Основные классы биологических молекул

В следующих главах будут рассмотрены строение и свойства только главных классов биологических молекул, которые участвуют в жизнедеятельности клетки. Краткие характеристики этих классов приведены в таблице.

Выше уже упоминалось, что количество органических молекул очень велико. Если рассмотреть содержание таких молекул в живых клетках, то мы увидим, что даже такая простая бактерия как Escherichia Coli (кишечная палочка) содержит около 5000-6000 различных органических соединений, среди которых ~3000 различных белков и около 1000 различных нуклеиновых кислот. Если же рассматривать более сложно организованные клетки, то содержание различных молекул будет увеличиваться в разы. Так, в организме человека будет уже не 3000 белков, а около 5 млн. и они все отличаются от белков E. Coli.

Если учесть, что известно свыше 1200000 видов живых организмов разного уровня сложности, то в них всех вместе взятых будет приблизительно 10¹⁰-10¹² различных белков и около 10¹⁰ различных нуклеиновых кислот. В настоящее время синтезировано вне организма 30-40 млн органических соединений. Сравнение этих цифр показывает, что пока известно точное строение очень небольшой части тех молекул, что существуют в живой природе.

Схематическое изображение клетки E.Coli

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

Выберите один или несколько правильных ответов.

1. КОВАЛЕНТНЫЕ СВЯЗИ – ЭТО СВЯЗИ

1) между атомами

2) между противоположно заряженными ионами

3) между гидрофобными неполярными радикалами

4) между полярными молекулами

2. В РЕЗУЛЬТАТЕ ГОМОЛИТИЧЕСКОГО РАЗРЫВА КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ ОБРАЗУЮТСЯ

1) анионы

2) катионы

3) свободные радикалы

4) отдельные атомы

3. ГЕТЕРОЛИТИЧЕСКИЙ РАЗРЫВ КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ ХАРАКТЕРЕН ДЛЯ

1) водородных связей

2) ковалентных неполярных связей

3) донорно-акцепторных связей

4) ковалентных полярных связей

4. ДЛЯ ГЕТЕРОЛИТИЧЕСКОГО РАЗРЫВА КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ НЕОБХОДИМО ДЕЙСТВИЕ

1) полярного растворителя

2) свободных радикалов

3) нуклеофилов

4) электрофилов

5. НУКЛЕОФИЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ ПОЛУЧАЮТ В РЕЗУЛЬТАТЕ

1) гомолиза неполярных связей

2) гомолиза полярных связей

3) гетеролиза полярной связи

4) гетеролиза неполярных связей

6. В МОЛЕКУЛАХ АЛКАНОВ АТОМЫ УГЛЕРОДЫ НАХОДЯТСЯ В СОСТОЯНИИ

1) не возбуждённом

2) гибридизации sp

3) гибридизации sp²

4) гибридизации sp³

7. В МОЛЕКУЛЕ ЦИКЛОГЕКСАНОНА АТОМ КИСЛОРОДА ИМЕЕТ ГИБРИДИЗАЦИЮ

1) sp³

2) sp

3) sp²

4) не гибридизован

8. К ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ГРУППАМ МОЖНО ОТНЕСТИ

1) алкильные радикалы

2) амино-группу

3) карбоксильную группу

4) атом галогена

9. К СЛАБЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯМ ОТНОСЯТСЯ:

1) донорно-акцепторные связи

2) дисульфидные связи

3) водородные связи

4) вандерваальсовы взаимодействия

10. К ГЛАВНЫМ КЛАССАМ ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ ЖИВОЙ КЛЕТКИ ОТНОСЯТСЯ

1) белки

2) алкены

3) липиды

4) нуклеиновые кислоты

5) углеводы

6) многоатомные спирты

11. ЭНЕРГИЯ СЛАБЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ЛЕЖИТ В ПРЕДЕЛАХ

1) 5-30 кДж/моль

2) 10-20 кДж/моль

3) 50-100 кДж/моль

4) 300-600 кДж/моль

ЗАДАЧИ И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите две основные функции белков в клетке, одну функцию ДНК, две функции РНК, одну функцию липидов

2. Дайте определения следующим понятиям: гибридизация, тетраэдрический углерод, валентный угол, ковалентная связь

3. Отметьте функциональные группы в представленных молекулах:

4. Разделите предложенные реакции по конечному результату на реакции обмена, присоединения и замещения:

СН₃Сl + КОН → СН₃ОН + КСl (1)

СН₂=СН₂ + Н₂О → СН₃–СН₂ОН (2)

СН₃–СООNa + Н₃РО₄ → СН₃–СООН + NaН₂РО₄ (3)

СН₄ + Вr₂ → СН₃Вr + НВr (4)

5. Вспомните определение «нуклеофил», «электрофил». Найдите примеры таких частиц среди предложенных:

Вr⁺; R–О¯; Сl¯; НОО¯; ⁺NО₂; СН₃ОН; NН₃; СН₃→Сl^δ-

6. Концентрация ионов К⁺ в клетке E. Coli составляет 150 мМ. Рассчитайте число ионов К⁺ в одной клетке, если её объём ≈1 мкм³. Какую долю от молярной концентрации составляет 1мМ? Какие ещё множители и приставки используют в международной системе единиц измерения СИ?

7. Сколько ионов Н⁺ находится в клетке E. Coli, если рН внутри клетки равно 7,0?

8. Подберите пары молекул, между которыми могут возникать водородные и гидрофобные взаимодействия:

9. Укажите в молекулах атомы углерода в гибридизации sp² и sp. Какая часть молекул будет плоской, какой валентный угол соответствует плоской молекуле или плоской части молекулы?

Н₂С=СН₂; NH₂–СН₂–СН₃; ; Н–О–Н; Н₃С–СН=СН₂

10. Объясните, почему одинарная ковалентная связь всегда длиннее, чем двойная или тройная связь?