Тема III. Основы биохимии:

Биохимия, биологическая химия, наука, изучающая состав организмов, структуру, свойства и локализацию обнаруживаемых в них соединений, пути и закономерности их образования, последовательность и механизмы превращений, а также их биологическую и физиологическую роль.

Раздел 11. Химический состав живых организмов.

Состав клеток организмов разделяют на атомный и молекулярный. В первом рассматривают макро-, микро- и ультрамикроэлементы, а второй заключает в себе неорганические (вода и минеральные соли) и органические (углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты) вещества.

Раздел 12. Атомный состав. Раздел 13. Неорганические вещества. Раздел 14. Органические вещества. 1. Углеводы.

Углеводы или сахариды — органические соединения, с общей формулой Сп(Н20)т. У большинства число молекул воды вдвое превышает количество атомов углерода. В зависимости от числа атомов углерода различают триозы, тетрозы, пентозы (рибоза, дезоксирибоза), гексозы (глюкоза, фруктоза) и гептозы.

2. Липиды.

От греческого - lipos - жир - это органические соединения, полные сложные эфиры глицерина (триглицериды) и одноосновных жирных кислот. Определить эту группу соединений наиболее сложно из-за большого химического разнообразия.

Строение жиров отвечает общей формуле:

где R¹, R² и R³ - радикалы жирных кислот.

Все известные природные жиры содержат в своём составе три различных кислотных радикала, имеющих неразветвлённую структуру и, как правило, чётное число атомов углерода.

3. Белки.

Белки или протеины - это высокомолекулярные природные органические вещества, построенные из аминокислот и играющие фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организмов.

Белки всех организмов состоят из 20 видов аминокислот.

Общая формула

В левой части расположена группа H2N, которая обладает свойствами основания, а справа - COOH, кислотная. Соединяясь, молекулы аминокислот, образуют связь между углеродом кислотной и азотом основной группы - такая связь называется пептидной (­СО--NH-) (с образованием воды).

4. Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты (НК) - полинуклеотиды, важнейшие биологически активные биополимеры, имеющие универсальное распространение в живой природе. Содержатся в каждой клетке всех организмов. Цепи нуклеиновых кислот содержат от нескольких десятков до многих тысяч нуклеотидных остатков, расположенных линейно в определённой последовательности, уникальной для данной кислоты.

Мономеры, которые носят название нуклеотидов, составляют каждую из цепей НК, представляют собой сложные органические соединения, включающие азотистые основания: аденин (А) и тимин (Т) или урацил (У), цитозин (Ц) и гуанин (Г), пятиатомный сахар — пентозу - дезоксирибозу или рибозу, по имени которой получила название и сама ДНК или РНК, а также остаток фосфорной кислоты.

В природе встречается два типа НК - ДНК и РНК.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — биологический полимер, состоящий из двух полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом.

Цепи нуклеотидов ДНК образуют правозакрученные объемные спирали по 10 пар оснований в каждом витке. Последовательность соединения нуклеотидов одной цепи противоположна таковой в другой, т.е. цепи, составляющие одну молекулу ДНК, разнонаправлены, или антипараллельны. Сахаро-фосфатные группировки нуклеотидов находятся снаружи, а комплементарно связанные нуклеотиды — внутри. Цепи закручиваются друг вокруг друга, а также вокруг общей оси и образуют двойную спираль.

РНК (рибонуклеиновая кислота) вместо дезоксирибозы содержат рибозу, а вместо тимина - урацил. РНК, как правило, имеют лишь одну цепь, более короткую, чем цепи ДНК. Двуцепочечные РНК встречаются только у некоторых вирусов. Молекулярная масса от (10-20) хЮ3 до (5-6) хЮ6.

Виды РНК:

1. Информационная (матричная) РНК - иРНК (или мРНК). Имеет незамкнутую цепь. Служит в качестве матриц для синтеза белков, перенося информацию об их структуре с молекулы ДНК к рибосомам в цитоплазму.

2. Транспортная РНК - тРНК. Доставляет аминокислоты к синтезируемой молекуле белка. Молекула тРНК состоит из 70-90 нуклеотидов и благодаря внутрицепочечным комплементарным взаимодействиям приобретает характерную вторичную структуру в виде «клеверного листа».

3. Рибосомная РНК - рРНК. В комплексе с рибосомными белками образует рибосомы - органеллы, имеющие форму матрёшек, т. е. состоящие из двух субъединиц, на которых происходит синтез белка.