об­ме­на и функ­ции кро­ве­тво­ре­ния. Один из ярких при­ме­ров ави­та­ми­но­за ти­а­ми­на – это раз­ви­тие бо­лез­ни Бе­ри-Бе­ри  

Ви­та­мин В1 ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся в ме­ди­цин­ской прак­ти­ке для ле­че­ния раз­лич­ных нерв­ных за­бо­ле­ва­ний, сер­деч­но-со­су­ди­стых рас­стройств.

В хле­бо­пе­че­нии ти­а­мин вме­сте с дру­гим ви­та­ми­на­ми – ри­бо­фла­ви­ном и ни­ко­ти­но­вой кис­ло­той ис­поль­зу­ет­ся для ви­та­ми­ни­за­ции хле­бо­бу­лоч­ных из­де­лий.

В 1922 году Г. Эванс и А. Бишо от­кры­ли жи­ро­рас­тво­ри­мый ви­та­мин, на­зван­ный ими то­ко­фе­ро­лом или ви­та­ми­ном Е (до­слов­но: «спо­соб­ству­ю­щий родам»).

Много ви­та­ми­на E в мор­ко­ви, в яйцах и мо­ло­ке. Ви­та­мин E яв­ля­ет­ся ан­ти­ок­си­дан­том, то есть за­щи­ща­ет клет­ки от па­то­ло­ги­че­ско­го окис­ле­ния, ко­то­рое при­во­дит их к ста­ре­нию и ги­бе­ли. Он яв­ля­ет­ся «ви­та­ми­ном мо­ло­до­сти». Огром­но зна­че­ние ви­та­ми­на для по­ло­вой си­сте­мы, по­это­му его часто на­зы­ва­ют ви­та­ми­ном раз­мно­же­ния.

1. Вслед­ствие этого, де­фи­цит ви­та­ми­на Е, в первую оче­редь, при­во­дит к на­ру­ше­нию эм­брио­ге­не­за и ра­бо­ты ре­про­дук­тив­ных ор­га­нов.
2. Про­из­вод­ство ви­та­ми­на Е ос­но­ва­но на вы­де­ле­нии его из за­ро­ды­шей пше­ни­цы – ме­то­дом спир­то­вой экс­трак­ции и от­гон­ки рас­тво­ри­те­лей при низ­ких тем­пе­ра­ту­рах.
3. В ме­ди­цин­ской прак­ти­ке ис­поль­зу­ют как при­род­ные, так и син­те­ти­че­ские пре­па­ра­ты – то­ко­фе­ро­ла­аце­тат в рас­ти­тель­ном масле, за­клю­чен­ный в кап­су­лу (зна­ме­ни­тый «рыбий жир»).
4. Пре­па­ра­ты ви­та­ми­на Е ис­поль­зу­ют­ся как ан­ти­ок­си­дан­ты при об­лу­че­ни­ях и дру­гих па­то­ло­ги­че­ских со­сто­я­ни­ях, свя­зан­ных с по­вы­шен­ным со­дер­жа­ни­ем в ор­га­низ­ме иони­зи­ро­ван­ных ча­стиц и ак­тив­ных форм кис­ло­ро­да.
5. Кроме того, ви­та­мин Е на­зна­ча­ют бе­ре­мен­ным жен­щи­нам, а также ис­поль­зу­ют в ком­плекс­ной те­ра­пии ле­че­ния бес­пло­дия, при мы­шеч­ной дис­тро­фии и неко­то­рых за­бо­ле­ва­ни­ях пе­че­ни.

Ви­та­мин А был от­крыт Н. Друм­мон­дом в 1916 году.

Этому от­кры­тию пред­ше­ство­ва­ли на­блю­де­ния за на­ли­чи­ем жи­ро­рас­тво­ри­мо­го фак­то­ра в пище, необ­хо­ди­мо­го для пол­но­цен­но­го раз­ви­тия сель­ско­хо­зяй­ствен­ных жи­вот­ных.

Ви­та­мин А неда­ром за­ни­ма­ет пер­вое место в ви­та­ми­ном ал­фа­ви­те. Он участ­ву­ет прак­ти­че­ски во всех про­цес­сах жиз­не­де­я­тель­но­сти. Этот ви­та­мин необ­хо­дим для вос­ста­нов­ле­ния и со­хра­не­ния хо­ро­ше­го зре­ния.

Он также по­мо­га­ет вы­ра­ба­ты­вать им­му­ни­тет ко мно­гим за­бо­ле­ва­ни­ям, в том числе и про­студ­ным.

Без ви­та­ми­на А невоз­мож­но здо­ро­вое со­сто­я­ние эпи­те­лия кожи. Если у вас «гу­си­ная кожа», ко­то­рая чаще всего по­яв­ля­ет­ся на лок­тях, бед­рах, ко­ле­нях, го­ле­нях, если по­яви­лась су­хость кожи на руках или воз­ни­ка­ют дру­гие по­доб­ные яв­ле­ния, это озна­ча­ет, что вам недо­ста­ет ви­та­ми­на А.

Ви­та­мин А, как и ви­та­мин Е, необ­хо­дим для нор­маль­но­го функ­ци­о­ни­ро­ва­ния по­ло­вых желез (гонад). При ги­по­ви­та­ми­но­зе ви­та­ми­на А от­ме­че­но по­вре­жде­ние ре­про­дук­тив­ной си­сте­мы и ор­га­нов ды­ха­ния.

Одним из спе­ци­фи­че­ских по­след­ствий недо­стат­ка ви­та­ми­на А яв­ля­ет­ся на­ру­ше­ние про­цес­са зре­ния, в част­но­сти сни­же­ние спо­соб­но­сти глаз к тем­но­вой адап­та­ции – ку­ри­ная сле­по­та.

Ави­та­ми­ноз при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию ксе­ро­фталь­мии и раз­ру­ше­нию ро­го­ви­цы. По­след­ний про­цесс необ­ра­тим, и ха­рак­те­ри­зу­ет­ся пол­ной по­те­рей зре­ния.

Ви­та­ми­ны груп­пы А, в первую оче­редь, со­дер­жат­ся в про­дук­тах жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния: в пе­че­ни, в ры­бьем жире, в масле, в яйцах

• infourok.ru
• В про­дук­тах рас­ти­тель­но­го про­ис­хож­де­ния со­дер­жат­ся ка­ро­ти­но­и­ды, ко­то­рые в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка под дей­стви­ем фер­мен­та ка­ро­ти­на­зы пе­ре­хо­дят в ви­та­мин А.
• Таким об­ра­зом, Вы по­зна­ко­ми­лись се­год­ня со струк­ту­рой и функ­ци­я­ми АТФ, а также вспом­ни­ли о зна­че­нии ви­та­ми­нов и вы­яс­ни­ли, как неко­то­рые из них участ­ву­ют в про­цес­сах жиз­не­де­я­тель­но­сти.

При недо­ста­точ­ном по­ступ­ле­нии ви­та­ми­нов в ор­га­низм раз­ви­ва­ет­ся пер­вич­ный ави­та­ми­ноз. Раз­ные про­дук­ты со­дер­жат раз­ное ко­ли­че­ство ви­та­ми­нов.

На­при­мер, мор­ковь со­дер­жит много про­ви­та­ми­на А (ка­ро­ти­на), ка­пу­ста со­дер­жит ви­та­мин С и т. д. От­сю­да про­ис­те­ка­ет необ­хо­ди­мость сба­лан­си­ро­ван­ной диеты, вклю­ча­ю­щей в себя раз­но­об­раз­ные про­дук­ты рас­ти­тель­но­го и жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния.

Ави­та­ми­ноз при нор­маль­ных усло­ви­ях пи­та­ния встре­ча­ет­ся очень редко, го­раз­до чаще встре­ча­ют­ся ги­по­ви­та­ми­но­зы, ко­то­рые свя­за­ны с недо­ста­точ­ным по­ступ­ле­ни­ем с пищей ви­та­ми­нов.

Ги­по­ви­та­ми­ноз может воз­ни­кать не толь­ко в ре­зуль­та­те несба­лан­си­ро­ван­но­го пи­та­ния, но и как след­ствие раз­лич­ных па­то­ло­гий со сто­ро­ны же­лу­доч­но-ки­шеч­но­го трак­та или пе­че­ни, или в ре­зуль­та­те раз­лич­ных эн­до­крин­ных или ин­фек­ци­он­ных за­бо­ле­ва­ний, ко­то­рые при­во­дят к на­ру­ше­нию вса­сы­ва­ния ви­та­ми­нов в ор­га­низ­ме.

Неко­то­рые ви­та­ми­ны вы­ра­ба­ты­ва­ют­ся ки­шеч­ной мик­ро­фло­рой (мик­ро­био­той ки­шеч­ни­ка). По­дав­ле­ние био­син­те­ти­че­ских про­цес­сов в ре­зуль­та­те дей­ствия ан­ти­био­ти­ков может также при­ве­сти к раз­ви­тию ги­по­ви­та­ми­но­за, как след­ствия дис­бак­те­ри­о­за.

Чрез­мер­ное упо­треб­ле­ние пи­ще­вых ви­та­мин­ных до­ба­вок, а также ле­кар­ствен­ных средств, со­дер­жа­щих ви­та­ми­ны, при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию па­то­ло­ги­че­ско­го со­сто­я­ния – ги­перви­та­ми­но­за. Осо­бен­но это ха­рак­тер­но для жи­ро­рас­тво­ри­мых ви­та­ми­нов, таких как A, D, E, K.

источник конспекта — http://interneturok.ru/ru/school/biology/10-klass/bosnovy-citologii-b/stroenie-i-funktsii-atf?seconds=0&chapter_id=98

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=XLwiY5dkoY8

источник виедо — http://www.youtube.com/watch?v=aExflgKux3o

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=RaWqk7FSPpE

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=Wx-t6t01PuQ

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=YX3631pv1Wk

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=SIKsIW2HVyY

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=BeSyX2QU6x4

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=j1Zq5HFKXCE

источник презентации — http://www.myshared.ru/slide/download/

Источник: https://www.kursoteka.ru/course/6794/lesson

Сколько образуется АТФ при гликолизе и окислении 1 молекулы глюкозы?

АТФ (аденозинтрифосфат) – органическое соединение из группы нуклеозидтрифосфатов, играющее главную роль в целом ряде биохимических процессов, прежде всего в обеспечении клеток энергией.

Строение и синтез АТФ

Аденозинтрифосфат представляет собой аденин, к которому присоединены три молекулы ортофосфорной кислоты. Аденин входит в состав многих других соединений, широко распространенных в живой природе, в том числе нуклеиновых кислот.

Выделение энергии, которая используется организмом в самых разных целях, происходит в процессе гидролиза АТФ, приводящего к появлению одной или двух свободных молекул фосфорной кислоты. В первом случае Аденозинтрифосфат превращается в аденозиндифосфат (АДФ), во втором – в аденозинмонофосфат (АМФ).

Синтез АТФ, в живом организме происходит за счет соединения аденозиндифосфата с фосфорной кислотой, может протекать несколькими путями:

1. Основной: окислительное фосфорилирование, которое происходит во внутриклеточных органеллах – митохондриях, в процессе окисления органических веществ.
2. Второй путь: субстратное фосфорилирование, протекающее в цитоплазме и играющее центральную роль в анаэробных процессах.

Функции АТФ

Аденозинтрифосфат не играет сколько-нибудь заметной роли в хранении энергии, исполняя скорее транспортные функции в клеточном энергетическом обмене. Аденозинтрифосфат синтезируется из АДФ и вскоре вновь превращается в АДФ с выделением полезной энергии.

Применительно к позвоночным животным и человеку основной функцией АТФ является обеспечение двигательной активности мышечных волокон.

В зависимости от продолжительности усилия, краткосрочная это работа или длительная (циклическая) нагрузка, энергетические процессы достаточно сильно отличаются. Но во всех них важнейшую роль играет аденозинтрифосфат.

Читать:   Как проводится прозериновая проба при миастении?

Структурная формула АТФ:

Формула АТФ

Помимо энергетической функции Аденозинтрифосфат играет существенную роль в передаче сигнала между нервными клетками и других межклеточных взаимодействиях, в регуляции действия ферментов и гормонов. Является одним из исходных продуктов для синтеза протеинов.

Сколько образуется молекул АТФ при гликолизе и окислении?

Время жизни одной молекулы обычно составляет не более минуты, так что в отдельный момент содержание этого вещества в организме взрослого человека – порядка 250 грамм. При том, что суммарное количество Аденозинтрифосфата, синтезируемое за сутки, как правило сравнимо с собственным весом организма.

Процесс гликолиза проходит в 3 этапа:

1. Подготовительный.
   Входе это этапа молекул Аденозинтрифосфата не образуется
2. Анаэробный.
   Образуется 2 молекулы АТФ.
3. Аэробный.
   Во время него происходит окисление ПВК, пировиноградной кислоты. Образуется 36 молекул АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Всего в процессе гликолиза 1 молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ: 2 во время анаэробного этапа гликолиза, 36 при окислении пировиноградной кислоты.

Источник: https://appteka.ru/entsiklopediya/atf

Атф и ее роль в клетке

В цитоплазме каждой клетки, а также в митохондриях, хлоропластах и ядрах содержится аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она поставляет энергию для большинства реакций, происходящих в клетке. С помощью АТФ клетка синтезирует новые молекулы белков, углеводов, жиров, избавляется от отходов, осуществляет активный транспорт веществ, биение жгутиков и ресничек и т. д.

Молекула АТФ представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, пятиуглеродным сахаром рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты. Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями :

Связи между фосфатными группами не очень прочные, и при их разрыве выделяется большое количество энергии. В результате гидролитического отщепления от АТФ фосфатной группы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) н высвобождается порция энергии:

АДФ также может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй порции энергии; при этом АДФ преобразуется в аденозин-монофосфат (АМФ), который далее не гидролизуется:

Следовательно, основное значение процессов дыхания и фотосинтеза определяется тем, что они поставляют энергию для синтеза АТФ, с участием которой в клетке выполняется большая часть работы.

Таким образом, АТФ — это главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов.

АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2 400 раз в сутки, так что ее средняя продолжительность жизни менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах (частично в цитоплазме). Образовавшаяся здесь АТФ направляется в те участки клетки, где возникает потребность в энергии.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»

Источник: https://sbio.info/materials/obbiology/obbkletka/stroenorg/12

Биологические молекулы

Жизнь — таинственная, сложная, загадочная — не что иное как совокупность достаточно крупных молекул и довольно простых химических реакций. Если бы вам понадобилось конструировать крупные молекулы, вы пошли бы по одному из двух путей.

Либо, как в кустарном ювелирном деле, вы стали строить каждую молекулу «с нуля», проделывая каждый раз уникальную работу.

Либо — этот путь используется в современных строительных технологиях — вы бы изготовили набор простых молекул, из которых можно собирать самые разнообразные молекулы большего размера, сочетая модули тем или иным образом. Оказывается, именно такое модульное строение имеют биологические молекулы.

Согласно теории эволюции, таким и должен был быть самой простой путь к крупным молекулам, поскольку в начале эволюционного процесса необходимость в конструировании очень сложных молекул отсутствовала. Со временем же могли добавляться новые модули, расширяя коллекцию крупных разнородных элементов, что вполне соответствует духу эволюции.

Белки

Основной структурной единицей белков являются молекулы аминокислот.

Чтобы понять, что такое аминокислота, представьте себе совокупность атомов, у которых с одной стороны наружу выступает водород, с другой — соединенные между собой кислород и водород, а посередине расположены разнообразные другие компоненты.

Подобно тому как бусины нанизываются на нить, из этих аминокислот собираются белки — ион водорода (Н+) одной аминокислоты объединяется с ионом гидроксила (ОН–) другой аминокислоты с образованием молекулы воды.

(Представьте, как каждый раз при соединении двух аминокислотных молекул между ними пробегает капелька воды.) Среди белков самую важную роль играют белки-ферменты (см. Катализаторы и ферменты), регулирующие химические реакции в клетках; но белки также являются важными структурными компонентами живых организмов. Например, ваши волосы и ногти состоят из белков.

Углеводы

Углеводы содержат кислород, водород и углерод в соотношении 1:2:1. Во многих живых системах молекулы углеводов выполняют роль источников энергии. Одним из важнейших углеводов можно считать сахар глюкозу, содержащую шесть атомов углерода (С6Н12О6).

Глюкоза — конечный продукт фотосинтеза и, следовательно, основа всей пищевой цепи в биосфере. Соединяя молекулы глюкозы, как основные строительные модули, можно получить сложные углеводы. Как и белки, углеводы играют вспомогательную роль в клетках, поскольку входят в клеточные структуры.

Липиды

Липиды — это нерастворимые в воде органические молекулы. Вы получите правильное представление о липидах, если вообразите капельки жира, плавающие на поверхности бульона. В живых организмах липиды выполняют две важные функции.

Один класс молекул — фосфолипиды — состоят из маленькой головки, содержащей фосфатную группу (атом фосфора, соединенный с четырьмя атомами кислорода), и длинного углеводородного хвоста. Углеводородный хвост этой молекулы гидрофобен, то есть энергетическое состояние молекулы минимально, когда этот хвост находится не в воде.

Напротив, фосфатная головка гидрофильна, то есть энергетическое состояние молекулы минимально при контакте головки с водой . Если поместить молекулы фосфолипидов в воду, они будут стремиться достичь минимального энергетического состояния и выстроятся таким образом, что их хвосты окажутся вместе, а головки — врозь.

Такая двухслойная структура очень стабильна, поскольку головки будут в контакте с водой, но вода будет вытеснена из области, окружающей хвосты молекул. Для перемещения липидным молекулам необходима энергия — либо чтобы удалить гидрофильные участки из воды, либо чтобы поместить в воду гидрофобные участки.

Из таких липидных двухслойных структур состоят клеточные мембраны и мембраны, разделяющие компоненты клетки. Эти пластичные и прочные молекулы отделяют живое от неживого.

Кроме того, в липидах запасается энергия. Липиды могут накапливать примерно вдвое больше энергии на единицу массы, чем углеводы. Вот почему, когда вы переедаете и ваш организм хочет запасти энергию на случай непредвиденных обстоятельств в будущем, когда пищи не будет, он станет запасать ее в форме жира. На этом простом факте строится многомиллиардная индустрия диетических продуктов.

Нуклеиновые кислоты

Молекулы ДНК и РНК (см. Центральная догма молекулярной биологии) переносят информацию о химических процессах, идущих в клетке, и участвуют в передаче содержащейся в ДНК информации в цитоплазму клетки. В ДНК живого организма закодированы белки-ферменты, которые катализируют все химические реакции, происходящие в этом организме.

Молекулы-переносчики энергии

Обе молекулы устроены так: группа из атомов углерода, водорода и азота (она называется аденин) присоединена к молекуле рибозы (это сахар), и все это вместе крепится к хвосту из фосфатов. Из названий молекул понятно, что в хвосте АДФ содержится два фосфата, а в хвосте АТФ — три.

Когда в клетке происходит химический процесс, например фотосинтез, образующаяся энергия идет на присоединение третьего фосфата к хвосту АДФ. Полученная молекула АТФ затем переносится в другие части клетки.

Там запасенная энергия может быть использована в других химических процессах: она выделяется при отщеплении последнего фосфата от АТФ, в результате чего АТФ вновь превращается в АДФ.

Как мы уже упоминали, существуют и другие молекулы, которые переносят энергию в клетке. Набор таких молекул чем-то напоминает разные варианты оплаты счетов.

Вы можете выбрать наличные, банковский перевод, кредитную карту и т. д. — в зависимости от того, какой способ вам удобнее.

Так же и клетка для поддержания своей жизнедеятельности может использовать АТФ (эквивалент наличных денег) или любую другую из большого набора более сложных молекул.

См. также:

Источник: https://elementy.ru/trefil/76/Biologicheskie_molekuly