Біохімія
Біохімія — наука про хімічні речовини, які входять до складу організмів, та їхнє перетворення у ході обміну речовин.
Функції деяких хімічних елементів у складі організмів
Елемент |
% |
Функція |
|
Органогени |
О |
62 |
Використовується у процесах окиснення (клітинне дихання), входить до складу більшості органічних сполук і води |
С |
20 |
Основа всіх органічних молекул |
|
Н |
10 |
Входить до складу більшості органічних сполук та води |
|
N |
3 |
Компонент білків, нуклеїнових кислот та ін. |
|
Макроелементи |
Са |
2,5 |
Компонент рухової системи клітини. Входить до складу кісток, зубів. Міститься у міжклітинній речовині |
Р |
1,0 |
Синтез нуклеїнових кислот, АТФ, фосфоліпідів та ін. Входить до складу кісток, зубів |
|
S |
0,25 |
Синтез деяких білків (наприклад, кератину волосся, пір’я) |
|
К |
0,25 |
Утворення електричного потенціалу на мембранах клітин, підтримка осмотичного тиску. Компонент клітинного соку |
|
Сl |
0,2 |
Підтримка осмотичного тиску. Складова соляної кислоти в шлунковому соку |
|
Na |
0,1 |
Утворення електричного потенціалу на мембранах клітин, підтримка осмотичного тиску |
|
Mg |
0,07 |
Входить до складу кісток, зубів, хлорофілу. Об’єднує дві субодиниці рибосоми |
|
Fe |
0,01 |
Входить до складу гемоглобіну й міоглобіну. Переносник електронів. Синтез хлорофілу |
|
Мікроелементи |
Со |
<0,001 |
Складова вітаміну В12. Розвиток еритроцитів |
Сu |
<0,001 |
Входить до складу деяких ферментів та гемоціанінів. Переносник електронів при диханні та фотосинтезі |
|
Zn |
<0,001 |
Анаеробне дихання рослин, транспорт С02 в крові. Поділ клітин |
|
І |
<0,001 |
Складова гормону щитоподібної залози тироксину |
Хімічні речовини у складі організмів
Ліпіди — група гідрофобних речовин.
Жирні кислоти
Фосфоліпіди
Функції ліпідів:
1) енергетична;
2) будівельна (фосфоліпіди);
3) захисна (теплоізоляційний шар шкіри, воску на листках рослин);
4) регуляторна (стероїдні гормони).
Вуглеводи — група органічних сполук зі спільною формулою (СН2O)n, де n — більше 3.
Моносахариди
Глюкоза — головне джерело енергії для клітин
Рибоза — входить до складу нуклеотидів
Дисахариди складаються з двох молекул моносахаридів, пов’язаних глікозидним зв’язком.
сахароза
Полісахариди утворені моносахаридними залишками, що з’єднані в лінійні (целюлоза, хітин) або розгалужені ланцюги (крохмаль, глікоген).
Функції полісахаридів:
1) структурна (целюлоза, хітин);
2) запасаюча (крохмаль, глікоген);
3) рецепторна (вуглеводи глікокаліксу).
Амінокислоти — органічні сполуки з амфотерними властивостями, добре розчинні в воді. Використовуються у біосинтезі багатьох азотистих сполук.
До складу білків аміногрупа кислотна входять 20 амінокислот, вони з’єднуються за допомогою пептидного зв’язку. Незамінні амінокислоти в організмі людини не синтезуються.
пептидна група
Амінокислоти, що входять до складу білків, та їхня замінність (з) або незамінність (н) для людини
Назва |
Скорочення |
|
Назва |
Скорочення |
|
Аланін |
ала |
з |
Лейцин |
лей |
н |
Аргінін |
арг |
н |
Лізин |
ліз |
н |
Аспарагін |
асн |
з |
Метіонін |
мет |
н |
Аспарагінова кислота |
асп |
н |
Пролін |
про |
з |
Валін |
вал |
н |
Серин |
сер |
з |
Гістидін |
гіс |
н |
Тирозин |
тир |
з |
Гліцин |
глі |
з |
Треонін |
тре |
н |
Глутамін |
глн |
з |
Триптофан |
три |
н |
Глютамінова кислота |
глу |
з |
Фенілаланін |
фен |
н |
Ізолейцин |
ізо |
н |
Цистеїн |
цис |
з |
Структура білка
Первинна |
Послідовність розташування амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі |
Вторинна (а-спіраль або β-структура) |
Впорядкована укладка ланцюга за рахунок водневих зв’язків між пептидними групами |
Третинна |
Просторова укладка поліпептиду, зумовлена різними взаємодіями (дисульфідні містки, іонні, гідрофобні взаємодії та ін.) |
Четвертинна |
Поєднання декількох поліпеитидних ланцюгів у єдину функціональну одиницю |
Функції білків:
1) структурна;
2) регуляторна (білкові гормони);
3) транспортна (гемоглобін, білки-переносники ліпідів);
4) рухова (актин, міозин);
5) захисна (антитіла, фібрин);
6) поживна (яєчний білок, казеїн, білкові зерна насінин);
7) ферментативна (каталітична).
Нуклеотиди складаються з моносахариду (рибоза чи дезоксирибоза), залишків фосфорної кислоти (від 1 до 3) та азотистої основи. Нуклеотиди — мономери нуклеїнових кислот, входять до складу важливих коферментів (НАД, НАДФ, КоА) та інших сполук; виконують сигнальні функції.
АТФ (аденозинтрифосфат) — головний акумулятор енергії в клітині:
Структура нуклеїнових кислот
Нуклеїнові кислоти забезпечують зберігання, передачу та реалізацію генетичної інформації.
|
ДНК |
РНК |
Кількість ланцюгів |
два |
один |
Структура |
Первинна — подвійна спіраль, подальша упаковка в комплексі з білками |
Різна для різних РНК |
Моносахарид |
Дезоксирибоза |
Рибоза |
Азотисті основи |
Аденін (А), гуанін (Г), цитозін (Ц), тімін (T) |
Аденін (А), гуанін (Г), цитозін (Ц), урацил (У) |
Синтез |
Реплікація — процес синтезу дочірньої ДНК на матриці материнської ДНК |
Транскрипція — біосинтез молекул РНК на матриці ДНК |
Типи |
|
мРНК (матричні) — служать матрицями для синтезу білків; рРНК (рибосомальні) — утворюють рибосоми, синтезуються в ядерці; тРНК (транспортні) — транспортують амінокислоти під час синтезу білка; нмРНК (низькомолекулярні) — група з різноманітною структурою та функціями |
Обмін речовин (метаболізм) — закономірний порядок перетворення речовин і енергії у ході життєдіяльності організму, ключова роль у ньому належить ферментам і вітамінам.
Енергетичний обмін — розщеплення складних органічних речовин із виділенням енергії |
Пластичний обмін — сукупність реакцій синтезу складних молекул із простіших; відбувається з затратами енергії |
1. Підготовчий етап. Розщеплення полімерів до мономерів у шлунково-кишковому тракті |
1. Синтез проміжних сполук із неорганічних речовин — фотосинтез або хемосинтез |
2. Безкисневе розщеплення. Розщеплення мономерів до проміжних сполук у цитозолі клітини (гліколіз і бродіння) |
2. Синтез мономерів із проміжних сполук (у хлоропластах або цитозолі) |
3. Кисневе розщеплення. Окиснення проміжних сполук до СО2 і Н2О в мітохондріях |
3. Синтез полімерів з мономерів — цитозоль (білки, ліпіди, вуглеводи); ядро (нуклеїнові кислоти) |
Схема енергетичного обміну
сумарне рівняння клітинного дихання:
Фотосинтез — процес утворення органічних речовин із неорганічних за рахунок енергії світла.