Anksčiau mokslininkai visas gamtoje esančias medžiagas suskirstė į sąlyginai negyvas ir gyvas, įskaitant pastarųjų gyvūnų ir augalų karalystę. Pirmosios grupės medžiagos vadinamos mineralinėmis. O tie, kurie pateko į antrąjį, buvo vadinami organinėmis medžiagomis.
Ką tai reiškia? Organinių medžiagų klasė yra plačiausia tarp visų šiuolaikiniams mokslininkams žinomų cheminių junginių. Į klausimą, kurios medžiagos yra organinės, galima atsakyti taip - tai cheminiai junginiai, apimantys anglį.
Atminkite, kad ne visi anglies turintys junginiai yra organiniai. Pavyzdžiui, neįtraukiami korbidai ir karbonatai, anglies rūgštis ir cianidai, anglies oksidai.
Kodėl yra tiek daug organinių medžiagų?
Atsakymas į šį klausimą slypi anglies savybėse. Šis elementas yra įdomus tuo, kad iš savo atomų jis gali sudaryti grandines. Ir vis dėlto anglies jungtis yra labai stabili.
Be to, organiniuose junginiuose jis pasižymi dideliu valentingumu (IV), t.y. gebėjimas užmegzti cheminius ryšius su kitomis medžiagomis. Ir ne tik vienišas, bet ir dvigubas ir net trigubas (kitaip - daugkartinis). Didėjant ryšių įvairovei, atomų grandinė sutrumpėja, o jungties stabilumas didėja.
Anglis taip pat turi galimybę formuoti linijines, plokščias ir trimatis struktūras.
Štai kodėl organinės medžiagos gamtoje yra tokios įvairios. Galite lengvai tai patikrinti patys: atsistokite prieš veidrodį ir atidžiai žiūrėkite į savo atspindį. Kiekvienas iš mūsų yra organinės chemijos vadovas. Pagalvokite apie tai: bent 30% kiekvienos jūsų ląstelės masės yra organiniai junginiai. Baltymai, kurie sukūrė jūsų kūną. Angliavandeniai, kurie tarnauja kaip „kuras“ ir energijos šaltinis. Riebalai, kaupiantys energijos atsargas. Hormonai, kontroliuojantys organus ir net jūsų elgesį. Fermentai, sukeliantys jūsų viduje chemines reakcijas. Ir net „šaltinio kodas“, DNR grandinės yra visi organiniai anglies pagrindu pagaminti junginiai.
Organinių medžiagų sudėtis
Kaip minėjome pačioje pradžioje, pagrindinė organinių medžiagų statybinė medžiaga yra anglis. Beveik bet koks elementas, jungiantis su anglimi, gali sudaryti organinius junginius.
Gamtoje organinių medžiagų sudėtyje dažniausiai yra vandenilio, deguonies, azoto, sieros ir fosforo.
Organinių medžiagų sandara
Organinių medžiagų įvairovę planetoje ir jų struktūros įvairovę galima paaiškinti būdingomis anglies atomų savybėmis.
Atminkite, kad anglies atomai gali sujungti labai stiprius ryšius tarpusavyje jungdamiesi grandinėmis. Rezultatas - stabilios molekulės. Vienas iš pagrindinių jo struktūros bruožų yra tai, kaip tiksliai anglies atomai yra sujungti grandinėje (išdėstyti zigzago pavidalu). Anglis gali jungtis tiek atvirose, tiek uždarose (ciklinėse) grandinėse.
Taip pat svarbu, kad cheminių medžiagų struktūra tiesiogiai paveiktų jų chemines savybes. Svarbų vaidmenį vaidina ir tai, kaip molekulės atomai ir atomų grupės veikia vienas kitą.
Dėl struktūrinių ypatybių to paties tipo anglies junginių skaičius siekia dešimtis ir šimtus. Pavyzdžiui, apsvarstykite vandenilio anglies junginius: metaną, etaną, propaną, butaną ir kt.
Pavyzdžiui, metanas yra CH4. Toks vandenilio ir anglies derinys normaliomis sąlygomis yra dujinės agregacijos būsenos. Kai kompozicijoje atsiranda deguonis, susidaro skystis - metilo alkoholis CH 3OH.
Ne tik medžiagos, turinčios skirtingą kokybinę sudėtį (kaip aukščiau pateiktame pavyzdyje), pasižymi skirtingomis savybėmis, bet ir tos pačios kokybinės sudėties medžiagos. Pavyzdys yra skirtingas metano CH 4 ir etileno C 2 H 4 gebėjimas reaguoti su bromu ir chloru. Metanas sugeba tokias reakcijas tik kaitinant arba esant ultravioletinei šviesai. O etilenas reaguoja net be apšvietimo ir šildymo.
Apsvarstykite šią galimybę: kokybinė cheminių junginių sudėtis yra ta pati, kiekybinė sudėtis yra kitokia. Tada cheminės junginių savybės skiriasi. Kaip ir acetileno C 2 H 2 ir benzeno C 6 H 6 atveju.
Ne mažiau svarbų vaidmenį šioje įvairovėje atlieka tokios organinių medžiagų savybės, „susietos“ su jų struktūra, kaip izomerija ir homologija.
Įsivaizduokite, kad turite dvi iš pažiūros identiškas medžiagas - tą pačią sudėtį ir tą pačią molekulinę formulę joms apibūdinti. Tačiau šių medžiagų struktūra iš esmės skiriasi, iš to išplaukia cheminių ir fizinių savybių skirtumas. Pavyzdžiui, molekulinė formulė C 4 H 10 gali būti parašyta kaip dvi skirtingos medžiagos: butanas ir izobutanas.
Mes kalbame apie izomerai- junginiai, kurių sudėtis ir molekulinė masė yra vienodi. Tačiau jų molekulių atomai yra išdėstyti kita tvarka (šakota ir nešakota struktūra).
Kalbant apie homologija Ar būdinga tokiai anglies grandinei, kurioje kiekvieną kitą narį galima gauti pridedant vieną CH2 grupę prie ankstesnės. Kiekviena homologinė serija gali būti išreikšta viena bendrąja formule. O žinant formulę, nesunku nustatyti bet kurio iš serijos narių sudėtį. Pavyzdžiui, metano homologai aprašomi formule C n H 2n + 2.
Pridėjus „homologinį skirtumą“ CH2, ryšys tarp medžiagos atomų sustiprėja. Paimkite homologinę metano seriją: pirmosios keturios jo dalys yra dujos (metanas, etanas, propanas, butanas), kitos šešios yra skysčiai (pentanas, heksanas, heptanas, oktanas, nonanas, dekanas), o tada kietos būsenos medžiagos seka agregacija (pentadekanas, eikozanas ir kt.). Ir kuo stipresnis ryšys tarp anglies atomų, tuo didesnė medžiagų molekulinė masė, virimo temperatūra ir lydymosi temperatūra.
Kokios yra organinių medžiagų klasės?
Biologinės kilmės organinės medžiagos yra:
- baltymai;
- angliavandeniai;
- nukleorūgštys;
- lipidai.
Pirmuosius tris taškus taip pat galima pavadinti biologiniais polimerais.
Išsamesnė organinių cheminių medžiagų klasifikacija apima ne tik biologinės kilmės medžiagas.
Angliavandeniliai apima:
- acikliniai junginiai:
- sočiųjų angliavandenilių (alkanų);
- nesotieji angliavandeniliai:
- alkenai;
- alkinai;
- alkadieniai.
- cikliniai sujungimai:
- karbocikliniai junginiai:
- alicikliniai;
- aromatingas.
- heterocikliniai junginiai.
- karbocikliniai junginiai:
Taip pat yra kitų organinių junginių klasių, kuriose anglis jungiasi su kitomis medžiagomis nei vandenilis:
- alkoholiai ir fenoliai;
- aldehidai ir ketonai;
- karboksirūgštys;
- esteriai;
- lipidai;
- angliavandeniai:
- monosacharidai;
- oligosacharidai;
- polisacharidai.
- mukopolisacharidai.
- aminai;
- amino rūgštys;
- baltymai;
- nukleorūgštys.
Organinių medžiagų formulės pagal klases
Organinių medžiagų pavyzdžiai
Kaip prisimenate, žmogaus organizme pamatai yra įvairių rūšių organinės medžiagos. Tai yra mūsų audiniai ir skysčiai, hormonai ir pigmentai, fermentai ir ATP ir daug daugiau.
Žmonių ir gyvūnų organizmuose pirmenybė teikiama baltymams ir riebalams (pusė sausos gyvūnų ląstelių masės yra baltymai). Augaluose (maždaug 80% sausų ląstelių masės) - angliavandeniams, visų pirma sudėtingiems - polisacharidai. Įskaitant celiuliozę (be kurios nebūtų popieriaus), krakmolo.
Pakalbėkime apie kai kuriuos iš jų išsamiau.
Pavyzdžiui, apie angliavandenių... Jei būtų įmanoma paimti ir išmatuoti visų planetoje esančių organinių medžiagų masę, būtent angliavandeniai laimėtų šį konkursą.
Jie tarnauja kaip energijos šaltinis organizme, yra statybinės medžiagos ląstelėms, taip pat tiekia medžiagas. Tam augalams naudojamas krakmolas, gyvūnams - glikogenas.
Be to, angliavandeniai yra labai įvairūs. Pavyzdžiui, paprasti angliavandeniai. Dažniausiai gamtoje esantys monosacharidai yra pentozė (įskaitant dezoksiribozę, kuri yra DNR dalis) ir heksozė (jums žinoma gliukozė).
Kaip ir plytos, didelėje gamtos statybų aikštelėje polisacharidai yra pagaminti iš tūkstančių ir tūkstančių monosacharidų. Be jų, tiksliau, be celiuliozės, krakmolo, nebūtų augalų. O gyvūnams be glikogeno, laktozės ir chitino būtų sunku.
Pažvelkime atidžiau baltymai... Gamta yra didžiausia mozaikų ir galvosūkių meistrė: iš tik 20 žmogaus organizme esančių amino rūgščių susidaro 5 milijonai baltymų rūšių. Baltymai taip pat atlieka daugybę gyvybiškai svarbių funkcijų. Pavyzdžiui, konstrukcija, procesų organizme reguliavimas, kraujo krešėjimas (tam yra atskiri baltymai), judėjimas, tam tikrų medžiagų transportavimas organizme, jie taip pat yra energijos šaltinis, fermentų pavidalu jie veikia kaip reakcijų katalizatorius, suteikia apsaugą. Antikūnai atlieka svarbų vaidmenį apsaugant organizmą nuo neigiamo išorinio poveikio. Ir jei sutrinka organizmo derinimas, antikūnai, užuot naikinę išorinius priešus, gali veikti kaip agresoriai paties organizmo organams ir audiniams.
Baltymai taip pat skirstomi į paprastus (baltymus) ir kompleksinius (proteidus). Ir jie turi tik jiems būdingų savybių: denatūraciją (sunaikinimą, kurią pastebėjote ne kartą, kai išvirėte kietai virtą kiaušinį) ir renaturaciją (ši savybė plačiai naudojama gaminant antibiotikus, maisto koncentratus ir kt.).
Mes neignoruosime ir lipidai(riebalai). Mūsų kūne jie tarnauja kaip rezervinis energijos šaltinis. Kaip tirpikliai jie padeda biocheminėms reakcijoms. Dalyvaukite kūno statyboje - pavyzdžiui, formuojant ląstelių membranas.
Ir dar keli žodžiai apie tokius įdomius organinius junginius kaip hormonai... Jie dalyvauja biocheminėse reakcijose ir metabolizme. Dėl šių mažų hormonų vyrai tampa vyrais (testosteronas), o moterys - estrogenu. Jie mus džiugina ar liūdina (skydliaukės hormonai vaidina svarbų vaidmenį keičiantis nuotaikai, o endorfinai suteikia laimės jausmą). Ir jie netgi nustato, ar mes esame „pelėdos“, ar „lervos“. Nesvarbu, ar norite mokytis vėlai, ar mieliau keltis anksti ir atlikti namų darbus prieš mokyklą, nuspręs ne tik jūsų kasdienybė, bet ir kai kurie antinksčių hormonai.
Išvada
Organinių medžiagų pasaulis yra tikrai nuostabus. Pakanka tik šiek tiek įsigilinti į jo studiją, kad atgautumėte kvapą nuo giminystės jausmo su visa gyvybe Žemėje. Dvi kojos, keturios arba šaknys vietoj kojų - mus visus vienija Motinos Gamtos chemijos laboratorijos magija. Tai verčia anglies atomus jungtis grandine, reaguoti ir sukurti tūkstančius tokių įvairių cheminių junginių.
Dabar turite trumpą organinės chemijos vadovą. Žinoma, čia pateikiama ne visa galima informacija. Jums gali tekti patikslinti kai kuriuos dalykus. Bet jūs visada galite naudoti mūsų nurodytą maršrutą savo nepriklausomiems tyrimams.
Norėdami pasiruošti chemijos pamokoms mokykloje, taip pat galite naudoti straipsnyje pateiktą organinių medžiagų apibrėžimą, organinių junginių klasifikaciją ir bendrąsias formules bei bendrą informaciją apie juos.
Pasakykite mums komentaruose, kuri chemijos dalis (organinė ar neorganinė) jums labiausiai patinka ir kodėl. Nepamirškite „pasidalyti“ straipsniu socialiniuose tinkluose, kad ir jūsų klasės draugai galėtų juo naudotis.
Praneškite, jei straipsnyje pastebėjote netikslumų ar klaidų. Mes visi esame žmonės ir visi kartais darome klaidų.
svetainėje, visiškai ar iš dalies nukopijavus medžiagą, būtina nuoroda į šaltinį.
Organiniai junginiai.
Organinės medžiagos yra svarbūs ir būtini ląstelės komponentai, jie yra energijos tiekėjai, be kurių neįmanoma pasireikšti bet kokia gyvybinės veiklos forma; jie sudaro ląstelės struktūras.
Baltymai yra aminorūgščių polimerai.
Yra 20 nepriklausomų amino rūgščių, sudarančių baltymus.
Baltymų funkcijos:
Statyba
Katalizinis
Signalas
Energija
Apsauginis
Variklis
Transportas
Baltymai yra esminė visų ląstelių dalis. Visų organizmų gyvenime baltymai yra nepaprastai svarbūs. Baltymuose yra anglies, vandenilio, azoto, kai kuriuose baltymuose taip pat yra sieros. Aminorūgštys atlieka baltymų baltymų monomerų vaidmenį. Kiekviena amino rūgštis turi karboksilo grupę (-COOH) ir amino grupę (-NH2). Rūgščių ir bazinių grupių buvimas vienoje molekulėje lemia jų didelį reaktyvumą. Tarp susietų aminorūgščių atsiranda ryšys, vadinamas peptidu, o gautas kelių amino rūgščių junginys vadinamas peptidu. Daugelio aminorūgščių junginys vadinamas polipeptidu. Baltymuose yra 20 amino rūgščių, kurios skiriasi viena nuo kitos savo struktūra. Skirtingi baltymai susidaro derinant aminorūgštis skirtinga seka. Didžiulę gyvų būtybių įvairovę daugiausia lemia jų baltymų sudėties skirtumai.
Baltymų molekulių struktūroje išskiriami keturi organizavimo lygiai:
Pirminė struktūra yra aminorūgščių polipeptidinė grandinė, sujungta tam tikra seka kovalentiniais (stipriais) peptidiniais ryšiais.
Antrinė struktūra yra polipeptidinė grandinė, susukta spirale. Jame silpnai stiprūs vandenilio ryšiai atsiranda tarp gretimų kilpų. Kartu jie sukuria gana stiprią struktūrą.
Tretinė struktūra yra keista, tačiau kiekvienam baltymui yra specifinė konfigūracija - rutuliukas. Jį laiko silpnai stiprūs hidrofobiniai ryšiai arba sanglaudos jėgos tarp nepolinių radikalų, kurių yra daugelyje amino rūgščių. Dėl savo gausos jie užtikrina pakankamą baltymų makromolekulės stabilumą ir jos mobilumą. Tretinę baltymų struktūrą taip pat palaiko kovalentiniai SS ryšiai, atsirandantys tarp sieros turinčios aminorūgšties, cisteino, radikalų, kurie yra nutolę vienas nuo kito.
Dėl kelių baltymų molekulių derinio susidaro ketvirtinė struktūra. Jei peptidų grandinės yra sulankstytos ritės pavidalu, tada tokie baltymai vadinami rutuliniais. Kai polipeptidinės grandinės yra sulankstytos į gijų pluoštus, jos vadinamos fibriliniais baltymais.
Natūralios baltymo struktūros pažeidimas vadinamas denatūracija. Tai gali sukelti šiluma, chemikalai, radiacija ir kt. Denatūracija gali būti grįžtama (dalinis ketvirtinės struktūros pažeidimas) ir negrįžtama (visų struktūrų sunaikinimas).
Baltymų funkcijos:
1. katalizinis (fermentinis) - maistinių medžiagų skaidymas virškinimo trakte, anglies fiksavimas fotosintezės metu, dalyvavimas matricos sintezės reakcijose;
2. transportavimas - jonų pernešimas per ląstelių membranas, deguonies ir anglies dioksido transportavimas hemoglobinu, riebalų rūgščių transportavimas serumo albuminu;
3. apsauginiai - antikūnai, užtikrinantys organizmo imuninę apsaugą; fibrinogenas ir fibrinas apsaugo organizmą nuo kraujo netekimo;
4. struktūrinis - plaukų ir nagų keratinas, kremzlės, sausgyslių, jungiamojo audinio kolagenas;
5. susitraukiantys - susitraukiantys raumenų baltymai: aktinas ir miozinas;
6. receptorius - pavyzdys yra fitochromas - šviesai jautrus baltymas, reguliuojantis augalų fotoperiodinę reakciją, ir opsinas - rodopsino komponentas - pigmentas, randamas tinklainės ląstelėse.
Ląstelių chemija
Žemės plutoje yra apie 100 cheminių elementų, tačiau tik 16 iš jų yra būtini gyvybei. Dažniausiai gyvuose organizmuose yra keturi elementai: vandenilis, anglis, deguonis ir azotas (jie sudaro apie 98% ląstelių masės. Svarbias funkcijas ląstelėje atlieka tokie elementai kaip natris, kalcis, chloras, fosforas, siera , geležis, magnis. jų dalis sudaro apie 1% ląstelių masės - tai yra makroelementų... Likę elementai, tokie kaip cinkas, varis, jodas, fluoras, yra gyvuose organizmuose labai mažais kiekiais (ne daugiau kaip 0,02%) ir priklauso mikroelementų grupei.
Visi organizmo cheminiai elementai yra jonų pavidalo arba yra neorganinių ar organinių medžiagų dalis.
Neorganinės medžiagos
Iš neorganinių junginių daugiausia organizme yra vandens - nuo 60 iki 95% visos masės ( vandens kiekis priklauso nuo ląstelių tipo: dantų emalio ląstelėse apie 10%, o medūzų ląstelėse - iki 98%)... Vidutiniškai daugialąsčio organizmo ląstelėse vanduo sudaro apie 80% kūno svorio.
Vanduo yra geras tirpiklis ir dauguma cheminių reakcijų ląstelėje vyksta tarp vandenyje ištirpusių medžiagų. Medžiagų įsiskverbimas į ląstelę ir medžiagų apykaitos produktų pašalinimas įmanomas tik ištirpinus.
Dauguma ląstelėje esančių neorganinių medžiagų yra jonų arba druskų pavidalu. Svarbiausi ląstelės gyvenime yra tokie jonai kaip K +, Na +, Ca 2+. Netirpios mineralinės druskos, tokios kaip kalcio ir silicio druskos, stiprina stuburinių gyvūnų ir moliuskų kriauklių kaulus.
Organinė medžiaga
Organinės medžiagos vidutiniškai sudaro 20–30% gyvo organizmo ląstelių masės. Tai biologiniai polimerai - baltymai, nukleorūgštys, angliavandeniai, riebalai, taip pat nemažai mažų molekulių - hormonai, vitaminai, pigmentai, amino rūgštys, ATP ir kt.
Baltymas
Baltymai sudaro 50–80% sausos ląstelės masės. Nepaisant jų įvairovės, visi baltymai yra pagaminti tik iš 20 skirtingų aminorūgščių.
Pagal sudėtį baltymai skirstomi į paprastus ir sudėtingus. Paprasti baltymai susideda tik iš amino rūgščių. Kompleksiniai baltymai be aminorūgščių, juose yra ir kitų organinių junginių: baltymai, turintys nukleorūgščių, vadinami nukleoproteinais, lipidai - lipoproteinai, angliavandeniai - glikoproteinai
Baltymų funkcijos:
1. Statybos funkcija: baltymai yra visų ląstelių membranų ir ląstelių organelių dalis.
2. Katalitinė (fermentinė) funkcija: beveik visas chemines reakcijas ląstelėje katalizuoja fermentai. Iš prigimties visi fermentai yra baltymai, taigi būtent baltymai lemia visų cheminių reakcijų, būtinų organizmo egzistavimui, eigą.
3. Gyvų organizmų motorinę funkciją užtikrina specialūs susitraukiantys baltymai (blakstienų mirksėjimas, vėliavų plakimas, raumenų susitraukimas).
4. Baltymų transportavimo funkcija yra cheminių elementų ar biologiškai aktyvių medžiagų perkėlimas į įvairius audinius ir organus (nešikliai baltymai užtikrina ląstelėms būtinų medžiagų pernešimą per membraną, hemoglobinas perneša deguonį su kraujo tėkme visame kūne). .
5. Apsauginė baltymų funkcija yra surišti ir neutralizuoti organizmui svetimas medžiagas. Pavyzdžiui, kai į organizmą patenka pašalinių medžiagų ar mikroorganizmų, baltieji kraujo kūneliai (leukocitai) sudaro specialius baltymus - antikūnus, galinčius neutralizuoti svetimus agentus.
6. Energetinė funkcija: baltymai ląstelėje tarnauja kaip energijos šaltinis. Suskaidžius 1 g baltymų, išsiskiria 17,6 kJ energijos, kuri yra būtina daugumai gyvybiškai svarbių procesų ląstelėje.
7. Reguliavimo funkcija: kai kurie hormonai yra baltyminio pobūdžio (insulinas, tiroksinas). Hormonai veikia organizmo medžiagų apykaitą, audinių ir organų vystymąsi. Ląstelių lygmeniu daugelį procesų reguliuoja specialūs reguliavimo baltymai.
8. Toksiška funkcija: biologiniai nuodai (toksinai) yra baltyminio pobūdžio. Toksinus gamina kai kurie mikroorganizmai, augalai ir gyvūnai (gyvatės nuodai, difterijos toksinas).
Angliavandeniai
Angliavandeniai yra sudaryti tik iš trijų elementų - O, C, N.
Gyvūnų ląstelėse angliavandeniai sudaro tik 1-5%, o augalų ląstelėse jų kiekis gali siekti 90% sausos masės (bulvių gumbai).
Angliavandeniai skirstomi į paprastus ir sudėtingus. Paprasti angliavandeniai vadinami monosacharidai... Jei du monosacharidai yra sujungti į vieną molekulę, tada toks junginys vadinamas disacharidas... Disacharidai apima cukrų, kurį sudaro dvi molekulės - gliukozė ir fruktozė. Kompleksiniai angliavandeniai, kuriuos sudaro daugelis monosacharidų, vadinami polisacharidai. Tokių polisacharidų kaip krakmolas, glikogenas, celiuliozė monomeras yra monosacharidas - gliukozė.
Angliavandenių funkcijos:
1. Statyba. Pavyzdžiui, celiuliozė sudaro augalų ląstelių sienas, sudėtingas polisacharidas chitinas yra struktūrinis išorinio nariuotakojų skeleto komponentas.
2. Energija. Angliavandeniai atlieka pagrindinio ląstelės energijos šaltinio vaidmenį (oksidavus 1 g angliavandenių išsiskiria 17,6 kJ energijos). Polisacharidai, tokie kaip krakmolas ir glikogenas, yra laikomi ląstelėse kaip saugojimo medžiagos ir tarnauja kaip energijos rezervas.
| Bendra funkcija | Angliavandeniai | Angliavandenių funkcija |
| Energija | Gliukozė | Tarnauja kaip energijos šaltinis ląstelių kvėpavimui. |
| Maltozė | Tarnauja kaip energijos šaltinis daiginančiose sėklose. | |
| Sacharozė | Pagrindinis augalų fotosintezės produktas (energijos šaltinis). | |
| Fruktozė | Suteikia energijos daugeliui organizmo biologinių procesų. | |
| Konstrukcija (plastikas) | Celiuliozė | Užtikrina augalų ląstelių membranų stabilumą. |
| Chitinas | Suteikia vientisų grybelių ir nariuotakojų struktūrų stiprumą. | |
| Ribozė ir dezoksiribozė | Jie yra nukleorūgščių DNR, RNR struktūriniai elementai. | |
| Apsauginis | Heparinas | Trukdo kraujo krešėjimui gyvūnų ląstelėse. |
| Dantenos ir gleivės | Augaluose jie susidaro pažeidus audinį, jie atlieka apsauginę funkciją. | |
| Saugojimas | Laktozė | Tai yra žinduolių pieno dalis. |
| Krakmolas | Sudaro atsargines medžiagas augalų audiniuose. | |
| Glikogenas | Susidaro polisacharidų tiekimas gyvūnų ląstelėse. |
Lipidai
Lipidai (riebalai) yra didelės molekulinės masės riebalų rūgščių ir glicerolio trihidrinio alkoholio junginiai. Riebalai netirpsta vandenyje - jie yra hidrofobiniai. Riebalų kiekis ląstelėje yra 5-15% sausosios medžiagos masės (riebalinio audinio ląstelėse iki 90%).
Prie lipidų molekulių gali būti prijungtos funkcinės grupės: fosforo rūgšties liekanos (fosfolipidai), angliavandeniai (glikolipidai), baltymai (lipoproteinai). Medžiagos, savo savybėmis panašios į lipidus, bet neturinčios riebalų rūgščių, vadinamos lipoidais. Tai steroidai (kurie yra tulžies dalis, atlieka lytinių hormonų funkcijas) ir terpenai (kurie yra augalų eterinių aliejų dalis, chlorofilas ir kt.).
Lipidų funkcijos:
1. Statybos funkcija: lipidai yra ląstelių membranų pagrindas (75-95% jų yra fosfolipidai).
2. Energetinė funkcija: kaupiasi gyvūnų riebalinio audinio ląstelėse, augalų sėklose ir vaisiuose, riebalai tarnauja kaip rezervinis energijos šaltinis. Suskaidžius 1 g riebalų, išsiskiria 38,9 kJ.
3. Saugojimo funkcija (dykumoje daugeliui gyvūnų riebalai yra vandens šaltinis: oksidavus 100 g riebalų, išsiskiria 107 g vandens).
4. Termoreguliacijos funkcija. Riebalai turi prastą šilumos laidumą. Kai kuriems gyvūnams (ruoniams, banginiams) jis nusėda poodiniame riebaliniame audinyje ir apsaugo organizmą nuo hipotermijos.
5. Reguliavimo funkcija: kai kurie lipidai dalyvauja medžiagų apykaitos procesų reguliavime (vitaminai, hormonų pirmtakai).
Biologijos paskaita 4-5
Ląstelių sandara
Visos gyvos būtybės susideda iš ląstelių arba yra vienaląsčiai organizmai. Žodis „ląstelė“ yra vertimas iš lotynų kalbos žodžio cellula (ląstelė, kambarys). Šį terminą įvedė R. Hooke, norėdamas žymėti ląsteles, kurias jis stebėjo mikroskopu kamštienos išpjovoje. Tik vėliau tokių ląstelių gyvas turinys buvo pradėtas vadinti ląstelėmis.
Ląstelė yra elementarus struktūrinis ir funkcinis gyvų organizmų vienetas, nes gamtoje nėra mažesnių sistemų, kurios be išimties turėtų visus gyvų būtybių požymius:
Metabolizmas
Augimas, vystymasis
Savo rūšies reprodukcija
Reakcija į išorinį poveikį (dirglumas)
Gebėjimas judėti
Taigi ląstelė yra žemiausias gyvosios materijos organizavimo lygis.
Iki XIX amžiaus pradžios. idėjos apie ląstelių struktūrą tapo plačiai paplitusios ir pripažintos. XIX amžiaus 30 -ajame dešimtmetyje. Robertas Brownas- škotų mokslininkas aptiko augalų ląstelių branduolį. Tada branduoliai buvo rasti ir kitose ląstelėse. Palyginus augalų ir gyvūnų ląstelių stebėjimus, paaiškėjo jų struktūros ir organizavimo panašumai. Tuo pat metu buvo suformuluotos pagrindinės ląstelių teorijos nuostatos.
Šiuo metu ląstelės theo padėtis riyes formuluojamos taip:
1. Ląstelė yra pagrindinis struktūrinis ir funkcinis gyvenimo vienetas. Visi organizmai susideda iš ląstelių, organizmo gyvybę lemia jo sudedamųjų ląstelių sąveika.
2. Visų organizmų ląstelės yra panašios savo chemine sudėtimi, sandara ir funkcijomis
3. Visos naujos ląstelės susidaro dalijant pradines ląsteles.
4. Visos ląstelės susideda iš 3 pagrindinių dalių:
Ląstelės membrana
Citoplazma
· Ląstelės branduolys arba jo funkcinis analogas.
Yra du pagrindiniai ląstelių struktūros tipai, kurie skiriasi vienas nuo kito daugeliu pagrindinių savybių. tai prokariotinės ir eukariotinės ląstelės.
Mikroorganizmai, turintys tikrąjį branduolį, vadinami eukariotais. Tai mikroskopiniai grybai, mielės, dumbliai ir pirmuonys. Mikroorganizmai, neturintys aiškiai apibrėžto branduolio, vadinami prokariotais. Tai bakterijos ir melsvadumbliai (cianobakterijos).
Bet kurio organizmo gyvą ląstelę sudaro 25–30% organinių komponentų.
Organiniai komponentai apima ir polimerus, ir palyginti mažas molekules - pigmentus, hormonus, ATP ir kt.
Gyvų organizmų ląstelės skiriasi struktūra, funkcija ir biochemine sudėtimi. Tačiau kiekviena organinių medžiagų grupė biologijos eigoje turi panašų apibrėžimą ir atlieka tas pačias funkcijas bet kokio tipo ląstelėse. Pagrindinės sudedamosios dalys yra riebalai, baltymai, angliavandeniai ir nukleorūgštys.
Susisiekus su
Lipidai
Lipidai yra riebalai ir į riebalus panašios medžiagos... Ši biocheminė grupė išsiskiria geru tirpumu organinėse medžiagose, tačiau tuo pačiu metu ji netirpsta vandenyje.
Riebalai gali būti kieti arba skysti. Pirmasis būdingesnis gyvūniniams riebalams, antrasis - augaliniams.
Riebalų funkcijos yra šios:
Angliavandeniai
Angliavandeniai yra organinės monomerinės ir polimerinės medžiagos, kuriose yra anglies, vandenilio ir deguonies. Kai jie suskaidomi, ląstelė gauna daug energijos.
Pagal cheminę sudėtį išskiriamos šios angliavandenių klasės:
Palyginti su gyvūnų ląstelėmis, daržovėse yra daugiau angliavandenių. Taip yra dėl augalų ląstelių gebėjimo fotosintezės metu dauginti angliavandenius.
Pagrindinės angliavandenių funkcijos gyvoje ląstelėje yra energingos ir struktūrinės.
Energijos funkcija angliavandeniai sumažinami iki energijos atsargų kaupimo ir prireikus jų išsiskyrimo. Augalų ląstelės vegetacijos metu kaupia krakmolą, kuris nusėda gumbavaisiuose ir svogūnėliuose. Gyvūnų organizmuose šį vaidmenį atlieka polisacharidas glikogenas, kuris sintezuojamas ir kaupiamas kepenyse.
Struktūrinė funkcija Augalų ląstelėse yra angliavandenių. Beveik visą augalų ląstelių sienelę sudaro celiuliozės polisacharidas.
Baltymas
Baltymai - organinės polimerinės medžiagos, kurie užima pirmaujančią vietą tiek kiekiu gyvoje ląstelėje, tiek pagal svarbą biologijoje. Visą sausą gyvūno ląstelės masę sudaro apie pusė baltymų. Ši organinių junginių klasė yra stebėtinai įvairi. Vien žmogaus organizme yra apie 5 milijonai skirtingų baltymų. Jie ne tik skiriasi vienas nuo kito, bet ir skiriasi nuo kitų organizmų baltymų. Ir visa ši milžiniška baltymų molekulių įvairovė yra sudaryta iš vos 20 rūšių aminorūgščių.
Jei baltymą veikia terminiai ar cheminiai veiksniai, molekulėse vyksta vandenilio ir bisulfido jungčių sunaikinimas. Tai sukelia baltymų denatūraciją ir ląstelių membranos struktūros bei funkcijos pokyčius.
Visi baltymai gali būti sąlygiškai suskirstyti į dvi klases: rutulinius (tai apima fermentus, hormonus ir antikūnus) ir fibrilinius - kolageną, elastiną, keratiną.
Baltymų funkcijos gyvoje ląstelėje:
Nukleino rūgštys
Nukleino rūgštys yra būtini ląstelių struktūrai ir tinkamam funkcionavimui. Šių medžiagų cheminė struktūra yra tokia, kad leidžia išsaugoti ir paveldėti informaciją apie ląstelių baltymų struktūrą. Ši informacija perduodama dukterinėms ląstelėms ir kiekviename jų vystymosi etape susidaro tam tikros rūšies baltymai.
Kadangi didžiąją dalį struktūrinių ir funkcinių ląstelės savybių lemia jų baltymų komponentas, labai svarbus stabilumas, skiriantis nukleorūgštis. Savo ruožtu viso organizmo vystymasis ir būklė priklauso nuo atskirų ląstelių struktūros ir funkcijų stabilumo.
Yra dviejų tipų nukleorūgštys - ribonukleino rūgštis (RNR) ir dezoksiribonukleino rūgštis (DNR).
DNR yra polimero molekulė, kurią sudaro pora nukleotidinių sraigtų. Kiekvienas DNR molekulės monomeras yra nukleotidas. Nukleotidus sudaro azotinės bazės (adeninas, citozinas, timinas, guaninas), angliavandeniai (dezoksiribozė) ir fosforo rūgšties liekana.
Visos azoto bazės yra tarpusavyje sujungtos griežtai apibrėžtu būdu. Adeninas visada yra prieš timiną, o guaninas - prieš citoziną. Šis selektyvus ryšys vadinamas papildomumu ir vaidina labai svarbų vaidmenį formuojant baltymų struktūrą.
Visi gretimi nukleotidai yra tarpusavyje susiję fosforo rūgšties liekana ir dezoksiriboze.
Ribonukleino rūgštis yra labai panašus į dezoksiribonukleino rūgštį. Skirtumas yra tas, kad vietoj timino molekulės struktūroje yra azoto bazės uracilo. Vietoj dezoksiribozės šiame junginyje yra angliavandenių ribozės.
Visi nukleotidai RNR grandinėje yra susieti per fosforo liekaną ir ribozę.
Pagal savo struktūrą RNR gali būti vienos ir dviejų grandinių... Daugelyje virusų dvigubos RNR atlieka chromosomų funkcijas - jos yra genetinės informacijos nešėjos. Naudojant vienos grandinės RNR, perduodama informacija apie baltymo molekulės sudėtį.
Organiniai junginiai vidutiniškai sudaro 20–30% gyvo organizmo ląstelių masės. Tai biologiniai polimerai - baltymai, nukleorūgštys ir angliavandeniai, taip pat riebalai ir daugybė mažų molekulių - hormonai, pigmentai, ATP ir daugelis kitų.
Įvairių tipų ląstelėse yra skirtingas organinių junginių kiekis. Augalų ląstelėse vyrauja sudėtingi angliavandeniai - polisacharidai, gyvūnuose - daugiau baltymų ir riebalų. Nepaisant to, kiekviena organinių medžiagų grupė bet kokio tipo ląstelėse atlieka panašias funkcijas.
Lipidai - vadinamieji riebalai ir į riebalus panašios medžiagos (lipoidai). Susijusioms medžiagoms būdingas tirpumas organiniuose tirpikliuose ir netirpumas (santykinis) vandenyje.
Yra augaliniai riebalai, kurių kambario temperatūra yra skysta, ir gyvūnai yra kieti.
Lipidų funkcijos:
Struktūriniai - fosfolipidai yra ląstelių membranų dalis;
Sandėliavimas - riebalai kaupiasi stuburinių gyvūnų ląstelėse;
Energija - trečdalis energijos, kurią suvartoja stuburinių gyvūnų ląstelės ramybės būsenoje, susidaro oksiduojant riebalus, kurie taip pat naudojami kaip vandens šaltinis;
Apsauginis - poodinis riebalų sluoksnis apsaugo kūną nuo mechaninių pažeidimų;
Šilumą izoliuojantys - poodiniai riebalai padeda sušilti;
Elektros izoliacija - Schwann ląstelių išskiriamas mielinas izoliuoja kai kuriuos neuronus, o tai labai pagreitina nervinių impulsų perdavimą;
Maistinė medžiaga - tulžies rūgštys ir vitaminas D susidaro iš steroidų;
Tepimas - vaškai dengia gyvūnų odą, vilną, plunksnas ir apsaugo juos nuo vandens; daugelio augalų lapai yra padengti vaškiniu žydėjimu; vašką bitės naudoja korių statyboje;
Hormoninis - antinksčių hormonas - kortizonas ir lytiniai hormonai yra lipidų pobūdžio, jų molekulėse nėra riebalų rūgščių.
Suskaidžius 1 g riebalų, išsiskiria 38,9 kJ energijos.
Angliavandeniai
Angliavandeniuose yra anglies, vandenilio ir deguonies. Skiriami šie angliavandeniai. Suskaidžius 1 g medžiagos, išsiskiria 17,6 kJ energijos.
Monosacharidai, arba paprastieji angliavandeniai, kurie, priklausomai nuo anglies atomų kiekio, turi triozės, pentozės, heksozės ir tt pavadinimus. Pentozės - ribozė ir dezoksiribozė - yra DNR ir RNR dalis. Heksozė - gliukozė - tarnauja kaip pagrindinis energijos šaltinis ląstelėje.
Polisacharidai- polimerai, kurių monomerai yra heksozės monosacharidai. Labiausiai žinomi disacharidai (du monomerai) yra sacharozė ir laktozė. Svarbiausi polisacharidai yra krakmolas ir glikogenas, kurie yra augalų ir gyvūnų ląstelių atsarginės medžiagos, taip pat celiuliozė, svarbiausia augalų ląstelių struktūrinė sudedamoji dalis.
Augalai turi daugiau angliavandenių nei gyvūnai, nes fotosintezės metu jie gali juos sintetinti šviesoje. Svarbiausios angliavandenių funkcijos ląstelėje: energetinė, struktūrinė ir saugojimo.
Energetinis vaidmuo yra tas, kad angliavandeniai tarnauja kaip energijos šaltinis augalų ir gyvūnų ląstelėse; struktūrinis - augalų ląstelių sienelę beveik visiškai sudaro celiuliozės polisacharidas; laikymas - krakmolas tarnauja kaip atsarginis augalų produktas. Augimo sezono metu jis kaupiasi fotosintezės metu ir daugelyje augalų nusėda į gumbus, svogūnėlius ir tt Gyvūnų ląstelėse šį vaidmenį atlieka glikogenas, kuris daugiausia nusėda kepenyse.
Baltymas
Tarp organinių medžiagų baltymai užima pirmąją vietą tiek kiekiu, tiek verte. Gyvūnams jie sudaro apie 50% sausos ląstelės masės. Žmogaus organizme yra apie 5 milijonai baltymų molekulių rūšių, kurios skiriasi ne tik viena nuo kitos, bet ir nuo kitų organizmų baltymų. Nepaisant šios įvairovės ir sudėtingumo, baltymai yra pagaminti tik iš 20 skirtingų aminorūgščių. Dalis baltymų, sudarančių organų ir audinių ląsteles, taip pat aminorūgštys, patenkančios į organizmą, bet nenaudojamos baltymų sintezei, suyra, išleidžiant 17,6 kJ energijos 1 g medžiagos.
Baltymai organizme atlieka daugybę skirtingų funkcijų: pastatas (jie yra įvairių struktūrinių darinių dalis); apsauginiai (specialūs baltymai - antikūnai - sugeba surišti ir neutralizuoti mikroorganizmus ir svetimus baltymus) ir kt. Be to, baltymai dalyvauja kraujo krešėjime, užkertant kelią stipriam kraujavimui, atlieka reguliavimo, signalines, motorines, energijos, transportavimo funkcijas (tam tikrų medžiagos organizme) ...
Katalizinė baltymų funkcija yra labai svarbi. Sąvoka „katalizė“ reiškia „atrišimas“, „išleidimas“. Medžiagos, klasifikuojamos kaip katalizatoriai, pagreitina chemines transformacijas, o pačių katalizatorių sudėtis po reakcijos išlieka tokia pati, kokia buvo prieš reakciją.
Fermentai
Visi fermentai, veikiantys kaip katalizatoriai, yra baltyminio pobūdžio medžiagos; jie dešimtis ir šimtus tūkstančių kartų pagreitina chemines reakcijas ląstelėje. Katalizinį fermento aktyvumą lemia ne visa jo molekulė, o tik maža jo dalis - aktyvus centras, kurio veikimas yra labai specifinis. Vienoje fermento molekulėje gali būti keli aktyvūs centrai.
Kai kurias fermentų molekules gali sudaryti tik baltymai (pavyzdžiui, pepsinas) - vieno komponento arba paprasti; kituose yra du komponentai: baltymas (apoenzimas) ir maža organinė molekulė, vadinama kofermentu. Buvo nustatyta, kad vitaminai ląstelėje veikia kaip kofermentai. Jei atsižvelgsime į tai, kad jokia reakcija ląstelėje negali būti atlikta nedalyvaujant fermentams, tampa akivaizdu, kad vitaminai yra labai svarbūs normaliam ląstelės ir viso organizmo gyvenimui. Vitaminų trūkumas sumažina tų fermentų, kurių dalis jie yra, aktyvumą.
Fermentų aktyvumas tiesiogiai priklauso nuo daugelio veiksnių poveikio: temperatūros, rūgštingumo (terpės pH), taip pat nuo substrato molekulių (medžiagos, kurią jie veikia) koncentracijos, pačių fermentų ir kofermentų ( vitaminų ir kitų kofermentus sudarančių medžiagų) ...
Tam tikras fermentinis procesas gali būti skatinamas arba slopinamas veikiant įvairioms biologiškai aktyvioms medžiagoms, tokioms kaip hormonai, vaistai, augalų augimą skatinančios medžiagos, toksiškos medžiagos ir kt.
Vitaminai
Vitaminai - biologiškai aktyvios mažos molekulinės masės organinės medžiagos - daugeliu atvejų dalyvauja metabolizme ir energijos konversijoje kaip fermentų komponentai.
Kasdienis vitaminų poreikis žmogui yra miligramai ir net mikrogramai. Yra žinoma daugiau nei 20 skirtingų vitaminų.
Žmonėms vitaminų šaltinis yra maistas, daugiausia augalinės kilmės, kai kuriais atvejais - ir gyvulinis (vitaminas D, A). Kai kurie vitaminai sintezuojami žmogaus organizme.
Vitaminų trūkumas sukelia ligą - hipovitaminozę, jų visiškas nebuvimas - vitamino trūkumą, o perteklius - hipervitaminozę.
Hormonai
Hormonai - medžiagos, kurias gamina endokrininės liaukos ir kai kurios nervų ląstelės - neurohormonai. Hormonai gali dalyvauti biocheminėse reakcijose, reguliuoti medžiagų apykaitos procesus (medžiagų apykaitą ir energiją).
Būdingi hormonų bruožai: 1) didelis biologinis aktyvumas; 2) didelis specifiškumas (hormoniniai signalai „tikslinėse ląstelėse“); 3) atstumo veiksmas (hormonų perkėlimas krauju į atstumą iki tikslinių ląstelių); 4) palyginti trumpas buvimo organizme laikas (kelios minutės ar valandos).
Nukleino rūgštys
Yra dviejų tipų nukleorūgštys: DNR (dezoksiribonukleino rūgštis) ir RNR (ribonukleino rūgštis).
ATF - adenozino trifosforo rūgštis, nukleotidas, susidedantis iš azotinės adenino bazės, angliavandenių ribozės ir trijų fosforo rūgšties molekulių.
Struktūra yra nestabili, veikiama fermentų, ji virsta ADP - adenozino difosforo rūgštimi (viena fosforo rūgšties molekulė yra padalinta), išskiriant 40 kJ energijos. ATP yra vienas energijos šaltinis visoms ląstelių reakcijoms.
Nukleorūgščių cheminės struktūros ypatumai suteikia galimybę paveldint dukterinėms ląstelėms saugoti, perduoti ir perduoti informaciją apie baltymų molekulių struktūrą, kurios yra sintezuojamos kiekviename audinyje tam tikru individualaus vystymosi etapu.
Nukleino rūgštys užtikrina stabilų paveldimos informacijos išsaugojimą ir kontroliuoja atitinkamų fermentų baltymų susidarymą, o fermentiniai baltymai lemia pagrindines ląstelių metabolizmo ypatybes.
