2013-12-31
803
Лекция № 4
МОДУЛЬ 2 Статическая биохимия: углеводы и липиды
Генетический код
Генетическая информация хранится в хромосомах (ДНК) – это информация о последовательности соединения аминокислот в молекулах белка. Она зашифрована при помощи 4-х нуклеотидов, чередующихся в определенной последовательности в молекуле ДНК. Три рядом расположенных нуклеотида (триплет) кодируют одну аминокислоту, то есть определяют ее место в молекуле белка.
Например, треонин кодируется триплетом АЦА, серии - АГЦ. Разные участки ДНК кодируют синтез разных белков, следовательно, одна молекула ДНК участвует в синтезе многих индивидуальных белков.
Генетический код – последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, которая определяет последовательность расположения АК в молекуле белка. В одной молекуле ДНК закодирована информация о структуре множества молекул белка. Ген – участок ДНК, содержащий информацию о последовательности аминокислот в одной полипептидной цепи (от греч. рождение). В одной молекуле ДНК содержится несколько тыс. генов. Средний размер гена 1500 пар нуклеотидов.
|
|
|
Свойства генетического кода:
1) триплетность – каждой аминокислоте соответствует последовательность трех нуклеотидов;
2) неперекрываемость - один и тот же нуклеотид не может одновременно входить в состав двух соседних кодонов, то есть кодоны не перекрываются;
3) специфичность – один триплет может кодировать в полипептидной цепи только одну аминокислоту;
4) избыточность – одна аминокислота может кодироваться несколькими разными триплетами;
5) универсальность – генетический код универсален для всех живущих на Земле существ, то есть у всех организмов одни и те же аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами.
Заключение. Основными макромолекулами, содержащими наследственную информацию клетки, являются полинуклеотиды (ДНК и РНК). Эти макромолекулы представляют собой наиболее сложные из известных молекул. Несмотря на это, они синтезируются из относительно небольшого числа малых молекул (называемых мономерами или субъединицами) с помощью ограниченного набора химических реакций. Предложенная Уотсоном и Криком модель ДНК позволила сформулировать общие принципы важнейшего процесса передачи генетической информации. РНК осуществляет синтез белка в клетке, при этом она сохраняет все информационное содержание той ДНК, копией которой она является.
(4 часа)
Углеводы, их содержание в растениях и функции
Три основные группы углеводов
Моносахариды, их классификация и строение
Важнейшие представители моносахаридов и их производные
|
|
|
Важнейшие представители олигосахаридов
Крахмал и целлюлоза
Углеводы – класс природных веществ, повсеместно встречающихся в растительных, животных и бактериальных организмах. В биосфере на долю углеводов приходится больше, чем на все другие соединения вместе взятые. Название «углеводы» возникло потому, что большинство представителей этих органических соединений состоят из углерода, водорода и кислорода; соотношение атомов водорода и кислорода в них такое же, как и в воде. Их эмпирическая формула может быть записана в виде Сn(Н2О)n, т.е. углеводы – это гидраты углерода (n в этой формуле равно или больше трех). По мере открытия углеводов выяснилось, что они не все соответствуют этой формуле (например, уксусная кислота). Содержание углеводов в растительных тканях около 80-90 %, а в организме животных не превышает 2 % сухой массы.
Углеводы имеют большое значение в жизнедеятельности растений: большинство органических веществ синтезируется из углеводов, образующихся в процессе фотосинтеза, и промежуточных продуктов их окисления. Углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, многих ферментов и сложных белков. Рибоза, например, содержится в аденозинтрифосфорной (АТФ), гуанозинтрифосфорной (ГТФ) кислотах и других соединениях, благодаря которым в организме накапливается, сохраняется, трансформируется и используется энергия для различных процессов биосинтеза (т.е. они участвуют в передаче генетической информации и энергетических процессах).
У большинства растительных организмов углеводы выполняют следующие основные функции:
- являются источником углерода, необходимого для синтеза нуклеиновых кислот;
- обеспечивают 70 % потребности организма в энергии (при окислении 1 г углеводов образуется 16,9 кДж энергии). Для суточного рациона человека необходимо около 450-500 г углеводов, которые при распаде до углекислого газа и воды выделяют около 9210,9 кДж;
- резервная функция: крахмал выполняет функцию депо глюкозы;
- структурная функция: целлюлоза гемицеллюлоза и лигнин входят в состав клеточной стенки растений, образуя прочный остов. Галактоза в комплексе с белками и липидами входят в состав мембран клеток;
- защитная функция (криопротекторная): снижают точку (температуру) замерзания и плавления внутриклеточных растворов, обеспечивая уровень переохлаждения 3¸4 °С; благодаря высоким водоудерживающим свойствам водорастворимых углеводов в живых растительных клетка при низких отрицательных температурах обеспечивается наличие незамерзающей жидкой фазы (почти до минус 40 °С) в виде высококонцентрированного внутриклеточного раствора. Ее наличие обеспечивает воз-можность протекания в клетках в зимних условиях биохимических реакций, проявляющихся в изменении содержания, состава и свойств компонентов клеток; при температуре минус 20 °С вся свободная (способная к кристаллизации) вода в клетке удерживается только водорастворимыми низкомолекулярными соединениями (углеводами). Преимущественное связывание способной к кристаллизации воды оказывает криозащитное действие в отношении клеточных мембран, предотвращая нуклеацию в их капиллярно-пористой системе.
Глюкоза, сахароза, лактоза, крахмал используются для приготовления различных лекарственных форм. Гликозиды относятся к группе кардиотонических средств, усиливающих сократимость миокарда. Некоторые антибиотики также относятся к гликозидам – наиболее известный из них - стептомицин. В практике биохимических лабораторий применяют карбоксиметилцеллюлозу. Высокополимерное соединение агар-агар, содержащиеся в морских водорослях, используется для приготовления твердых питательных сред, а также в кондитерской промышленности, при приготовлении желе, пастилы, мармелада. В пищевой промышленности используется ванилин, как вкусовая добавка – сорбит, как заменитель сахара – ксилит, в хлебопечении используется крахмал. Их широко используют для производства искусственных волокон, бумаги, различных пластмасс.
|
|
|
В зависимости от состава, структуры и свойств углеводы делятся на три основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды имеют состав СnН2nОn. Олигосахариды представляют собой соединения, содержащие от двух до десяти моносахаридов, объединенных посредством гликозидных связей. Полисахариды характеризуются высокой степенью полимеризации, их отдельные представители имеют молекулярную массу порядка нескольких миллионов.
