ГИПОТЕЗА «РУКИ И ПЕРЧАТКИ» или «ИНДУЦИРОВАННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ».

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

В 1959 г. Д. Кошланд выдвинул гипотезу, по которой соответствие структуры субстрата и активного центра фермента создается лишь в момент их взаимодействия друг с другом.

ФЕРМЕНТЫ

Простые	Сложные
состоят только из белка, например уреаза, пепсин	состоят из белка (АПОФЕРМЕНТ) и небелковой части – КОФАКТОРА= ГОЛОФЕРМЕНТ.
КОФАКТОРЫ
· Неорганические ионы (например, для активации фермента амилазы слюны, необходимы ионы хлора (Сl–); · Простетические группы (ФАД, гем), прочно связанные с ферментом. · Коферменты (НАД, НАДФ, кофермент А), непрочно связанные с ферментом.

Голофермент – комплекс фермента с кофактором.

Апофермент – ферментная часть голофермента.

Факторы, влияющие на скорость ферментативной реакции.

Мерой скорости ферментативной реакции служит количество субстрата, превращаемого за единицу времени.

ФАКТОРЫ	ГРАФИК
1. Концентрация фермента - при высокой концентрации субстрата скорость ферментативной реакции пропорциональна концентрации фермента.
2. Концентрация субстрата - при данной концентрации фермента скорость ферментативной реакции возрастает с увеличением концентрации субстрата. Затем скорость ферментативной реакции не увеличивается из-за насыщения активных центров фермента.
3. t – при каждом повышении температуры на 10ºС скорость ферментативной реакции удваивается.

Сравнение свойств ферментов - белков и неорганических катализаторов.

Неорганические катализаторы	Белки-ферменты
1. Применяются в разных химических производствах.	1. Катализируют только одну реакцию, строго специфичны.
2. Реакции идут при очень высокой t	2. Оптимальная t 35-40ºс .
3. Активность проявляется в сильно кислой и в сильно щелочной среде.	3. Работают при оптимальной кислотности, которая соответствует жизненным функциям клетки.
4. Протекают при высоких давлениях.	4. Работают при нормальном атмосферном давлении.
5. Скорость реакции в тысячи и миллионы раз уступает ферментам.	5. Очень высокая скорость реакции. Например, 1г. амилазы за 1ч. расщепляет 400 кг крахмала, в 1с каталаза расщепляет 400 тыс. молекул перекиси водорода.

Роль ферментов в промышленности.

Например:

· протеолитический фермент папайи (из сока папайи) — в пивоварении, для мягчения мяса;

· пепсин — при производстве «готовых» каш и как лекарственный препарат;

· трипсин — при производстве продуктов для детского питания;

· ренин (сычужный фермент из желудка теленка) — в сыроварении.

· Целлюлазы используют для осветления

Тема: Углеводы.

Углерод. Свойства атома углерода.

Мономеры – строительные блоки крупных органических молекул полимеров.

Биополимеры (макромолекулы) - соединения из множества молекул – мономеров.

Регулярные биополимеры – вещества, состоящие из одинаковых мономеров.

Нерегулярные биополимеры – вещества, состоящие из разных мономеров.

Существуют три типа макромолекул: полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты.

Название макромолекулы	Мономер
полисахарид	глюкоза
белок	аминокислота
нуклеиновая кислота	нуклеотиды

Углеводы (Сахариды) - это органические вещества с общей формулой С_х(Н₂О)_у, где х и у могут иметь разное значение.

Название «углевод» отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекуле в тех же соотношениях, что и в молекуле воды.

В животных клетках 2 - 5% углеводов (печень, мышцы).

В растительных клетках 90% углеводов от сухой массы.

Синтезируются в хлоропластах, эгранулярной ЭДС.

*Углеводы делятся на 2 группы*
↓		↓
Моносахариды (монозы)		Полисахариды (полиозы)

МОНОСАХАРИДЫ - простые сахара или моносахара, монозы.

Физические свойства моноз: малые молекулы, сладкий вкус, гидрофильные, кристаллизуются.

Различают: триозы – моносахариды, содержащие 3 атома углерода (3С); тетрозы - (4С); пентозы – (5С); гексозы – (6С).

ТРИОЗЫ – это глицерин и его производные – молочная и пировиноградная кислота.

СН₂-ОН │ СН-ОН │ СН₂-ОН Глицерин

О ∕∕ С - ОН │ СН-ОН │ СН₃ Молочная кислота

О ∕∕ С - ОН │ С=О │ СН₃ ПВК (пировиноградная кислота)

ТЕТРОЗЫ – это эритроза – промежуточный продукт фотосинтеза С₄Н₈О₄.

Моносахариды с пятью и больше атомами углерода, растворяясь в воде, приобретают кольцевую структуру.

ПЕНТОЗЫ – рибоза, дезоксирибоза – сахара, входящие в состав мономеров нуклеиновых кислот ДНК, РНК, АТФ, витаминов В.

ГЕКСОЗЫ – глюкоза, фруктоза, галактоза, их общая формула С₆Н₁₂О_6.

Глюкоза – виноградный сахар, его значение:

1. входит в состав важнейших ди- и полисахаридов (крахмала, гликогена, целлюлозы);

2. главный источник энергии для клеток;

3. находится в крови, снижение ее количества ведет к нарушению деятельности нервных и мышечных клеток;

4. регулирует осмотическое давление (осморегуляция – процесс, обеспечивающий относительное постоянство концентрации активных веществ во внутренней среде клетки, в организме).

Фруктоза – плодовый сахар. Ее много в меде, плодах, сахарной свекле.

Галактоза – изомер глюкозы в составе лактозы (молочного сахара). В печени и других органах превращается в глюкозу.

ПОЛИСАХАРИДЫ - это соединения нескольких молекул моносахаридов.

Физические свойства полисахаридов: макромолекулы, несладкие, гидрофобны или плохо растворимы в воде, не кристаллизуются.

*Полисахариды*
↓		↓
Полисахариды 1-го порядка (олигосахариды) – ди-, три- и тетрасахариды		Полисахариды 2-го порядка – из 5 и большего количества остатков моноз

ПОЛИСАХАРИДЫ 1-го порядка (олигосахариды) – ди, - три, тетрасахара.

Дисахариды– углеводы, образованные остатками двух моносахаридов. Например, сахароза, лактоза, мальтоза.

Сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁ – тростниковый (свекловичный сахар). Состоит из глюкзы+фруктозы. Содержится в семенах, ягодах, корнях, клубнях, плодах.
Лактоза – молочный сахар. Состоит из глюкозы+галактозы. Содержится в молоке, основной источник энергии для детенышей млекопитающих. Используют в микробиологии для приготовления питательных сред.
Мальтоза – солодовый сахар. Состоит из 2-х молекул глюкозы. Основной структурный элемент крахмала и гликогена.

ПОЛИСАХАРИДЫ 2-го порядка - сахара, состоящие из большого числа моноз, соединенных ковалентными связями.

Гликоген – полисахарид животного типа, полимер глюкозы (состоит из 30.000 остатков глюкоз), его цепи сильно разветвлены. Запасается в печени и мышцах. Является источником энергии.
Крахмал – растительный полисахарид, полимер глюкозы (состоит из 3.000 остатков глюкозы), его цепи менее разветвлены. Содержится в клубнях картофеля, плодах, семенах.
Целлюлоза – растительный полисахарид, полимер глюкозы (состоит из 10000 остатков глюкоз), цепи не ветвятся.
Пектиновые вещества - полисахарид, предохраняющий растение от высыхания, мороза, так как нерастворимы в воде и хорошо набухают.
Каллоза – аморфный полимер глюкозы, находится в разных частях растения и образуется в ответ на повреждение или неблагоприятное воздействие.
Инулин - полимер фруктозы. Запасное вещество в корнеклубнях, корневищах (георгинов, цикория, одуванчика).
Камеди, клеи, слизи – удерживают воду, обеспечивают засухоустойчивость, защиту от микробов (слива, вишня).
Хитин – азот содержащий полисахарид, составляющий основу наружного скелета членистоногих, клеточных стенок грибов.
Некоторые углеводы образуют комплексы с белками и называются гликопротеиды, комплекс с липидами – гликолипиды.

Функции углеводов.

Энергетическая. Из 1 г. углеводов образуется 17,6 кДж энергии, которая используется для биосинтеза, секреции, движения. Усиленное расщепление углеводов при прорастании семян, мышечной работе, голоде.
Строительная. Углеводы входят в состав ДНК, РНК, АТФ, органических кислот, а также в состав сложных молекул, например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза); целлюлоза в составе клеточных стенок растений, хитин в клеточных стенках грибов, образует экзоскелет членистоногих.
Защитная. Компонент клеточной стенки растений, бактерий, хитиновый покров членистоногих; слизи пищеварительной и дыхательной системы богаты углеводами и защищают от бактерий, вирусов, механических повреждений; камеди – смолы, выделяемые при повреждении стволов слив, вишен препятствуют проникновению микробов в раны растений.
Опорная. В растении образует механические ткани; полисахариды в межклеточном веществе кожи, сухожилий, хрящей – придают прочность и эластичность (гликопротеиды – соединения углеводов с белками входят в состав хрящевой и костной ткани животных).
Регуляторная. Клетчатка вызывает перистальтику кишечника и лучшее пищеварение. Взаимопревращение углеводов в замыкающих клетках устьиц приводит к их закрыванию и открыванию.
Запасная. Крахмал и гликоген.
Рецепторная. Углеводы выполняют рецепторную функцию — многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул - лигандов.
Взаимопревращение. Углеводы растений, животных могут превращаться в жиры и дубильные вещества.
Углеводы участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100—110 мг глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.

В суточном рационе человека и животных преобладают углеводы. Травоядные получают крахмал, клетчатку, сахарозу. Хищники получают гликоген с мясом.

Тема: ЛИПИДЫ .

ЛИПИДЫ (от греч. lípos — жир) (жиры и жироподобные вещества) – это гидрофобные органические вещества, которые можно извлечь из клеток органическими растворителями – эфиром, хлороформом и бензолом. В клетке липиды составляют 5 - 15% от сухой массы; в жировой ткани – 90%.

Синтезируются в агранулярной ЭДС.

Классические липиды – это сложные эфиры жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Их называют триглицериды.

Связь между жирной кислотой и трехатомным спиртом глицерином называют сложноэфирной связью.

ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ – небольшие органические молекулы, содержащие углеводородную цепь (гидрофобная) и карбоксильную группу (гидрофильная).

Формула жирной кислоты R-СООН, где R атом водорода или алкильный радикал СН₃и т.д.

ПРИМЕРЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Название жирной кислоты	Формула
ПАЛЬМИТИНОВАЯ	СН₃-(СН₂)₁₅-СООН
СТЕАРИНОВАЯ	СН₃-(СН₂)₁₆-СООН
ОЛЕИНОВАЯ	СН₃-(СН₂)₇-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Жирные кислоты делят на 2 группы:

1. Насыщенные (предельные) т.е. не содержат двойных связей. Например, стеариновая, пальмитиновая.

2. Ненасыщенные (непредельные) т.е. содержат двойные связи. Например, олеиновая.

Триглицериды принято делить на жиры и масла в зависимости от того, остаются ли они твердыми при 20 C (жиры) или имеют при этой температуре жидкую консистенцию (масла).

Растительные жиры или масла богаты непредельными жирными кислотами. Они легкоплавки и жидки при комнатной температуре. Например, в оливковом масле глицерин связан с остатками олеиновой жирной кислоты.

Интересно, что примерно у 90% всех видов растений в качестве основного запасного вещества в семенах откладывается не крахмал (как у зерновых культур), а жиры (как у подсолнечника). Объясняется это тем, что в качестве источника энергии при прорастании семян используются главным образом запасные жиры. Отложение жиров в запас выгодно для растений, так как при их окислении выделяется примерно в два раза больше энергии 38,9 кДЖ, чем при окислении углеводов или белков (17,6 кДж).

Животные жиры богаты предельными жирными кислотами. Например, говяжье сало из глицерина, стеариновой и пальмитиновой жирной кислоты.

Из формулы жира следует, что с одной ее стороны остаток глицерина (гидрофилен), а с другой остаток жирной кислоты, углеводородные цепочки которых практически не растворимы в воде.

Если нанести каплю жира на поверхность воды, то возникает монослой липидов и гидрофобные хвосты торчат из воды, а гидрофильные головы лежат на воде.

Если количество липидов больше площади поверхности воды возникает мицелла, в которой гидрофобные хвосты упрятаны внутрь. Это очень важно т.к. жиры входят в состав мембраны, и такая ориентация препятствует смешиванию содержимого клетки с водой.

Классификация липидов.

Простые липиды – триацилглицерины, их молекулы образуются в результате присоединения трех остатков жирных кислот и одной молекулы трехатомного спирта глицерина.
Сложные липиды:

Фосфолипиды, гликолипиды – в их молекуле 1 или 2 остатка жирной кислоты замещаются группами, содержащими фосфор, азот. Они в составе мембран. Гликолипиды также в составе миелиновой оболочки нервных волокон и компонент мембран хлоропластов.
Стероиды. Например, холестерол, половые гормоны, желчные кислоты, витамин D.
Терпены. Вещества, от которых зависит аромат эфирных масел растений, например, ментол у мяты. Гиббереллины – ростовые вещества растений. Каротиноиды – фотосинтетические пигменты. Натуральный каучук.

Скипидар (растворитель липидов) получают из смолистых выделений сосны.

Ментол обусловливает запах мяты перечной.

Лимонен содержится в скипидаре, мятном масле, а также в лимонном масле, сельдерейном и тминном маслах.

· Воска . Воска играют важную роль в растениях, главным образом как защитное средство. Покрывая тонким слоем листья, плоды, стебли, восковой налет предохраняет растения от поражения вредителями, болезнетворными микроорганизмами и от излишней потери воды.

Биологические функции липидов:

1. Строительная (структурная) – фосфолипиды, гликолипиды, липопротеиды образуют клеточные мембраны.

2. Энергетическая – липиды содержат в молекулах большое число связей типа >С=С<; >С–С<, >С–Н – при меньшем, чем в молекулах белков и углеводов, количестве связей >С=О; >С–О–Н. Благодаря этому при их окислении выделяется большее количество энергии. При расщеплении 1 г жира до СО₂ и Н₂О энергии выделяется 38,9 кДж (9,5 ккал), что примерно в два раза больше по сравнению с белками и углеводами. Липиды обеспечивают 25 – 30% энергии, необходимой организму.

3. Запасающая – высокая калорийность и нерастворимость в воде делают жиры и масла идеальными компонентами для накопления энергии. Это особенно важно для животных, впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные миграции через местность, где нет источников питания. Семена многих растений содержат жир, необходимый для обеспечения энергией прорастающий зародыш. Капли жира в цитоплазме клеток подкожной жировой клетчатки (липоцитов) – «энергетические консервы». «Жировое тело» насекомых.

4. Терморегуляторная – жиры плохо проводят тепло, поэтому подкожный жировой слой теплокровных животных помогает им сохранять тепло. Например, у кита слой подкожного жира достигает 1 м. («бурый жир» кита богат митохондриями, что является дополнительным источником энергии).

5. Защитно-механическая – амортизирующие свойства подкожного жира защищают органы, например околопочечная капсула, жировая подушка около глаз, от механических повреждений.

6. Каталитическая – связана с жирорастворимыми витаминами (А, D, Е, К), молекулы которых имеют липидную основу. Сами по себе витамины не обладают каталитической активностью, но они входят в состав ферментов, и без них последние не могут выполнять свои функции.

7. Источник метаболической влаги – одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая влага очень важна для обитателей пустынь. Так, жир, которым заполнен горб верблюда, служит источником воды (при окислении 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды). Поэтому некоторые животные способны не пить по 10–12 дней.

8. Защита от обводнения и чрезмерных потерь воды – жировые выделения сальных желез помогают коже и шерсти быть водонепроницаемыми. Восковая кутикула насекомых и растений уменьшает испарение воды, т.к. вода не может пересечь нерастворимый липидный слой.

9. Привлечение опылителей – пахучими веществами растений являются производные жирных кислот, которые привлекают насекомых, опыляющих растения.

10. Регуляторная – группа половых, стероидных гормонов (эстроген, тестостерон) ; витамины А, Е, D.

11. Электрическая изоляция – миелин, выделяемый шванновскими клетками, изолирует некоторые нейроны таким образом, что передача импульсов происходит значительно быстрее.

12. Участие в процессах питания – желчные кислоты и витамин D (участвует в переваривании жиров и всасывании Са²⁺) образуются из стероидов.

13. Плавучесть– у китообразных ненасыщенные жиры (подкожный жир) и акул (жир печени).

Тема: Нуклеиновые кислоты.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (ДНК и РНК) – природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах.

Открыты в 1869г. швейцарским биохимиком Мишером в клетках гноя (умерших лейкоцитах), назвал нуклеином (лат.nucleus-ядро), позднее нуклеин назвали – нуклеиновой кислотой.

Мономер нуклеиновой кислоты - нуклеотид.

Молекула нуклеотида состоит из 3х частей:

1) пятиуглеродного сахара- пентозы (в РНК – рибоза, в ДНК - дезоксирибоза);

2) азотистого основания – 4 вида (2 относят к классу пуринов, 2 к классу пиримидинов)

Пурины - аденин (А), гуанин (Г);

Пиримидины - цитозин(Ц), тимин (Т) или урацил (У) вместо тимина в РНК.

Нуклеотид с азотистым основанием А - адениловый, Т-тимидиловый, Г-гуаниловый, Ц-цитидиловый, У - уридиловый.

В ДНК входят: А, Г, Т, Ц. В РНК входят: А, У, Г, Ц.

3) фосфорная кислота Н₃РО₄ придает кислотные свойства нуклеиновым кислотам.

Характеристика ДНК:

1. Хранитель наследственной информации растений и животных – молекула ДНК.

Молекула ДНК – 2-е спирально правосторонне закрученные, одна вокруг другой, антипараллельные цепи. (модель 1953г. Уотсона и Крика).

Полный оборот спирали (шаг спирали) приходится на 3,4 нм, т.е. на 10 пар нуклеотидов, под углом 36º друг к другу (винтовая лестница); диаметр ДНК =2нм, длина молекулы=100.000нм; m=6 *∙ 10^-12гр.

2. Мономерами ДНК являются дезоксирибонуклеотиды.

Нуклеотидный состав проанализирован американским биохимиком Чаргаффом. Он обнаружил, что в ДНК количество пуриновых оснований = количеству пиримидиновых (А=Т, Г=Ц) – это правило Чаргаффа.

3. Каждый нуклеотид состоит из сахара – дезоксирибозы, азотистого основания и Н₃РО₄.Нуклеотид с азотистым основанием А - адениловый, Т-тимидиловый, Г-гуаниловый, Ц-цитидиловый

4. Каждая нить ДНК – это полинуклеотид. Длинная цепь, в которой в строго определенном порядке расположены нуклеотиды. Они соединены между собой через углевод одного нуклеотида и Н₃РО₄ соседнего с помощью ковалентных фосфоэфирных связей, образуя сахарофосфатный остов.

5. Вторая цепь ДНК достраивается по принципу комплементарности.

Комплементарность (от lat. сomplementum – дополнение) – это принцип дополнения при котором пары нуклеотидов строго соответствуют друг другу, имеют одинаковый размер, в результате диаметр ДНК по всей ее длине одинаков. А=Т, Г≡Ц

6. Между нуклеотидами первой и второй цепи образуются водородные связи.

Цепи антипараллельны: 3^′конец одной цепи напротив 5′ конца другой.

7. ДНК находится в хромосомах, митохондриях, хлоропластах.

РЕПЛИКАЦИЯ ДНК.

Репликация ДНК - удвоение ДНК. Доказана в 1958г. Мезелсоном и Сталем.

1. Двойная спираль временно раскручивается под действием фермента хеликазы одновременно в нескольких местах.

Репликон (единица репликации) – участок между двумя точками репликации.

Репликативная вилка – расплетенный участок ДНК, в котором начинается репликация.

2. Разрываются водородные связи, но сохраняются фосфоэфирные.

3. Фермент ДНК- полимераза, в присутствии АТФ, непрерывно присоединяет нуклеотиды по принципу комплементарности от 5′→3^′ концу. Так синтезируется ВЕДУЩАЯ ЦЕПЬ, а от 3^′→5′ дочерняя часть молекулы синтезируется фрагментами Оказаки. Фрагменты Оказаки сшиваются вместе ДНК - лигазой. Так синтезируется ОТСТАЮЩАЯ ЦЕПЬ молекулы ДНК.

В результате репликация идет по полуконсервативному механизму: синтезируются 2-е молекулы ДНК, у каждой из которых одна половина молекулы - материнская, а другая вновь синтезированная - дочерняя.

Характеристика РНК:

1. РНК – нуклеиновая кислота, обеспечивающая процесс синтеза белка.

2. РНК - одноцепочечная молекула.

3. РНК – это полимер, состоящий из мономеров – рибонуклеотидов.

4. Каждый нуклеотид состоит из сахара – рибозы, азотистого основания и Н₃РО₄.Нуклеотид с азотистым основанием А - адениловый, Г-гуаниловый, Ц-цитидиловый, У – уридиловый(урацил вмасто тимина)

5. Каждая нить РНК – это полинуклеотид. Длинная цепь, в которой в строго определенном порядке расположены нуклеотиды. Они соединены между собой через углевод одного нуклеотида и Н₃РО₄ соседнего с помощью ковалентных связей.

6. РНК находится в ядрышке, рибосомах, цитоплазме, митохондриях, пластидах.

7. Существует 3 типа РНК:

· Матричная (мРНК) или информационная (иРНК);

· Рибосомальная (рРНК);

· Транспортная (тРНК).

Матричная (мРНК) или информационная (иРНК) (5% от всех видов РНК)

Синтезируется на ДНК и содержит информацию о структуре белка. Созревание мРНК происходит путем вырезания незначащих участков – интронов.

Рибосомальная (рРНК)(85% от всех видов РНК)

Синтезируется в ядрышке, образует активный центр рибосомы, где идет биосинтез.

Транспортная (тРНК)(10% от всех видов РНК)

Образуется в ядре на ДНК и переходит в цитоплазму. Они самые мелкие (70-100 нуклеотидов) имеет форму листа клевера с двумя активными участками:

1. триплет – АНТИКОДОН комплементарен триплету на иРНК;

2. АКЦЕПТОРНЫЙ УЧАСТОК - посадочный участок для аминокислоты.

АНТИКОДОН – последовательность оснований, строго соответствующая той аминокислоте, которую переносит данная тРНК.

1. универсальная петля, 2. дополнительная петля

АТФ - это нуклеотид, содержащий:

· азотистое основание АДЕНИН;

· сахар – рибозу;

· три фосфатные группы.

АТФ – универсальный переносчик энергии в биологических системах. Находится в цитоплазме. При отщеплении двух ее концевых фосфатных групп выход энергии на каждую из них составляет по 40кДж. Эти фосфатные группы соединены между собой высокоэнергетическими – МАКРОЭРГИЧЕСКИМИ связями.

Отщепление третьей фосфатной группы АТФ дает 13,8 кДж.

АТФ – аденозинтрифосфат.

АДФ - аденозиндифосфат.

АМФ - аденозинмонофосфат.

Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 521; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 45

Мы поможем в написании ваших работ!