Тема: "ОБМІН РЕЧОВИН ТА ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ"

Білки - високомолекулярні біологічні полімери, мономерами яких є амінокислоти.

Білкові молекули мають чотири рівні структурної організації:

• первинна (послідовність амінокислот, з’єднаних між собою поліпептидним зв’язком);
• вторинна (впорядковане розташування окремих ділянок поліпептидного ланцюга у вигляді спіралей або складок);
• третинна (скручування молекули вторинної структури у клубок);
• четвертинна (формується кількома молекулами третинної структури, утворюючи стійкий комплекс).

Біологічними функціями білків є:

• Структурна — білки входять до складу клітинних мембран, а також є основою цитоскелета, міжклітинного матриксу та деяких спеціалізованих тканин (колаген, кератин, еластин)
• Каталітична, або ферментативна — усі ферменти за своєю хімічною природою є білками або комплексами білків з низькомолекулярними небілковими сполуками, які прискорюють біохімічні процеси, що відбуваються в живих організмах (амілаза, каталаза, трипсин).
• Транспортна — білки зв’язують та здійснюють внутрішньоклітинний і міжклітинний транспорт молекул (гемоглобін, альбумін сироватки крові).
• Захисна — виконують функції імунного захисту завдяки здатності зв’язувати бактерії, токсини та віруси, протидіють кровотечі та тромбоутворенню, а також є захисним механічним бар’єром (тромбін, антитіла).
• Скорочувальна — білки беруть участь у скороченні й розслабленні м’язів, роботі серця, легенів, шлунка та інших внутрішніх органів (актин, міозин).
• Рецепторна — мембранні рецептори клітин, що відповідають за функції вибіркового впізнавання та приєднання окремих речовин, мають білкову природу.
• Регуляторна — гормони, медіатори та модулятори ендокринної, імунної та нервової систем є білками (інсулін, соматотропін).
• Запасна та травна функції — білки є найважливішими компонентами їжі, а також резервними, запасними речовинами (казеїн, яєчний альбумін).

Нуклеїнові кислоти — складні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди . До складу нуклеотиду може входити одна з п’яти нітратних основ: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц), тимін (Т) або урацил (У). Нітратна основа тимін міститься лише в ДНК, а урацил — лише в РНК.

Молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, сполучених між собою водневими зв’язками. ДНК міститься в ядрі клітини, мітохондріях, пластидах. Функція ДНК — збереження спадкової інформації та передача її нащадкам.

Молекули рНК є одноланцюговими, однак можуть утворювати водневі зв’язки всередині молекули. Вони значно коротші за ДНК. Існує кілька видів РНК, що відрізняються за розмірами, структурою та функціями:

• рибосомні РНК (рРНК) — 80 %, входять до складу рибосом, беруть участь у трансляції;
• транспортні РНК (тРНК) — 16-18 %, транспортують певні амінокислоти до рибосоми та включають їх в утворення поліпептидного ланцюга; молекула за формою нагадує листок конюшини;
• інформаційні, або матричні РНК (іРНК, мРНК) — 2-4 %, синтезуються в ядрі клітини на матриці одного з ланцюгів ДНК, тобто є комплементарними певному її фрагменту; далі РНК транспортується у цитоплазму і сама стає матрицею для синтезу білків.

РНК міститься в ядрі, цитоплазмі, рибосомах, мітохондріях, пластидах.

Отже, ДНК зберігає інформацію про структуру всіх білків, а РНК забезпечують зчитування і застосування цієї інформації під час синтезу білка в рибосомах.

У природі вуглеводи утворюються рослинами та деякими мікроорганізмами в процесі фотосинтезу. В організмах рослин та тварин вуглеводи задіяні в багатьох процесах і виконують важливі функції:

• енергетичну — під час окиснення вуглеводів у процесі клітинного дихання вивільняється енергія, що застосовується у різних процесах (глюкоза, сахароза);
• структурну — є основними структурними компонентами клітинних стінок рослин (целюлоза) та грибів (хітин);
• запасаючу — полісахариди відкладаються у тканинах (крохмаль — у рослин, глікоген — у тварин і грибів), вивільняючи в разі необхідності глюкозу;
• захисну — слиз, багатий на вуглеводи, змащує і захищає стінки органів (шлунка, кишечнику, бронхів) від механічних та хімічних впливів; полісахариди утворюють покрив, що захищає тіло зовні (зовнішній скелет із хітину членистоногих);
• рецепторну — виконують роль рецепторів у складі глікопротеїнів клітинних мембран;
• осмотичну — беруть участь у регуляції осмотичного тиску в організмі (глюкоза у крові).

За структурою молекул поділяють на прості (моносахариди) та складні (оліго- та полісахариди).

Значення і природні джерела моносахаридів: рибоза входить до складу ДНК, ряду коферментів, глікозидів та антибіотиків; глюкоза — у вільному стані він міститься у фруктах, рослинних соках, лімфі, крові та ін.; є основним джерелом енергії для більшості організмів; фруктоза міститься у фруктах, меді, входить до складу олігосахаридів (сахароза, рафіноза) та полісахаридів (інулін).

Значення і природні джерела олігосахаридів: лактоза, або молочний цукор, складається із залишків галактози та глюкози; міститься в молоці (до 5 %); сахароза, тростинний або буряковий цукор — складається із залишків глюкози та фруктози; міститься в стеблах коренях, бульбах і плодах рослин.

Значення і природні джерела полісахаридів: крохмаль — є продуктом фотосинтезу зелених рослин; відкладається в коренях, бульбах (картопля) та насінні; глікоген — одне з найважливіших джерел енергії для тваринних організмів; міститься в печінці та скелетних м’язах; целюлоза, або клітковина — є основним компонентом оболонки рослинних клітин, надає механічної міцності рослинним тканинам.

Ліпіди, або жироподібні речовини — це природні органічні сполуки, характерною ознакою яких є нерозчинність у воді та інших полярних розчинниках та здатність до розчинення в неполярних рідинах. Прості ліпіди є переважно естерами різних спиртів та жирних кислот (жири, стероїди та воски). Складні є естерами жирних кислот і спиртів й містять додаткові (наприклад, фосфатні) групи (фосфоліпіди, гліколіпіди та сульфаліпіди).

Ліпіди містяться в усіх клітинах живих організмів і беруть участь у різних фізіологічних та біохімічних процесах.

Біологічними функціями ліпідів є:

• структурна — фосфоліпіди беруть участь у побудові клітинних мембран;
• енергетична — під час розщеплення 1 г жиру вивільняється вдвічі більше енергії, ніж під час окиснення такої ж кількості білків і вуглеводів;
• запасальна — у рослин відкладаються про запас олії, у тварин — жири; надлишок вуглеводів і білків також може перетворюватися на жири й відкладатися про запас;
• теплоізоляційна — жирові капсули внутрішніх органів тварин та підшкірна жирова клітковина завдяки низькій теплопровідності запобігають утратам тепла;
• електроізоляційна — сфінгомієліни та глікосфінголіпіди мієлінових клітин нервової тканини ізолюють деякі нейрони, що пришвидшує проходження нервового імпульсу;
• регулятивна — статеві гормони та гормони надниркових залоз є ліпідами; частина вітамінів є жиророзчинними (A, D, Е, К);
• захисна — воски захищають рослин від утрати води, жири навколо внутрішніх органів тварин захищають від механічних впливів.