Элементный и групповой состав живого вещества

Современная масса биосферы огромна и составляет примерно 2∙10¹² т. Однако основная роль органического вещества (ОВ) заключается не в его количестве, а в исключительной биохимической активности, способности приводить в движение десятки химических элементов, концентрируя и рассеивая их. Более того – живое вещество и после своей смерти продолжает определять ход геохимических процессов.

Таблица 6.3

Групповой состав живого вещества, %

Живое вещество	Липиды	Белки	Углеводы	Лигнин
Зелёные растения	< 5,0	5–10	> 50	> 25
Фитопланктон	5–20	24–48	30–65	–
Зоопланктон	10–22			–
Бактерии		до 60		–

Живое вещество состоит из нескольких групп биомолекул сходного строения (табл. 6.3).Содержание компонентов в разных группах живого вещества отличается.Кроме приведённых в таблице главных компонентов в составе живой материи в малых количествах присутствуют нуклеиновые кислоты, пигменты и витамины.

Белки – важнейшие компоненты живой материи, входящие в состав клеточной ткани и участвующие в процессе биосинтеза.Растительное царство в основном строится из углеводов и только в незначительной степени из белков и жиров. Растения для восстановления своих структур и покрытия энергетических затрат на протекание биологических процессов синтезируют углеводы.

В мире животных все обстоит наоборот – белки в построении структуры их тел преобладают. Животные и человек синтезируют для себя белки, которые являются их основным структурным и функциональным материалом. Белки представляют собой вершину развития органической материи и вершину химического знания.

В молекулах белков заложены все функции живого организма:

- способность к росту и делению;

- способность к обмену с окружающей средой;

- принятие разнообразных форм за счет гибкости структурных элементов их молекул;

- наличие множества реакционных центров.

Белок – это резервуар для запасания и выделения веществ и энергии, физиологического и биологического дыхания, внутреннего и внешнего механического движения. Кирпичики, из которых строятся белки, – это аминокислоты (рис. 6.2). Это бесцветные кристаллические вещества с высокой температурой плавления (от 150 до 330^оС). Их химические свойства обусловлены наличием двух функциональных групп: (–NH₂) и (–СООН).

Рис. 6.2. Аминокислота

Почти все природные аминокислоты являются оптически активными, относятся к L-ряду, то есть вращают плоскость поляризации света влево. Организм человека и животных ассимилирует (усваивает) только L-аминокислоты.

Белки являются сложными полимерами, в состав которых входит до 30 аминокислот. Всё разнообразие белков обеспечивается разным порядком соединения этих кислот. Характерным элементом связи аминокислот является пептидная связь: две аминокислоты соединяются в молекулу через углерод кислотной группы и азот основной группы (СО–NH). Полипептидная цепь может содержать до 1000 аминокислотных остатков. Последовательность аминокислот в белке определяет генетический код организмов.

Макромолекулы белков и нуклеиновых кислот – этих биополимеров имеют форму спиралей, двойных спиралей, клубков. После отмирания организма белки быстро гидролизуются с образованием аминокислот, которые в отдельных случаях сохраняются в ископаемом органическом веществе.

Углеводы слагают большую часть растительного живого вещества. Их молекулярная формула С_n(Н₂О)_m. Углеводы делятся на две группы: мономерные – моносахариды С₆Н₁₂О₆ (глюкоза и др.) и полимерные (целлюлоза и др.) – продукты конденсации моносахаридов. Углеводы легко потребляются микроорганизмами, небольшая их часть сохраняется в осадочных породах.

Лигнин – инкрустирующие вещества, совместно с клетчаткой образующие древесную ткань высших растений. Относится к числу наиболее стабильных компонентов живого вещества. В основе химической структуры лигнина лежат ароматические кольца, обычно не синтезируемые животными. Лигнин синтезируется в растениях при дегидратации и конденсации ароматических спиртов.

Липиды и родственные им полимерные соединения являются обязательной составной частью всех клеток живых организмов. Это природные жиры. К липидам относятся животные жиры, растительные масла и воски.