Структура органических молекул клетки
Белки – гетерополимеры из аминокислот
Пептидная связь
Протеиногенные аминокислоты
Заменимые и незаменимые аминокислоты
Первичная структура белка
Вторичная структура белка
Кератин – белок из альфа-спирали
Фиброин – белок из бета-складок
Третичная структура белка
Связи в третичной структуре белка образуются за счет взаимодействия радикалов в одной цепочке белка
Четвертичная структура белка
Денатурация и ренатурация
Функции белков
Структурные белки
Белки-гормоны
Белки-рецепторы
Внутриклеточная передача сигналов
Белки-каналы
Дыхательные пигменты
Транспортные белки
Защитные белки
Сократительные белки
Белки-токсины
Белки-ферменты
Активный центр фермента
Активация ферментов в клетке путем фосфорилирования
Скорость ферментативной реакции. Зависимость от t и pH
Скорость ферментативной реакции. Зависимость от концентрации фермента и субстрата
Углеводы
Строение моносахаридов
Строение молекулы глюкозы
Образование гликозидной связи
Строение дисахаридов
Восстанавливающая способность сахаров
Полисахариды – это гомополимеры глюкозы
Функции углеводов
Липиды
Жирные кислоты
Триглицериды
Холестеролы
Гликолипиды
Функции липидов
Нуклеиновые кислоты
Соединение нуклеотидов
Структура ДНК
Физические параметры ДНК
Виды РНК
Энергетический обмен
Участники
Этапы катаболизма
Использование других соединений
Гликолиз
Гликолиз
Цикл Кребса
Мнемонические правила
Окислительное фосфорилирование
Химический термогенез
Окисление липидов
Окисление глицерина
Окисление жирных кислот
10.55M
Category: biologybiology

Структура органических молекул клетки

1. Структура органических молекул клетки

2.

3. Белки – гетерополимеры из аминокислот

Аминокислоты – мономеры белка
Белок – это цепочка различной длины из 20 различных
аминокислот, собранных в разном соотношении и
порядке
Каждая аминокислота имеет атом углерода, с которым
связаны
• Карбоксильная группа
• Аминогруппа
• Атом водорода
• Радикал
Все аминокислоты имеют разные радикалы
Общая формула аминокислоты

4. Пептидная связь

Пептидная связь возникает между
аминогруппой одной и карбоксильной группой
другой аминокислоты
При образовании пептидной связи выделяется
вода
Две объединенных аминокислоты называют
дипептид, если таких аминокислот много, то
образуется полипептид.
Средняя длина 1 аминокислоты 0,3 нм, масса –
120 г/моль

5. Протеиногенные аминокислоты

6. Заменимые и незаменимые аминокислоты

7. Первичная структура белка

Первичная структура белка – это последовательность из
аминокислот, которые его образуют
Закодирована в генетическом коде (образуется в
результате транскрипции)
Образована пептидными связями
В таком виде белки не работают, однако, именно из-за
аминокислотного состава зависит дальнейшая укладка
белка

8. Вторичная структура белка

β - складки
Образуется за счет водородных
связей между недалеко
расположенными пептидными
группами
Примеры
пептидных
групп
2 вида: α-спирали и β - складки
В таком виде могут
функционировать некоторые
структурные белки
α-спираль

9. Кератин – белок из альфа-спирали

10. Фиброин – белок из бета-складок

11. Третичная структура белка

Образуется глобула за счет взаимодействия
радикалов
Связи образуются внутри одной
полипептидной цепочки
Отдельные фрагменты глобулы могут иметь
вторичную структуру
Белки могут функционировать в таком виде

12. Связи в третичной структуре белка образуются за счет взаимодействия радикалов в одной цепочке белка

13. Четвертичная структура белка

Взаимодействие глобул (т.е.
нескольких полипептидных
цепочек)
Связи образуются между
радикалами
Каждая отдельная полипептидная
цепочка в таком случае
называется субъединицей
Пример - гемоглобин

14. Денатурация и ренатурация

15. Функции белков

Белки выполняют множество функций
Ферменты могут иметь только белковую
природу (но, не все белки являются
ферментами)
Рецепторы могут быть только белками (или
комплексом белков с чем-то)
Энергетическая функция белков минимальна
и они сжигаются организмом в последнюю
очередь
Энергетический выход при сгорании 1 г белка
равен углеводному: 4,1 ккал или 17,2 кДж

16. Структурные белки

17. Белки-гормоны

Инсулин
Соматотропин

18. Белки-рецепторы

19. Внутриклеточная передача сигналов

20. Белки-каналы

21. Дыхательные пигменты

22. Транспортные белки

Альбумины
Аполипопротеины
в хиломикронах

23. Защитные белки

24. Сократительные белки

25. Белки-токсины

Ботулотоксин
Тетанроспазмин
https://io9.gizmodo.com/5915470/10-of-thedeadliest-proteins-on-earth

26. Белки-ферменты

Ферменты – это белки, специализирующиеся на проведении химической реакции
Один фермент выполняет только одну химическую реакцию, ускоряя ее в тысячи раз (а иногда в принципе
делая возможной)
Вещество – взаимодействующее с ферментом – субстрат, а то, что образуется после химического превращения –
продукт
Субстрат взаимодействует с определенным участком фермента: активным центром, который подходит к
субстрату как ключ к замку
Кофермент – это необязательный участник процесса, который не изменяется в ходе химического превращения
Для проведения некоторых ферментативных реакций кофермент необходим

27. Активный центр фермента

28.

29. Активация ферментов в клетке путем фосфорилирования

30. Скорость ферментативной реакции. Зависимость от t и pH

31. Скорость ферментативной реакции. Зависимость от концентрации фермента и субстрата

32. Углеводы

Молекула сахаров содержит
несколько гидроксильных
групп, а также одну
альдегидную или
карбонильную группу
Альдозы содержат
альдегидную группу (глюкоза,
галактоза, рибоза,
дезоксирибоза)
Кетозы содержат
карбонильную группу
(фруктоза)
В растворе сахара приобретают
циклическую форму (α или β)
Образуются в ходе фотосинтеза
или в гладкой ЭПС животных

33. Строение моносахаридов

Пентозы
Гексозы

34. Строение молекулы глюкозы

35. Образование гликозидной связи

36. Строение дисахаридов

Мальтоза

37. Восстанавливающая способность сахаров

https://www.youtube.com/watch?v=zEaaVALgW0c

38. Полисахариды – это гомополимеры глюкозы

Целлюлоза – полимер из β-глюкозы.
Структурная единица клеточной стенки
растений
Крахмал - полимер из α-глюкозы.
Основное запасное вещество растений
Гликоген – более разветвленный
полимер из α-глюкозы.
Основное запасное вещество животных
и грибов

39. Функции углеводов

Главная функция – энергетическая.
Энергетический выход при сгорании 1
г углеводов равен 4,1 ккал или 17,2
кДж
Энергетическая
Запасающая
Углеводы
Структурная
Осморегуляция
крови
Примеры структурной функции:
клеточные стенки
Повышение уровня глюкозы в крови
приводит к диабету
Запасающая: сохранение полимеров
глюкозы прозапас
Углеводы НЕ имеют гормональной
функции

40. Липиды

Гидрофобные вещества клетки, образуются
в гладкой ЭПС
Жирные кислоты
Триглицериды
Фосфоглицериды
Производные холестерина (стероиды)

41. Жирные кислоты

42. Триглицериды

Мицеллы
Липосомы

43. Холестеролы

Функции холестерола
1. Структурная – входит в состав мембран, повышая
их вязкость и жесткость.
2. Связывание полиненасыщенных жирных кислот и
их транспорт между органами и тканями в составе
липопротеинов низкой и высокой плотности.
3. Является предшественником желчных кислот,
стероидных гормонов (кортизола, альдостерона,
половых гормонов) и витамина D.

44. Гликолипиды

45. Функции липидов

Запасающая и энергетическая функции: при
сжигании 1 г жиров образуется 9,3 ккал или
38,9 кДж энергии. Однако, организм расходует
жиры во вторую очередь
Запасающая (вода
и энергия)
Энергетическая
Защитная
Липиды
Структурная
Терморегуляция
Регуляторная
Защита и терморегуляция: подкожная жировая
клетчатка защищает от механических
повреждений и перепадов температур
(особенно у водных животных)
Образуют все мембраны клеток (структурная
функция)
Источник образования стероидных гормонов
(регуляторная функция)

46. Нуклеиновые кислоты

Включают ДНК и РНК
Состоят из нуклеотидов
Нуклеотид РНК
Каждый нуклеотид имеет азотистое
основание, сахар (пентозу) и остаток
фосфорной кислоты
ДНК включает сахар дезоксирибозу и
азотистые основания аденин, или цитозин,
или гуанин, или тимин
РНК включает сахар рибозу и азотистые
основания аденин, или цитозин, или гуанин,
или урацил
Нуклеотид ДНК

47. Соединение нуклеотидов

Цепочка нуклеотидов образована сахарофосфатным
остовом, с чередованием сахара и остатка фосфорной
кислоты. Один остаток присоединяется к 3 атому
углерода в сахаре, другой – к 5. Соответственно
свободные концы называют 3’ и 5’
Направление цепи важно, так как все ферменты
движутся в определенную сторону
Азотистое основание находится сбоку
Азотистые основания двух цепей при любых
взаимодействиях объединяются с помощью
водородных связей по принципу комплементарности.
В ДНК между А и Т всегда 2 водородных связи, а
между Г и Ц – 3.

48. Структура ДНК

Состоит из двух антипараллельных цепочек, объединенных
водородными связями, возникающими между азотистыми
основаниями.
Ширина ДНК (2 цепей) равна 0,2 нм
Длина одного нуклеотида – 0,34 нм
Масса нуклеотида – 345 г/моль
Можно найти линейные ДНК в ядре и кольцевые в
митохондриях и пластидах
Молекула ДНК обычно упакована с помощью белков и
образует хроматиды хромосом (что является синонимами,
если хромосома однохроматидная). При максимальной
компактизации хромосомы становится видно в световой
микроскоп.
Правило Чарграффа: В ДНК количество
А=Т, а Г=Ц
Функции: хранение и реализация генетической информации,
образование РНК

49. Физические параметры ДНК

50. Виды РНК

иРНК: матрица для синтеза белков
рРНК: входит в состав рибосом
тРНК: транспорт аминокислот к месту
синтеза белка
РНК: одноцепочечные нуклеиновые кислоты. Выделяют 3 основных вида РНК. Все они образуются
комплементарно ДНК. В РНК не встречается тимин, вместо него – урацил, комплементарный аденину

51. Энергетический обмен

52. Участники

Кофермент
Субстрат
Кофермент
Продукт
Кофермент
Пировиноградная кислота
Продукт гликолиза

53. Этапы катаболизма

1.
Подготовительный этап
Расщепление полимеров до мономеров
Иногда идет с затратой энергии
Происходит в органах пищеварительной
системы и в лизосомах
2. Бескислородный этап (гликолиз)
• В цитоплазме
3. Кислородный этап
• Цикл Кребса (в матриксе митохондрий)
• Окислительное фосфорилирование
Если кислородный этап провести невозможно
(анаэробные условия), то происходит
брожение

54. Использование других соединений

В качестве источника
энергии клетка может
использовать не
только глюкозу
Другие соединения
могут включаться в
обмен на разных
этапах

55. Гликолиз

• Происходит в цитоплазме
• Бескислородный этап
• 1 глюкоза распадается на 2 пирувата
(пировиноградная кислота, ПВК)
• Энергетический выход: 2 АТФ
• Дополнительно: 2 НАД*Н, которые
возможно использовать только в
кислородном этапе
НАД НАД+
НАДН НАД*Н НАДН+Н
Молочнокислое брожение

56. Гликолиз

+ 2 АТФ
+ 2 НАД•Н
2
Глюкоза
Пируват
Ключевой фермент гликолиза - фосфофруктокиназа
(регулирует скорость всего процесса)
В реакциях с фосфоглицераткиназой и пируваткиназой образуется АТФ
https://www.youtube.com/watch?v=PVEQUK4QX1Y

57. Цикл Кребса

• Первая часть кислородного этапа
окисления глюкозы
• Он же цикл трикарбоновых кислот
(ЦТК)
• Он же цикл лимонной кислоты
• Происходит в матриксе
митохондрий
• Окисляет 2 пирувата до углекислого
газа
• Продукт : 6 НАД*Н, 2 ФАДН2 и 2 АТФ
• НАДН и ФАДН2 – переносят
электроны и протоны на электронотранспортную цепь митохондрий
(ЭТЦ)

58.

Цикл трикарбоновых кислот
Происходит в матриксе митохондрий
пируват
СО2 + С2Н4О
Начинается с реакции: ОА +ацетилкоэнзим А
Итоги цикла трикарбоновых кислот:
(для 1 молекулы глюкозы)
1)6 СО2 (2 до цикла и 4 в цикле)
2)8 НАДН•Н (6 в цикле + ещё 2 до) и 2
ФАД•Н2
3)2 ГТФ ( могут превращаться в АТФ)
https://www.youtube.com/watch?v=G-LURhjHJD4

59. Мнемонические правила

ЩУКа съела ацетат, получается цитрaт,
Через цисaконитaт будет он изоцитрaт.
Вoдoрoды отдaв НАД, oн теряет СО2,
Этoму безмернo рaд aльфa-кетоглутaрaт.
Окисление грядет — НАД похитил вoдoрoд,
ТДФ, коэнзим А забирают СО2.
А энергия едва в сукциниле пoявилась,
Сразу АТФ рoдилась и oстался сукцинат.
Вот дoбрался он дo ФАДа — вoдoрoды тому надo,
Фумарат воды напился, и в малат oн превратился.
Тут к малату НАД пришел, вoдoрoды приобрел,
ЩУКа снoва oбъявилась и тихoнькo затаилась.
ЩУКу АЦЕТИЛ ЛИМОНил,
Но нарЦИСсА КОНь боялся,
Он над ним ИЗОЛИМОННо
АЛЬФА-КЕТОГЛУТАРался.
СУКЦИНИЛся КОЭНЗИМом,
ЯНТАРился ФУМАРОВо,
ЯБЛОЧек припас на зиму,
Обернулся ЩУКой снова.

60. Окислительное фосфорилирование

• Вторая часть кислородного этапа
• Происходит на кристах
митохондрий
• Электроны с НАДН (6 шт из цикла
Кребса и 2 шт из гликолиза) и
ФАДН2 (2 из цикла кребса)
транспортируются по электронотранспортной цепи митохондрий,
что приводит к закачке Н+ в
межмембранное пространство
• Н+ проходят через мембрану по
градиенту концентрации в матрикс
через АТФ-синтазу
• АТФ-синтаза крутится и соединяет
АДФ и фосфат
• Результат: еще 34 АТФ (всего 36 в
кислородном этапе)

61.

Электрон-транспортная цепь (ЭТЦ)
система трансмембранных белков и переносчиков электронов, которые передают
электроны от субстратов на кислород
на кристах митохондрий
Акцептор электронов – О2!!!
4 ферментативных комплекса :
Комплекс I
НАДН-дегидрогеназный комплекс
Комплекс II
Сукцинатдегидрогеназа
Комплекс III
Цитохром-bc1-комплекс
Комплекс IV
Цитохром c оксидаза
Ингибитор – цианистый калий
https://www.youtube.com/watch?v=emv0YTZKLWg

62.

Строение АТФ-синтазы
компонент FO — трасмембранный домен,
Состоит из 1а, 2 b, 9-12 c CE
компонент F1 — находится вне мембраны, в матриксе.
Состоит из 9 СЕ – 3α + 3β и γ, δ , ε
Бойер – модель вращающего катализа
3 каталитических центра на β-СЕ
Конформации:
О- открытое; Т – закрытое и L - неплотное
https://www.youtube.com/watch?v=fC58dHdomQw
1 оборот γ-СЕ = 3 АТФ
Антибиотик олигомицин ингибирует
АТФ-синтазу

63. Химический термогенез

При окислительном фосфорилировании не вся
энергия субстратов тратится на совершение
работы, а существенная часть рассеивается в виде
тепла, особые клетки организма умеют изменять
это соотношение с целью наработки тепла.
Клетки бурой жировой ткани, в отличие от белой жировой ткани бурые жировые клетки содержат большое
количество митохондрий. Во внутренней мембране митохондрий этих клеток имеется белок термогенин (до
15% от всех белков митохондрий).
При охлаждении организма бурые адипоциты получают сигналы по симпатическим нервам, и в них
активируется расщепление жира – липолиз. Окисление жиров приводит к получению большого количества
НАДН и ФАДН2, активизации работы дыхательной цепи и возрастанию электрохимического градиента, который
используется не для получения энергии, а для получения тепла.
Этот механизм активно используют младенцы и животные при выходе из спячки.

64. Окисление липидов

65. Окисление глицерина

66. Окисление жирных кислот

English     Русский Rules