Реферат: Элементарная биохимия

Министерствообразования Российской Федерации.

Санкт-ПетербургскийГосударственный Институт Сервиса

иЭкономики.

Элементарная биохимия.

Реферат студентки группы № 017 1 курса факультета Экономики и Управления Сферой Сервиса

Лизуновой Светланы Юрьевны

Преподаватель Перевозников Евгений Николаевич

Санкт-Петербург.

2000 год.

Содержание

Определение биохимии, предмет изучения

История развития биохимии

Характеристика основных разделов биохимии

Белки

Ферменты

Нуклеиновые кислоты

Углеводы

Липиды

Витамины

Актуальность биохимии как науки

Некоторые перспективы развития биохимии

Список литературы

БИОХИМИЯ(биологическая химия) – биологическаянаука, изучающая химическую природу веществ, входящих в состав живыхорганизмов, их превращения и связь этих превращений с деятельностью органов итканей. Совокупность процессов, неразрывно связанных с жизнедеятельностью,принято называть обменом веществ.[1]

За последние десятилетия из всех биологических наукнаибольшее воздействие на развитие не только биологии, но и всегоестествознания в целом оказала биохимия. Достижения биологии и впознавательном, и в практическом плане превзошли самые смелые прогнозы первойполовины нашего века. Многое из того, что доступно современным биологам, ещёнесколько лет назад представлялось фантастичным.

Учёнымудалось проникнуть в глубь живой материи до уровня составляющих её молекул,надмолекулярных комплексов и их организованных ансамблей. Изучение материальных носителейжизнедеятельности – нуклеиновых кислот и белков – приобрело качественно новыйхарактер. Совершенно заново стали осмысливать и экспериментально исследоватьмеханизмы хранения, передачи и реализации наследственной информации,преобразования материи и энергии в клетке, иммунитета, передачи нервныхимпульсов и восприятия клеткой сигналов и воздействий внешней среды, принципыгуморальной регуляции и многое другое.

Совершенноновым стало и изучение разнообразных регуляторов процессов, протекающих вклетках и тканях, гормонов, нейропептидов, простагландинов и т. п.Сформировалась совершенно новая система проблем, в которых фундаментальныепознавательные задачи оказались сближенными с практическим приложениемнеобычайно высокой эффективности (идёт ли речь о функционировании ферментов,раскрытии механизмов фотосинтеза, зрения, нервной регуляции, деятельностимозга, защиты от инфекций и многого другого, включая важнейшую проблемуманипулирования с генетическим материалом).

Всё этопривело к тому, что за последнюю четверть века – срок необычайно короткий, еслиподходить к нему с установившимися историческими мерками, — структура биологииподверглась значительным переменам.

Внедрениеметодов химии в биологию содействовало тому, что формирующаяся биохимияоказалась среди биологических наук наилучшим образом подготовленной дляпроникновения в тайны функционирования клетки. Именно благодаря этому онапревратилась из «служанки физиологии» в самостоятельную, методологическинеобычайно важную область биологии. В поисках ответа на вопрос, какфункционирует клетка, биохимия определила цитологию и первой проникла в мирсубклеточных образований. Прогресс генетики также на определённом этапе зависелот развития биохимических методик и концепций.[2]

Изучениесостава живых организмов издавна привлекало внимание учёных, поскольку к числувеществ, входящих в состав живых организмов, помимо воды, минеральныхэлементов, липидов, углеводов и т. д., относится ряд наиболее сложных органических соединений:белки и их комплексы с рядом других биополимеров, в первую очередь снуклеиновыми кислотами.

Установленавозможность спонтанного объединения (приопределённых условиях) большого числа белковых молекул с образованием сложныхнадмолекулярных структур, например, белкового чехла хвоста фага, некоторых клеточныхорганоидов и т. д. Это позволило ввести понятие о само собирающихся системах.Такого рода исследования создают предпосылки для решения проблемы образованиясложнейших надмолекулярных структур, обладающих признаками и свойствами живойматерии, из высокомолекулярных органических соединений, возникших некогда вприроде абиогенным путём.

Современная биохимия как самостоятельная наука сложиласьна рубеже 19 и 20 вв. До этого времени вопросы, рассматриваемые ныне биохимией,изучались с разных сторон органической химией и физиологией. Органическаяхимия, изучающая углеродистые соединения вообще, занимается, в частности,анализом и синтезом тех химических соединений, которые входят в состав живойткани. Физиология же наряду с изучением жизненных функций изучает и химическиепроцессы, лежащие в основе жизнедеятельности. Таким образом, биохимия являетсяпродуктом развития этих наук и её можно подразделить на две части: статическую(или структурную) и динамическую. Статическая биохимия занимается изучениемприродных органических веществ, их анализом и синтезом, тогда как динамическаябиохимия изучает всю совокупность химических превращений тех или иныхорганических соединений в процессе жизнедеятельности. Динамическая биохимия,таким образом, стоит ближе к физиологии и медицине, чем к органической химии.Этим и объясняется то, что вначале биохимия называлась физиологической (илимедицинской) химией.[3]

Как всякая быстро развивающаяся наука, биохимия вскорепосле своего возникновения начала делится на ряд обособленных дисциплин: биохимия человека и животных, биохимиярастений, биохимия микробов (микроорганизмов) и ряд других, поскольку,несмотря на биохимическое единство всего живого, в животных и растительныхорганизмах существуют и коренные различия в характере обмена веществ. В первуюочередь это касается процессов ассимиляции. Растения, в отличие от животныхорганизмов, обладают способностью использовать для построения своего тела такиепростые химические вещества, как углекислый газ, вода, соли азотной и азотистойкислот, аммиак и др. При этом процесспостроения клеток растений требует для своего осуществления притока энергииизвне в форме солнечного света. Использование этой энергии первично осуществляютзелёные аутотрофные организмы (растения, простейшие, ряд бактерий), которые всвою очередь сами служат пищей для всех остальных так называемых гетеротрофныхорганизмов (в том числе и человека), населяющих биосферу. Таким образом,выделение биохимии растений в особую дисциплину является обоснованным как стеоретической, так и с практической сторон.

Развитие рядаотраслей промышленности и сельского хозяйства (переработка сырья растительногои животного происхождения, приготовление пищевых продуктов, изготовлениевитаминных и гормональных препаратов, антибиотиков и т.д.) привело к выделениюв особый раздел технической биохимии.

При изучении химизма различных микроорганизмовисследователи столкнулись с целым рядом специфических веществ и процессов, представляющихбольшой научно-практический интерес (антибиотики микробного и грибковогопроисхождения, различные виды брожений, имеющие промышленное значение,образование белковых веществ из углеводов и простейших азотистых соединений ит. д.). Все эти вопросы рассматривают в биохимиимикроорганизмов.

В 20 веке возникла как особая дисциплина биохимия вирусов.

Потребностями клинической медицины было вызвано появление клинической биохимии.

Из других разделов биохимии, которые обычнорассматриваются как достаточно обособленные дисциплины, имеющие свои задачи испецифические методы исследования, следует назвать: эволюционную и сравнительную биохимию (биохимические процессы ихимический состав организмов на различных стадиях их эволюционного развития), энзимология (структура и функции ферментов,кинетика ферментативных реакций), биохимиювитаминов, гормонов, радиационную биохимию, квантовую биохимию(сопоставление свойств, функций и путей превращения биологически важныхсоединений с их электронными характеристиками, полученными с помощьюквантово-химических расчётов).

Особенно перспективным оказалось изучение структуры ифункции белков и нуклеиновых кислот на молекулярном уровне. Этот круг вопросовизучается науками, возникшими на стыках биохимии с биологией и генетикой.[4]

История развития биохимии.

Можно выделить основные этапы развития биохимическойнауки.

1.

в ЭпохуВозрождения, привлечение их для описания и объяснения химических процессов.

2.

3.

4.

5.

6.

[5]

Изучение живой материи с химической стороны началось стого момента, когда возникла необходимость исследования составных частей живыхорганизмов и совершающихся в них химических процессов в связи с запросами практическоймедицины и сельского хозяйства. Исследования средневековых алхимиков привели кнакоплению большого фактического материала по природным органическим соединениям. В 16-17 вв.воззрения алхимиков получили развитие в трудах ятрохимиков, считавших, чтожизнедеятельность организма человека можно правильно понять лишь с позицийхимии. Так, один из виднейших представителей ятрохимии – немецкий врач иестествоиспытатель Ф. Парацельс выдвинул прогрессивное положение онеобходимости тесной связи химии с медициной, подчёркивая при этом, что задачаалхимии не в изготовлении золота и серебра, а в создании того, что являетсясилой и добродетелью медицины. Ятрохимики ввели в медицинскую практикупрепараты ртути, сурьмы, железа и других элементов. Позже И. Ван-Гельмонтвысказал предположение о наличии в «соках» живого тела особых начал, такназываемых «ферментов», участвующих в разнообразных химических превращениях.[6]

В 17-18 вв. работали такие выдающиеся учёные как М.В.Ломоносов и А. Лавуазье, открывшие и утвердившие в науке закон сохраненияматерии (массы). Лавуазье внёс важнейший вклад в развитие не только химии, но ив изучение биологических процессов. Развивая более ранние наблюдения Майова, онпоказал, что при дыхании, как и при горении органических веществ, поглощаетсякислород и выделяется углекислый газ. Одновременно им же, вместе с Лапласом,было показано, что процесс биологического окисления является и источникомживотной теплоты. Это открытие стимулировало исследования по энергетикеметаболизма, в результате чего уже в начале 19 века было определено количествотепла, выделяемого при сгорании углеводов, жиров и белков.

Крупными событиями второй половины 18 века сталиисследования Р.Реомюра и Л.Спалланцани по физиологии пищеварения. Этиисследователи впервые изучили действие желудочного сока животных и птиц наразличные виды пищи (главным образом мясо) и положили начало изучению ферментовпищеварительных соков. Возникновение энзимологии (учение о ферментах), однако,обычно связывают с именами К.С. Кирхгофа, а также Пейена и Персо, впервыеизучивших действие на крахмал фермента амилазы in vitro.

Важнуюроль сыграли работы Пристли и особенно Ингенхауса, открывших явлениефотосинтеза (конец 18 века).

На рубеже 18 и 19 вв. были проведены и другиефундаментальные исследования в области сравнительной биохимии; тогда же былоустановлено существование круговорота веществ в природе.

Успехи статической биохимии с самого начала былинеразрывно связаны с развитием органической химии.

Толчком к развитию химии природных соединений явилисьисследования шведского химика К. Шееле (1742-1786 гг.). Он выделил и описалсвойства целого ряда природных соединений – молочную, винную, лимонную,щавелевую, яблочную кислоты, глицерин и амиловый спирт и др. Большое значениеимели исследования И.Берцелиуса и Ю.Либиха, закончившиеся разработкой в начале19 века методов количественного элементарного анализа органических соединений.Вслед за этим начались попытки синтезировать природные органические вещества.Достигнутые успехи – синтез в 1828 году мочевины, уксусной кислоты (1844 г.),жиров (1850 г.), углеводов (1861 г.) – имели особенно большое значение, так какпоказали возможность синтеза invitro ряда органических веществ, входящих в состав животных тканей илиже являющихся конечными продуктами обмена. Во второй половине 18 – начале 19века были проведены и другие важные исследования: из мочевых камней былавыделена мочевая кислота, из желчи – холестерин, из меда – глюкоза и фруктоза,из листьев зеленых растений – пигмент хлорофилл, в составе мышц был открыткреатин. Было показано существование особой группы органических соединений –растительных алкалоидов, нашедших позднее применение в медицинской практике. Изжелатины и бычьего мяса путем их гидролиза были получены первые аминокислоты:глицин и лейцин.

Во Франции в лаборатории К. Бернара в составе ткани печени был открыт гликоген(1857), изучены пути его образования и механизмы, регулирующие его расщепление.В Германии в лабораториях Э. Фишера, Э. Ф. Гоппе-Зейлера, А. Косселя и другихбыли изучены структура и свойства белков, а также продуктов их гидролиза, в томчисле и ферментативного.

В связи с описанием дрожжевых клеток (1836-1838гг.) началиактивно изучать процесс брожения (Либих, Пастер и др.). Вопреки мнению Либиха,рассматривавшего процесс брожения как чисто химический, протекающий собязательным участием кислорода, Л. Пастер установил возможность существованияанаэробиоза, то есть жизни в отсутствии воздуха, за счет энергии брожения.Бухнеру удалось получить из дрожжевых клеток бесклеточный сок, способный,подобно живым дрожжам, сбраживать сахар с образованием спирта и углекислоты.

Накопление большого количества сведений относительнохимического состава растительных и животных организмов и химических процессов,протекающих в них, привело к необходимости систематизации и обобщений в областибиохимии. Первой работы в этом плане был учебник Зимона (1842). Очевидно, именно с этого времени термин«биологическая (физиологическая) химия» утвердился в науке. В России первыйучебник физиологической химии был издан профессором Харьковского университетаА. И. Ходневым в 1847 году. Периодическая литература по биологической химиирегулярно начала выходить с 1873 года в Германии. Позднее биохимические журналыначали издаваться во многих странах мира на английском, французском, русском идругих языках. Во второй половине 19 века на медицинских факультетах многих русскихи зарубежных университетов были учреждены специальные кафедры медицинской, илифизиологической химии.

Подлинный расцвет биохимии наступил в 20 веке. В самомначале его была сформулирована и экспериментально обоснована полипептиднаятеория строения белков (Э. Фишер 1901-1902гг.). Позднее был разработан ряд аналитическихметодов, позволяющих изучить аминокислотный состав белка (хроматография,рентгеноструктурный анализ, метод изотопной индикации, цитоспектрофотометрия,электронная микроскопия). Расшифровывается первичная, вторичная, третичная ичетвертичная структура многих белков. Синтезируется ряд важных белковыхвеществ.

Выдающееся значение имели работы Л. Полинга, В. Виньо, Ф.Сэнгера, С. Мура, Д. Филлипса, Дж. Нортропа, М. М. Шемякина, Ф. Штрауба и др.

Блестящие работы Чаргаффа, Дж. Уотсона и Ф. Криказавершаются выяснением структуры ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты).Устанавливается двухспиральная структура ДНК и роль ее в передаченаследственной информации. Осуществляется синтез ДНК и РНК. Решается (1962 ипоследующие годы) одна из центральных проблем современной биохимии –расшифровывается РНК – аминокислотный код. Вводится понятие о молекулярныхболезнях, связанных с определенными дефектами в структуре ДНК хромосомногоаппарата клетки.

Ранее классическими исследованиями И. П. Павлова и егошколы раскрываются основные физиологические и биохимические механизмы работыпищеварительных желез. Устанавливается существование заменимых и незаменимыхаминокислот, разрабатываются нормы белка в питании. Детальному изучениюподвергаются особенности процесса азотистого обмена у растений. Особое местозаняло изучение нарушений азотистого обмена у животных и человека при белковойнедостаточности. Детально исследуются продукты распада гемоглобина,расшифровываются пути образования гема.

Выдающиеся успехи достигнуты в расшифровке структурыважнейших углеводов и механизмов углеводного обмена. Подробно выясненопревращение углеводов в пищеварительном тракте под влиянием пищеварительныхферментов и кишечных микроорганизмов. Выясняются биохимические механизмы нарушенияуглеводного обмена (диабет, галактоземия, гликогенозы и др.), связанные снаследственными дефектами соответствующих ферментативных систем.

Достигнуты успехи в расшифровке структуры липидов:фосфолипидов, цереброзидов, ганглеозидов. Создается теория b

-окисленияжирных кислот. Разработаны современные представления о путях окисления исинтеза жирных кислот и сложных липидов. Значительный прогресс достигнут приизучении механизма биологического окисления, тканевого дыхания. Разработаны методы количественногоопределения целого ряда биохимических компонентов крови и тканей.

В. А. Энгельгардтом, а также Липманном было введенопонятие о «богатых энергией» фосфорных соединениях, в частности АТФ, вмакроэргических связях которых аккумулируется значительная часть энергии,освобождающейся при тканевом дыхании.

20 век ознаменовался расшифровкой химического строениявсех известных в настоящее время витаминов. Вводятся международные единицывитаминов, устанавливаются потребности в витаминах человека и животных, создаетсявитаминная промышленность.

Не менее значительные успехи достигнуты в области биохимиигормонов. Получены первые данные о механизме действия гормонов на обмен веществ.Расшифрован механизм регуляции функций эндокринных желёз по принципу обратнойсвязи.

Возникает новое направление в биохимии – нейрохимия.Установлены особенности в химическом составе нервной ткани. Вводятся вмедицинскую практику различные психофармакологические вещества, открывающиеновые возможности в лечении нервных заболеваний. Широко используются, особенно в сельском хозяйствеингибиторы холинэстеразы (медиатора, действующего на нервные окончания) дляборьбы с насекомыми-вредителями.

Важные результаты получены при изучении состава и свойствкрови: изучена дыхательная функция крови в норме и при ряде патологических состояний;выяснен механизм переноса кислорода от лёгких к тканям и углекислоты от тканейк лёгким; уточнены и расшифрованы представления о механизме свёртывания крови,изучены факторы, при врождённомотсутствии которых в крови наблюдаются различные формы гемофилии.

В развитии современной биохимии важную роль сыграла разработка ряда специальныхметодов исследования: изотопной индикации, дифференциального центрифугирования,спектрофотометрии, электронного парамагнитного резонанса и др.[7]

Характеристикаосновных разделов элементарной биохимии.

Белки[8]

В настоящее время установлено, что в живой природе несуществует небелковых организмов.

Белки – этовысокомолекулярные полимерные соединения, образующие при гидролизеаминокислоты. В организме животных белков содержится до 40-50 % и более насухую массу, у растений до 20-35%.Разнообразны и очень важны функции белков.

Строительная,структурная функция. Белки образуют основу протоплазмы любой живой клетки,в комплексе с липидами они являются основным структурным материалом всехклеточных мембран, всех органелл.

Каталитическаяфункция. Практически все биохимические реакции катализируются белками-ферментами.

Двигательная функция.Любые формы движения в живой природе (работа мышц, движение ресничек и жгутикову простейших) осуществляются белковыми структурами клеток.

Транспортнаяфункция. Белок крови гемоглобинтранспортирует кислород от легких к тканям и органам. Есть белки крови,транспортирующие липиды, железо, стероидные гормоны. Перенос многих веществчерез клеточные мембраны осуществляют особые белки-переносчики.

Защитная функция.Важнейшие факторы иммунитета – антитела и система комплемента являются белками.Процесс свертывания крови, защищающий организм от чрезмерной кровопотерипроисходит с участием белков фибриногена, тромбина и других факторовсвертывания, тоже являющихся белками. Внутренние стенки пищевода, желудкавыстланы защитным слоем слизистых белков – муцинов. Основу кожи, предохраняющейтело от многих внешних воздействий, составляет белок коллаген.

Гормональная функция.Ряд гормонов по своему строению относится к белкам (инсулин) или пептидам(АКТГ, окситоцин, вазопрессин).

Опорная функция.Сухожилия, суставные сочленения, кости скелета образованы в значительнойстепени белками.

Запасная функция.Белки способны образовывать запасные отложения (овальбумин яиц, казеин молока,многие белки семян).

Белки имеют большое народнохозяйственное значение. Белкиявляются основными компонентами пищи человека и животных. Многие заболеваниясвязаны с хроническим белковым голоданием. Технология многих производствоснована на переработке белков, Изменении их свойств.

Структурными элементами белков являются аминокислоты.

Аминокислоты можно рассматривать как производныекарбоновых кислот, в которых один из водородов углеродной цепи замещен нагруппу NH2.

Строение белковой молекулы. Аминокислоты соединяются другс другом ковалентной пептидной или амидной связью. Образование ее происходит засчет аминогруппы (NH2)одной аминокислоты и карбоксильной (СООН) группы другой свыделением молекулы воды.

Структура молекулы белка имеет четыре уровня. Первичная структура белковой молекулыэто порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи. Вторичная структура – это упорядоченное пространственное расположениеотдельных участков полипептидной цепи, она образуется за счет замыкания водородныхсвязей между пептидными группами. Третичная структура описываетпространственную укладку всей молекулы белка. В поддержании третичной структурыбелка, ее закреплении принимают участие различные типы связей (ковалентные,ионные, водородные и гидрофобные взаимодействия). Под четвертичной структуройпонимают способ взаимного расположения в пространстве отдельных полипептидныхцепей в молекуле, характер связей междуними.

Все белки принято делить на две группы: простые, илипротеины (состоят только из аминокислот), и сложные (в их молекуле помимобелковой части содержится и небелковая, простетическая): хромопротеины,липопротеины, нуклеопротеины и т. д.

Ферменты[9]

Ферменты, или энзимы, — это катализаторы белковойприроды, образующиеся и функционирующие во всех живых организмах.

Являясь катализаторами – веществами, ускоряющими реакции,ферменты имеют ряд общих свойств с химическими, небиологическими катализаторами.

1.

2.

3.

Для ферментов характерны и специфические свойства,отличающие их от химических катализаторов, выражающих их химическую природу.

1.

2.

3.

4.

При ферментативных реакциях в отличие от неферментативныхнаблюдаются лишь незначительные побочные процессы, для ферментативных реакцийхарактерен почти 100% выход продуктов.

Согласно классификации, все ферменты разделяются на шестьклассов в соответствии с характером катализируемых ими реакций.

1.

Оксидоредуктазы.Катализируют окислительно-восстановительные реакции.

2.

Трансферазы.Катализируют реакции переноса группировок с одного соединения на другое.

3.

Гидролазы.Ускоряют гидролитическое расщепление веществ.

4.

Лиазы.Катализируют реакции негидролитического расщепления с образованием двойныхсвязей или реакции присоединения по двойным связям.

5.

Изомеразы.Катализируют реакции изомерации соединений.

6.

Лигазы(синтетазы). Ускоряют реакции синтеза с использованием энергии макроэргическихсоединений.

Ферментативные препараты находят широкое применение вразличных отраслях промышленности. В хлебопекарном производстве для ускорениягидролиза крахмала и улучшения качества теста используют амилазы. При приготовлениидетской пищи с целью облегчения переваривания углеводов и белков исходныепродукты обрабатываются амилазой и протеиназами. Специфические протеиназы используют в виноделии, в кожевеннойпромышленности, при производстве синтетических моющих средств. Ферментыиспользуют как лекарственные средства: пепсин, трипсин, химотрипсин, лидаза,стрептокиназа…

Нуклеиновые кислоты[10]

Нуклеиновые кислоты – это сложные соединения, состоящие изпуринового или пиримидинового азотистого основания, моносахарида пентозы (рибозыили дезоксирибозы) и фосфорной кислоты.

Нуклеиновые кислоты – важнейший компонент всех живыхорганизмов, всех живых клеток. С участием нуклеиновых кислот происходит образование белков. Каждый живой организмсодержит свои специфические белки, которыми он отличается то других организмов.Информация, определяющая особенности структуры белков, «записана» в ДНК ипередается в ряду поколений молекулами ДНК. Все нуклеиновые кислоты делятся надва типа в зависимости от того, какой моносахарид входит в их состав;рибонуклеиновая кислота (РНК) содержит рибозу, дезоксирибонуклеиновая кислота(ДНК) содержит дезоксирибозу.

Пуриновые и пиримидиновые азотистые основания, входящие всостав нуклеиновых кислот, являются производными ароматических, гетероциклическихсоединений – пурина и пиримидина. Среди пуриновых азотистых оснований главнуюроль играют аденин (А) и гуанин (Г), а среди пиримидиновых оснований – цитозин(Ц), урацил (У), тимин (Т). В состав ДНК входят аденин, цитозин, гуанин, тимин;в РНК вместо тимина присутствует урацил.

ДНК подобно белкамимеет первичную, вторичную и третичную структуру. Хромосомы животных, бактерий,вирусов содержат по одной непрерывной ДНК-спирали огромной длины по сравнению сразмерами ядра. Более 99% ДНК клетки находится в ее ядре и около 1% вцитоплазме. Наследственная информация передается с помощью уникальнойпоследовательности участков ядерной ДНК.

Содержащиеся в клетке РНК различаются размером, составом,функциями и локализацией. В цитоплазме содержится РНК нескольких видов: транспортнаяРНК (тРНК), информационная РНК (иРНК), рибосомная РНК (рРНК). В ядрелокализована ядерная РНК (яРНК), количество которой составляет от 4 до 10% отсуммарной клеточной РНК.

Синтез РНК, ДНК и белка очень сложные, взаимосвязанныепроцессы, которыми вплотную занимается такая наука, как генная инженерия.Основная задача генной инженерии – получение молекул ДНК in vitro, их размножение и введение ворганизм с целью получения новых наследственных свойств.

Углеводы[11]

Углеводами называют альдегиды и кетоны многоатомныхспиртов и полимеры этих соединений. В биосфере углеводов больше, чем всехдругих органических соединений вместе взятых. В растительном мире на их долюприходится 80-90% из расчета на сухое вещество. В животном организме углеводовсодержится около 2% массы тела, но значение их одинаково велико для всех живых организмов, о чем свидетельствуют теважные функции, которые они выполняют.

1.

Энергетическая.Окисляясь в процессе дыхания, углеводы выделяют заключенную в них энергию иобеспечивают значительную часть потребности организма в ней. При окислении 1гуглеводов выделяется 16,9 кДж энергии.

2.

Пластическая.Углеводы используются для синтеза многих важных для организма веществ:нуклеиновых кислот, органических кислот, а из них – аминокислот и далее белков,липидов и т. д.

3.

Защитная.Углеводы – основные компоненты оболочек растительных тканей, они участвуют впостроении наружного скелета насекомых и ракообразных, в образовании клеточныхстенок бактерий и клеточных мембран всех живых организмов.

4.

Опорная.Целлюлоза и другие полисахариды оболочек растений не только защищают клетки отвнешних воздействий, но и образуют прочный остов растения. В комплексе сбелками углеводы входят в состав хрящевых тканей человека и животных.

5.

Специфическиефункции углеводов. Углеводы определяют антигенную специфичность,обусловливают различия групп крови и др.

6.

запасных питательных веществ.

Углеводы подразделяют на моносахариды, олигосахариды иполисахариды.

К моносахаридамотносятся углеводы и их производные, которые не способны расщепляться безпотери основных углеводных свойств.

Олигосахаридыгидролизуются с образованием небольшого числа моносахаридов (от 2 до 10).

Полисахариды(гликаны) представляют собой высокомолекулярные полимеры моносахаридов и ихпроизводных. Число остатков моносахаридных единиц в них от 10 до нескольких тысяч.

Образованиеуглеводов происходит в растениях в процессе фотосинтеза и в микроорганизмах впроцессе хемосинтеза.

Человеки животные не способны к первичному биосинтезу углеводов из неорганическихвеществ, они могут лишь образовывать их в процессе глюконеогенеза из другихорганических веществ (органических кислот, жиров, аминокислот), но главнымисточником углеводов является пища. Углеводы составляют существенную частьрациона человека и многих животных. На их долю приходится 60-70% общей суммы калорий пищи человека. Углеводы всасываютсячерез слизистую оболочку кишечника только в виде моносахаридов. Для расщепленияи переваривания крупных полисахаридов в пищеварительном тракте имеются десяткиразличных ферментных систем. В результате последовательного воздействияферментов углеводы превращаются в моносахариды, они хорошо всасываются черезкишечную стенку в кровь и разносятся по организму для выполнения своих функций.

Липиды[12]

Липидами называются неоднородные в химическом отношениивещества, общим свойством которых является хорошая растворимость в неполярных органическихрастворителях: эфире, ацетоне, хлороформе, бензоле и т. п. По своему химизмулипиды, в большинстве случаев, представляют собой сложные эфиры высших жирныхкислот с глицерином или некоторыми другими спиртами специфического строения. Всоставе ряда липидов кроме этих компонентов встречаются фосфорная кислота,азотистые основания, или углеводы. В экстракте, полученном при обработкеживотных или растительных тканей органическими растворителями, присутствуют обычно высшие и полициклические спирты,жирорастворимые витамины, которые некоторые авторы также относят к классулипидов.

Липиды могут быть классифицированы следующим образом:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Функции этого класса соединений важны иразнообразны.

1. Прежде всего, липиды в виде комплекса с белкамиявляются структурными элементамимембран клеток и клеточных органелл. В связи с этим они определяют транспортвеществ в клетки и участвуют в ряде других процессов, связанных сфункционированием мембран.

2. Липиды служат та

еще рефераты

Еще работы по биологии

Реферат по биологии

Агрессивное поведение и его роль в организации сообществ млекопитающих

9 Июня 2015

Реферат по биологии

Эпифиз и его гормональные функции

Роль углеводов в жизнедеятельности человека

9 Июня 2015