Клетка элементарная живая система

растворимые в воде, но нерастворимые в неполярных растворителях, имеющие, как

правило, сладковатый  вкус. В зависимости от числа атомов различают триозы,

тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы. Наиболее распространены в природе

гексозы (глюкоза, фруктоза) – основные источники  энергии в клетках (при

полном расщеплении 1г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии) и пентозы

(рибоза, дезоксирибоза), входящие в состав нуклеиновых кислот.

Два или несколько  ковалентно связанных друг с другом с помощью гликозидной

связи моносахарида образуют ди -  или олигосахариды. Дисахариды также широко

распространены в природе: наиболее часто встречается мальтоза, или солодовый

сахар, состоящий  из двух молекул глюкозы.

Биологическое значение углеводов состоит в том, что  они являются мощным и

богатым источником энергии, необходимой клетке для осуществления

различных форм активности. Полисахариды – удобная форма  накопления энергоемких

моносахаридов, а  также незаменимый защитный и структурный компонент

клеток и тканей животных, растений и микроорганизмов. Некоторые полисахариды

входят в состав клеточных мембран и служат рецепторами, обеспечивая

узнавание клеток друг другом и их взаимодействие.

     Липиды.

Липиды представляют собой органические вещества, не растворимые  в воде, но

растворимые в неполярных растворителях – эфире, хлороформе, бензоле. Они

обнаруживаются  во всех без исключения клетках и  разделены на несколько классов,

выполняющих специфические биологические функции. Наиболее распространенными в

составе живой природы являются нейтральные жиры, или

триацилглицерины, воска, фосфоролипиды, стеролы

.

Содержание липидов  в разных клетках сильно варьирует: от 2 – 3 до 50 – 90 % в

клетках семян растении и жировой ткани животных.

Структурными компонентами большинства липидов являются жирные кислоты.

Жирные кислоты  являются ценным источником энергии. При  окислении 1г жирных

кислот высвобождается 38 кДж энергии и синтезируется  в два раза большее

количество АТФ, чем при расщеплении такого же количества глюкозы.

     Жиры – наиболее простые и широко распространенные липиды. Жиры являются

основной формой запасания липидов в клетке. Жиры используются также в качестве

источника воды (при  сгорании 1г жира образуется 1,1г воды). У многих

млекопитающих под  кожей откладывается толстый  слой подкожного жира, который

защищает организм от переохлаждения.

     Воска  - это сложные эфиры, образуемые жирными кислотами и много атомными

спиртами. У позвоночных  животных секретируются  кожными железами. Покрывая кожу

и её производные (волосы, мех, шерсть, перья), воска смягчают их и предохраняют

от  действия воды.  Фосфолипиды в состав молекул, которых входит

остаток фосфорной кислоты, являются основой  всех клеточных мембран.

     Стероиды составляют группу липидов, не содержащих жирных кислот и имеющих

особую структуру. К ним относится ряд гормонов, в частности кортизон,

вырабатываемый корой надпочечников, различные половые гормоны, а также

холестерин –  важный компонент клеточных мембран  у животных.

     Белки.

Белки представляют собой самый многочисленный и  наиболее разнообразный класс

органических соединений клетки. Белки – это биологические  гетерополимеры,

мономерами которых являются аминокислоты.

Среди белков организма  выделяют простые белки, состоящие  только из

аминокислот, и  сложные, включающие помимо аминокислот, так называемые

простатические  группы различной химической природы. Липопротеины имеют в

своем составе липидный компонент, гликопротеины – углеводный. В состав

фосфопротеинов входит одна или несколько фосфатных групп. Металлопротеины

содержат различные  металлы; нуклеопротеины – нуклеиновые кислоты.

Простетические группы обычно играют важную роль при выполнении белком его

биологической функции.

Белки выполняют  в организме чрезвычайно важные и многообразные функции,

перечисленные в  нижеследующей таблице, но несомненно наиболее значительной

является каталитическая, или ферментативная, функция.

     Некоторые функции, выполняемые белками. Таблица. 

    

 

     Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты  составляют 1 – 5 % сухой массы клетки и представлены

моно-  и полинуклеотидами. Мононуклеотид состоит из одного пуринового (аденин

– А, гуанин – Г) или пиримидиного (цитозин – Ц, тимин – Т, урацил – У),

азотистого основания, пятиуглеродного сахара (рибоза или дизоксорибоза) и 1-

3 остатков фосфорной  кислоты.

Мононуклеотиды  выполняют в клетке исключительно  важные функций. Они выступают

в качестве источников энергии, причем АТФ является универсальным  соединением,

энергия которого используется почти во всех внутриклеточных реакциях, энергия

ГТФ необходима в белоксинтезирующей деятельности рибосом. Производные

нуклеотидов служат также переносчиками некоторых  химических групп, например

НАД (никотинамиддинуклеотид) – переносчик атомов водорода.

Однако наиболее важная роль нуклеотидов состоит  в том, что они служат

строительными блоками  для сборки полинуклеотидов РНК и ДНК (рибонуклеиновых и

дезоксирибонуклеиновых  кислот).

     РНК и ДНК – это линейные полимеры, содержащие от 70 – 80 до 10 в

9 степени мононуклеидов.

Нуклеотид РНК  – содержит пятиугольный сахар –  рибозу, одно из четырех

азотистых оснований (гуанин, урацил, аденин или цитозин) и остаток фосфорной

кислоты. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат пятиугольный сахар –

дезоксирибозу, одно из четырех основании (гуанин, тимин, аденин или цитозин)

и остаток фосфорной  кислоты.

Данные рентгеноструктурного анализа показали, что молекулы ДНК  большинства

живых организмов, за исключением некоторых фагов, состоят из двух

полинуклеотидных  цепей, антипараллельно направленных. Молекула ДНК имеет

форму двойной  спирали, в которой полинуклеотидные цепи закручены вокруг

воображаемой центральной  оси. Спираль ДНК характеризуется  рядом параметров.

Ширина спирали  около 2 нм. Шаг или полный оборот спирали составляет 3,4 нм и

содержит 10 пар  комплементарных нуклеотидов.

ДНК обладает уникальными  свойствами: способностью к самоудвоению (репликации)

и способностью к  самовосстановлению (репарации).

     Репликация осуществляется под контролем ряда ферментов и протекает в

несколько этапов. Она начинается в определенных точках молекулы ДНК.

Специальные ферменты разрывают водородные связи между  комплементарными

азотистыми основаниями, и спираль раскручивается. Полинуклеотидные цепи

материнской молекулы удерживаются в раскрученном состоянии  и служат матрицами

для синтеза новых  цепей.

С помощью фермента ДНК-полимеразы из имеющихся в среде трифосфатов

дезоксиринуклеотидов (дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ) комплементарно материнским цепям

собираются дочерние цепи. Репликация осуществляется одновременно на обеих

материнских цепях, но с разной скоростью и некоторыми отличиями. На одной из

цепей (лидирующей) сборка дочерней цепи идет непрерывно, на другой (отстающей)

– фрагментарно. В  последующем синтезируемые фрагменты  сшиваются с помощью

фермента ДНКлигазы. В результате из одной молекулы ДНК образуется две, каждая

из которых имеет материнскую и дочернюю цепи. Синтезируемые молекулы являются

точными копиями  друг друга и исходной молекулы ДНК. Такой способ репликации

называется полуконсервативным и обеспечивает точное воспроизведение в

дочерних молекулах той информации, которая была в материнской молекуле.

     Репарацией называют способность молекулы ДНК «исправлять»

возникающие в  её цепях изменения. В восстановлении исходной структуры участвуют

не менее 20 белков: узнающих измененные участки ДНК  и удаляющих их из цепи,

восстанавливающих правильную последовательность нуклеотидов  и сшивающих

восстановленный фрагмент с остальной молекулой  ДНК.

Перечисленные особенности  химической структуры и свойств  ДНК обусловливают

выполняемые ей функции. ДНК записывает, хранит,

воспроизводит генетическую информацию, участвует в процессах ее