к каким полимерам относятся белки
Биология. 9 класс
Среди органических соединений клетки белки являются наиболее важными. Содержание белков в клетке колеблется от 20% до 40 %.
Белки – это высокомолекулярные органические соединения, которые состоят из углерода, водорода, кислорода, серы и азота, а также в состав может входить фосфор и катионы металлов.
Белки являются биополимерами, которые состоят из мономеров аминокислот. Их молекулярная масса варьируется от нескольких тысяч до нескольких миллионов, в зависимости от количества аминокислотных остатков.
В состав белков входит всего 20 типов α-аминокислот из 170, найденных в живых организмах.
Аминокислоты – органические соединения, в молекулах которых одновременно присутствует аминогруппа (-NH2) с основными свойствами, карбоксильная группа (-COOH) с кислотными свойствами и радикал (R), у разных аминокислот имеет различное строение.
Важнейшим химическим свойством аминокислот является их способность соединяться друг с другом посредством пептидной связи. Пептидная связь – это ковалентная азот-углеродная связь, которая образуется при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты.
Если соединяется много аминокислот, то образуется полипептидная цепь.
Белки имеют особую структурную организацию, т.к. формируется в результате взаимодействия 20 типов α-аминокислот: первичная, вторичная, третичная и четвертичная (у некоторых белков) структуры.
1. Первичная структура – линейная последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи, уникальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функции.
2. Вторичная структура – упорядоченное свертывание полипептидной цепи в спираль (или складчатая структура). Витки спирали или складки укрепляются водородными связями, возникающими между карбоксильными группами одних витков спирали и аминогруппами других витков.
3. Третичная структура – укладка полипептидных цепей в глобулы, возникающая в результате возникновения химических связей (водородных, ионных, дисульфидных) и установления гидрофобных взаимодействий между радикалами аминокислотных остатков.
4. Четвертичная структура характерна для сложных белков, молекулы которых образованы двумя и более глобулами.
Для белковых молекул характерна денатурация, и обратный процесс ренатурация. Утрата белковой молекулой природной структуры называется денатурацией. Она может возникнуть при воздействии температуры, химических веществ, радиации, ионов тяжелых металлов и облучении. Денатурация бывает обратимая (если при денатурации не нарушены первичные структуры) и необратимая (если при денатурации нарушены первичные структуры). Процесс восстановления белковой молекулой природной структуры носит название ренатурация. Следовательно, все особенности строения белка определяются первичной структурой.
Белки выполняют до десятка функций, как в клетке, так и в организме. Функции определяется структурой и формой белковой молекулы. Структурную функцию выполняют белки, которые входят в состав биологических мембран.
Некоторые клетки организма способны сокращаться и перемещаться, благодаря наличию сократительных белков, в этом заключается их сократительная функция. К сократительным белкам относятся актин и миозин, которые вызывают сокращение мышц и сокращение мышечной ткани.
Ряд белков выполняет транспортную функцию (функцию переноса веществ из одного компартмента клетки в другой или между органами целого организма). Например, гемоглобин переносит кислород от легких к тканям, и углекислый газ от тканей в легкие. Эти белки имеют глобулярную структуру. В крови есть специальные транспортные белки – альбумины, которые переносят различные вещества. Сывороточный альбумин крови переносит как биологические активные вещества, так и жирные кислоты, и липиды. Белки-переносчики осуществляют перенос веществ через клеточные мембраны.
Специфические белки выполняют так называемую защитную функцию, они предохраняют наш организм от вторжения чужеродных организмов или чужеродных белков и от различных повреждений. К таким защитным белкам относятся антитела. То есть, они вырабатываются в ответ на чужеродные воздействия. Они взаимодействуют с микроорганизмами, попавшими в кровь, и их инактивируют. Другие белки – интерфероны, они специфически связываются с вирусами, инактивируют их и не дают возможность воссоздать им свою структуру, то есть размножиться внутри организма человека.
Фибриноген и тромбин предохраняют организм от кровопотери, образуя тромб. Фибриноген является примером белка промежуточного типа, поскольку он имеет фибриллярную структуру, но при этом растворим в воде.
В организме человека существует ряд белков, которые выполняют регуляторную функцию. К ним относятся различные гормоны белково-пептидной природы. Одним из таких гормонов является инсулин. Он вырабатывается поджелудочной железой и регулирует уровень глюкозы в крови.
Кроме этого к таким гормонам относится кальцитонин, который регулирует уровень кальция в крови костной ткани, а также так называемый соматотропный гормон, или соматотропин, который влияет на рост и развитие человека.
Белки могут быть запасными питательными веществами. Например, альбумин куриного яйца, казеин молока. В семенах многих растений, белки также могут выполнять запасающую функцию.
Белки могут выполнять в клетке или организме энергетическую функцию, поскольку при расщеплении одного грамма белков образуется 17,6 кДж энергии. Для этой цели белки используются в исключительных случаях – в качестве источника энергии обычно используется либо углеводы, либо липиды.
Список литературы:
1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005
3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.
4. Большой справочник по биологии/под ред. Т.В. Ивановой, Г.Л. Свиридовой. – М.: «Издательство Астрель», «Олимп», «Фирма «Издательство АСТ», 2000. – 448 с.: ил.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Википедия.
2. Школа цифрового века.
3. Youtube.com.
4. https://ege.sdamgia.ru
НАШИ ПАРТНЁРЫ
© Государственная образовательная платформа «Российская электронная школа»
Биологические полимеры — компонент всего живого
Какие вещества являются ими?
Состоят они изаминокислот, формирующих всевозможные вещества. Ихсостав предопределен вгенетическом коде, над изучением которого уже давно активно работают ученые совсего мира.
Взависимости отпоследовательности мономеров, выделяют регулярные инерегулярные вещества. Крегулярным относятся тебиополимеры, вчьих молекулах периодически повторяется определенная группа мономеров (аминокислот). Посути, мономеры это своеобразные строительные единицы организма, которые позволяют достичь столь высокого разнообразия существующих биополимеров. Именно засчет такого многообразия исуществует огромное количество различных живых существ.
Какие вещества ими являются? Один изшироко распространенных регулярных биологических полимеров— полисахарид. Это разветвленные молекулы, связанные между собой при помощи гликозидных соединений. Речь идет отаких элементах, как гликоген, хитин, целлюлоза, крахмал идругие.
Кслову, последние два вещества имеют абсолютно одинаковый химический состав, отличающийся лишь структурой. Интересен тот факт, что такое, казалосьбы, небольшое отличие играет важную роль. Например, целлюлоза нерастворяется вводе инеусваивается организмом человека. Авот крахмал, наоборот, нетолько водорастворим, ноилегко усваивается.
Стебли множества растений, атакже скелет животных всвоем составе содержат различные полисахариды.
Белки ‒ нерегулярные биополимеры
Самый распространенный вид нерегулярных биополимеров— белки. Они содержатся вовсех живых существах иявляются своеобразным строительным материалом. Именно благодаря имвозможно осуществление массы важных химических реакций, протекающих втеле.
Белки принимают активное участие вусвоении кислорода, атакже вразложении сахаров. Более того, они обеспечивают поступление питательных веществ вклетки, являются источником энергии иподдерживают работу иммунной системы.
Также, существует отдельный вид— сократительные белки, которые позволяют осуществлять двигательную функцию. Речь идет оразнообразных движениях, начиная собразования псевдоподий идвижения ресничек упростейших, закачивая сокращением мышц умногоклеточных организмов идвижением листьев растений.
Помимо этого, все существующие ферменты, ускоряющие химические процессы ворганизме, имеют белковую природу. Таким образом, они выполняют катализаторную функцию. Антитела, которые защищают отчужеродных соединений имикроорганизмов иподдерживают иммунную систему, также относятся кбелкам.
Ученые ведут активные исследования белковых полимеров. Полученные результаты позволяют синтезировать новые лекарства помассе направлений. Существующие методы синтеза дают возможность дополнять белки различными аминокислотами, получая соединения, несуществующие вприроде. Помимо этого, таким образом, добавляются различные маркеры, облегчающие проведение опытов иэкспериментов.
Один изнаиболее важных результатов работы ссинтезом биополимеров— это разработка метода добычи инсулина, атакже получение информации оструктуре таких веществ, как гемоглобин имиоглобин.
Ворганизме человека обнаружено пять миллионов различных типов белковых молекул, которые непросто рознятся между собой, ноиотличаются отподобных соединений удругих живых существ. Достигается такое разнообразие засчет всего лишь двадцати базовых аминокислот, которые соединяются вовсевозможных комбинациях. Всего вприроде насчитывается свыше 300 видов таких мономеров.
Многообразие белковых соединений необходимо было как-то классифицировать. Поэтому, ученые разделили ихнанесколько типов. Выделяют следующие разновидности белков, отличающихсяпо форме:
Также есть следующее разделение посоставу:
Кпротеидам также относятся инуклеиновые кислоты, которые посвоей сути относятся кполинуклеотидам.
Что такое нуклеиновые кислоты?
Основу данных веществ составляют мономерные единицы— нуклеотиды, которые включают всебя азот, углевод иостатки фосфорной кислоты. Исследования данного вида соединений человечество начало еще столетие назад.
Впервые подобное соединение удалось синтезировать измышц быка. Современем ученым удалось получить «чистые» соединения, всоставе которых небыло белка вовсе. Наданный момент классическим вариантом синтеза нуклеиновых кислот является обработка анионным детергентом разрушенных стенок клеток.
Нуклеиновая кислота— это одно изосновных веществ клеток, наряду суглеводами ибелками. Вчастности, они содержатся непосредственно вядре клетки. Найти ихможно уабсолютно всех живых организмов. Собственно, этим иобусловлено название, произошедшее отлатинского слова nucleus (ядро).
Посути, нуклеиновые кислоты— это химические элементы, служащие основой для всех организмов. Основная функция данных веществ— хранение ипередача информации. Именно они определяют рост, развитие инаследственные признаки живых существ.
Классическими примерами нуклеиновых кислот являются РНК иДНК, которые несут всебе генетическую информацию организма.
РНК— рибонуклеиновая кислота— побольшей части является одноцепочечными молекулами. Выделяют три вида РНК, различающихся посвоей структуре, местоположению ифункционалу:
Данные нуклеиновых кислот легко разрушаются под влиянием таких веществ, как щелочь, например. Авот ДНК, напротив, обладает устойчивостью кподобному воздействию.
Что такое ДНК?
ДНК— дезоксирибонуклеиновая кислота— это стойкая кразрушению структура, перманентно хранящая все необходимые данные отом или ином живом организме. Вчастности, вней содержится информация опоследовательности аминокислот, которые синтезирует клетка. Это химическое соединение было открыто еще в1869 году идосих пор полностью неизучено.
Еемолекулы представляют изсебядвуцепочечные полимеры сбольшой массой. Внешне они представляют собой закрученную вдвойную спираль последовательность элементов. Всостав ДНК входят четыре основных вещества:
Таким образом, существует два вида перекладин молекулы, составленные изтой или иной пары веществ. Особая форма молекулы обусловлена еедлиной. Для того чтобы компактно разместить ДНК, две молекулы закручиваются друг вокруг друга. Таким образом получается сократить размер цепочки в Этот процесс называется спирализацией.
Сами молекулы способны ксамопроизведению. Процесс образования новой ДНК посути является своеобразным раздвоением спирали надве ветви, вовремя которого происходит разрушение ферментами существующих связей между базовыми парами. Каждая полученная ветвь является частью новой ДНК, апоследовательность соединения базовых пар аналогична последовательности изначальной спирали.
Ученые активно работают над расшифровкой генетического кода, содержащегося вданном виде кислот. Результаты работы помогут понять принцип строения живых организмов, втом числе ичеловека. Более того, полученная информация может лечь воснову разработок технологии искусственного синтеза клеток стеми или иными предопределенными характеристиками.
Некоторые ученые придерживаются мнения, что путем внедрения всуществующий код ДНК определенной новой информации, можно изменить характеристики организма. Предполагается, что таким образом станет возможной нетолько борьба срядом заболеваний, ноиполное ихискоренение путем внедрения генетической устойчивости.