Презентация на тему "органические вещества в клетке". Органические вещества, входящие в состав клетки Биологические полимеры – белки

Живая клетка любого организма состоит из органических компонентов на 25–30%.

К органическим составляющим относятся как полимеры, так и сравнительно некрупные молекулы – пигменты, гормоны, АТФ и пр.

Клетки живых организмов различаются между собой по структуре, функциям и по своему биохимическому составу. Однако каждая группа органических веществ имеет сходное определение в курсе биологии и выполняет одни и те же функции в любом типе клеток. Основные составляющие компоненты - это жиры, белки, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Одноклассники

Липиды

Липидами называются жиры и жироподобные вещества . Эта биохимическая группа отличается хорошей растворимостью в органических веществах, но при этом нерастворима в воде.

Жиры могут иметь твёрдую или жидкую консистенцию. Первая более характерна для животных жиров, вторая – для растительных.

Функции жиров заключаются в следующем:

Углеводы

Углеводы – это органические мономерные и полимерные вещества, которые в своём составе содержат углерод, водород и кислород. При их расщеплении клетка получает значительное количество энергии.

По химическому составу различают следующие классы углеводов:

По сравнению с животными клетками , растительные содержат в своём составе большее количество углеводов. Это объясняется способностью растительных клеток воспроизводить углеводы в процессе фотосинтеза .

Основными функциями углеводов в живой клетке являются энергетическая и структурная.

Энергетическая функция углеводов сводится к накоплению запасов энергии и высвобождению их по мере необходимости. Растительные клетки накапливают в вегетационный период крахмал, который откладывается в клубнях и луковицах. В организмах животных такую роль выполняет полисахарид гликоген, который синтезируется и накапливается в печени.

Структурную функцию углевод выполняют в растительных клетках. Практически вся клеточная стенка растений состоит из полисахарида целлюлозы.

Белки

Белки – органические полимерные вещества , которые занимают ведущее место как по количеству в живой клетке, так и по своему значению в биологии. Вся сухая масса животной клетки состоит из белка примерно наполовину. Этот класс органических соединений отличается поразительным многообразием. Только в организме человека насчитывается около 5 млн различных белков. Они не только отличаются между собой, но и имеют различия с белками других организмов. И все это колоссальное многообразие белковых молекул строится всего из 20 разновидностей аминокислот.

Если на белок воздействуют термические или химические факторы, в молекулах происходит разрушение водородных и бисульфидных связей. Это приводит к денатурации белка и изменению структуры и функций клеточной мембраны.

Все белки можно условно разделить на два класса: глобулярные (к ним относятся ферменты, гормоны и антитела), и фибриллярные – коллаген, эластин, кератин.

Функции белка в живой клетке:

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты имеют важное значение в структуре и правильном функционировании клеток. Химическое строение этих веществ таково, что позволяет сохранять и передавать по наследству информацию о белковой структуре клеток. Эта информация передаётся дочерним клеткам и на каждом этапе их развития формируется определённый вид белков.

Поскольку подавляющее большинство структурных и функциональных особенностей клетки обусловлено их белковой составляющей, очень важна стабильность, которой отличаются нуклеиновые кислоты. В свою очередь, от стабильности структуры и функций отдельных клеток зависит развитие и состояние организма в целом.

Различают две разновидности нуклеиновых кислот – рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК).

ДНК представляет собой полимерную молекулу, которая состоит из пары спиралей нуклеотидов . Каждый мономер молекулы ДНК представлен в виде нуклеотида. В состав нуклеотидов входят азотистые основания (аденин, цитозин, тимин, гуанин), углевод (дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.

Все азотистые основания соединяются между собой строго определённым образом. Аденин всегда располагается всегда против тимина, а гуанин – против цитозина. Такое избирательное соединение называется комплементарностью и играет очень важное значение в формировании структуры белка.

Все соседние нуклеотиды между собой связываются остатком фосфорной кислоты и дезоксирибозой.

Рибонуклеиновая кислота имеет большое сходство с дезоксирибонуклеиновой. Различие заключается в том, что вместо тимина в структуре молекулы присутствует азотистое основание урацил. Вместо дезоксирибозы это соединение содержит углевод рибозу.

Все нуклеотиды в цепочке РНК соединяются через фосфорный остаток и рибозу.

По своей структуре РНК может быть одно- и двухцепочечным . У ряда вирусов двухцепочечные РНК выполняют функции хромосом – они являются носителями генетической информации. С помощью одноцепочечной РНК происходит перенос информации о составе белковой молекулы.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

входящие в состав клетки. Ахатова О.В.

Органические вещества - соединения, содержащие углерод. Между атомами углерода возникают связи одинарные или двойные, на основе которых формируются углеродные цепочки: линейные, разветвленные, циклические. Большинство органических веществ – полимеры, состоят из повторяющихся частиц – мономеров. Регулярными биополимерами называются вещества, состоящие из одинаковых мономеров; нерегулярными – состоящими из разных мономеров.

Белки - нерегулярные биополимеры; мономеры - 20 незаменимых аминокислот.

Аминогруппа обладает свойствами основания Группа радикал – разная у всех Карбоксильная группа обладает кислотными свойствами

Между соединившимися аминокислотами возникает пептидная связь, на основе которой образуется соединение – полипептид.

Первичная – линейная, в виде полипептидной цепочки. Вторичная – за счет водородных связей: спиральная – a , в виде гармошки – b . Третичная – глобулярная, за счет гидрофобных взаимодействий. Четвертичная – объединение нескольких молекул с третичной структурой.

Белки Простые Сложные

БЕЛКИ ГЛОБУЛЯРНЫЕ: антитела, гормоны, ферменты ФИБРИЛЛЯРНЫЕ: коллаген, кератин кожи, эластин

Функции белков. Структурная- входят в состав различных органелл клетки. Транспортная – присоединение химических элементов к белкам и перенос их к определенным клеткам. Двигательная – сократительные белки участвуют во всех движениях клеток и организма. Каталитическая – ускоряют либо замедляют биохимические реакции в клетках, в организмах.

Функции белков. Энергетическая – при расщеплении 1г белка выделяется 17,6 кДж. Гормональная, или рецепторная – входят в состав многих гормонов. Принимают участие в регуляции жизненных процессов. Защитная – антитела (важнейшие молекулы иммунной системы) представляют собой белки.

В состав молока входит казеин.

Углеводы - циклические молекулы, состоящие из углерода, кислорода, и водорода и полимеры, состоящие из таких же циклов.

Моносахариды Состоят из одного цикла (глюкоза) Дисахариды Состоят из двух циклов (сахароза) Полисахариды Состоят из многих циклов (крахмал) Углеводы

Мальтоза. Глюкоза.

Лактоза. Сахароза.

Целлюлоза. Хитин.

Функции углеводов. Энергетическая - могут расщепляться до углекислого газа и соды с выделением энергии. Структурная – стенки растительных клеток состоят из углеводов (целлюлоза).

Липиды - соединения двух или трех молекул жирных кислот и молекулы сложного спирта.

Функции липидов. Энергетическая – могут распадаться с выделением большого количества энергии. Служат для долговременного запасания энергии. Строительная – все мембраны клеток состоят из липидов. Защитная – липидные отложения в виде жировой прослойки осуществляют теплоизоляцию организма. Гормональная – некоторые липиды входят в состав гормонов половых желез и надпочечников.

Какие утверждения верны? 1. Белки – биополимеры. 2. Мономерами белков являются аминокислоты. 3. Воск, витамин D , растительные и животные жиры относятся к липидам. 4.Белки – основной источник энергии. 5. Углеводы являются носителями наследственной информации.

Какие утверждения верны? 6. Глюкоза, сахароза – разновидности углеводов. 7.Жиры хорошо растворяются в воде. 8.Углеводы выполняют только опорную функцию. 9.Жиры служат запасным источником энергии. 10. Белки имеют только первичную структуру.

Домашнее задание: П.22 до стр. 111.

Вы отлично поработали!

Существует 4 класса органических веществ, входящих в состав клеток: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Углеводы

Углеводы - органические вещества, в состав которых входят углерод, кислород и водород. Образуются в процессе фотосинтеза из воды и углекислого газа. Различают - моносахариды (состоят из одной молекулы) (глюкоза, рибоза и т.д.), дисахариды - соединение двух молекул (сахароза, мальтоза) и полисахариды - в их состав входит много молекул сахара (крахмал, гликоген, клетчатка, пектин, инулин, хитин).

Функции углеводов

1. Входят в состав многих органических веществ (рибоза - в состав РНК, АТФ, ФАД, НАД, НАДФ, дезоксирибоза - в состав ДНК)

2. Глюкоза - является источником энергии (окисляется при дыхании)

3. Многие углеводы являются запасными веществами - крахмал у растений, гликоген - у грибов и животных

4. Входят в состав многих компонентов клеток и тканей (гликокаликс, гепарин, кликопротеины, пектины, полисахариды, гемицеллюлоза, хитин, муреин, тейхоевые кислоты)

5. Защитная - в составе гликокаликса участвует в процессе клеточного распознавания, входят в состав иммуноглобулинов, входят в состав камеди (выделяется при повреждении стволов) и в состав клеточной стенки многих организмов

Белки

Белки - это органические вещества-полимеры, мономерами которых являются аминокислоты (гемоглобин, альбумин, коллаген, эластин и многие другие).

Белки имеют 4 структуры

Первичная - линейная последовательность аминокислот, соединенная в полипептиднуй цепь

Вторичная - спираль, состоящая из двух цепей, соединенных водородными связями

Третичная - глобула или фибриллярная структура (уложенные слои или суперскрученная спираль). Ионные, водородные, ковалентные (дисульфидные мостики), гидрофобные взаимодействия между составными частями

Четвертичная - несколько глобул или микрофибриллы, соединенные силами межмолекулярного притяжения

Бывают: собственно белки и ферменты.

Ферменты - биологические катализаторы, не только ускоряют, но и осуществляют большиснтво реакций в живых организмах.

Функции белков

1. Ферментативная - ускоряют, а в большинстве случаев осуществляют биохимические реакции в организме

2. Структурная - входят в состав всех мембран, являются компонентом соединительной ткани (костей, хрящей, сухожилий, кожи, волос, ногтей), входят в состав слизистых секретов (мукопротеины). Из белков состоят капсиды вирусов. Входят в состав каружного скелета насекомых.

3. Двигательная - из белков состоят микротрубочки (тубулин), двигательный аппарат жгутиков, актин и миозин - сократительные белки мышц.

4. Транспортная - транспорт через мембрану и внутри клетки, а также белки крови (гемоглобин переносит кислород, гемоцианин переносит кислород в крови беспозвоночных, сывороточный альбумин переносит жирные кислоты, глобулины переносят ионы металлов и гормоны)

5. Защитная - белки иммунитета (интерфероны), белки крови (предотвращают кровопотерю), антиоксиданты (гасят активные формы кислорода)

6. Рецепторная - белки гликокаликса (отвечают за клеточную совместимость), светочувствительные ферменты сетчатки глаза, фитохром у растений (реагирует на изменение длины светового дня)

7. Запасающая - белок-ферритин запасает железо в печени, селезенке, миоглобин запасает кислород в мышцах позвоночных

8. Питательная - белки - источники аминокислот

9. Регуляторная - многие гормоны являются белками (инсулин, соматотропин, пролактин, глюкагон)

10. Антибиотическая - многие антибиотики (противомикробные препараты) являются белками (грамицидин S, актиномицин)

11. Токсическая - многие токсины (опасные для живых организмов вещества) являются белками - ботулинический токсин, столбнячный, холерный, токсины грибов и пчел

Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК

В 1953 г. английские ученые Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель пространственной струк- туры ДНК. Они показали, что ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, спирально закрученных одна вокруг другой. Двойная спираль стабилизирована водородными свя- зями между азотистыми основаниями разных цепей так, что против аденина одной цепи всегда стоит ти- мин другой, а гуанина — цитозин. Многократное повторение этих связей придает большую устойчивость двойной спирали ДНК. При опреде- ленных условиях (действие кислот, щелочей, нагревание и т. п.) происходит денатурация ДНК — разрыв водородных связей между компле- ментарными азотистыми основани- ями. Денатурирован-ная ДНК может восстановить двуспи-ральное строение благодаря установлению водородных связей между комплементарными нуклеотидами — этот процесс называется ренатурацией.

Строение ДНК:

ДНК составляют 4 типа азотистых оснований: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).

Нуклеотиды соединяются по принципу комплементарности: А=Т, ГΞЦ

Функции ДНК:

1. Хранение генетической информации

2. Репликация ДНК

3. Синтез РНК

Строение РНК:

РНК бывает:

1. Рибосомальной (входит в состав рибосом)

2. Транспортной (приносит аминокислоты к рибосомам во время синтеза белка)

3. Информационной (передает информацию о первичной структуре белка на рибосомы)

Липиды

Липиды - жироподобные органические вещества, нерастворимые в воде, но растворимые в неполярных органических растворителях (бензоле, бензине и т.д.).

Состоят из глицерина и жирных кислот, при этом глицериновые головки являются гидрофильными, а углеводородные хвосты - гидрофобными. Таким образом, образуется в мембране билипидный слой, через который диффундирует вода и другие вещества.

Строение липидов:

Функции липидов:

1. Энергетическая - при окислении липидов выделяется много энергии

2. Резервная - жиры являются запасным веществом и в ходе окисления жиров выделяется вода, которая очень важны, например, для жителей пустыни

3. Структурная - из фосфолипидов состоят мембраны всех живых организмов, гликолипиды участвуют в межклеточных контактах в тканях животных, сфинголипиды обеспечивают электрическую изоляцию аксона, создавая условия для быстрого прохождения импульса, пчелы из воска строят соты

4. Защитная - термоизоляция и амортизация, воски являются водоотталкивающими веществами у растений, гликолипиды участвуют в распознавании токсинов

5. Регуляторная - некоторые гормоны - липиды (тестостерон, прогестерон, кортизон), существуют жирорастворимые витамины (A, D, E, K), гибберелины - регуляторы роста растений

Разнообразие липидов

Фосфолипиды - содержат остаток фосфорной кислоты, входят в состав клеточных мембран.

Гликолипиды - соединения липидов с углеводами. Являются составной частью тканей мозга и нервных волокон.

Липопротеиды - комплексные соединения разнообразных белков с жирами.

Стероиды - важные компоненты половых гормонов, витамина Д.

Воска - выполняют защитную функцию: у млекопитающих - смазывают кожу и волосы, у птиц - придают перьям водоотталкивающие свойства, у растений - предотвращают чрезмерное испарение воды.

АТФ

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — нуклеотид, в состав которого входит азотистое основание аденин, углевод рибоза и три остатка фосфорной кислоты. Молекула АТФ является универсальным химическим аккумулятором энергии в клетках. Остатки фосфорной кислоты связаны макроэргичными связями. Когда от АТФ отщепляется один остаток фосфорной кислоты, образуется АДФ — аденозиндифосфорная кислота и выделяется 40 кДж энергии

Белки (протеины , полипептиды ) - самые многочисленные, наиболее разнообразные и имеющие первостепенное значение биополимеры. В состав молекул белков входят атомы углерода, кислорода, водорода, азота и иногда серы, фосфора и железа.

Мономерами белков являются аминокислоты , которые(имея в своём составе карбоксильную и амино- группы)обладают свойствами кислоты и основания (амфотерны).

Благодаря этому аминокислоты могут соединяться друг с другом (их количество в одной молекуле может достигать нескольких сотен). В связи с этим молекулы белков имеют большие размеры и их называют макромолекулами .

Структура белковой молекулы

Под структурой белковой молекулы понимают ее аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности молекулы белка.

В молекулах белков встречается всего 20 видов различных аминокислот и огромное разнообразие белков создается за счет различного их сочетания.

• Последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи - это первичная структура белка (она уникальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функции). Первичная структура белка уникальна для любого типа белка и определяет форму его молекулы, его свойства и функции.
• Длинная молекула белка сворачивается и приобретает сначала вид спирали в результате образования водородных связей между -СО и -NН группами разных аминокислотных остатков полипептидной цепи (между углеродом карбоксильной группы одной аминокислоты и азотом аминогруппы другой аминокислоты). Эта спираль - вторичная структура белка .
• Третичная структура белка - трёхмерная пространственная “упаковка” полипептидной цепи в виде глобулы (шарика). Прочность третичной структуры обеспечивается разнообразными связями, возникающими между радикалами аминокислот (гидрофобными, водородными, ионными и дисульфидными S-S связями).
• Некоторые белки (например, гемоглобин крови человека) имеют четвертичную структуру. Она возникает в результате соединения нескольких макромолекул с третичной структурой в сложный комплекс. Четвертичная структура удерживается непрочными ионными, водородными и гидрофобными связями.

Структура белков может нарушаться (подвергаться денатурации ) при нагревании, обработке некоторыми химическими веществами, облучении и др. При слабом воздействии распадается только четвертичная структура, при более сильном - третичная, а затем - вторичная, и белок остается в виде полипептидной цепи. В результате денатурации белок теряет способность выполнять свою функцию.

Нарушение четвертичной, третичной и вторичной структур обратимо. Этот процесс называют ренатурацией .

Разрушение первичной структуры необратимо.

Кроме простых белков, состоящих только из аминокислот, есть еще и сложные белки, в состав которых могут входить углеводы (гликопротеины ), жиры (липопротеины ), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеины ) и др.

Функции белков

• Каталитическая (ферментативная) функция. Специальные белки - ферменты - способны ускорять биохимические реакции в клетке в десятки и сотни миллионов раз. Каждый фермент ускоряет одну и только одну реакцию. В состав ферментов входят витамины.

• Структурная (строительная) функция - одна из основных функций белков (белки входят в состав клеточных мембран; белок кератин образует волосы и ногти; белки коллаген и эластин – хрящи и сухожилия).

• Транспортная функция - белки обеспечивают активный транспорт ионов через клеточные мембраны (транспортные белки в наружной мембране клеток), транспорт кислорода и углекислого газа (гемоглобин крови и миоглобин в мышцах), транспорт жирных кислот (белки сыворотки крови способствуют переносу липидов и жирных кислот, различных биологически активных веществ).

• Сигнальная функция . Прием сигналов из внешней среды и передача информации в клетку происходит за счёт встроенных в мембрану белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды.
• Сократительная (двигательная) функция - обеспечивается сократительными белками – актином и миозином (благодаря сократительным белкам двигаются реснички и жгутики у простейших, перемещаются хромосомы при делении клетки, сокращаются мышцы у многоклеточных, совершенствуются другие виды движения у живых организмов).

• Защитная функция - антитела обеспечивают иммунную защиту организма; фибриноген и фибрин защищают организм от кровопотерь, образуя тромб.

• Регуляторная функция присуща белкам - гормонам (не все гормоны являются белками!). Они поддерживают постоянные концентрации веществ в крови и клетках, участвуют в росте, размножении и других жизненно важных процессах (например, инсулин регулирует содержание сахара в крови).
• Энергетическая функция - при длительном голодании белки могут использоваться в качестве дополнительного источника энергии после того, как израсходованы углеводы и жиры (при полном расщеплении 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии). Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, используются для построения новых белков.