Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

Введение в биохимию - Coggle Diagram

- - - - Вступая в химическую реакцию, углерод приобретает заполненную (стабильную) оболочку из восьми электронов путем обобществления четырех электронов.
        
        Когда атом углерода присоединяет к себе четыре каких-нибудь атома или группы, четыре связи располагаются симметрично, образуя тетраэдр
        
        Углерод обладает особенностью, не свойственной (во всяком случае в такой мере) ни одному другому элементу: соединяясь между собой ковалентными связями, его атомы образуют стабильные цепи или кольца
        
        Еще одно важное свойство углерода заключается в его способности образовывать кратные связи; этим же свойством обладают кислород и фосфор
        
        Соединения, содержащие двойные (=) или тройные (≡) углерод-углеродные связи, называются ненасыщенными. В насыщенном соединении имеются только простые (одинарные) углерод-углеродные связи.
- - - - Вода - превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие, как соли, у которых заряженные частицы (ионы) диссоциируют (отделяются друг от друга) в воде, когда вещество растворяется а также некоторые неионные соединения, например сахара и простые спирты, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы (у Сахаров и спиртов это ОН-группы).
        
        более электроотрицательные атомы кислорода молекул воды обращены в сторону катиона, а вокруг аниона они направлены, наоборот, наружу. Это наблюдается, когда ионные соединения растворяются в воде. Вследствие присущей им полярности молекулы воды ослабляют притяжение между ионами противоположного знака, а затем окружают ионы и удерживают их на определенном расстоянии друг от друга. В этих случаях принято говорить, что ионы гидратированы
        
        Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно и соответственно его реакционная способность возрастает.
        
        Неполярные вещества, например липиды, не смешиваются с водой и потому могут разделять водные растворы на отдельные компартменты, подобно тому как их разделяют мембраны. Неполярные части молекул отталкиваются водой и в ее присутствии притягиваются друг к другу, как это бывает, например, когда капельки масла сливаются в более крупные капли; иначе говоря, неполярные молекулы гидрофобны. Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других субклеточных структур.
        
        Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.
        
        Удельной теплоемкостью воды называют количество теплоты в джоулях, которое необходимо, чтобы поднять температуру 1 кг воды на 1°С. Вода обладает большой теплоемкостью. Это значит, что существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение ее температуры. Объясняется такое явление тем, что значительная часть этой энергии расходуется на разрыв водородных связей, ограничивающих подвижность молекул воды
        
        1 more item...
- - - - Триозы С3Н6О3, например глицеральдегид, дигидроксиацетон
        Играют роль промежуточных продуктов в процессе дыхания (гликолиз), фотосинтезе и других процессах углеводного обмена
        Глицеральдегид → Глицерол → Триацилглицеролы (липиды)
      - Тетрозы С4Н8О4
        Встречаются в природе редко, главным образом у бактерий
      - Пентозы С5Н10О5, например рибоза, рибулоза
        Участвуют в синтезе нуклеиновых кислот; рибоза входит в состав РНК, дезоксирибоза - в состав ДНК
        Участвуют в синтезе некоторых коферментов, например НАД, НАДФ, кофермента А, ФАД и ФМН
        Участвуют в синтезе АМФ, АДФ и АТФ
        Участвуют в синтезе полисахаридов, называемых пентозанами
        Рибулозобисфосфат играет роль акцептора СО2 при фотосинтезе
      - Гексозы С6Н12О6, например глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза
        Служат источником энергии, высвобождаемой при окислении в процессе дыхания; глюкоза - обычный дыхательный субстрат и наиболее распространенный моносахарид
        Участвуют в синтезе дисахаридов; моносахаридные единицы, связываясь друг с другом, образуют более крупные молекулы; соединения, в молекулу которых входит от 2 до 10 моносахаридов, называются олигосахаридами; среди олигосахаридов наиболее распространены дисахариды, состоящие из двух моносахаридов
        Участвуют в синтезе полисахаридов, называемых гексозанами; в этой роли особенно важна глюкоза
      - В молекулах моносахаридов ко всем атомам углерода, за исключением одного, присоединены гидроксильные группы. Этот один атом углерода входит в состав либо альдегидной группы, либо кетогруппы (оксогруппы). В первом случае моносахарид называется альдозой, а во втором - кетозой. Таким образом, любой моносахарид представляет собой либо альдозу, либо кетозу. Простейшими моносахаридами являются две триозы - глицеральдегид и дигидроксиацетон. Глицеральдегид содержит альдегидную группу, а дигидроксиацетон - кетогруппу. Поэтому все прочие альдозы и кетозы можно рассматривать как производные соответственно глицеральдегида или дигидроксиацетона
        
        Альдозы, например рибоза и глюкоза, встречаются чаще, нежели кетозы, например рибулоза и фруктоза.
        
        Некоторые твердые вещества в растворе (а также некоторые жидкие вещества) обладают оптической активностью, т. е. способностью поворачивать плоскость, в которой происходят колебания плоскополяризованного света.
        
        В плоскополяризованном свете колебания происходят в одной плоскости
        
        В неполяризованном свете колебания происходят во всех направлениях,перпендикулярным направлению светового луча
        
        Свет превращается в плоскополяризованный,проходя через поляроид ,плоскость поляризации меняется при прохождении через оптически активное вещество
        
        1 more item...
        
        Различают геометрическую и оптическую пространственную изомерию.
    - - Связь между двумя моносахаридами называют гликозидной связью. Обычно она образуется между 1-м и 4-м углеродными атомами соседних моносахаридных единиц (1,4-гликозидная связь).
        
        После того как моносахаридные единицы соединятся друг с другом, их называют остатками. Таким образом, мальтоза состоит из двух остатков глюкозы.Мальтоза,лактоза,сахароза.
        
        Глюкоза + Глюкоза = Мальтоза, Глюкоза + Галактоза = Лактоза, Глюкоза + Фруктоза = Сахароза
        
        Мальтоза образуется из крахмала в процессе его переваривания (например, в организме животных или при прорастании семян) под действием ферментов, называемых амилазами. Расщепление мальтозы до глюкозы происходит под действием фермента, называемого мальтозой. Лактоза, или молочный сахар, содержится только в молоке. Сахароза, или тростниковый сахар, наиболее распространена в растениях. Здесь она в больших количествах транспортируется по флоэме. Иногда она откладывается в качестве запасного питательного вещества, так как метаболически она довольно инертна.
        
        Все моносахариды и некоторые дисахариды, в том числе мальтоза и лактоза, относятся к группе редуцирующих (восстанавливающих) Сахаров. Сахароза - нередуцирующий сахар. Восстановительная способность Сахаров зависит у альдоз от активности альдегидной группы, а у кетоз от активности как кетогруппы, так и первичных спиртовых групп. У нередуцирующих Сахаров эти группы не могут вступать в какие-либо реакции, потому что здесь они участвуют в образовании гликозидной связи. Две обычные реакции на редуцирующие сахара - реакция Бенедикта и реакция Фелинга - основаны на способности этих Сахаров восстанавливать ион двухвалентной меди до одновалентной. В обеих реакциях используется щелочной раствор сульфата меди(ΙΙ) (CuS04), который восстанавливается до нерастворимого оксида меди(Ι) (Cu2О).
    - - Крахмал - полимер глюкозы. У растений крахмал служит главным запасом "горючего", но его не бывает у животных, у которых его функцию выполняет гликоген . Молекулы крахмала состоят из двух компонентов - амилозы и амилопектина. Линейные цепи амилозы, состоящие из нескольких тысяч остатков глюкозы, способны спирально свертываться и таким образом принимать более компактную форму. У разветвленного полисахарида амилопектина компактность обеспечивается интенсивным ветвлением цепей за счет образования 1,6-гликозидных связей . Амилопектин содержит приблизительно вдвое больше глюкозных остатков, чем амилоза.
        
        С раствором йода в йодистом калии (Ι2/КΙ) водная суспензия амилозы дает темно-синюю окраску, а суспензия амилопектина - красно-фиолетовую. На этом основана проба на крахмал
        
        Крахмал запасается в клетках в виде так называемых крахмальных зерен. Их можно видеть в первую очередь в хлоропластах листьев, а также в органах, где запасаются питательные вещества, например в клубнях картофеля или в семенах злаков и бобовых. Крахмальные зерна имеют слоистую структуру и у разных видов растений различаются как по форме, так и по размерам.
      - Гликоген - это эквивалент крахмала, синтезируемый в животном организме, т. е. это тоже резервный полисахарид, построенный из остатков глюкозы; встречается гликоген и в клетках многих грибов. У позвоночных гликоген содержится главным образом в печени и в мышцах, иными словами, в местах высокой метаболической активности, где он служит источником глюкозы, используемой в процессе дыхания. По своему строению гликоген весьма схож с амилопектином, но цепи его ветвятся еще сильнее. В клетках гликоген отлагается в виде крошечных гранул, которые обычно бывают связаны с гладким эндоплазматическим ретикулумом
        
        Целлюлоза также представляет собой полимер глюкозы.
        
        В целлюлозе заключено около 50% углерода, находящегося в растениях, и по общей своей массе целлюлоза на Земле занимает первое место среди всех органических соединений. Практически всю целлюлозу поставляют растения, хотя она встречается также у некоторых низших беспозвоночных и у одного класса грибов (у оомицетов). Целлюлозы так много на Земле потому, что у всех растений из нее построены клеточные стенки: в среднем 20-40% материала клеточной стенки составляет именно целлюлоза.
        
        Целлюлозные волокна - длинные цепи - приблизительно из 10000 остатков глюкозы
        
        Из каждой цепи выступает наружу множество - ОН-групп. Эти группы направлены во все стороны и образуют водородные связи с соседними цепями, что обеспечивает жесткое поперечное сшивание всех цепей. Цепи объединены друг с другом, образуя микрофибриллы, а последние в свою очередь собраны в пучки, т. е. в более крупные структуры, называемые микрофибриллами. Прочность на разрыв при таком строении чрезвычайно велика (некоторое представление об этом дает испытание на разрыв такого материала, как хлопок, состоящего почти полностью из целлюлозы). Макрофибриллы, располагаясь слоями, погружены в цементирующий матрикс, состоящий из других полисахаридов
        
        При всей своей прочности эти слои легко пропускают воду и растворенные в ней вещества - свойство, весьма существенное для активно функционирующих растительных клеток. Помимо того что целлюлоза является одним из структурных компонентов растительных клеточных стенок, она служит также и пищей для некоторых животных, бактерий и грибов. Фермент целлюлаза, расщепляющий целлюлозу до глюкозы, сравнительно редко встречается в природе. Поэтому большинство животных, в том числе и человек, не могут использовать целлюлозу, хотя она представляет собой практически неисчерпаемый и потенциально очень ценный источник глюкозы. Однако у жвачных животных, например у коровы, в кишечнике обитают в качестве симбионтов бактерии, которые переваривают целлюлозу. Чрезвычайное обилие целлюлозы в природе и сравнительно медленный ее распад важны в экологическом плане, ибо они означают, что большое количество углерода остается "запертым" в этом веществе, а между тем углерод абсолютно необходим всем живым организмам.
    - - Особенно важную роль играет каллоза в ситовидных трубках флоэмы
        
        Глюкозные остатки в молекулах каллозы связаны 1,3 - гликозидными связями.
    - - Инулин играет роль резервного вещества главным образом в корнях и клубнях растений сем. Compositae ( Астровые), например у георгинов (Dahlia).
    - - По своей структуре и функции хитин очень близок к целлюлозе; это тоже структурный полисахарид. Хитин встречается у некоторых грибов, где он играет в клеточных стенках опорную роль благодаря своей волокнистой структуре, а также у некоторых групп животных (особенно у членистоногих) в качестве важного компонента их наружного скелета. Строение хитина идентично строению целлюлозы, за одним исключением: при 2-м атоме углерода гидроксильная (-ОН) группа заменена группой -NH.CO.CH3, что можно рассматривать как результат присоединения к аминосахару глюкозамину ацетильной группы (СН3СО-). Хитин, следовательно, является полимером ацетилглюкозамина
        
        Его длинные параллельные цепи так же, как и цепи целлюлозы, собраны в пучки.
      - Гликопротеины и гликолипиды - это важные биологические соединения, содержащие ту или иную полисахаридную единицу