Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Направление - 032100 «Физическая культура»



БИОХИМИЯ

Факультет физической культуры и спорта

Направление - 032100 «Физическая культура»

КРАСНОЯРСК 2007

 

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных сокращений…………………………………..
ЧАСТЬ 1. СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ……………………..
Тема 1.Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов…………………………………………………..  
Тема 2.Строение, свойства, биологическая роль белков………..
Тема 3.Физико-химические свойства нуклеотидов……………..
Тема 4.Витамины, ферменты……………………………………...
Тема 5.Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия………………………………………………….  
ЧАСТЬ 2. ДИНАМИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ………………….
Тема 6.Переваривание углеводов в пищеварительном тракте. Гликолиз. Окислительное декарбоксилирование пирувата……...  
Тема 7.Аэробный метаболизм углеводов………………………...
Тема 8.Липидный обмен…………………………………………..
Тема 9.Белковый обмен…………………………………………...
Тема 10. Интеграция клеточного обмена…………………………
ЧАСТЬ 3. СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ………………………
Тема 11. Биохимия мышечного сокращения…………………….
Тема 12.Энергетическое обеспечение мышечной деятельности.
Тема 13.Биохимические изменения в организме при работе различного характера. Биохимические изменения при утомлении…………………………………………………………..    
Тема 14.Биохимические превращения в период восстановления после мышечной работы……………………………………………  
Тема 15.Закономерности биохимической адаптации под влиянием систематической тренировки…………………………..
Тема 16.Биохимический контроль при занятиях физической культурой и спортом………………………………………………..  
Тема 17.Биохимические основы силы, быстроты и выносливости………………………………………………………..  
Тема 18.Биохимическое обоснование методики занятий физической культурой и спортом с лицами разного возраста. Биохимические основы рационального питания при занятиях физической культурой……………………………………………...  
Библиографический список……………………………………...  

 

 

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

 

АДФ - аденозиндифосфат
АМФ - аденозинмонофосфорная кислота
АКТГ - адренокортикотропный гормон
АТФ - аденозинтрифосфат
Ацетил-КоА - ацетил-коэнзим А
БС-волокна - быстросокращающиеся волокна
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота
КоQ - убихинон
КФ - креатинфосфат
КФК - креатинфосфокиназа
ЛПВП - липопротеины высокой плотности
ЛПОВП - липопротеины очень высокой плотности
ЛПНП - липопротеины низкой плотности
ЛПОНП - липопротеины очень низкой плотности
МОК - Международный олимпийский комитет
МПК - максимальное потребление кислорода
МС-волокна - медленносокращающиеся волокна
НАД - никотинамидадениндинуклеотид
РНК - рибонуклеиновая кислота
СР - саркоплазматический ретикулум
ФАД - флавинадениндинуклеотид
ФМН - флавинмононуклеотид
ХМ - хиломикроны
3`, 5`-цAMP - циклический аденозинмонофосфат
RyR - рианодиновый рецептор

 

 

ЧАСТЬ 1. СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ

ТЕМА 1. СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ УГЛЕВОДОВ И ЛИПИДОВ

Основные понятия биохимии

 

Роль биохимии в современной спортивной практике все более возрастает. Без знания биохимии мышечной деятельности, механизмов регуляции метаболизма при выполнении физических упражнений невозможно эффективное управление процессом тренировки и его дальнейшая рационализация. Знание биохимии необходимо для оценки уровня тренированности спортсмена, выявления перегрузок и перенапряжения, для правильной организации режима питания. В настоящее время для преподавателя физической культуры и тренера требуется не только понимание биохимических процессов, происходящих в организме спортсмена, но и умение провести несложные биохимические анализы и оценить их результаты. Это делает необходимым углубленное изучение биохимии.

Биохимия - это химия живых объектов (клеток и организмов). Все живые объекты состоят из неживых молекул, которые подчиняются всем основным законам природы (законы сохранения массы и энергии, законы термодинамики. Живые объекты отличаются от неживых своей способностью к метаболизму и воспроизведению (с передачей генетической информации). Живой организм находится в постоянной взаимосвязи с окружающей его средой. Из внешней среды он получает необходимые для жизни питательные вещества, воду и кислород. Из поступающих извне веществ в организме образуются сложные биоорганические молекулы, принимающие участие в биохимических превращениях, в результате которых во внешнюю среду выделяются продукты распада.

Одна из наиболее важных задач биохимии заключается в том, чтобы на основе глубоких знаний химических превращений найти эффективные пути управления обменом веществ, поскольку состояние обмена веществ определяет норму и патологию. От характера и скорости процессов обмена веществ зависит рост и развитие живого организма, его способность противостоять внешним воздействиям, активно адаптироваться к новым условиям существования. Изучение приспособительных изменений обмена веществ позволяет лучше познать особенности адаптации организма к физическим нагрузкам и отыскать эффективные средства и методы повышения физической работоспособности.

Биохимия - биологическая наука, которая располагается на стыке точных наук, изучающих физические и химические явления, и чисто биологических дисциплин. Биохимические процессы, протекающие в живом организме, полностью подчиняются всем известным физическим и химическим законам. Биохимия показывает, как на основе элементарных физических и химических явлений возникает качественно новое состояние материи – биологическая функция.

 

Основные разделы биохимии

 

Биохимию принято подразделять на статическую, динамическую и функциональную. К функциональной биохимии относятся те области биохимических знаний, где изучаются особенности протекания биохимических процессов при различных функциональных состояниях организма (медицинская биохимия, биохимия спорта и др.). Биохимия спорта исследует закономерности биохимических превращений в организме человека в процессе занятий физическими упражнениями. Положение биохимии спорта среди научных дисциплин, объединенных в комплекс спортивных наук, представлено на схеме (рис. 1).

Основные проблемы спортивной биохимии:

1. Механизмы преобразования энергии в организме человека при мышечной деятельности.

2. Регуляция синтеза белка при мышечной нагрузке.

3. Механизмы нервной и гормональной регуляции обмена веществ при мышечной деятельности.

4. Закономерности биохимической адаптации к систематической мышечной деятельности.

Прикладные биохимические исследования в спорте тесно связаны с решением научно-методических проблем подготовки спортсменов высокой квалификации.

Наиболее важные задачи спортивной биохимии:

1. Выявление и оценка биохимических факторов, лимитирующих уровень спортивных достижений.

2. Изучение биохимических сдвигов у спортсменов в процессе тренировочных занятий.

3. Изучение биохимических характеристик восстановительных процессов после соревновательных и тренировочных нагрузок.

4. Установление биохимических критериев, оценивающих эффективность тренировочного процесса, а также целесообразность применения специальных средств, направленных на повышение работоспособности и ускорение восстановительных процессов.

Решение этих задач позволит повысить эффективность управления подготовкой спортсменов и добиться более высокого уровня спортивных достижений.

 

 

Рис. 1. Взаимосвязь спортивной биохимии с другими науками

 

 

Моносахариды

 

Эмпирическая формула моносахаридов СnН2nОn , где n=3 или немногим более. Сахара, имеющие 7 и более углеродных атомов, называются высшими сахарами.

 

СЛАЙД Моносахариды 1

 

Глицеральдегид представляет собой альдотриозу, а диоксиацетон - кетотриозу. При удлинении углеродной цепи триоз путем последовательного добавления атомов углерода получаются соответственно тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и октозы. Каждый из этих классов представлен двумя группами соединений: тетрозы подразделяются на альдотетрозы и кетотетрозы, пентозы - на альдопентозы и кетопентозы и т.д. И в той и в другой группе моносахаридов чаще всего встречаются гексозы. Следует отметить, что альдопентозы являются компонентами нуклеиновых кислот, а производные триоз и гептоз играют важную роль как промежуточные продукты углеводного обмена. Все простые сахара - бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворяющиеся в воде, но не растворимые в неполярных растворителях. Большинство из них имеет сладкий вкус.

Н Н

| Альдегидная |

С = О группа Н - С - ОН

| |

Н - С - ОН Кетогруппа С = О

| |

Н - С - ОН Первичная Н - С - ОН

| спиртоваягруппа |

Н ( – CH2OH ) Н

Глицеральдегид Диоксиацетон

 

СЛАЙД L -и D-глицеральдегид

 

Всемоносахариды за исключением диоксиацетона содержит 1 или большее число асимметричных атомов углерода. Простейшая альдоза - глицеральдегид - содержит только 1 асимметричный углерод и поэтому может существовать в виде двух различных стереоизомеров:

 

СНО СНО

| |

Н – С – ОН НО – С – Н

| |

СН2ОН СН2ОН

 

D(+) -глицеральдегид L(–) -глицеральдегид

 

Альдогексозы содержат 4 асимметричных атома углерода и могут существовать в виде 2n = 24= 16 стереоизомеров.

Таким образом, ассимитричные атомы углерода делают моносахариды оптически активными веществам. Оптическая активность – способность вещества вращать плоскость поляризованного луча. Оптической активностью обладают все соединения, способные существовать в 2 формах, представляющих по своей структуре несовместимые зеркальные отражения друг друга.

 

СЛАЙД Зеркальная изомерия

 

Если данное вещество вращает плоскость поляризации вправо, то его называют правовращающим и обозначают знаком (+), если влево – левовращающим (-). Обычная форма глюкозы, встречающаяся в природе, является правовращающей, а обычная форма фруктозы - левовращающей.

 

Рассмотренные нами выше моносахариды являются ациклическими. В такой форме могут существовать триозы и тетрозы. Пентозы и гексозы существуют преимущественно в циклической форме.

 

Нужно отметить, что ациклические формулы моносахаридов называют формулами Фишера, а циклические формулы моносахаридов называют формулами Хеуорзса.

 

СЛАЙД формулы Фишера

 

 

СЛАЙД формулами Хеуорзса

 

Эти две формы – ациклическая (цепная) и циклическая – являются таутомерными и способны самопроизвольно переходить одна в другую в водных растворах. Цепная форма содержит в свободном виде альдегидную или кетонную группу, циклическая форма таких групп не содержит. Циклическую форму часто называют полуацетальной из-за ее сходства с полуацеталями – веществами, которые образуются при взаимодействии альдегидов со спиртами:

 

СЛАЙД Образование полуацетальной формы

 

 

Равновесие трех форм углеводной молекулы может наблюдаться только в водных растворах, тогда как в кристаллическом состоянии моносахариды имеют строение преимущественно шестичленных циклических форм. В водных растворах моносахариды также находятся преимущественно в циклических формах. Так, например, в водном растворе глюкозы на долю открытой формы приходится лишь 0, 024% молекул.

Циклическая форма образуется при переходе атома водорода гидроксильной группы пятого или четвертого атома углерода молекулы моносахарида к кислороду карбонильной группы.

При этом образуется новая гидроксильная группа, получившая название полуацетальной, или гликозидной.

 

СЛАЙД Образование полуаетального гидроксила

 

Эта гидроксильная группа отличается повышенной реакционной способностью по сравнению с другими гидроксильными группами молекулы.

 

Шестичленные циклические молекулы моносахаридов называют пиранозами, а пятичленные – фуранозами. Эти названия происходят от названий соответственно шестичленного гетероцикла пирана и пятичленного гетероцикла фурана:

 

СЛАЙД Пиранозы и фуранозы

 

СЛАЙД Пиранозы

 

СЛАЙД фуранозы

 

Пиранозные кольца могут принимать формы кресла и лодки. Форма кресла значительно более устойчива, считается, что именно она преобладает в большей части природных сахаров.

 

СЛАЙД Пиранозные кольца могут принимать формы кресла и лодки

 

Кроме этого различают α - и β -форму циклических моносахаридов. При этом если полуацетальный гидроксил расположен по одну сторону с гидроксилом, определяющим принадлежность к D- или L- ряду, то моносахарид в α -форме. Если же эти гидроксильные группы расположены по разную сторону, такая молекула представляет собой β -форму.

 

СЛАЙД Примеры α - и β -форм циклических моносахаридов

 

 

Олигосахариды

Дисахариды образуются в результате реакции конденсации между двумя моносахаридами. Связь между двумя моносахаридами называется гликозидной связью. Обычно она образуется между 1-ым и 4-ым атомами соседних моносахаридных единиц (1, 4-гликозидная связь).

 

Слайд образование дисахаридов

 

Этот процесс может повторяться бесчисленное количество раз, в результате чего образуются гигантские молекулы полисахаридов. После того, как моносахаридные единицы соединяются друг с другом, их называют остатками. Таким образом, мальтоза состоит из 2 остатков глюкозы. Среди дисахаридов особенно широко известны мальтоза, лактоза и сахароза.

СЛАЙД ОЛИГОСАХАРИДЫ

Глюкоза + Глюкоза = Мальтоза

Глюкоза + Галактоза = Лактоза

Глюкоза + Фруктоза = Сахароза

 

СЛАЙД САХАРОЗА

 

Полисахариды (гликаны)

 

Большинство углеводов, встречающихся в природе, существует в форме высокомолекулярных полисахаридов. Их полный гидролиз в присутствии кислот или специфических ферментов дает моносахариды и их простые производные. Преобладающей моносахаридной единицей является глюкоза, встречаются полисахариды маннозы, фруктозы, галактозы, ксилозы и арабинозы. Среди производных моносахаридов присутствуют глюкозамин, галактозамин, глюкуроновая кислота, мурамовая и нейраминовая кислоты.

Полисахариды (гликаны) отличаются друг от друга природой повторяющихся моносахаридных единиц, длиной цепи и степенью их ветвления. Различают гомополисахариды (гомогликаны), состоящие из моносахаридных единиц только одного вида, и гетерополисахариды (гетерогликаны), имеющие единицы 2 или более видов. Крахмал состоит только из глюкозных единиц и представляет собой гомополисахарид. Гиалуроновая кислота состоит из чередующихся остатков глюкуроновой кислоты и N-ацетил-глюкозамина, является гетерополисахаридом. По систематической номенклатуре названия составляются из названия моносахаридов с заменой суффикса –оза на –ан (глюкан).

Резервные полисахариды Главными резервными полисахаридами растений и животных является крахмал и гликоген, которые откладываются в цитоплазме клеток в виде крупных гранул. Эти гранулы состоят из большого числа полисахаридных молекул. Кроме того, в них содержатся белки и в их числе ферменты, принимающие участие в синтезе и распаде полисахаридов. Если в клетке имеется излишек глюкозы, то ее молекулы присоединяются к концам цепей крахмала или гликогена, если же возникает метаболическая потребность в глюкозе, то происходит ее ферментативное отщепление от резервных полисахаридов.

Крахмал существует в двух формах - в виде a-амилозы и амилопектина. a-амилоза состоит из длинных неразветвленных цепей, в которых все глюкозные единицы соединены a-связями (1, 4 ), молекулярный вес варьирует от нескольких тысяч до 500000. В воде амилоза не дает истинного раствора, но образует гидратированные мицеллы, которые при добавлении иода окрашиваются в синий цвет. В таких мицеллах полисахаридные цепи скручиваются в спираль. Цепи амилопектина сильно разветвлены. Ветви содержат в среднем по 12 остатков глюкозы. Амилопектин также образует коллоидные или мицеллярные растворы, однако при добавлении иода эти растворы окрашиваются в красно-фиолетовый цвет. М.в. может достигать 1 млн. Основные компоненты крахмала гидролизуются ферментативно амилазой, который присутствует в соке поджелудочной железы и в слюне. При кислотном гидролизе крахмала получают декстрины.

Гликоген содержится в животных тканях. Представляет собой полисахарид, в котором глюкозные единицы соединены (1, 4)-связями. Отличается высокой степенью ветвления. Хорошо гидролизуется амилазами, после чего остается остаточный декстрин.

Структурные полисахариды Главными структурными полисахаридами являются целлюлоза и полисахариды соединительной ткани.

В состав целлюлозы входит более 50% всего органического углерода биосферы. Целлюлоза - простейший и наиболее распространенный структурный полисахарид растительного мира. Древесина состоит из целлюлозы приблизительно на 50%, а хлопок представляет собой почти чистую целлюлозу. Почти вся встречающаяся в природе целлюлоза принадлежит к разряду внеклеточных веществ. При полном гидролизе целлюлозы образуется только b-глюкоза. У большинства млекопитающих в желудке нет ферментов, способных расщеплять b(1, 4)-связь между глюкозными остатками, поэтому целлюлоза не может служить для них источником питания. У жвачных животных в рубце имеются бактерии, вырабатывающие целлюлазу, который расщепляет целлюлозу. Минимальный м.в. от 50000 до 500000 (300 -3000 остатков глюкозы). Молекулы целлюлозы соединены в пучки, состоящие из параллельных цепей, связанных водородными связями и совершенно не растворимы в воде.

Другими важными структурными полисахаридами являются гемицеллюлоза, пектин, входящие в состав древесины, хитин - главный структурный компонент твердого наружного скелета насекомых и ракообразных и агар морских водорослей.

В состав мукополисахаридов ( гликозамингликанов) входит уроновая кислота и N-ацетилгексозамин, иногда в составе встречаются свободные моносахаридные звенья, некоторые мукополисахариды содержат остатки серной кислоты. В организме человека и животных образуются комплексы с белком. Мукополисахариды образуют основное вещество соединительной ткани.

Гиалуроновая кислота содержится во всех видах соединительной ткани. Наибольшее количество найдено в пупочном канате, стекловидном теле глаза, синовиальной жидкости и коже. Она может существовать в свободном виде и в виде комплексов с белком, образует очень вязкие растворы, которые предохраняют ткань от проникновения инфекции, а также является смазкой в суставах. Структурной единицей является дисахарид, состоящий из b-Д-глюкуроновой кислоты и b-N-ацетилглюкозамина, соединенных b(1→ 3) гликозидной связью, дисахаридные фрагменты соединены b(1→ 4) гликозидной связью.

Хондроитинсульфаты (ХС) служат основным структурным компонентом хрящевой ткани, сухожилий, роговицы глаза, содержатся в костной ткани и коже. ХС состоят из дисахаридных остатков (N-ацетилхондрозин), соединенных b(1→ 4) гликозидной связью. ХС – это эфиры серной кислоты и N-ацетилхондрозина. В зависимости от расположения сульфогруппы различают хондроитин-4-сульфаты и хондроитин-6-сульфаты.

Кератансульфаты (КС) имеют чередующиеся дисахаридные звенья, состоящие из N-ацетилглюкоамин-6-сульфата и b-Д-галактозы, соединенных b(1→ 4) гликозидной связью. Дисахаридные звенья соединены между собой b(1→ 3) гликозидной связью. Содержатся КС в хрящах и роговице глаза.

Мурамин – неразветвленный полисахарид, построенный из чередующихся звеньев N-ацетилглюкоамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных b(1→ 4) гликозидной связью. Мурамовая кислота – это Д-глюкозамин, связанный простой эфирной связью в третьем положении с остатком молочной кислоты. Мурамин (опорно-механический материал бактриальной клеточной стенки) по функции и структурной организации очень близок к целлюлозе и хитину.

 

Биологическая роль липидов

 

1. Структурная функция (обязательные компоненты биологических мембран).

2. Энергетическая функция (эффективный источник энергии в клетке).

3. Служат формой, в которой транспортируется это топливо,

4. Выполняют защитную функцию (в клеточных стенках бактерий, в листьях высших растений, в коже позвоночных).

5. Некоторые вещества, относимые к липидам, обладают высокой биологической активностью - это витамины и их предшественники, некоторые гормоны.

Жирные кислоты

 

Жирные кислоты содержат в своей молекуле кислотную группу - СООН (карбоксильную группу). “Жирными” их называют потому, что некоторые высокомолекулярные жирные кислоты входят в состав жиров. Общая формула жирных кислот имеет вид R - COOH, где R - атом водорода или алкильный радикал типа - СН3, - С2Н5 и т.д., каждый член этого ряда отличается от предыдущего на одну группу - СН2. В липидах радикал R представлен обычно длинной цепью углеродных атомов. Большая часть жирных кислот содержит четное число атомов углерода от 14 до 22. Жирные кислоты находятся в большинстве клеток в следовых количествах, но входят в виде строительных блоков в липиды нескольких классов, таких как нейтральные жиры, фосфоглицериды, гликолипиды, эфиры холестерина и некоторые воска. Углеводородная цепь жирных кислот может быть насыщенной или может содержать одну или две двойные связи. Жирные кислоты отличаются по длине углеводородной связи и по числу и положению ненасыщенных связей. Углеводородные хвосты молекул определяют многие свойства липидов, в том числе нерастворимость липидов в воде. Углеводородные хвосты гидрофобны. В нейтральных липидах наиболее часто встречается олеиновая кислота (30%), пальмитиновая (15-50%). Для характеристики триацилглицеринов использую 3 жирных числа – кислотное, йодное и число омыления. Кислотное число – количество КОН (мг), необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1г жира. Йодное число – количество йода (г), связанного 100 г жира. Присоединение J происходит по месту двойных связей в ненасыщенных жирных кислотах. Это число характеризует содержание ненасыщенных жирных кислот в жирах. Число омыления – это количество КОН (мг), необходимого для нейтрализации всех жирных кислот, водящих в состав 1 г нейтральных жиров.

 

Н Н O

| | ||

С ООН СООН Н - С - ОН Н - С - О - С - R

| | | |

СН2 СН2 Н - С - ОН Н - С - ОН

| | | |

СН2 СН2 Н - С - ОН Н - С - ОН

| | | |

СН2 СН2 Н Н

| |

СН2 СН2 Глицерол 1-моноацилглицерин

| |

СН2 СН2

| |

СН2 СН2

| |

СН2 СН2 Н O

| | | ||

СН2 СН Н – С – О – C – R1

| || O

СН2 СН ||

| | H – C – O – C – R2

СН2 СН2 O

| | ||

СН2 СН2 H – C – O – C –R3

| | |

СН2 СН2 H

| |

СН2 СН2 Триацилглицерин

| |

СН2 СН2

| |

СН3 СН2

|

Пальмити- СН3

Нейтральные диольные липиды

 

Диольные липиды – это эфиры некоторых диолов двухатомных спиртов с жирными кислотами и некоторыми алифатическими спиртами.

O

||

СН2ОН СН2ОН СН2О – C – (СН2)7СН = СН(СН2)7СН3

| | |

СН2ОН CНОН СН2ОН

|

3

Нейтральные плазмалогены

 

Нейтральные плазмалогены – это простые эфиры диацилглицеринов с ненасыщенным спиртом, у которого двойная связь находится между 1 и 2 этомами углерода и имеет цис-конформацию. Содержатся в молочном жире, в желтке яйца, в головном и спинном мозге, сердце млекопитающих.

Плазмалоген (R – ненасыщенный алифатический спирт, R1, R2 – жирные кислоты.

 

Воска

 

Воска – эфиры жирных кислот и монооксиспиртов с длинной цепью. Воска образуют защитную смазку на коже, шерсти и перьях, покрывают листья и плоды высших растений, а также кутикулу наружного наружного скелета у многих насекомых.

 

Глицерофосфолипиды

 

Липиды этого класса называют также глицерофосфатами. В фосфоглицеридах одна из первичных гидроксильных групп этерифицирована не жирной, а фосфорной кислотой. В молекуле фосфолипида имеется также азотистое основание ОН-Х (холин, этаноламин и др.). Молекулы всех фосфоглицеридов имеют полярную голову и неполярный хвост. Фосфолипиды входят в состав мембран.

Сфингофосфолипиды

 

Сфинголипиды (много в нервной ткани, особенно в мозге) не содержат глицерина, в их молекуле имеются 2 длинные углеводородные цепи, одна из которых - остаток жирной кислоты, другая - остаток сфингозина, кроме того в молекуле имеется фосфорная кислота и азотистое основание (холин, этаноламин и др.). Сфинголипид, имеющий в своем составе холин, называется сфингомиелином.

Гликолипиды

 

Гликолипиды содержат спирт сфингозин, жирную кислоту и одну или несколько молекул углеводов. Гликолипиды, имеющие в своем составе углевод галактозу и лигноцериновую кислоту, называются цереброзидами. Цереброзиды в большом количестве встречаются в мембранах нервных клеток.

 

СН2ОН С H2

| || O

H-C-NH2 C – СН3 ||

| | O СН2 – О ­– С – R1

CHOH CH || |

| || R2 – C – O – CH OH

CH CH2 | |

|| CH2 – O – P – ОX

CH | |

| O

(CH2)12

| Сфингозин Изопрен Глицерофосфолипид

CH3

Стероиды

Стероиды являются производными циклопентапергидрофенантрена. Многие стероиды (гормоны коры надпочечников и половые гормоны) являются биологически активными. Важным компонентом плазматических мембран является холестерин. Липиды переносятся с током крови в виде липопротеидов. Существует 3 класса липопротеидов, различающихся по содержанию липидов.

 

 

Циклопентапергидрофенантрен

 

 

Холестерин

Терпены

 

Молекулы терпенов построены путем объединения нескольких молекул пятиуглеродного углеводорода изопрена. Молекулы терпенов могут иметь линейное или циклическое стороение. Многие из терпенов служат главными компонентами «душистых масел», придающих растениям свойственный им аромат. К ним относятся гераниол, лимонен, ментол, камфора и др. К терпенам относятся также каротиноиды и природный каучук.

 

CH3

|

Н2С = С – СН = СН2

Изопрен

Состав белков

 

В состав всех белков входят углерод, водород, азот и кислород, почти все содержат серу. В некоторых белках присутствуют и другие элементы - фосфор, железо, цинк и медь. Белки обладают очень большим молекулярным весом, но при кислотном гидролизе из них образуется ряд простых низкомолекулярных соединений. Эти соединения относятся к классу аминокислот. В составе белков встречается только 20 аминокислот.

В белковых молекулах последовательно расположенные аминокислотные остатки ковалентно связаны между собой, образуя длинные неразветвленные полимерные цепи. Аминокислоты связаны между собой пептидной связью. Пептидная связь образуется в результате выделения молекулы воды из СООН-группы одной молекулы и NH3 – группы другой. Такие полимерные молекулы называются полипептидными цепями и могут содержать сотни аминокислотных звеньев, причем белковая молекула может состоять как из одной, так и из нескольких полипептидных цепей. Однако белковые молекулы - не беспорядочно построенные полимеры различной длины, каждый тип белка обладает особым, свойственным только ему химическим составом, определенным молекулярным весом и специфической последовательностью аминокислотных остатков.

По своему составу белки разделяются на 2 основных класса. Простые белки при гидролизе дают только аминокислоты. Сложные белки состоят из аминокислот и других органических или неорганических соединений. Небелковую часть молекулы называют простетической группой. Сложные белки можно классифицировать, исходя из химической природы простетической группы - это нуклеопротеиды, липопротеиды, фосфопротеиды, металлопротеиды и гликопротеиды. М.в. белков колеблется от 6000 до 1 000 000 и выше.

Аминокислоты

 

Общим признаком, характерным для всех аминокислот, входящих в состав белков (исключение - пролин) является наличие свободной карбоксильной группы и свободной незамещенной аминогруппы у углеродного атома.

Общая формула аминокислот

Каждая аминокислота содержит характерную R-группу. Она определяет уникальные свойства каждой аминокислоты. У большей части аминокислот имеются одна карбоксильная и одна аминогруппа, эти аминокислоты называются нейтральными. У основных аминокислот более чем одна аминогруппа, у кислых аминокислот - более чем одна карбоксильная группа.

Аминокислоты подразделяются на 4 основные класса: 1) неполярные, или гидрофобные (аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, фенилаланин, триптофан, метионин), 2) полярные, но не заряженные (глицин, серин, треонин, цистеин, тирозин, аспарагин, глутамин), 3) положительно заряженные (лизин, гистидин, аргинин), 4) отрицательно заряженные (аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота).

Аминокислоты – это бесцветные кристаллические твердые вещества, плавятся или разлагаются при сравнительно высоких температурах - выше 200°С. Они лучше растворяются в воде, чем в менее полярных растворителях. В нейтральных водных растворах аминокислоты существуют в виде биполярных ионов – цвиттерионов и ведут себя как амфотерные соединения, т.е. проявляют свойства кислот и оснований. Амфотерная природа аминокислот существенна в биологическом значении, т.к. означает, что аминокислоты могут выполнять роль буферов. В зависимости от условий они могут выступать в роли доноров протонов водорода и в роли их акцепторов.

 

Стереохимия аминокислот

 

Все аминокислоты обладают оптической активностью, т.е. способностью вращать плоскость поляризованного луча. Оптической активностью обладают все соединения, способные существовать в двух формах, представляющих по своей структуре несовместимые зеркальные отражения друг друга. Все стереоизомеры аминокислот структурно соответствуют 2 изомерам глицеральдегида. Стереоизомеры, соответствующие L-глицеральдегиду, обозначаются буквой L, а стереоизомеры D-глицеральдегида - буквой D. Таким образом, символы D и L соответствуют абсолютной конфигурации, а не направлению вращения. Все встречающиеся в белках аминокислоты принадлежат к L-ряду. D-аминокислоты могут встречаться в клетках.

 

Пептидные связи

Пептидная связь образуется в результате выделения молекулы воды при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой. Реакция с выделением воды называется реакцией конденсации, а возникающая ковалентная азот-углеродная связь – пептидной. Соединение, образующееся в результате конденсации двух аминокислот, называется дипептидом. На одном конце его молекулы находится свободная аминогруппа, на другом конце – свободная карбоксильная группа. Если таким образом соединяется много аминокислот, то такое соединение называется полипептид.

 

R1 H

H | O H | O

N –––– C ––––– C N ––– C –––– C

H | OH H | OH

H R2

 
 

 

 


Конденсация

H2O

 

 

R1 O H

H | || | O


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-04-12; Просмотров: 316; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.163 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь