Природные органические полимеры
Они образуются в растительных и животных организмах. Важнейшими из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты.
К полисахаридам относятся крахмал, гликоген, целлюлоза (клетчатка).
Крахмал - гомополисахарид, построенный из остатков D-глюкозы С6Н12О6 (мономер), соединенных между собой в линейных участках α-1,4-гликозидной связью, а в точках ветвления α-1,6-гликозидной связью:
n С6Н12О6 → (С6Н10О5)n + (n-1) Н2О
Глюкоза Крахмал
Крахмал выполняет роль резервного пищевого вещества в растениях.
Гликоген (животный крахмал) имеет аналогичное строение крахмалу и отличается степенью разветвления полимера. Выполняет роль резервного пищевого вещества в живых организмах.
Крахмал и гликоген в организме (желудочно-кишечный тракт) животных и человека перевариваются до глюкозы.
Целлюлоза - гомополисахарид, построенный из остатков D-глюкозы С6Н12О6, соединенных между собой β-1,4-гликозидной связью,:
n С6Н12О6 → (С6Н10О5)n + (n-1) Н2О
Глюкоза Целлюлоза
Целлюлоза в организме животных и человека не переваривается.
Белки - природные биополимеры, построенные из остатков a-аминокислот, соединенных пептидной связью. Они составляют материальную основу химической деятельности клетки.
«Жизнь – это способ существования белковых тел» – Ф.Энгельс (Анти-Дюринг).
a-Аминокислоты (всего их 20) могут связываться между собой (0С, кат.) в реакции гетерополиконденсации пептидной (амидной) связью с образование пептидов (белков):
Н2N-СН2-СООН + Н2N-СН(СН3)-СООН + Н2N-СН(СН2-SH)-СООН ®
Глицин Аланин Цистеин
a a
Н2N-СН2-СО-НN-СН(СН3)-СО-НN-СН(СН2-SH)-СООН + 2 Н2О
Глицилаланилцистеин (трипептид)
Пептиды содержат свободные a-амино- и карбокси-группы и могут взаимодействовать далее с другими a-АМК с образование полипептидных цепей (ППЦ) разной длины и массы. В зависимости от коэффициента поликонденсации различают олигопептиды (n £ 20), полипептиды (n < 50) и белки (n ³ 50).
Функции белков в природе: строительная (мембрана, органеллы), питательная, защитная (иммуноглобулины), регуляторная (гормоны), каталитическая (ферменты), транспортная (гемоглобин), двигательная (миозин).
Белки - природные амфолиты (амфотерные электролиты). Изоэлектрическая точка (ИЭТ) – это значение рН среды, при котором суммарный заряд на белке равен нулю. В этой точке белки наименее устойчивы и могут выпадать в осадок.
При гидролизе белков (кислотном, щелочном, ферментативном) они распадаются до отдельных a-аминокислот.
Нукленовые кислоты делятся на 2 типа: дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК).
Структурной единицей ДНК являются 4 типа дезоксирибонуклеотидов, состоящие из 1 азотистого основания (пуринового (аденин или гуанин) или пиримидинового (тимин или цитозин)), моносахарида дезоксирибозы и одного остатка фосфорной кислоты. В составе ДНК все азотистые основания присутствуют в лактамной форме (кето-форме).
Скелет ДНК состоит из монотонно чередующихся остатков дезоксирибозы и фосфатных групп, которые обладают большим отрицательным зарядом и представляют собой полярную часть молекулы, а азотистые основания связаны с моносахаридом и являются неполярным гидрофобным компонентом.
основание основание основание
│ │ │
─ дезоксирибоза ─ фосфат ─ дезоксирибоза ─ фосфат ─ дезоксирибоза ─
Коэффициент поликонденсации ДНК варьирует от 0,5∙104 у вирусов до 108 у ядерных ДНК высших эукариот. В соответствии с этим молекулярная масса ДНК также варьирует в широком диапазоне.
Структурной единицей РНК являются 4 типа рибонуклеотидов, состоящие из 1 азотистого основания (пуринового (аденин или гуанин) или пиримидинового (урацил или цитозин)), моносахарида рибозы и одного остатка фосфорной кислоты. В составе РНК все азотистые основания присутствуют также в лактамной форме (кето-форме).
Скелет РНК состоит из монотонно чередующихся остатков рибозы и фосфатных групп, которые обладают большим отрицательным зарядом и представляют собой полярную часть молекулы, а азотистые основания связаны с моносахаридом и являются неполярным гидрофобным компонентом.
основание основание основание
│ │ │
─ рибоза ─ фосфат ─ рибоза ─ фосфат ─ рибоза ─
Коэффициент поликонденсации варьирует от нескольких десятков до нескольких тысяч.
Нуклеиновые кислоты участвуют в хранении и передаче генетической информации организма.