«Сравнительная характеристика днк и рнк»

Признаки	ДНК	РНК
Местонахождение в клетке	Ядро, митохондрии, хлоропласты. Цитоплазма у прокариот	Ядро, рибосомы, цито­плазма, митохондрии, хлоропласты
Местонахождение в ядре	Хромосомы	Ядрышко ядрышковых хромосом
Строение макромолекулы	Двойной неразветвлен­ный линейный полимер, свернутый правозакру-ченной спиралью, свя­зи — водородные	Одинарная полинуклео-тидная цепочка
Мономеры	Дезоксирибонуклеотиды	Рибонуклеотиды
Состав нуклеотида	Азотистое основание (пуриновое – аденин, гуарин, пиримидиновое – Тимин, цитозин); дезоксирибоза (углевод); остаток фосфорной кислоты	Азотистое основание (пуриновое – аденин, гуанин, пиримидиновое – урацил, цитозин); рибоза (углевод); остаток фосфорной кислоты
Типы нуклеотидов	Адениловый (А), гуаниловый (Г), тимидиловый (Т), цитидиловый (Ц)	Адениловый (А), гуаниловый (Г), уридиловый (У), цитидиловый (Ц)
Свойства	Способна к самоудовлетворению по принципу комплементарности (редупликации): А=Т, Т=А, Г=Ц, Ц=Г. Стабильна	Не способна к самоудовлетворению. Лабильна. (Генетическая РНК вирусов способна к редупликации)
Функции	Химическая основа хромосомного генетического материала (гена); синтез ДНК; синтез РНК; информация о структуре белков	Информационная (иРНК) - передает код наследственной информации о первичной структуре белковой молекулы; рибосомальная (рРНК) – входит в состав рибосом; транспортная (тРНК) - переносит аминокислоты к рибосомам; митохондриальная и пластидная- входят в состав рибосом этих органелл

АТФ- аденозин трифосфорная кислота

Структура аденозинтрифосфорной кислоты

АТФ-сложное органическое соединение, содержащее две макроэргические ( богатые энергией) связи. Представлена одним нуклеотидом, состоящим из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

При отделении одного остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в АДФ ( аденозиндифосфорную кислоту), если отделяется еще один остаток фосфорной кислоты, то АДФ переходит в АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту0. Отделение каждого остатка фосфорной кислоты происходит с помощью ферментов, при этом выделяется около 40 кДж. Именно поэтому эти связи называют макроэргическими.

АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.

АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + энергия

АТФ + H2O → АМФ + H4P2O7 + энергия

Высвобожденная энергия используется в разнообразных процессах, протекающих с затратой энергии.

При синтезе АТФ, наоборот, поглощается большое количество энергии.

В организме АТФ синтезируется из АДФ, используя энергию окисляющихся веществ

АДФ + H3PO4 + энергия → АТФ + H2O.

Фосфорилирование АДФ возможно двумя способами: субстратное фосфорилирование и окислительное фосфорилирование.

Основная масса АТФ образуется на мембранах митохондрий в ходе окислительного фосфорилирования АТФ синтезируется на внутренней мембране митохондрий в процессе кислородного этапа диссимиляции (катабализма), поэтому их называют энергетическими станциями клетки. Молекулы АТФ, покидая митохондрию, попадают в гиалоплазму, участвуют в различных процессах жизнедеятельности клетки и возвращаются в виде АДФ и Ф. У зеленых растений, кроме митохондрий, АТФ синтезируется в хлоропластах в процессе световой стадии фотосинтеза. Во всех клетках АТФ аккумулирует энергию, которая расходуется по мере надобности там, где в клетке происходят процессы с затратой энергии

Субстратное фосфорилирование АТФ не требует участия мембранных ферментов, оно происходит в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений.

Реакции фосфорилирования АДФ и последующего использования АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс, составляющий суть энергетического обмена.

В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ, так у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин. В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

.

Как связано строение углеводов и липидов с выполняемыми ими функциями?

Углеводы.

Углеводороды или сахара - это органические вещества,  состав которых может быть описан формулой C_n(H₂O)_m. К углеводам относятся моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Благодаря обилию полярных (гидроксильных, карбонильной и др.) групп в молекулах моносахаридов они хорошо растворимы в воде и нерастворимы в неполярных органических растворителях (бензоле, петролейном эфире и др.). Способность к таутомерным превращениям обычно затрудняет кристаллизацию моносахаридов. Если такие превращения невозможны, как в гликозидах или олигосахаридах типа сахарозы, вещества кристаллизуются легко. Многие гликозиды с малополярными агликонами (например, сапонины) проявляют свойства поверхностно-активных соединений. Полисахариды являются гидрофильными полимерами, молекулы которых способны к ассоциации с образованием высоковязких растворов (растительной слизи, гиалуроновая кислота); при определённом соотношении свободных и ассоциированных участков молекул полисахариды дают прочные гели (агар, пектиновые вещества). В отдельных случаях молекулы полисахаридов образуют высокоупорядоченные надмолекулярные структуры, нерастворимые в воде (целлюлоза, хитин).

Роль углеводов в живых организмах чрезвычайно многообразна:

1. В растениях моносахариды являются первичными продуктами фотосинтеза и служат исходными соединениями для биосинтеза разнообразных гликозидов, полисахаридов, а также веществ др. классов (аминокислот, жирных кислот, полифенолов и т.д.). Эти превращения осуществляются соответствующими ферментными системами, субстратами для которых служат, как правило, богатые энергией фосфорилированные производные сахаров, главным образом нуклеозиддифосфатсахара. Углеводы запасаются в виде крахмала в высших растениях, в виде гликогена в животных, бактериях и грибах и служат энергетическим резервом для жизнедеятельности организма .

2. В виде гликозидов в растениях и животных осуществляется транспорт различных продуктов обмена веществ.

3. Многочисленные полисахариды или более сложные углеводсодержащие полимеры выполняют в живых организмах опорные функции. Жёсткая клеточная стенка у высших растений построена из целлюлозы и гемицеллюлоз, у бактерий — из пептидогликана; в построении клеточной стенки грибов и наружного скелета членистоногих принимает участие хитин.

4. В организме животных и человека опорные функции выполняют сульфатированные мукополисахариды соединительной ткани, свойства которых позволяют обеспечить одновременно сохранение формы тела и подвижность отдельных его частей; эти полисахариды также способствуют поддержанию водного баланса и избирательной катионной проницаемости клеток. Аналогичные функции в морских многоклеточных водорослях выполняют сульфатированные галактаны (красные водоросли) или более сложные сульфатированные гетерополи-сахариды (бурые и зелёные водоросли); в растущих и сочных тканях высших растений аналогичную функцию выполняют пектиновые вещества.

5. Особенно важную и до конца ещё не изученную роль играют сложные углеводы в образовании специфических клеточных поверхностей и мембран. Так, гликолипиды — важнейшие компоненты мембран нервных клеток, липополисахариды образуют наружную оболочку грамотрицательных бактерий. Углеводы клеточных поверхностей часто определяют явление иммунологической специфичности, что строго доказано для групповых веществ крови и ряда бактериальных антигенов. Имеются данные, что углеводные структуры принимают участие также в таких высокоспецифичных явлениях клеточного взаимодействия, как оплодотворение, «узнавание» клеток при тканевой дифференциации и отторжении чужеродной ткани и т.д.

Биологическое значение углеводов:

1. Углеводы выполняют структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например, клеточных стенок растений).

2. Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).

3. Углеводы выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.

4. Углеводы являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.

5. Углеводы участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.

6. Углеводы выполняют рецепторную функцию — многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул-лигандов.

Суточная потребность:

для лиц не занимающихся физическим трудом - 450 г.

для лиц выполняющих тяжелую физическую работу - 600-630 г.

При расщеплении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж.

Моносахариды – это простейшие углеводы. В их состав входят углерод, водород и кислород в соотношении 1:2:1. Молекула моносахарида состоит из углеродного скелета, в боковых цепях которого содержатся водород и функциональные группы (гидроксильные –ОН, альдегидные –СНО, кетогруппы =С=О).

Количество углеродных атомов в одной молекуле – от 3 до 7. Наиболее часто встречаются триозы С₃Н₆О₃ (например, глицериновый альдегид), пентозы С₅Н₁₀О₅ (например, рибоза, производным от которой является дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄), гексозы С₆Н₁₂О₆ (глюкоза и фруктоза). При наличии альдегидной группы моносахариды называются альдозы (рибоза, глюкоза), а при наличии кетогруппы – кетозы (фруктоза).

Производными от углеводов являются сахарные спирты, сахарные кислоты (содержат карбоксил – СООН), аминосахара (содержат аминогруппу –NH₂), фосфорилированные сахара (содержат фосфатную группу -РО₄).

Функции моносахаридов:

1. Играют роль промежуточных продуктов реакций.

2. Входят в состав нуклеотидов и их производных (см. ниже).

3. Входят в состав некоторых коферментов (см. ниже).

4. Служат основными источниками энергии при дыхании.

5. Служат исходными веществами для синтеза аминокислот, сложных углеводов (см. ниже) и других веществ (например, аскорбиновой кислоты).

Олигосахариды – это углеводы, состоящие из остатков 2...10 молекул моносахаридов, связанных гликозидными связями.

К олигосахаридам относятся дисахариды. Это углеводы, состоящие из двух остатков моносахаридов. Из дисахаридов наиболее распространены: сахароза, или тростниковый сахар (состоит из остатков глюкозы и фруктозы), реже встречаются лактоза, или молочный сахар (состоит из остатков глюкозы и галактозы), мальтоза (состоит из двух остатков глюкозы) и другие. Дисахариды служат источниками энергии в клетках.

Прочие олигосахариды - это углеводы, состоящие из остатков 3...10 молекул моносахаридов, связанных гликозидными связями. При этом углеродный скелет может быть линейным или разветвленным. Олигосахариды склонны к образованию соединений с липидами (гликолипиды) и белками (гликопротеиды, илигликопротеины). Олигосахариды входят в состав гликокаликса клетки, образуют разнообразные антигены, участвуют в информационно-сигнальных контактах.

Полисахариды – это углеводы, состоящие из остатков множества моносахаридов (тысячи и десятки тысяч), связанных гликозидными связями. Гигантские молекулы (макромолекулы), в состав которых входят сходные, многократно повторяющиеся структуры,  называются полимеры, а сами повторяющиеся структуры называются мономеры. Полимеры могут быть линейными и разветвленными. К полисахаридам относятся многие полимеры глюкозы: крахмал, гликоген, целлюлоза (клетчатка).

Если все мономеры в составе полимера совершенно одинаковы, то полимер называется гомополимер, если же мономеры различаются, то полимер называется гетерополимер.

К полисахаридам – гомополимерам относятся: крахмал, гликоген, целлюлоза. В этих полимерах мономерами являются разные формы глюкозы, остатки которой соединены между собой различным способом. Другие полисахариды–гомополимеры: инулин (запасное вещество многих сложноцветных; мономером является фруктоза), хитин (мономером является  ацетилглюкозамин).

К полисахаридам – гетерополимерам относятся: пектины (состоят из чередующихся остатков галактозы и галактуроновой кислоты); гемицеллюлозы (состоят из чередующихся остатков разнообразных пентоз и сахарных кислот); муреин (состоит из чередующихся остатков двух аминосахаров); мукополисахариды (состоят из повторяющихся дисахаридных остатков, причем, в каждом дисахаридном блоке один из моносахаридов представлен аминосахаром).

Функции полисахаридов:

1. Запасающие (гликоген у грибов и животных, крахмал у растений).

2. Структурные, или опорно-защитные (целлюлоза, муреин, мукополисахариды).

 

Липиды

Липиды - это сборная группа органических веществ, которые плохо растворимы в воде, но хорошо растворимы в органических (неполярных) растворителях. В молекулах липидов имеются неполярные (углеводородные) и полярные (–СООН, –ОН, –NH₂) участки. Неполярные участки не смачиваются водой и называются гидрофобными. Полярные участки смачиваются водой и называются гидрофильными.

К липидам относятся триглицериды, фосфолипиды, стероиды, терпены, воски и некоторые другие вещества.

1 — триглицерид; 2 — сложноэфирная связь; 3 — ненасыщенная жирная кислота;

4 — гидрофильная головка; 5 — гидрофобный хвост.

Триглицериды – сложные эфиры глицерина и жирных кислот С₁₄–С₂₂. Глицериновая «головка» – это гидрофильная часть, которая хорошо смачивается водой; углеводородные «хвосты» (остатки жирных кислот) – это гидрофобная часть, которая плохо смачивается водой. Если в составе триглицеридов преобладают остатки насыщенных жирных кислот (без связей –СН=СН–), то образуются твердые тугоплавкие жиры, а если преобладают остатки ненасыщенных жирных кислот (со связями –СН=СН–), то образуются жидкие легкоплавкие жиры (масла).

Фосфолипиды – это основной компонент биологических мембран. У всех клеток (за редчайшим исключением) в состав мембран входят фосфодиацилглицерины. Это сложные эфиры, молекулы которых состоят из остатка глицерина, двух остатков жирных кислот, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания. Молекула фосфодиацилглицерина состоит из гидрофильной фосфоглицериновой головки (включающей и азотистое основание) и гидрофобных углеводородных хвостов. Существует несколько классов фосфодиацилглицеринов: лецитины (содержат азотистое основание холин), кефалины (в качестве азотистого основания содержат аминокислоту серин) и другие. Кроме фосфодиацилглицеринов, в состав животных клеток входит особая группа фосфолипидов – сфингомиелины.

Стероиды – особая группа веществ, характерных для животных и состоящих из стероидного ядра и функциональных групп в боковых цепях. К стероидам относятся холестерин и его производные, половые гормоны, адренокортикотропные гормоны.

Терпены – многочисленный класс органических веществ, в основе которых лежит углеводородная цепь с чередующимися двойными и одиночными связями (последовательность изопреновых остатков). К терпенам относятся многие пигменты (например, каротиноиды; фитол в составе хлорофилла), регуляторы роста у грибов и растений (гиббереллины), эфирные масла (ментол, камфара). Терпены характерны для грибов и растений.

Воски – разнообразные сложные эфиры спиртов и жирных кислот. Обычно выполняют защитные функции.

Липиды могут образовывать соединения с углеводамигликолипиды) и белками липопротеидыилигликопротеины).

Функции липидов:

1. Структурные. Фосфолипиды – основа клеточных мембран.

2. Запасающие. Твердые и жидкие жиры (триглицериды).

3. Регуляторные. Многие гормоны.

4. Защитные. Жиры, воски, терпены.

5. Энерготрансформирующие (в составе фотосинтетических пигментов).

6. Информационно-сигнальные (участвуют в формировании антигенов).

При расщеплении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж.

суточная потребность в жирах равна 80-100

Строение эукариотической клетки

Существуют организмы, построенные из одной-единственной клетки. К ним относятся одноклеточные водоросли и одноклеточные грибы. Обычно это микроскопические организмы, но есть и довольно крупные одноклеточные (длина одноклеточной морской водоросли ацетабулярии достигает 7 см). Большинство растений животных , с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, — это многоклеточные организмы, построенные из большого числа клеток. Например, в одном листе древесного растения их около 20 000 000. Если дерево имеет 200 000 листьев (а это вполне реальная цифра), то число клеток во всех них составляет 4000 000 000 000. Дерево в целом содержит еще раз в 15 больше клеток. Основными, самыми общими компонентами, из которых построены клетки, являются ядро, цитоплазма с многочисленными органоидами различного строения и функций, оболочка, вакуоль. Оболочка покрывает клетку снаружи, под ней находится цитоплазма, в ней — ядро и одна или несколько вакуолей. Как строение, так и свойства клеток разных тканей в связи с их разной специализацией резко различаются.

 Современная (обобщенная) схема строения растительной клетки, составленная по данным электронно-микроскопического исследования разных растительных клеток: 1 — аппарат Гольджи; 2 — свободно расположенные рибосомы; 3 -хлоропласты; 4 -межклеточные пространства; 5 -полирибосомы (несколько связанных между собой рибосом); 6 -митохондрии; 7 -лизосомы; 8 -гранулированная эндоплазматическая сеть; 9 -гладкая эндоплазматическая сеть; 10 -микротрубочки; 11 — пластиды; 12 — плазмодесмы, проходящие сквозь оболочку; 13 — клеточная оболочка; 14 — ядрышко; 15, 18 — ядерная оболочка; 16 — поры в ядерной оболочке; 17 — плазмалемма; 19 — гиалоплазма; 20 — тонопласт; 21 — вакуоли; 22 — ядро.

Клетки из черешка листа сахарной свеклы: 1 — хлоропласты; 2 — ядро с ядрышком; 3 — вакуоли; 4 — цитоплазма; 5 — митохондрии; 6 — клеточная оболочк7 — тонопласт

Клетка.