Схема взаимодействия фермента с субстратом.

Субстрат и фермент образуют специфический комплекс.

Молекула белка фермента больше молекулы вещества,

на которое фермент действует. Вот почему не вся моле-

кула фермента, а лишь его активный центр структурно

соответствует молекуле субстрата.

Углеводы.

Термин "углеводы" введен русским химиком К. Шмидтом в 1844г.

Углеводы - органические соединения, состоящие из углерода, во­дорода, кислорода. В живой клетке содержится 1-2, иногда до 5% углеводов. Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание в некоторых случаях достигает до 90% сухой массы (клубни картофеля, семена и т.д.).Углеводы, имеющие биологическое значение, делятся на 3 класса: моносахариды, дисахариды и полисаха­риды.

Монасахара бесцветные, сладкие, легко растворяются в воде, кри­сталлизуются. В названии используется суффикс "оз" (глюкоза, сахаро­за. Общая (эмпирическая) формула углеводов - моносахаридов С_n(H₂O)_n. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахарида различают триозы (3 атома), тетрозы (4 атома), пентозы (5 атомов), гексозы (6 атомов). В природе наиболее часто встречаются пентозы и гексозы. Из гексоз наиболее важны глюкоза и галактоза. Глюкоза необходимый компонент крови, снижение ее количества влечет за со­бой немедленное нарушение жизнедеятельности нервных и мышечных клеток. Галактоза входит в состав лактозы - молочного сахара, а так­же некоторых полисахаридов. Галактоза в печени и других органах превращается в глюкозу. Пентозы это рибоза и дезоксирибоза, которые входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ.

Дисахариды.Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, то такое соединение носит название дисахарида. Дисахариды образуются при соединении двух моносахаридов с выделением молекулы вода. Чаще всего объединяются гексозы. Общая (эмпирическая) формула дисахаридов С₁₂Н₂₂О_11. К этому классу относится сахароза и мальтоза у рас­тений, а также лактоза у животных. Сахароза - тростниковый или свекловичный сахар, состоит из одной молекулы глюкозы и одной мо­лекулы фруктозы. Играет огромную роль в питании многих животных и человека. Мальтоза - состоит из двух молекул глюкозы. Мальтоза -основной структурный элемент крахмала и гликогена. Лактоза - моло­чный сахар, имеет в составе глюкозу и галактозу. Это важнейший уг­левод и поэтому является источником энергии для детенышей млекопитающих.

Полисахариды- макромолекулы, несладкие, нерастворимые или плохо растворимые в воде, не кристаллизуются. С увеличением числа мономеров растворимость полисахаридов падает. Полисахариды образу­ются путем соединения большого числа моносахаридов с потерей со­ответствующего числа молекул воды. Их общая (эмпирическая) формула (С₆Н₁₀О₅)_n. Наибольшее биологическое значение имеют полисахариды крахмал, гликоген, целлюлоза.

Крахмал - резервный полисахарид растений. Находится в виде зернышек. По химической структуре он на 10-12% состоит из амилозы, и на 80-90% из амилопектина. Количество остатков глюкозы исчисля­ется несколькими тысячами. Гликоген - резервный полисахарид живот­ных и человека, а также грибов. В значительных количествах накап­ливается в печени, мышцах, сердце и других органах. Является поставщиком глюкозы в кровь. По структуре напоминает крахмал, но разветвлен сильнее. Молекула гликогена состоит примерно из 30000 остатков глюкозы. Целлюлозаглавный структурный полисахарид клеточных оболочек растений. В среднем 20-40% материала клеточной стенки составляет целлюлоза, а хлопок почти полностью состоит из нее. По своей структуре линейный полимер. Имеет неразветвленную цепочку полисахаридов. Хитин по своей структуре и функции очень близок к целлюлозе. Он входит в состав клеточных стенок грибов, выполняя опорную функцию, а также встречается у отдельных групп животных (особенно у членистоногих) в качестве важного компонента их нару­жного скелета.

Основные функцииуглеводов.

Энергетическая. Углеводы служат основным источником энергии для организма: при окислении 1г углеводов высвобождается 17,6 кДж эне­ргии.

Структурная. Во всех тканях и органах обнаружены углеводы и их производные. Целлюлоза образует клеточные стенки растительных клеток, хитин - наружный скелет членистоногих. Углеводы в соединении с белками (гликопротеиды) входят в состав костей, хрящей, сухожилий, связок.

Запасающая. В организме и клетке углеводы способны накапливаться в виде крахмала у растений и гликогена у животных, которые расходую­тся по мере возникновения потребности в энергии. При полноценном питании в печени может накапливаться до 10% гликогена, а при неб­лагоприятных условиях его содержание может снижаться до 0,2% мас­сы печени.

Липиды.

Липиды - это обширная группа органических соединений, которые содержатся во всех живых клетках. Они нерастворимы в воде, но хоро­шо растворимы в неполярных органических растворителях (эфир, бен­зол, хлороформ и др.). В зависимости от химической природы липиды разделяют на жиры и липоиды.

Жиры - представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Содержание жиров в клет­ке колеблется от 5% до 15% массы сухого вещества, а в клетках под­кожной жировой клетчатки - до 90%.

Липоиды - жироподобные вещества, к которым относятся фосфолипиды, стериды, воскообразные соединения, а также жирорастворимые вещества: пигменты (хлорофиллы, каротины),некоторые витамины (А,Д, Е,К).

Особенно биологически важными жироподобными веществами явля­ются фосфолипиды. Это также сложные соединения глицерина и жирных кислот. От настоящих жиров они отличаются тем, что содержат остаток фосфорной кислоты. Они основные компоненты мембран клеток.

Гликолипиды состоят из углеводов и липидов. Особенно их много в составе ткани мозга и нервных волокон.

Липопротеиды представляют собой комплексные соединения раз­личных белков с жирами. Липопротеидом лецитином богаты нервная ткань, яичный желток, семена подсолнечника, зародыши пшеницы.

Функции:

Энергетическая - одна из основных функций жиров. В ходе расщепле­ния 1г жиров до углекислого газа и воды освобождается большое количество энергии - 38,9 кДж, что примерно в 2 раза больше по сравнению с углеводами и белками.

Структурная. Липиды принимают участие в построении мембран кле­ток всех органов и тканей.

Запасающая. Жиры являются своего рода "энергетическими консерва­ми", накапливаясь в жировой ткани животных, в плодах и семенах растений.

Защитная. Липиды защищают органы от механических повреждений.

Напр., почки окутаны мягким жировым "футляром".

Теплоизоляционная. Вследствие плохой теплопроводности жир спосо­бен выполнять функцию теплоизолятора, предохраняющим животных от переохлаждения.

Принимают участие в создании водоотталкивающих покровов у живо­тных. Напр., у уток жир выделяет кобчиковая железа и смазывает перья.

Подкожный жир создает определенную эластичность кожи.

Жиры выполняют еще множество различных функций в клетке и организме. Жир - поставщик так называемой эндогенной воды: при окис­лении 100г жира выделяется более 100 мл. воды. Благодаря такой во­де существуют многие пустынные животные (верблюды, тушканчики).

Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты - природные высокомолекулярные органиче­ские соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной (генетической) информации в живых организмах.

Нуклеиновые кислоты открыты в 1869 г. швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Мишер обнаружив в лейкоцитах новое химическое вещество, назвал его нуклеином (от лат."nucleus"- ядро). Термин "нуклеиновые кислоты" был предложен намного позже (в 1889г).

В природе существует два вида нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК).

ДНК находится преимущественно в хромосомах ядра клетки. Од­нако небольшое количество ДНК содержится в митохондриях и хлоропластах, где обеспечивает автономный синтез белка. РНК находится в ядрышках, рибосомах, митохондриях, пластидах и цитоплазматическом матриксе.

Содержание ДНК в клетках особей одного вида строго постоян­но, а содержание РНК значительно колеблется.

Функциональная роль ДНК и РНК различна: ДНК является храни­телем наследственной информации; различные же виды РНК участвуют в процессах синтеза белка.

В состав клеточных организмов ( про- и эукариот ) входят оба типа нуклеиновых кислот, а вирусы содержат нуклеиновые кислоты одно­го типа ДНК или РНК.

Нуклеиновые кислоты это биополимеры, состоящие из мономеров, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид состоит из трех компо­нентов: остатка фосфорной кислоты, моносахарида (дезоксирибозы или рибозы) и азотистого основания.

Название азотистых оснований определили название нуклеотидов: адениловый (А),гуаниловый (Г), тимидиловый (Т), цитидиловый (Ц), уридиловый (У).