Молекулярный уровень живого

1.

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ
УРОВЕНЬ ЖИВОГО

2.

Вещества, входящие в состав живых организмов

3.

Неорганические соединения
макроэлементы
(до 0,001%)
микроэлементы
(от 0,001 до 0,000001%)
Кислород
Углерод
Бор
Кобальт
Азот
Медь
Водород
Молибден
Фосфор
Цинк
Калий
Сера
Ванадий
Иод
Железо
Бром
Магний
Натрий
Кальций
Важнейшие химические элементы клетки

4.

Неорганические соединения
Значение:
• Участие в формировании и дальнейшей жизнедеятельности различных тканей.
• Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для
синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.).
• Ионы некоторых металлов (Mg, Са, Fe, Zn, Мо, Вг, Со) являются компонентами многих ферментов,
гормонов и витаминов или активируют их. Например, ион Fe входит в состав гемоглобина крови,
ион Zn — гормона инсулина. При их недостатке нарушаются важнейшие процессы
жизнедеятельности клетки.
• Помощь в регулировании осмотического давления в клетках.
• Непосредственное участие в метаболизме (обмен веществ), превращении и усвоении веществ.
• Поддержание водно-солевого и кислотно-щелочного балансов.
• Поддержание работы иммунной системы.

5.

Функции воды
• Вода
является хорошим растворителем. Вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты,
основания) и неионные (сахара, простые спирты, аминокислоты). Вещества, хорошо растворимые в воде,
называются гидрофильными. Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называются гидрофобными (от
греч. phobos — страх). К ним относятся жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки.
• Вода обладает высокой теплоемкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном
повышении собственной температуры. Защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения
температуры.
• Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему
организму.
• Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объем и упругость клеток и тканей.
• Вода характеризуется поверхностным натяжением, которое возникает благодаря образованию водородных
связей между молекулами воды и молекулами других веществ. Благодаря силе поверхностного натяжения
происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.

6.

Органические соединения
Мономер – это небольшая молекула, которая может образовать химическую
связь с другими мономерами и составить полимер.
В свою очередь, полимер - цепь, состоящая из многочисленных звеньев –
мономеров.
Биополимеры – это природные вещества естественного происхождения,
формирующиеся в живых организмах и являющиеся основой всего живого.
Полимеры универсальны, так как построены по одному плану у всех живых
организмов, независимо от видовой принадлежности.

7.

Органические соединения. Углеводы.
Углеводы - это одна из основных групп органических соединений, которые входят в
состав клеток живых организмов.

8.

Органические соединения. Углеводы.
Моносахариды (простые сахара) – самая простая форма сахаридов, бесцветные
вещества, имеющие сладкий вкус, хорошо растворимы в воде.
Дисахариды – сложные углеводы, содержащие две молекулы моносахаридов,
хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.
Полисахариды – сложные углеводы, состоящие из большого числа мономеров –
простых сахаров. Не растворимы в воде и не имеют сладкого вкуса.

9.

Органические соединения. Углеводы.
Функции углеводов:
1. Энергетическая – Углеводы являются основным источником энергии для организма. При
расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия (1 г углеводов – 17,6 кДж энергии)
(глюкоза, сахароза)
2. Структурная (строительная) – является важным структурным компонентом клеточных стенок многих
одноклеточных, грибов и растений, покровов членистоногих (целлюлоза, муреин, хитин)
3. Запасающая – при избытке углеводов они накапливаются в клетке в качестве запасных веществ
(крахмал, гликоген) и при необходимости используются в качестве энергии.
4. Входят в состав более сложных органических веществ
Рибоза – в состав РНК, АТФ, витаминов группа В
Дезоксирибоза- -в состав ДНК
Фруктоза – входит в состав сахарозы, других полисахаридов
Галактоза – входит в состав полисахаридов: слизей, агар-агара, олигосахаридов

10.

Органические соединения. Липиды.
Липиды — обширная группа жиров и жироподобных веществ, которые
содержатся во всех живых клетках. Большинство гидрофобны, практически
нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях
(бензин, хлороформ, эфир и др.).
• Нейтральные жиры (жиры, масла).
• Воска (покрывают кожу, шерсть, перья животных, листья и стебли растений).
• Фосфолипиды (компонентом клеточных мембран).
• Липопротеиды – соединения с белками.
• Гликолипиды – соединение с углеводами.

11.

Органические соединения. Липиды.
Функции липидов.
1.
Энергетическая. При полном окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии.
2.
Запасающая. Запасающее вещество у животных, а также у некоторых растений.
Источник воды (при окислении 1 г жира образуется более 1 г воды).
3.
Защитная. Низкая теплопроводность, т. е. служат для теплоизоляции организмов.
4.
Строительная. Компонент клеточных мембран (фосфолипиды, липопротеины,
гликолипиды, холестерин).
5.
Регуляторная. Многие производные липидов (например, гормоны коры надпочеч-
ников, половых желез, витамины A, D, Е) участвуют в обменных процессах, происходящих
в организме.

12.

Органические соединения. Белки.
Аминокислоты – органические вещества, которые являются строительным
материалом для белков.

13.

Органические соединения. Белки.
Соединяясь, аминокислоты образуют прочную пептидную связь.

14.

Органические соединения. Белки.
Белки – это полимеры, состоящие из аминокислот, соединенных пептидной
связью.

15.

Органические соединения. Белки.
Первичная структура – последовательность аминокислот, соединенных между
собой пептидными связями.

16.

Органические соединения. Белки.
Вторичная структура – полипептидная цепь, скрученная в спираль, которая
удерживается с помощью водородных связей.

17.

Органические соединения. Белки.
Третичная структура – спираль, уложенная в виде шара (глобулы) разнообразными
связями.

18.

Органические соединения. Белки.
Четвертичная структура – комплекс, состоящий из нескольких глобул.

19.

Органические соединения. Белки.
Денатурация – процесс нарушения природной структуры белков.
Причины:
1.
Температура
2.
Химические вещества (например, кислоты, щелочи)
3.
Радиация
4.
Ультрафиолетовое излучение
5.
Механическое воздействие (встряхивание)

20.

Органические соединения. Белки.
Ренатурация- способность белков вернуться в естественную форму.

21.

Органические соединения. Белки.
Функции белков
1. Структурная. Белки являются неотъемлемой составляющей всех клеток, всех тканей всех живых
организмов (В составе цитоплазматических мембран, цитоскелет клетки. Белок коллаген является
основным элементом хрящей и сухожилий. Кератин – важнейший структурный компонент перьев, ногтей,
рогов, волос, копыт у животных. В составе связок, лёгких, в стенках артерий белок эластин).
2. Ферментативная, или каталитическая. Способны ускорять химические реакции, выступая в
роли катализаторов (ферментов). Например, фермент амилаза расщепляет крахмал до глюкозы пока мы
прожевываем пищу, пепсин в составе желудочного сока расщепляет белки, липаза – жиры.
3. Сократительная, или двигательная функция. В основе работы мышц, а также внутриклеточных
сокращений
лежит
способность
изменять
свои
размеры
белков актина и миозина. А белок тубулин обеспечивает перемещение хромосом при делении клетки,
движение ресничек и жгутиков эукариотических клеток.

22.

Органические соединения. Белки.
Функции белков
4. Транспортная функция. Многие белки обладают способностью легко присоединять к себе различные вещества,
переносить
и
легко
отдавать
в
нужном
месте.
Гемоглобин
эритроцитов
позвоночных
животных
связывает и переносит кислород.
5. Защитная. Белки – иммуноглобулины (антитела), которые подавляют деятельность чужеродных антигенов. Тем
самым обеспечивая иммунный ответ. Например, от вирусных инфекций защищает белок интерферон. А от чрезмерной
потери крови– фибриноген, тромбопластин и тромбин. Обеспечивая её свёртывание.
6. Регуляторная. Пептиды и белки могут выполнять и роль гормонов, изменяя скорость протекания различных
физиологических процессов. Инсулин и глюкагон поддерживают постоянную концентрацию глюкозы в крови.
7. Сигнальная функция. Обеспечивают приём сигналов из внешней среды и передают полученную информацию в
клетку.
8. Энергетическая функция. В крайних случаях белки могут выступать и всего лишь источником энергии для
организма. Но происходит это только тогда, когда расходовались все углеводы и жиры. Как и углеводы, белки при
расщеплении 1 грамма дают 17,6 кДж энергии.

23.

Органические соединения. АТФ.
Аденозинтрифосфат (АТФ) – это нуклеотид, который является универсальным источником энергии для всех
биохимических процессов, протекающих в живых клетках.
Рис. 21. Строение молекулы АТФ

24.

Органические соединения. АТФ.
Фосфатные
группы
соединены
между
собой
двумя
так
называемыми макроэргическими связями. При гидролизе АТФ, когда такие связи
разрываются, выделяется в четыре раза больше энергии, чем при разрыве обычных
химических связей.