Место биохимии как области знаний

Название вещества

Состав и строение

Свойства

Функции в организме

Органические вещества

Белки

БЕЛКИ, высокомолекулярные природные полимеры, построенные из остатков аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью -СО-NH- . Каждый белок характеризуется специфической аминокислотной последовательностью и индивидуальной пространств, структурой (конформацией). На долю белков приходится не менее 50% сухой массы органических соединений животной клетки. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. По составу белки делят на простые, состоящие только из аминокислотных остатков, и сложные. Сложные могут включать ионы металла (металлопротеиды) или пигмент (хромопротеиды), образовывать прочные комплексы с липидами (липопротеины), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды), а также ковалентно связывать остаток фосфорной кислоты (фосфопротеиды), углевода (гликопротеины) или нуклеиновой кислоты (геномы некоторых вирусов). В соответствии с формой молекул белки подразделяют на глобулярные и фибриллярные. Молекулы первых свернуты в компактные глобулы сферической или эллипсоидной формы, молекулы вторых образуют длинные волокна (фибриллы) и высоко асимметричны.

1. Большая молекулярная масса, которая колеблется в диапазоне от 6000 до нескольких миллионов дальтон. 2. Амфотерность, то есть наличие, как кислотных, так и основных свойств. 3.Изоэлектрической точкой называется значение рН, при котором белки проявляют нейтральные свойства. Белки по этому показателю делят на два больших класса - кислые и щелочные 4. Растворимость, несмотря на большой размер молекул белки довольно хорошо растворимы в воде. 5. Высаливание, то есть способность выпадать в осадок под действием водоотнимающих средств. 6. Денатурация - это потеря белком нативности. Процесс обратный денатурации называется ренатурация.

Функционирование белков лежит в основе важнейших процессов жизнедеятельности организма.

1. Структурная или пластическая функция. Белки являются универсальным строительным материалом, из которого состоят практически все структуры живых клеток.

2. Каталитическая функция. Многие белки, называемые ферментами или энзимами, выполняют в живых системах функцию катализаторов, то есть изменяют скорости протекания химических реакций. 3. Сократительная функция. Именно белковые молекулы лежат в основе всех форм движения живых систем. 4. Регуляторная функция. В основе этой функции лежит способность белковых молекул реагировать и с кислотами и основаниями, называемую в химии амфотерностью. Белки участвуют в создании гомеостаза организма. Многие белки являются гормонами. 5. Рецепторная функция. В основе этой функции лежит способность белков реагировать на возникающие изменения условий внутренней среды организма. 6. Транспортная функция. Белковые молекулы имеют большой размер, хорошо растворимы в воде, что позволяет им легко перемещаться по водным растворам и переносить различные вещества. 7. Защитная функция. Белки защищают организм, прежде всего, участвуя в создании иммунитета. 8.Энергетическая функция. Белки не являются главными участниками энергетического обмена, но все же до 10% суточной потребности организма в энергии обеспечивают именно они.

Углеводы

Углеводы - группа органических веществ общей формулы - Cm (H2 O)n. Углеводы входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле. На долю углеводов приходится около 80% сухого вещества растений и около 20% животных. Растения синтезируют углеводы из неорганических соединений - фотосинтез: хСО2 + уН2О+ Q солнца >Сх(Н2О)у + уО2; По числу углеводных фрагментов углеводы разделяют на: Моносахариды (монозы, 1 фрагмент) глюкоза (виноградный сахар), фруктоза, рибоза С6Н12О6 (не гидролизуются);

Олигосахариды (2-10 фрагментов) Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) лактоза (молочный сахар) С12Н22О11 (гидролизуются на 2 молекулы моносахаридов);

Полисахариды или гликаны (10-5000 фрагментов) крахмал, целлюлоза, гликоген (С6Н10О5)n (гидролизуются на большое количество молекул моносахаридов)

1. Эти вещества легко растворимы в воде (глюкоза, сахароза, мальтоза) и не растворимы в малополярных органических растворителях. 2. Способность к кристаллизации. 3. Свойства ПАВ проявляют многие гликозиды с малополярными агликонами (напр., сапонины). Полисахариды - гидрофильные полимеры, мн. из них образуют высоковязкие водные растворы (растит, слизи, гиалуроновая кислотата мукополисахариды), а в ряде случаев (в результате своеобразной межмолекулярной ассоциации) - прочные гели (агар, алъгиновые кислоты, каррагинаны, пектины). 4. Не растворимы в воде такие полисахариды (напр., хитин, целлюлоза) некоторые полисахариды, которые образуют высокоупорядоченные надмолекулярные структуры, препятствующие гидратации отдельных молекул. 5. Относительно низкие температуры плавления и кипения.

6. Различные моносахариды существенно различаются степенью сладости по органолептической оценке.

1. Энергетическая. Углеводы - главный источник для обеспечения организма энергией: глюкоза + крахмал и гликоген, как энергетический резерв организма. Примерно 50-60% всей потребности организма в энергии удовлетворяется за счет углеводов, метаболизм: Сх(Н2О)у + уО2> хСО2 + уН2О+ Q Углеводы участвуют в темновой стадии фотосинтеза. 2. Пластическая. Исходный материал в синтезе сначала нуклеиновых и некоторых карбоновых кислот, а затем аминокислот, белков, липидов и т.д. 3. Запасающая (такие полисахариды, как крахмал и гликоген, играют роль источников глюкозы, высвобождая ее по мере необходимости). 4. Защитная. Синтез иммунных тел в ответ на антигены. Углеводы являются основными компонентами оболочек растительных клеток, клеточных стенок бактерий, клеточных мембран, внешних оболочек некоторых ракообразных и насекомых (хитин). 5. Опорная. Целлюлоза и другие полисахариды как остов растений, формирование соединительных (хрящевых) тканей животных. 6. Рецепторная. Выполняется углеводными фрагментами сложных биоорганических молекул (гликопротеины, гликолипиды). Например, олигосахаридные фрагменты белков-иммуноглобулинов осуществляют распознавание и связывание антигенов бактерий, а также ряда вирусов, определяют группу крови животных и человека. 7. Углеводсодержащие соединения служат маркерами при узнавании молекулами и клетками друг друга. 8. Целлюлоза, не перевариваясь в желудочно-кишечном тракте организма, вызывает механическое раздражение кишечника и в результате способствует его перистальтике, улучшая тем самым пищеварение. 8. Антисвертывающая. Некоторые гетерополисахариды, такие как гепарин и гепарансульфат, выполняют кофакторные функции.

9. Гомеостатическая. Поддержание водно-солевого обмена.

Липиды (жиры), липоиды

Липиды - жиры и жироподобные вещества, являющиеся производными высших жирных кислот, высших жирных спиртов или высших жирных альдегидов. Как правило, это низкомолекулярные жирорастворимые органические вещества, которые извлекаются из клеток животных, растений и микроорганизмов неполярными растворителями. В состав липидов, помимо жирных кислот, спиртов и альдегидов, могут входить азотистые основания, фосфорная кислота, углеводы, аминокислоты, белки и т.п.

Подразделяются на простые и сложные. К простым относятся липиды, молекулы которых содержат только остатки жирных кислот (или альдегидов в енольной форме) и спиртов. Из простых липидов в растениях и животных встречаются жиры и жирные масла, представляющие собой триацилглицерины (триглицериды) и воски.

Воски состоят из сложных эфиров высших жирных кислот и одно- или двухатомных высших спиртов.

К жирам близки простагландины, образующиеся в организме из полиненасыщенных жирных кислот (в первую очередь - арахидоновой). По химической природе это производные простаноевой кислоты со скелетом из 20 атомов углерода и содержащие циклопентановое кольцо.

Сложные липиды делят на три большие группы: фосфолипиды (соединения, имеющие в своей структуре остаток фосфорной кислоты), гликолипиды (соединения, имеющие в своей структуре углеводный компонент) и сфинголипиды. Иногда сложные липиды дополнительно подразделяют на нейтральные, полярные и оксилипины. Известно более 800 жирных кислот, отличающихся по длине углеродной цепи, по степени и характеру её разветвления, числу и положению С=С связей, по природе и количеству других функциональных групп (COOH, OH, SH, NH2 и др.).

Нерастворимые в воде (гидрофобные) органические соединения, которые можно извлечь из клетки (экстрагировать) с помощью неполярных растворителей (эфира, хлороформа, ацетона и других). Липиды способны создавать сложные комплексы с белками, углеводами, остатками фосфорной кислоты и т.п.. Молекулы липидов имеют разную химическое строение. Липиды легче воды. Омыляемые липиды подвергаются кислотному и щелочному гидролизу. Пероксидное окисление фосфолипидов. Имеют низкую температуру плавления. Обладают высокой знергетической ценностью. Жиры в присутствии особых веществ эмульгаторов - при смешивании с водой образуют устойчивую смесь - эмульсию.

1. Энергетическая. При окислении жиров высвобождается большое количество энергии, которая идет на образование АТФ. В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ. Животные, впадающие в спячку, и растения накапливают жиры и масла и расходуют их на поддержание процессов жизнедеятельности. Высокое содержание липидов в семенах растений обеспечивает развитие зародыша и проростка до их перехода к самостоятельному питанию. Семена многих растений (кокосовой пальмы, клещевины, подсолнечника, сои, рапса и др.) служат сырьем для получения растительного масла промышленным способом. Полное окисление 1г жиров дает 38,9 кДж энергии. 2. Структурная. Фосфолипиды вместе с белками образуют биологические мембраны. В состав мембран входят также стеролы. 3. Липиды являются также источником образования метаболической воды. Окисление 100 г жира дает примерно 105 г воды. Эта вода очень важна для некоторых обитателей пустынь, в частности для верблюдов, способных обходиться без воды в течение 10--12 суток: жир, запасенный в горбе, используется именно в этих целях. Необходимую для жизнедеятельности воду медведи, сурки и другие животные, впадающие в спячку, получают в результате окисления жира. 4. Защитная и теплоизоляционная, плавучесть. Накапливаясь в подкожной клетчатке и вокруг некоторых органов (почек, кишечника), жировой слой защищает организм животных и его отдельные органы от механических повреждений. Кроме того, благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло, что позволяет, например, многим животным обитать в условиях холодного климата. У китов, кроме того, он играет еще и другую роль -- способствует плавучести.

5. Смазывающая и водоотталкивающая. Воск покрывает кожу, шерсть, перья, делает их более эластичными и предохраняет от влаги. Восковой налет имеют листья и плоды многих растений. 6. Регуляторная и иммуномодулирую-щая. Являются регуляторами активности некоторых ферментов. Многие гормоны являются производными холестерола, например половые (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин) и кортикостероиды (альдостерон). Производные холестерола, витамин D играют ключевую роль в обмене кальция и фосфора. Желчные кислоты участвуют в процессах пищеварения (эмульгирование жиров) и всасывания высших карбоновых кислот. 7. Изоляционная. В миелиновых оболочках аксонов нервных клеток липиды являются изоляторами при проведении нервных импульсов. 8. Строительная. Воск используется пчелами в строительстве сот. 9. Транспорт некоторых витаминов внутри организма. 10. Передатчики биологических сигналов.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеимновые кисломты (от лат. nucleus -- ядро) высокомолекулярные органические соединения, биополимеры (полинуклеотиды), образованные остатками нуклеотидов. Различают два главных типа Н. к. -- дезоксирибонуклеиновые кислоты, или ДНК, содержащиеся преимущественно в ядрах клеток, и рибонуклеиновые кислоты, или РНК, находящиеся главным образом в цитоплазме. Молекулы Н. к. - длинные полимерные цепочки с молекулярной массой 2,5 · 104 - 4 · 109 построенные из мономерных молекул -- нуклеотидов так, что гидроксильные группы у 31 и 51 углеродных атомов углевода соседних нуклеотидов связаны остатком фосфорной кислоты. В состав РНК в качестве углевода входит рибоза, а азотистые компоненты представлены аденином, гуанином (пуриновые основания), урацилом и цитозином (пиримидиновые основания). В ДНК углеводным компонентом является дезоксирибоза, а урацил заменен тимином (5-метилурацилом). Фосфат и сахар составляют неспецифическую часть в молекуле нуклеотида, а пуриновое или пиримидиновое основание -- специфическую. В составе большинства Н. к. обнаружены в небольших количествах также некоторые другие (главным образом метилированные) производные пуринов и пиримидинов - т. н. минорные основания. Цепи Н. к. содержат от нескольких десятков до многих тысяч нуклеотидных остатков, расположенных линейно в определённой последовательности, уникальной для данной Н. к. Т. о., как РНК, так и ДНК представлены огромным множеством индивидуальных соединений. Линейная последовательность нуклеотидов определяет первичную структуру Н. к. Вторичная структура Н. к. возникает в результате сближения определённых пар оснований, а именно: гуанина с цитозином и аденина с урацилом (или тимином) по принципу комплементарности за счёт водородных связей, а также гидрофобных взаимодействий между ними. Нуклеиновые кислоты являются кислотами потому, что в их молекуле имеется фосфорная кислота.

При делении клеток - митозе - происходит самокопирование ДНК - её репликация, в результате чего каждая дочерняя клетка получает равное количество ДНК, заключающей программу развития всех признаков материнской клетки. Реализация этой генетической информации в определённые признаки осуществляется путём биосинтеза молекул РНК на молекуле ДНК (транскрипция) и последующего биосинтеза белков с участием разных типов РНК (трансляция). Мононуклеотиды играют важную роль в реакциях обмена веществ и энергии. Различные нуклеотиды участвуют в качестве коферментов в реакциях переноса энергии и в реакциях переноса остатков уксусной кислоты, сахаров, аминов и других биомолекул. Они служат коферментами в окислительно- восстановительных реакциях. Стабильность структуры нуклеиновых кислот - важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и организма в целом. Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, практически не растворимы в органических растворителях. Очень чувствительны к действию температуры и критических значений уровня pH. Молекулы ДНК с высокой молекулярной массой, выделенные из природных источников, способны фрагментироваться под действием механических сил, например при перемешивании раствора. Нуклеиновые кислоты фрагментируются ферментами -- нуклеазами.

Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Присутствуют в клетках всех живых организмов. Участвуют в механизмах реализации генетической информации в процессе синтеза клеточных белков.

ДНК, хранение наследственной информации, записанной с помощью генетического кода.

Информационная РНК, матричная (и- РНК) несёт информацию о первичной структуре белка из ядра в цитоплазму, состоит из 300-30000 нуклеотидов, занимает 5% от общего количества РНК в клетке.

Транспортная РНК (т- РНК) переносит аминокислоты к рибосомам при биосинтезе белка, состоит из 76-85 нуклеотидов, занимает 10% в клетке.

Рибосомная РНК (р- РНК) определяет структуру рибосом, состоит из 3000-5000 нуклеотидов, занимает большую часть РНК в клетке- 80-85%

Митохондриальная РНК (м- РНК) - синтез белка в митохондриях.

Неорганические вещества

Вода

По своим физико-химическим параметрам вода должна быть газом. Воду ещё называют жидким кристаллом. Водородные связи в воде постоянно возникают и разрушаются-"полимеризацией". Представляет собой подвижную жидкость. Образуют структуры клатратных гидратов.

Некоторая часть воды в организме может более или менее прочно связываться с растворёнными в ней веществами и с поверхностью биополимерных макромолекул с помощью как водородных связей, так и сил ион-дипольного взаимодействия. Это может приводить к заметному изменению конфигурации, эффективных размеров и весов тех или иных частиц, участвующих в реакции, и в некоторых случаях к существенной модификации их свойств. Вода как реагент используется, например, в качестве источника водорода в процессе фотосинтеза, а также участвует в реакциях гидролиза. Обладает выраженной полярностью молекул воды, в ней легко растворяются многие органические и неорганические вещества, имеющие полярные молекулы. Вода имеет высокую температура кипения, значительную растворяющую и диссоциирующую способность, малую теплопроводность, высокую теплоту испарения(2494 Дж/г), большую теплоемкость. Обладает низкой вязкостью. Имеет три агрегатных состояния: газообразное, жидкое и твёрдое. Вода - единственное вещество, обладающее в жидком состоянии большей плотностью, чем в твёрдом, так как структура льда более рыхлая, чем структура жидкой воды. Большое поверхностное натяжение и когезия. Когезия - это сцепление молекул физического тела друг с другом под действием сил притяжения.). Из всех жидкостей самое большое поверхностное натяжение у воды (7,6 · 10-4 Н/м).

Для живых систем вода - это, прежде всего, главная среда, в которой протекают все жизненно важные процессы. 1. Вода - универсальный растворитель. Большинство химических соединений организма растворимы в воде. 2. Транспортная функция. Вода вследствие низкой вязкости легко перемещается по кровеносным и лимфатическим сосудам, по межклеточному пространству и переносит растворенные в ней вещества. 3. Терморегулятор-ная функция. Вода участвует в поддержании постоянства температуры тела. Высокая удельная теплоёмкость (4,184 Дж/г). 4. Вода создает гидратную оболочку высокомолекулярных соединений (белков, полисахаридов), способствуя их стабильности. 5. Вода активный участник обмена веществ. В частности расщепление пищевых веществ в процессе гидролиза происходит при непосредственном участии воды. Вода является также конечным продуктом ряда химических процессов, протекающих в организме. 6. Вода способствует сохранению внутриклеточного давления и формы клеток (тургор). 7. Механическая защита - смазка трущихся поверхностей.

Неорганические ионы: Неорганические или, иначе, минеральные вещества находятся в клетках в виде ионов. Основными катионами в клетках и внеклеточных жидкостях организма человека являются; Na+, K+, Са2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+. Среди анионов преобладают (РО3) 2- , Cl-, (SO4)-2, (HCO 3)- . (Na+) - является основным катионом во внеклеточной среде, а (К+) - внутри клеток. Из анионов вне клетки преобладает (Сl-), а внутри клетки - (РО3) 2-. Живой организм подчиняется физико-химическому закону электронейтральности: суммы положительных зарядов катионов и отрицательных зарядов анионов должны быть равны. Для соблюдения этого закона в организме не хватает некоторого количества неорганических анионов. Недостаток отрицательных зарядов компенсируют анионы органических кислот и белков. Биологические функции катионов: Транспортная - участвуют в переносе электронов и молекул простых веществ.

Структурообразующая - обусловлена комплексообразующими свойствами металлов, катионы которых участвуют в образовании функционально активных структур макромолекул и надмолекулярных комплексов.

Регуляторная - являются регуляторами (активаторами или ингибиторами) активности ферментов.

Осмотическая - регулируют осмотическое и гидроосмотическое давление.

Биоэлектрическая - связана с возникновением разности потенциалов на клеточных мембранах.

Биологические функции анионов: Энергетическая - участвуют в образовании главного носителя энергии в организме человека - молекулы АТФ - из АДФ и неорганических фосфатных анионов.

Опорная - анион фосфора и катион кальция входят в состав гидроксилапатита и фосфата кальция костей, определяющих их механическую прочность.

Синтетическая - используются для синтеза биологически активных соединений (I- участвует в синтезе гормонов щитовидной железы).

Соединения азота

В составе всех живых организмов представлен белками, аминокислотами, азотистыми основаниями, нуклеиновыми кислотами. Азотистые соединения - это промежуточные и конечные продукты обмена белков и нуклеиновых кислот. Нуклеотиды поступают в организм с пищей, главным образом в составе нуклеопротеинов, которые распадаются до нуклеиновых кислот и белковой части. Белки перевариваются обычным образом, нуклеиновые кислоты - с помощью дополнительных ферментов все нуклеиновые кислоты до полинуклеотидов. После действия панкреатических ферментов полинуклеотидазы (фосфодиэстеразы) кишечника гидролизуют нуклеиновые кислоты до мононуклеотидов, происходит гидролиз нуклеотидов до нуклеозидов, которые либо всасываются, либо под действием нуклеозидаз слизистой кишечника деградируют до пуриновых и пиримидиновых оснований. В просвете кишечника пуриновые основания могут подвергаться окислению до мочевой кислоты, которая всасывается и затем выделяется с мочой. Большая часть тех пуринов, что всосались, в энтероцитах также превращается в мочевую кислоту, при этом не происходит их включения во вновь образующиеся молекулы нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Свободные пиримидины, подобно пуринам, в основном катаболизируют и выделяются без их использования в организме. Это низкомолекулярные пептиды, аминокислоты, креатин, нуклеотиды, нуклеозиды, а также мочевина, мочевая кислота, билирубин и креатинин. Обезвреживания аммиака происходит орнитиновым циклом.

На долю азота приходится около 3% от массы человеческого организма. Аминокислоты (свободные и в составе белков) содержат почти 95% всего азота, поэтому именно они поддерживают азотистый баланс организма. Баланс азота в организме определяется метаболизмом белков.

Концентрация в крови и моче остаточного азота ,аминного азота, мочевины и других азотистых соединений является важнейшим диагностическим тестом при заболеваниях почек, печени, сердечно-сосудистой системы и др.кислотами, аминами, нитросоединениями, алкалоидами и другими органическими соединениями.

Энергетическая Синтетическая

Он необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот. Главным резервом азота на Земле служит атмосфера, почти на 4/5 состоящая из молекулярного азота. Азотистый обмен составляет важную часть обмена веществ в организме.

Соединения фосфора

В виде органических соединений - фосфопротеидов, фосфатидов (липоидов) - поступает в организм человека с пищей, где вовлекается в непрерывный обмен. Отщепление фосфорной кислоты от органических соединений происходит уже в желудке. В крови фосфор находится в виде органических и неорганических соединений. Главным депо органических фосфорных соединений являются мышечная и костная ткани.

Фосфорная кислота участвует в построении многочисленных ферментов (фосфатаз) - подлинных двигателей химизма клеток. Она необходима для обмена жиров, для синтеза крахмала и гликогена, а также для их распада, что происходит путем фосфоролиза, т.е. присоединения молекулы фосфорной кислоты. Из фосфорнокислых солей состоит ткань нашего скелета. Особенно богата фосфорной кислотой ткань самой совершенной функции - ткань мозга и нервных клеток.

Опорная Синтетическая Энергетическая.

Без фосфора нет мысли и нет движения. При обязательном и решающем участии фосфорной кислоты протекают брожение и дыхание - эти два величайших двигателя, на работе которых покоится существование и деятельность всех живых организмов.

Соединения калия

Содержание калия в организме человека составляет примерно 250 г. Из этого количества основная масса находится в клетках и только 3 г во внеклеточных жидкостях. В плазме крови калия содержится 15-20 мг%; в эритроцитах - 450-480 мг%.

Калий участвует в поддержании постоянства ионного состава элементов. Участвует в образовании медиатора - ацетилхолина. Ионы калия необходимы для осуществления мышечных сокращений, проведения импульсов по нерву, для поддержания сердечного автоматизма, балансируют рН крови, поддерживают водный баланс. Калию свойственна способность разрыхлять клеточные оболочки, делая их более проницаемыми для прохождения солей.

Осмотическая Биоэлектрическая Транспортная Структурообразующая Регуляторная

Соединения кальция

В организме человека кальций составляет 1,9% общего веса, при этом 99% всего кальция приходится на долю скелета и лишь 1% содержится в остальных танях и жидкостях организма. Входит в состав крови, мышц, а в костной ткани в виде нерастворимых солей. Кальций находится в сыворотке крови в различных формах: в виде нефильтрующихся коллоидных соединений и фильтрующихся сединений в количестве 4-5 мг%; остальные 5-6 мг% кальциевых соединений проходят через ультрафильтры, из них 2 мг% находится в ионизированной форме. Коллоидный кальций представляет собой резерв кальция.

Ионы кальция уплотняют клеточные оболочки, понижают их проницаемость - в противоположность ионам натрия и калия, увеличивающих проницаемость. Нормальная свертываемость крови, т.е. - образование тромбинфермента из проторомбина под влиянием тромбокиназы, происходит только в присутствии солей кальция. Кальций играет важную роль в нервно-мышечной возбудимости тканей. Кальций играет определенную роль и в нормальной ритмической работе сердца. Является активатором ряда ферментов и гормонов. Участвует в нормализации состояния костей и зубов.

Биоэлектрическая Регуляторная Транспортная Осмотическая Структурообразующая Опорная.

Этап преобразования энергии

Химические вещества

Схема процесса преобразования

1.Подготовительный

Белки

Аминокислоты

Липиды Глицерин +

Жирные

кислоты

Углеводы Глюкоза

Анаболизм Катаболизм

Белки Аминокислоты СО2,Н2О,NH3

Липиды Глицерин + СО2, Н2О

+ Жирные кислоты

Углеводы Глюкоза СО2,Н2О

2. Бескислородный.

Гликолиз - ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ.

Аденозинтрифосфат (АТФ)

Пировиноградная кислота (пируват) и молочная кислота (лактат).

Глюкоза + 2АДФ + 2Фн = 2лактат + 2АТФ + 2H2O + Q.

3. Кислородное расщепление.

а) Цикла Кребса - это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме. Кроме значительной энергетической роли циклу отводится также и существенная пластическая функция, то есть это важный источник молекул-предшественников, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.

Ацетил-Коэнзим А

Многократные превращения веществ, составляющие суть этого цикла, дают дополнительную энергию для ресинтеза АТФ и заканчиваются высвобождением ионов водорода.

Ацетил-КоА > 2CO2 + КоА + 8e?

б) Окислительное фосфорилирование - один из важнейших компонентов клеточного дыхания, приводящего к получению энергии в виде АТФ.

Субстратами окислительного фосфорилирования служат продукты расщепления органических соединений -белки, жиры и углеводы.

Критерий сравнения

Тип биологического окисления

Аэробное окисление

Анаэробное

1. Локализация в клетке

2. Скорость

3. Формы энергии

4. Конечные продукты

5. Количество АТФ

6. КПД процесса

7. Условия протекания

цитоплазма

очень быстро

химическая

ПВК, молочная кислота, этиловый спирт и др.

2 молекулы

32 - 40 %

отсутствие О2

митохондрии

медленнее в 2-3 раза

химическая, электрохимическая

СО2, Н2О

38 молекул

45 - 55 %

О2, дыхательные ферменты, мембрана

Название вещества

Состав и строение вещества

Функции в организме

Аденозинтрифосфат

Эмпирическая формула C10H16N5O13P3

АТФ, нуклеотид, аденилпирофосфорная кислота. Молекула АТФ состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты (фосфатов). Химическая энергия АТФ заключена в т. н. высокоэнергетических (макроэргических) связях между первой (ближней к углеводу) и второй, между второй и третьей фосфатными группами. Связь между вторым и третьим (концевым) фосфатами наиболее энергоёмка - при её гидролизе выделяется 40 кДж.

1.Универсальный аккумулятор и переносчик химической энергии в живых клетках, все виды химической, механической, осмотической, электрической работы выполняются в клетках за счёт энергии гидролиза АТФ до аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата. Энергия, освобождаемая при ферментативном расщеплении этой связи, используется клетками для совершения различной работы: биосинтеза необходимых веществ, активного транспорта через биологические мембраны как органических, так и неорганических соединений, мышечного сокращения, осмотических процессов, генерации электрических разрядов некоторыми рыбами и т. д. Таким образом, АТФ - основное звено, связывающее в единое целое процессы выделения энергии и процессы её потребления. Запасённая в форме АТФ энергия расходуется клетками там, где это необходимо, и тогда, когда это необходимо.