Роль биополимеров в организме человека

Биополиме́ры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Биополимеры состоят из одинаковых (или разных) звеньев — мономеров. Мономеры белков — аминокислоты, нуклеиновых кислот — нуклеотиды, в полисахаридах — моносахариды.

Выделяют два типа биополимеров — регулярные (некоторые полисахариды) и нерегулярные (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые полисахариды).

*Значение белков в живой природе трудно переоценить. Это строительный материал живых организмов, биокатализаторы – ферменты, обеспечивающие протекание реакций в клетках, и энзимы, стимулирующие определённые биохимические реакции, т.е. обеспечивающие избирательность биокатализа. Наши мышцы, волосы, кожа состоят из волокнистых белков. Белок крови, входящий в состав гемоглобина, способствует усвоению кислорода воздуха, другой белок – инсулин – ответственен за расщепление сахара в организме и, следовательно, за его обеспечение энергией. Молекулярная масса белков колеблется в широких пределах. Так, инсулин – первый из белков, строение которого удалось установить Ф. Сэнгеру в 1953 г., содержит около 60 аминокислотных звеньев, а его молекулярная масса составляет лишь 12 000. К настоящему времени идентифицировано несколько тысяч молекул белков, молекулярная масса некоторых из них достигает 106 и более.

*В соответствии с природой углевода, входящего в их состав, нуклеиновые кислоты называются рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислотами. Общеупотребительными сокращениями являются РНК и ДНК. Нуклеиновые кислоты играют наиболее ответственную роль в процессах жизнедеятельности. С их помощью решаются две важнейшие задачи: хранения и передачи наследственной информации и матричный синтез макромолекул ДНК, РНК и белка.

*Биологическая роль полисахаридов

Крахмал. На его долю в пищевом рационе приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. Крахмал в организме человека является основным источником глюкозы. Крахмал составляет основную часть углеводов хлеба и хлебобулочных изделий, муки, различных круп, картофеля.

Гликоген является резервным углеводом животных тканей. Избыток углеводов, поступающих с пищей, превращается в гликоген, который откладывается в печени, образуя депо углеводов, используемых для различных физиологических функций — важная роль в регуляции уровня сахара в крови. Общее содержание гликогена около 500 г. Если углеводы с пищей не поступают, то запасы его исчерпываются через 12-18 часов. В связи с истощением резервов углеводов усиливаются процессы окисления жирных кислот. Обеднение печени гликогеном ведет к возникновению жировой инфильтрации, а далее — к жировой дистрофии печени.

Источники гликогена: печень, мясо, рыба.

Пектиновые вещества. Различают пектины и протопектины.Протопектин — соединение пектина с целлюлозой. Он содержится в клеточных стенках растений, в воде нерастворим. Жесткость незрелых плодов объясняется значительным содержанием в них протопектина. В процессе созревания протопектин расщепляется и плоды становятся мягкими, одновременно они обогащаются пектином.

Пектин является составной частью клеточного сока и отличается хорошей усвояемостью. Пектиновые вещества обладают свойством тормозить деятельность гнилостной микрофлоры кишечника. Пектин используется в лечебно-профилактическом питании для лиц, работающих со свинцом и другими токсическими веществами.

Пектиновые вещества содержатся в абрикосах, апельсинах, вишне, сливе, яблоках, груше, айве, тыкве, моркови, редисе.

Клетчатка (целлюлоза) образует оболочки клеток и является опорным веществом. Важная роль клетчатки в качестве стимулятора перистальтики кишечника, адсорбента стеринов, в том числе холестерина, препятствует обратному их всасыванию и выведению из организма. Клетчатка играет роль в нормализации состава микрофлоры кишечника, в уменьшении гнилостных процессов, препятствует всасыванию ядовитых веществ.

Клетчатка содержится: в картофеле (1 %), плодах и фруктах (0,5-1,3%), овощах (0,7-2,8%), гречневой крупе (2%).

Потребность углеводов в среднем равна 400-500 г/сутки, что составляет по отношению к белкам и жирам 1:1:4 (для детей) и 1:1,25:5 (для взрослых). При этом в общем количестве углеводов на крахмал должно приходиться 350400 г, на моно - и дисахари-ды— 50-100 г, на пищевые балластные вещества (целлюлозу и пектиновые вещества) —25 г.

Неумеренное потребление сахара способствует развитию кариеса зубов, нарушению нормального соотношения возбудительных и тормозных процессов в НС, поддерживает воспалительные процессы, способствует аллергизации организма.

Биосинтез белка и его роль в передаче наследственной информации.

Биосинтез белка происходит на рибосомах. Суть этого процесса заключается в том, что ген синтезирует белок, который идет на строение определенного органа, который контролирует данный ген. Биосинтез проходит в два этапа: транскрипция(считывание), трансляция(передача)

Этап 1. Транскипция. На этом этапе считывается поседовательность того гена, который будет синтезировать белок. К молекуле ДНК подходит фермент РНК-полимераза. Он подходит к той части молекулы, которая называется – промотор. Он расположен за несколько десятков нуклеотидов до конкретного гена. Получив информцию от фермента, промотор инициирует раскручиваение той части ДНК, где расположен ген. Затем, к одной из раскрученных цепей прилипают специфические белки и вдоль этой цепочки скользит РНК-полимераза. Фермент РНК-полимераза способствует присоеинению нуклеотидов. Фермент РНК-полимераза + белки – комплекс транскрипции. Таким образом рядом с одной из раскрученных цепочек синтезируется точная её копия. Эта вытянутая цепь из нуклеотидов – матричная РНК. От матричной РНК отделяются хвосты, которые не будут учавствовать в синтезе белка – сиквенирование РНК. Оставшаяся РНК называется информационной. Она отправляется на рибосому для синтеза белка. В иРНК последовательность нуклеотидов точно соответствует последовательности нуклеотидов конкретного гена, с которого она была считана. Для синтеза белка образуется несколько молекул РНК: иРНК, тРНК, рРНК.

Этап 2. Трансляция. ИРНК(информационная) – вытянутая цепь из нуклеотидов. Нуклеотиды в этой цепи собраны по три – кодируют определенную аминокислоту(триплеты или кодоны). Не все триплеты кодируют аминокислоты. Есть знаковые триплеты, подающие определенный сигнал в процессе синтеза белка. В связи с тем, что аминокислот меньше, чем триплетов(20-аминокислот, 64 триплета), несколько триплетов кодируют одну аминокислоту. ИРНК направляется на рибосому для синтеза белка. ТРНК – похожа на лист клевера или трилистник. У неё есть три нуклеотида(антикодон). Каждая тРНК переносит свою аминокислоту соответственно антикодону, для этого с помощью фермента происходит присоединение аминокислоты к тРНК. РРНК – образуется на рибосоме для активизации площадки, на которой синтезируется белок. Каждая тРНК находит своё место на иРНК по принципу комплиментарности. Антикодон должен соответсвовать кодону. Как только все тРНК встанут на свои места, от них отделяются аминокислоты и соединяются между собой. Всегда синтезируется первичная структура белка, то образовавшийся белок вступает в химическую реакцию. Последовательность аминокислот в образовавшемся белке точно соответствует последовательности нуклеотидов иРНК, а, следовательно, и гена, с которого она была считана.