Органические соединения – основа жизни: жиры, углеводы, белки
Исходными веществами для получения жиров являются трехатомный спирт – глицерин и высшие жирные кислоты, то есть карбоновые кислоты R―COOH с многозвенным углеводородным радикалом. Жирные кислоты могут быть предельными, как пальмитиновая кислота СН3(СН2)14СООН или стеариновая кислота СН3(СН2)16СООН, или непредельными с одной или несколькими двойными связями, как олеиновая кислота СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН.
Жиры – сложные эфиры глицерина и трех одинаковых или различных высших жирных кислот. Схема образования жиров показана на рисунке 14.2.
Твердые жиры – эфиры насыщенных жирных кислот, жидкие (масла) – эфиры ненасыщенных жирных кислот. Очень полезны для здоровья жиры ненасыщенных кислот, особенно с несколькими двойными связями. Их двойные связи легко разрываются, и по месту разрыва связи могут присоединяться свободные радикалы, которые обладают большой реакционной способностью и, присоединяясь к молекулам белков или ДНК и РНК, приводят к неправильному функционированию этих молекул в живых организмах, нанося вред здоровью.
В организмах жиры используются как строительный материал (из жироподобных веществ - липидов состоят стенки клеток) и как источник энергии.
Рисунок 14.2 – Схема образования жиров.
Углеводы – моносахариды и вещества (дисахариды, полисахариды), превращающиеся в моносахариды при гидролизе, то есть при реакциях разложения с водой. Состоят только из С, Н и О. В организмах являются основными источниками энергии. Подразделяются на моносахариды – простейшие углеводы, не расщепляемые водой, дисахариды и полисахариды. Примерами моносахаридов являются глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (фруктовый сахар), имеющие одинаковый состав С6Н12О6, но разное строение. Глюкоза, в свою очередь, может существовать в линейной и двух циклических формах ( -глюкоза и -глюкоза), постоянно переходя из одной формы в другую. В линейной форме глюкоза представляет собой альдегидоспирт.
Представитель дисахаридов – сахароза (свекловичный или тростниковый сахар). При гидролизе с участием катализатора распадается на два моносахарида: глюкозу и фруктозу:
|
Полисахариды - линейные или разветвленные цепи, состоящие из повторяющихся звеньев - структурных элементов (С6Н10О5), то есть полисахариды являются полимерами биологического происхождения - биополимерами. Каждое такое звено есть остаток от молекулы глюкозы за вычетом молекулы воды. Общая формула полисахаридов (С6Н10О5)n, где n – количество звеньев в цепи. Если цепь состоит из остатков -глюкозы (n - от несколько сотен до нескольких тысяч), то это – растительный крахмал или животный крахмал – гликоген. Если цепь состоит из остатков -глюкозы (n составляет нескольких тысяч), то это – целлюлоза. В лабораторных условиях для расщепления крахмала на глюкозу требуется кипячение крахмала в воде в течение нескольких часов с добавлением серной кислоты. В живых же организмах под действием биологических катализаторов крахмал (а у некоторых животных – даже целлюлоза) быстро превращается в глюкозу уже при комнатной температуре.
|
Огромное разнообразие белков всех живых существ на Земле построено лишь из двадцати -аминокислот. В единстве аминокислотного состава белков проявляется биохимическое единство жизни на Земле. В человеческом организме могут синтезироваться десять из этих двадцати -аминокислот, остальные десять должны в необходимом количестве поступать с пищей и поэтому они называются незаменимыми -аминокислотами. Простейшими из упомянутых двадцати -аминокислот являются глицин и аланин.
Белки – полимеры, состоящие из последовательно соединенных -аминокислотных остатков. Схема образования белковой цепи из трех -аминокислот такова:
Обведенные пунктиром группы ―СО―NН― в молекуле белка называются пептидными, поэтому белки называют также полипептидами.
В состав белков входит от нескольких десятков аминокислотных звеньев (белок рибонуклеаза содержит 124 звена) до нескольких тысяч звеньев. Последовательность расположения остатков -аминокислот в полипептидной цепи – первичная структура белка. Цепь, как правило, скручивается в спираль, образуя вторичную структуру белка. Спираль укладывается определенным образом, образуя третичную структуру. Соединение нескольких свернутых спиралей дает четвертичную структуру белка. Только в таком – структурированном - состоянии белки проявляют свои биологические функции. Такая сложная структура может сохраняться только в узком температурном интервале и в определенной окружающей среде, что ограничивает диапазон условий, в которых может существовать белковая жизнь.
Функции белков в живых организмах многообразны, они выступают, как
- строительный материал (мышцы, кожа и т. д.);
- биологические катализаторы – ферменты;
- гормоны - химические регуляторы процессов в организме;
- источник энергии.
Кроме того, некоторые белки выполняют защитные функции, являясь антителами – веществами, связывающими чужеродные белки и устраняющими их вредное воздействие.
Еще одним видом высокомолекулярных соединений (биополимеров), исключительно важным для жизни, являются вещества, обеспечивающие хранение и использование наследственной информации, – дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислоты (ДНК и РНК). О них речь пойдет в разделе, посвященном биологическим системам.
Дата добавления: 2020-10-25; просмотров: 289;