Химические реакции в живых клетках

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 17Следующая ⇒

Функционирование живых систем основано на биохимических реакциях, протекающих как в клеточных и субклеточных структурах, так и в цитоплазме и в межклеточных жидкостях. Биохимические реакции протекают в сравнительно узком интервале физических и химических параметров. Кроме ограничений в температурах и давлениях это относится также к интервалу концентраций, или активностей водородных ионов (величины рН). Значение рН поддерживается на нужном уровне буферными системами. Некоторые биохимические реакции протекают с оптимальной скоростью лишь при определенном осмотическом давлении и ионной силе в среде, где сохраняется строго постоянным соотношение определенных ионов.

Биохимические реакции могут протекать лишь при соблюдении определенных энергетических требований. Первичным источником энергии на нашей планете является излучение Солнца. Часть этой энергии запасается в форме химической энергии в химических связях различных веществ. В настоящее время на Земле существенно преобладают аэробные условия, и большую часть энергии живые системы получают за счет окислительно-восстановительных процессов (и в первую очередь за счет окисления органических соединений атмосферным кислородом). Протекающие в организмах реакции являются либо экзергоническими (они протекают спонтанно), либо эндергоническими (они требуют для своего осуществления внешний источник энергии). Многие из эндергонических реакций могут протекать лишь потому, что они сопряжены с экзергоническими реакциями. Наиболее распространенным переносчиком энергии является молекула аденозинтрифосфата (АТФ).

Биохимические реакции протекают со скоростями, зависящими от концентраций реагирующих молекул и констант скоростей, характерных для данного типа реакции. Эти скорости существенным образом могут быть повышены в присутствии катализаторов - ферментов. Вредные воздействия окружающей среды проявляются в первую очередь на ферментативном уровне, ингибируя соответствующие реакции.

Итак, живая клетка - это открытая изотермическая система, обладающая способностью к самосборке, саморегуляции и самовоспроизведению. Эта система состоит из большого числа связанных друг с другом реакций, ускоряемых органическими катализаторами, которые производит сама клетка; клетка действует по принципу максимальной экономии составных частей и процессов.

1.1.6. Строение, свойства, биологическая роль углеводов

Углеводами или сахаридами называются вещества с общей формулой (СН₂О)_y, где у может иметь различные значения, а также производные этих соединений. Все углеводы являются либо альдегидными, либо кетонными производными многоатомных спиртов. Углеводы подразделяются на 3 главных класса - моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды или простые сахара состоят из одной полиоксиальдегидной или полиоксикетонной единицы. Олигосахариды содержат от 2 до 10 моносахаридных единиц, соединенных гликозидной связью. Молекулы полисахаридов представляют собой очень длинные цепи, построенные из многих моносахаридных единиц, цепи которых могут быть как линейными, так и разветвленными.

Биологические функции углеводов

1. Энергетическая функция (главный вид клеточного топлива)

2. Структурная функция (обязательный компонент большинства внутриклеточных структур).

3. Защитная функция (участие углеводных компонентов иммуноглобулинов в поддержании иммунитета)

СЛАЙД: Биологические функции углеводов

Моносахариды

Эмпирическая формула моносахаридов С_nН_2nО_n, где n=3 или немногим более. Сахара, имеющие 7 и более углеродных атомов, называются высшими сахарами.

СЛАЙД Представители моносахаридов

В ~~неразветвленном~~ углеродном скелете моносахаридов все атомы углерода, за исключением одного, связаны с гидроксильными группами, а оставшийся атом углерода связан с карбонильным кислородом. Если карбонильная группа находится в конце цепи, то моносахарид представляет собой альдегид и называется альдозой, прилюбом другом положении этой группы он является кетоном и называется кетозой. Простейшие моносахариды - это 3-углеродные триозы глицеральдегид и диоксиацетон.

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.