Компоненты живых организмовЖивых организмов в составе биоорганических соединений и в свободном состоянии обнаружено около 40 различных химических элементов, находящихся также в составе литосферы и атмосферы. Вместе с тем. количественный состав и распределение химических элементов в живых организмах и в земной коре резко отличаются, то есть возникновения жипя в условиях Земли было связано с отбором химических элементов.

 

Наибольший процент (более 99% элементного состава живых организмов) составляют такие элементы, как углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), фосфор (Р) и сера (S). С помощью этих элементов (биоэлементов. или органогены) образуется почти весь спектр биоорганических соединений, составляющих живые организмы, то есть биомолекул.

 

Кроме органогены, часть химических элементов входит в состав животных и растительных организмов в свободном виде как макроэлементы, в частности ионизированные электролиты Na \ К \ Ca2, Mg \ CI, или микроэлементы (Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Se, I, F, Mo, V т), выполняющих биологически важные структурные, регуляторные и каталитические функции, с кофакторами некоторых ферментов.

 

В количественном отношении первое место среди химических соединений в живых организмах занимает вода (Н, 0) - в организме лещины около 60% массы. В виде водных растворов - ионных и коллоидных - у многоклеточных животных организмах находится значительная часть макро-и микроэлементов, во многих случаях - в комплексе с биоорганических соединений.

Биомолекулы – это биоорганические соединения, входящие в состав живых организмов и е специализированными для образования клеточных структур и участия в биохимических реакциях, которые составляют сущность обмена веществ и выполнения любой живой клетки и баиатоклитинним организмом присущих им физиологических функций.

 

Функции биомолекул в живых организмах.

 

а) участие в биохимических реакциях обмена веществ в качестве промежуточных продуктов (метаболитов). Примерами е моносахариды и их фосфорные эфиры, жирные кислоты и продукты их окисления, аминокислоты, кетокислоты, дикарбоновые кислоты, пуриновые и пиримидиновые основания и др..;

 

б) участие в образовании других, более сложных молекул: белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов (аминокислоты, нуклеотидные, моносахариды, высшие жирные кислоты и др.) или биологических структур (мембран, рибосом, ядерного хроматина и проч.)

 

в) участие в регуляции биохимических процессов и физиологических функций отдельных клеток и целостного организма. Биомолекулами-стимуляторами е витамины, гормоны и гормональными соединения, внутриклеточные регуляторы - циклические нуклсоииды цАМФ, цГМФ и другие.

 

Главные классы биомолекул, составляющих основу структуры и функций живых организмов:

 

Белки и кислоты. Белки (протеины) - важнейший класс биомолекул, с наличием которых, а также нуклеиновых кислот, связывают саму химическую сущность жизни в условиях Земли. Белки э биополимерами, состоящие из двадцати L-аминокислот, образовавшихся в условиях химической эволюции на этапе "преджизни" (П. Тсняр де Шарден) и составляют вместе с нуклеотидами молекулярную азбуку любой живой клетки. Современные достижения в расшифровке аминокислотной последовательности и пространственной структуры многих белков и пептидов, молекулярных механизмов их многогранных биологических функций позволили сформировать протеомика, как новейший этап в химии и молекулярной биологии молекул нуклеиновых кислот детерминирует (кодирует) последовательность аминокислотных остатков в соответствующем белке (пептидов). Сущность генетического (биологического) кода заключается в том, что последовательность из трех нуклеотидов (триплет, или кодон) в молекуле ДНК соответствует одной из 20 L-аминокислот, включается на определенное место пептидной цепи, который синтезируется. Разработка мощных биотехнологических методов изучения и анализа нуклеотидных последовательностей ДНК (секвенация ДНК) составляют основу современных геномики и биоинформатики.

 

Открытием нуклеиновых кислот - химических соединений, изучение структуры и свойств которых принципиально изменило лицо современных биологии и медицины, человечество обязано швейцарскому врачу и исследователю Фршриху Минер (F. Miesher) (1869 p.), который впервые обнаружил в клеточных ядрах (nucleus) фосфатных соединения кислого характера.

 

Молекулярная биология, как новейший этап развития биологической химии, родилась почти через 100 лет после открытия Ф. Мишер нуклеиновых кислот в результате фундаментального открытия Дж. Уотсона (J. Watson) и Фр. Крика (Fr. Crick) (1953 p.). Дж Уотсон и Фр. Крик постулировали для молекулы ДНК структуру типа "двойной спирали", что стало предпосылкой для раскрытия основных закономерностей ее удвоение - репликации - и пояснил фундаментальную загадку жизни: возможность консерватизма наследственности путем копирования наследственных признаков в последующих поколениях. Дальнейшая расшифровка генетического кода, то есть соответствия последовательностей триплетов нуклеотидов в молекулах генетических нуклеиновых кислот последовательности аминокислот белков. ВуглеУглеводыводы - класс биомолскул, состоящий из моносахаридов и их производных, дисахаридов. В организме человека и животных моносахариды (глюкоза, фруктоза, иалактоза) и Гомополисахариды гликоген выполняют энергетические функции; (в состав которых в качестве мономеров входят преимущественно аминосахариды - гексозамина и их N-ацстильовани производные) участвуют в образовании биологических структур (мембран, гликокаликса , соединительной ткани).

 

Липиды - биомолекулы разнообразной химического строения, главной особенностью которых с их гидрофобный характер. Липиды и их производные выполняют многочисленные биологические функции, выступая в качестве энергетического материала (гриацилглицеролы, или нейтральные жиры), основа структуры биомембран (фосфолипиды, гликолипиды), физиологически активные соединения с рс-иуляторною действием (стероидные гормоны, эйкозаноиды. Жирорастворимые витамины).

 

Витамины - соединения разнообразной химической строения, которые не синтезируются в животных организмах, но необходимые для их жизнедеятельности, в частности являются компонентами метаболизма, с участием которых функционируют определенные важные ферментные системы. Витамины должны постоянно поступать в организм в составе продуктов питания, преимущественно растительного (большинство водорастворимых витаминов) или животного (некоторые жирорастворимые витамины) происхождения.

 

Гормоны - биомолекулы, являющиеся передатчиками химических сигналов в системе эндокринной регуляции. Благодаря регуляторной действия гормонов, медиаторов нервной системы и наличии локализованных на клетках-мишенях биохимических структур, специфическим образом реагируют надежду этих биорегуляторов изменением своей функциональной активности (клеточных рецепторов), происходит интеграция отдельных анатомо-физиологических систем в целостный многоклеточный организм.

 

Кроме указанных биоорганических молекул, в состав всех живых организмов входит определенное количество свободных аминокислот, азотистых соединений, нуклеотидов, низкомолекулярных МОНО-, ди- и трикарбоновых кислот, спиртов, аминов, являющихся промежуточными продуктами обмена веществ (метаболиты, или интермедиатами).

 

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+