МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ, АНАТОМІЯ, ФІЗІОЛОГІЯ ТА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - Я.І.Федонюк 2010
БІОЛОГІЯ
РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ
1.3. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИЙ І КЛІТИННИЙ РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ
1.3.2. Структурно-хімічна функціональна організація еукаріотичних клітин
Органічні сполуки - вуглецевмісні речовини живих організмів
Багато органічних речовин, які входять до складу живих організмів, характеризуються великим розміром молекул і їх називають макромолекулами. Вони здебільшого складаються з повторюваних структурних одиниць (мономерів) і тому називаються біополімерами. До органічних речовин належать: білки та амінокислоти, нуклеїнові кислоти та окремі нуклеотиди, зокрема АТФ, вуглеводи, ліпіди, вітаміни, гормони.
Білки - біополімери, мономерами яких є амінокислоти, ковалентно з'єднані між собою пептидними зв'язками (-CO-NH-). Білки називають ще протеїнами. Амінокислот відомо 20. Білки входять до складу всіх живих організмів. Без білків життя не існує. Вони становлять у середньому 18-20 % загальної маси тіла і близько 50 % його сухої маси. Сполука з кількох амінокислот називається пептидом, з великого числа амінокислот - поліпептидом. Молекула білка може містити один або кілька поліпептидів. Білки - високомолекулярні речовини. Молекулярна маса інсуліну - 5700, рибонуклеази - 12700, піруваткінази - 240000 дальтонів. Розрізняють чотири рівні структурної організації білкових молекул - первинна, вторинна, третинна і четвертинна структури. Первинною структурою є поліпептидний ланцюг. Вторинна структура утворюється в результаті згортання поліпептидного ланцюга в спіраль. Спіральна конфігурація утримується водневими зв'язками між групами -СООН одного витка спіралі і групами -NH2 іншого. Білок з вторинною структурою далі згортається в тримірному просторі, утворюючи третинну структуру, специфічну для кожного білка. Розрізняють глобулярні та фібрилярні білки. Глобулярні білки мають округлу форму, фібрилярні - витягнуту форму. Кілька поліпептидних ланцюгів об'єднуються і утворюють четвертинну структуру. Типовим представником білків, що мають четвертинну структуру є гемоглобін. Його молекула побудована з чотирьох попарно однакових структур - двох а- та двох р-поліпептидних ланцюгів, з'єднаних з небілковою сполукою - гемом.
Розрізняють також прості і складні білки. Простими називаються білки, які при гідролізі розщеплюються лише до амінокислот. До простих білків відносять гістони, протаміни, альбуміни, глобуліни, ін. Складні білки - це двокомпонентні сполуки, вони побудовані з простого білка та небілкового компонента (простетична група). Якщо небілковою частиною є нуклеїнова кислота, то такі складні білки називаються нуклеопротеінами, якщо моно- або опігосахарици — глікопротеїнами, якщо ліпіди - ліпопротеїнами.
Функції білків:
1) ферментативна (каталітична): усі ферменти є білками або комплексами білків з низькомолекулярними небілковими сполуками;
2) структурна: білки входять до складу біомембран, цитоскелету;
3) регуляторна: білками є біорегулятори - гормони;
4) рецепторна: за участю спеціальних, так званих рецепторних білків плазмолеми, клітина сприймає хімічні сигнали від її мікрооточення. Для реалізації своєї дії на клітину біологічна речовина (наприклад, гормон) повинна зв'язатися з відповідним білком плазмолеми, причому визначальна роль у забезпеченні вибірковості (специфічності) цієї взаємодії належить структурі вуглеводного компонента (олігосахаридних ланцюгів) рецепторного білка.
5) транспортна: сироваткові альбуміни крові людини переносять жирні кислоти, лікарські та токсичні речовини; гемоглобін еритроцитів переносить кисень;
6) скоротлива: скорочення м'язів забезпечують білки актин, міозин;
7) захисна: імунний захист забезпечують імуноглобуліни, лімфокіни.
Нуклеїнові кислоти (розділ 1.2.3).
Вуглеводи - органічні речовини, до складу яких входять вуглець, кисень і водень, причому співвідношення кисню і водню таке саме, яку молекулі води: на два атоми водню приходиться один атом кисню. Звідси і назва - вуглеводи. Загальна формула вуглеводів — Сn(Н2О)n, де n - не менше трьох. У тваринних організмів вміст вуглеводів відносно невисокий (1-2 % сухої маси), у рослин їх може бути до 90 % сухої маси (бульби картоплі). Вуглеводи розділяють на моносахариди і полісахариди. Моносахариди називаються простими цукрами. Вони складаються з однієї молекули, солодкі на смак і розчиняються у воді. Моносахариди, які містять три атоми вуглецю називаються тріозами, 4 -тетрозами, 5 - пентозами, 6 - гексозами. Прикладами пентоз г рибоза і дезоксирибоза. Рибоза входить до складу РНК, дезоксирибоза - ДНК. До гексоз належать глюкоза, фруктоза, галактоза, які в організмі людини і тварин виконують енергетичні функції. Складні вуглеводи містять у своєму складі від двох-, трьох- (олігосахариди) до багатьох тисяч (полісахариди) мономерних залишків цукрів. Найважливіше значення для людини мають дисахариди лактоза (молочний цукор), сахароза, мальтоза і полісахарид глікоген. Функції вуглеводів: 1) енергетична; 2) структурна; 3) запас поживних речовин.
Ліпіди - органічні речовини, характерною ознакою яких є нерозчинність у воді й інших полярних розчинниках і здатність до розчинення в неполярних (гідрофобних) розчинниках (ефір, бензин, хлороформ). Під терміном "ліпіди" об'єднують жири і жироподібні речовини. Вони містяться в будь- яких клітинах. їхній вміст невеликий (5-15 % сухої маси). Проте в клітинах жирової тканини жир складає майже 90 % сухої маси. За хімічною структурою ліпіди є складними ефірами вищих карбонових (жирних) кислот і спиртів. Розрізняють прості і складні ліпіди. Прості ліпіди при гідролізі розщеплюються на спирт і жирні кислоти. До молекул складних ліпідів може входити залишок фосфорної кислоти (фосфоліпіди), вуглевод (гліколіпіди), білок (ліпопротеїни).
Вітаміни- біоорганічні сполуки, які необхідні для нормальної життєдіяльності організмів. Не синтезуються в організмі людини і повинні надходити з їжею переважно рослинного походження.
Гормони- біологічно активні речовини, що виробляються ендокринними залозами і надходять у кров і лімфу. Беруть участь в ендокринних механізмах регуляції гомеостазу (с.)