Что содержит белки и нуклеиновую кислоту

Научная электронная библиотека

§ 2.1.11. Аминокислоты. Белки. Нуклеиновые кислоты

Аминокислотами называются органические соединения, содержащие аминогруппу и карбоксильную группу. Например:

Аминокислоты относятся к веществам со смешанными функциями. Кроме того, они являются азотсодержащими и кислородсодержащими одновременно. Некоторые природные аминокислоты содержат также серу, как, например, цистеин:

Наиболее характерным химическим свойством аминокислот является способность аминогруппы одной молекулы вступать в реакцию замещения с карбоксильной группой другой молекулы:

В результате образуется новая аминокислота, но уже с пептидной связью, способная взаимодействовать со следующей молекулой аминокислоты и образовать ещё одну пептидную связь. Последовательное увеличение количества пептидных связей в одной молекуле приводит к образованию полимеров, которые называются полипептидами, важнейшими представителями которых являются белки.

Белки – важнейшая составная часть клеток живых организмов – представляют собой полипептиды, составленные взаимодействием различных α-аминокислот. Таким образом, белки можно рассматривать как полимеры, мономером которых являются α-аминокислоты. Молекулярные массы природных белков колеблются от нескольких десятков тысяч до нескольких сот тысяч а.е.м. Аминокислотные остатки, являющиеся звеньями полипептида называют аминокислотными звеньями. Последовательность аминокислотных звеньев в линейной полипептидной цепи называется первичной структурой белковой молекулы (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Первичная структура белков.
R1, R2, R3, R4 – радикалы остатков аминокислот

Благодаря многочисленным водородным связям между группами –СО– и –NH– первичная структура белков свёртывается в спираль, которая называется вторичной структурой белковой молекулы (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Вторичная структура белков

В свою очередь, вторичная структура также способна свернуться, образовав третичную структуру (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Третичная структура белков

Третичная структура поддерживается уже не только водородными связями, но также и ковалентными. В частности между атомами серы различных участков полипептида часто образуется дисульфидный мостик

Некоторые белковые макромолекулы могут соединяться друг с другом, образуя относительно крупные агрегаты. Подобные полимерные образования белков называются четвертичными структурами. Примером такого белка является гемоглобин, который представляет комплекс из четырёх макромолекул (рис. 2.9). Оказывается, что только при такой структуре гемоглобин способен присоединять и транспортировать кислород в организме.

Рис. 2.9. Четвертичная структура белков

Нуклеиновыми кислотами (полинуклеотидами) называют высокомолекулярные органические соединения, повторяющимся звеном которых являются нуклеотиды состоящие из

1. Остатка фосфорной кислоты – НРО3 –

2. Остатка рибозы или дезоксирибозы

3. Радикалов азотистых оснований, а именно таких как: аденин, тимин, гуанин, цитозин, урацил.

Например, если радикал урацила обозначить У, то молекулярную формулу одного из нуклеотидов можно представить следующим образом:

К нуклеиновым кислотам относятся рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Рибонуклеиновые кислоты – это полинуклеотиды, включающие в себя остаток рибозы, радикалы аденина, гуанина, цитозина и урацила. Поскольку различные нуклеотиды РНК отличаются только радикалами азотистых оснований, то нередко каждый нуклеотид обозначают прописной первой буквой названия этого нуклеотида. Поэтому фрагмент какой либо РНК можно представить так

Первичная структура молекулы белка, синтезируемого на информационной (матричной) рибонуклеиновой кислоте (м-РНК) с помощью ферментов[31], определяется именно последовательностью нуклеотидов на этой РНК. Набору из трёх азотистых оснований, который называется триплет нуклеотидов или кодон, соответствует одна и только одна α-аминокислота. В настоящее время насчитывается 20 таких аминокислот (табл. х). Но одной аминокислоте может соответствовать несколько триплетов нуклеотида. Соответствие аминокислоты кодонам называется генетическим кодом. Реакции синтеза белка, у которого последовательность аминокислотных звеньев определяется последовательностью нуклеотидов м-РНК, называются реакциями матричного синтеза.

Последовательность нуклеотидов и-РНК в свою очередь определяется последовательностью азотистых оснований в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), на которой и происходит синтез м-РНК

Дезоксирибонуклеиновые кислоты – это кислоты, состоящие из двух полинуклеотидных цепей, включающих в себя остаток дезоксирибозы, радикалы аденина, гуанина, цитозина, тимина и соединённых между собой по принципу комплементарности (совместимости) водородными связями. То есть, вместо радикала урацила, нуклеотиды ДНК содержат тимил, вместо остатка рибозы, остаток дезоксирибозы,

образующей замкнутый цикл соединением альдегидной группы с гидроксогруппой четвёртого атома углерода.

При этом А комплементарен Т, Г комплементарен Ц. То есть, фрагмент первичной структуры ДНК можно представить следующим образом:

Действительно, аденил в ДНК образует водородную связь только с тимилом, а тимил, только с аденилом. Гуанил только с цитозилом, а цитозил только с гуанилом:

Молекулярную формулу одного из нуклеотидов ДНК можно представить так

Вторичная структура ДНК представляет собой двойную спираль – две нити ДНК закручены одна вокруг другой (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Вторичная структура ДНК

Ферментативный синтез м-РНК осуществляется на одной из цепей ДНК в соответствии с принципом комплементарности. При этом аденин ДНК комплементарен урацилу РНК, тимил ДНК коиплементарен аденину РНК, гуанил ДНК комплементарен цитозилу РНК, цитозил ДНК комплементарен гуанилу РНК. Затем с м-РНК осуществляется матричный синтез белка. К каждому кодону информационной РНК доставляется соответствующая аминокислота с помощью транспортной РНК (т-РНК).

Таким образом, основным хранителем информации о структуре всех белков, вырабатываемых организмом является ДНК.

Отрезок ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного определённого белка, называется геном.

Процесс переписывания информации, содержащейся в гене ДНК на м-РНК называется транскрипцией.

1. Приведите структурные формулы аминокислот, которые Вы знаете. Дайте им названия.

2. Дайте определения понятиям: полипептиды и белки.

3. Что представляют собой первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка?

4. В чём сходство и различия химического состава, строения ДНК и РНК? Что такое ген?

5. Каким образом в клетках живых организмов синтезируется м-РНК? Что такое транскрипция?

6. Что такое матричный синтез? Почему в качестве отдельной структурной единицы РНК рассматривают три соседних нуклеотида, а не два или, например, четыре?

Источник

Белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты (обмен и сравнение)

Белки, жиры и углеводы служат для организма строительным материалом и источником энергии.

Белки, полисахара и нуклеиновые кислоты – полимеры, состоят из мономеров (соответственно аминокислот, моносахаров и нуклеотидов).

БЕЛКИ – главный строительный материал, составляют 50% от сухой массы организма, входят в состав органоидов, мембран и цитоплазмы клеток. Функции: каталитическая (ускоряют реакции), транспортная, двигательная, защитная и др.

Белки в организме не запасаются, избыток белков превращается в жиры или углеводы. Сами белки из углеводов и жиров синтезировать нельзя, потому что в жирах и углеводах нет азота. Недостаток белков в пище опасен, особенно для детей и подростков.

При окислении белков получается углекислый газ, вода и аммиак. Аммиак током крови доносится до печени и там превращается в мочевину, которая выделяется с мочой и потом.

УГЛЕВОДЫ делятся на моносахара, дисахара и полисахара.

Моносахара (растворяются в воде и имеют сладкий вкус):

Резервом, с помощью которого концентрация глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне, служит запас гликогена в печени. Избыток углеводов в организме превращается в жиры.

Полисахара (в воде не растворяются, вкуса не имеют). Выполняют строительную и запасающую функции:

ЛИПИДЫ – это группа веществ, не растворяющихся в воде. К ним относятся жиры, фосфолипиды (входят в состав плазматической мембраны – строительная функция) и стероиды (половые и корковые гормоны – регуляторная функция).

ЖИРЫ – состоят из глицерина и жирных кислот. Функция – запас энергии. При окислении жира выделяется в два раза больше энергии, чем при окислении грамма белка или углевода, а так же вода и углекислый газ.

Жиры запасаются в подкожной жировой клетчатке и в прокладках между органами. Кроме запаса энергии, жировые ткани выполняют функции теплоизоляции, запаса воды и механической защиты.

Жиры в организме могут образовываться из белков и углеводов.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ участвуют в хранении и реализации наследственной информации.

Еще можно почитать

Задания части 1

Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетчатка, содержащаяся в сырых овощах и фруктах, употребляемых в пищу человеком, улучшает
1) пищеварение в желудке
2) расщепление углеводов
3) моторную функцию кишечника
4) всасывание питательных веществ в кровь

Выберите один, наиболее правильный вариант. В организме человека НЕ происходит превращение
1) белков в жиры
2) углеводов в белки
3) углеводов в жиры
4) органических веществ в неорганические

Выберите один, наиболее правильный вариант. Только белки выполняют функцию
1) защитную
2) энергетическую
3) запасающую
4) двигательную

БЕЛКИ
Выберите три варианта. Какие продукты питания характеризуются большим содержанием белков?
1) сметана
2) творог
3) сыр
4) картофель
5) хлеб
6) рыба

БЕЛКИ ОБМЕН
1. Установите последовательность обмена белков в организме человека, начиная с поступления их с пищей. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) окисление с образованием АТФ, углекислого газа, воды, мочевины
2) образование пептидов под действием пепсина
3) синтез миозина, казеина
4) белки пищи
5) образование аминокислот под действием трипсина

2. Установите правильную последовательность переваривания белков, начиная с поступления их в ротовую полость с пищей. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) механическое измельчение и смачивание
2) поступление аминокислот в кровь
3) расщепление на пептиды в кислой среде
4) расщепление пептидов до аминокислот при помощи трипсина
5) поступление пищевого комка в двенадцатиперстную кишку

3. Установите последовательность процессов превращения белков в организме человека. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) денатурация белков под воздействием соляной кислоты
2) разрушение аминокислот до мочевины в печени
3) употребление рыбного филе
4) всасывание аминокислот в капилляры большого круга кровообращения
5) воздействие на белки трипсином

2. Установите соответствие между характеристиками и органическими веществами клетки: 1) белки, 2) липиды. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) состоят из остатков аминокислот
Б) входят в состав хромосом
В) формируют бислой в мембране клетки
Г) обладают высокой калорийностью (около 9 ккал/г)
Д) являются ферментами
Е) имеют третичную и четвертичную структуру

Установите соответствие между строением и функцией вещества и его видом: 1) Гемоглобин, 2) Гликоген. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) Молекула сильно разветвлена
Б) Имеет четвертичную структуру
В) Откладывается в запас в печени
Г) Мономерами являются аминокислоты
Д) Используется для поддержания уровня кислорода

Установите соответствие между характеристиками и классами молекул, примеры которых изображены на рисунках. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) может входить в состав крахмала
Б) является полимером
В) имеет третичную и четвертичную структуру
Г) состоит из аминокислот
Д) не содержит азот
Е) служит для запасания энергии

Установите соответствие между химическими соединениями, изображенными на рисунке, и их характеристиками. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) аминокислота
Б) азотистое основание
В) глицин
Г) аденин
Д) входит в состав белков
Е) входит в состав нуклеиновых кислот

БЕЛКИ В ОЛИЧИЕ ОТ НК
Выберите три варианта. Белки, в отличие от нуклеиновых кислот,
1) участвуют в образовании плазматической мембраны
2) входят в состав хромосом
3) осуществляют транспортную функцию

4) являются полимерами
5) выполняют защитную функцию
6) переносят наследственную информацию из ядра к рибосоме

ЛИПИДЫ ФУНКЦИИ
1. Выберите три варианта. Какие функции выполняют липиды в организме?
1) энергетическую
2) двигательную
3) информационную
4) строительную
5) защитную
6) транспортную

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Функциями липидов в организме человека являются:
1) каталитическая
2) энергетическая
3) строительная
4) двигательная
5) транспортная
6) регуляторная

ЛИПИДЫ ПРИМЕРЫ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных веществ относят к липидам?
1) инсулин
2) гликоген
3) триглицериды
4) холестерол
5) тестостерон
6) коллаген

ЛИПИДЫ КРОМЕ
Все приведенные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для определения функций липидов в клетке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) запасающая
2) регуляторная
3) транспортная
4) ферментативная
5) строительная

ЛИПИДЫ ОБМЕН
Установите правильную последовательность обмена жиров в организме человека, начиная с их поступления с пищей. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) образование глицерина и высших карбоновых кислот
2) синтез липоидов в клетках тела
3) обработка жиров пищи ферментом липазой в двенадцатиперстной кишке
4) образование энергии при окислении веществ до углекислого газа и воды
5) всасывание продуктов расщепления в лимфатические капилляры тонкого кишечника

Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенных на рисунке молекул. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) служат структурным компонентом мембран
2) ускоряют химические реакции
3) передают сигналы в организме
4) гидрофильны
5) могут служить запасом питательных веществ

Проанализируйте таблицу «Классификация липидов». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) жирные кислоты
2) полисахариды
3) холестерин
4) выделение энергии при окислении
5) компонент клеточных мембран
6) смазывающее вещество в суставах
7) эфир глицерина и жирных кислот
8) соединение аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты

2. Установите соответствие между свойством или функцией органических веществ и их видом: 1) липиды, 2) моносахариды. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) растворимы в воде
Б) гидрофобны
В) составляют основу клеточных мембран
Г) состоят из остатков глицерина и жирных кислот
Д) образуются в результате расщепления крахмала

3. Установите соответствие между характеристиками и группами веществ: 1) липиды, 2) углеводы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) образуют гликокаликс
Б) создают термоизоляционные покровы организма
В) неполярные гидрофобные вещества
Г) бесцветные кристаллические вещества
Д) составляют основу клеточных мембран
Е) состоят из остатков высших карбоновых кислот и глицерина

УГЛЕВОДЫ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Функциями углеводов в организме человека являются
1) регуляторная
2) энергетическая
3) запасающая
4) строительная
5) хранение генетической информации
6) ферментативная

Выберите три варианта. Какие углеводы относят к моносахаридам?
1) рибоза
2) глюкоза
3) целлюлоза
4) фруктоза
5) крахмал
6) гликоген

2. Установите соответствие между признаками и группами веществ: 1) моносахариды, 2) полисахариды. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) участвуют в синтезе нуклеиновых кислот
Б) образуют гликокаликс
В) имеют в составе молекулы от трех до семи атомов углерода
Г) образуют глюкозу при гидролизе
Д) являются запасным веществом в клетке
Е) имеют сладкий вкус

Установите соответствие между особенностями молекул углеводов и их видами: 1) целлюлоза, 2) глюкоза. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) мономер
Б) полимер
В) растворимы в воде
Г) не растворимы в воде
Д) входят в состав клеточных стенок растений
Е) входят в состав клеточного сока растений

УГЛЕВОДЫ КРОМЕ
1. Все приведенные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для определения свойств, строения и функций полисахаридов в клетке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) выполняют запасающую функцию
2) выполняют каталитическую и транспортную функции
3) состоят из остатков молекул аминокислот
4) выполняют энергетическую функцию
5) входят в состав клеточных стенок

2. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания особенностей полисахаридов. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) выполняют структурную и запасающую функции
2) состоят из остатков аминокислот
3) обладают гидрофобностью
4) служат ферментами
5) входят в состав клеточной стенки

3. Все перечисленные ниже характеристики используют для описания функций углеводов. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) образуют клеточные стенки растений и грибов
2) ускоряют процессы метаболизма
3) запасаются в клетках
4) служат коферментами
5) входят в состав нуклеотидов

КРАХМАЛ КРОМЕ
1. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания молекулы крахмала. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) состоит из одной цепи
2) хорошо растворяется в воде
3) в комплексе с белками образует клеточную стенку
4) подвергается гидролизу
5) является запасным веществом в растительных клетках

2. Все перечисленные признаки, кроме двух, можно использовать при описании молекулы крахмала. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) хорошо растворим в воде
2) состоит из остатков глюкозы
3) имеет как разветвлённые, так и неразветвлённые молекулы
4) обладает сладким вкусом
5) является запасным веществом растений

УГЛЕВОДЫ ОБМЕН
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие процессы происходят при переваривании углеводов в пищеварительном канале человека?
1) распад моносахаридов с образованием молочной кислоты
2) расщепление моносахаридов до СО₂ и Н₂О
3) расщепление полисахаридов до дисахаридов
4) образование гликогена из глюкозы
5) превращение дисахаридов в моносахариды
6) расщепление клетчатки микроорганизмами

УГЛЕВОДЫ ОБМЕН ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Установите последовательность процессов обмена углеводов в организме человека. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) всасывание моносахаридов в ворсинки кишечника
2) поступление моносахаридов в клетки организма
3) синтез собственных полисахаридов в клетках организма
4) расщепление полисахаридов в пищеварительном канале
5) поступление моносахаридов в кровь

2. Установите последовательность процессов углеводного обмена в организме человека. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) поступление глюкозы в клетки организма и уменьшение ее концентрации в крови
2) расщепление крахмала ферментами пищеварительных соков до глюкозы
3) усиление секреции инсулина поджелудочной железой
4) поступление крахмала в организм с пищей
5) всасывание глюкозы и увеличение ее концентрации в крови

3. Определите правильную последовательность событий, происходящих при метаболизме углеводов в организме человека, начиная с попадания пищи в ротовую полость. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) Окисление сахаров в клетках до углекислого газа и воды
2) Поступление сахаров в ткани
3) Всасывание сахаров в тонком кишечнике и поступление их в кровь
4) Начало расщепления полисахаридов в ротовой полости
5) Окончательное расщепление углеводов на моносахариды в двенадцатиперстной кишке
6) Выведение из организма воды и углекислого газа

2. Установите соответствие между видами органических веществ: 1) углеводы, 2) нуклеиновые кислоты – и выполняемыми ими функциями в клетке. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
A) запасание энергии
Б) сигнальная
B) хранение генетической информации
Г) перенос энергии
Д) входит в состав клеточных стенок и мембран
Е) реализация генетической информации (синтез белка)

Проанализируйте таблицу «Органические вещества». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка и запишите выбранные цифры в порядке, соответствующем буквам.
1) ускорение химических реакций
2) хлоропласты
3) белки
4) гормоны
5) жиры
6) ядро
7) передача наследственной информации
8) витамины

Проанализируйте таблицу «Основные органические соединения». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) Нуклеиновые кислоты
2) 5-10%
3) Пластическая, запасающая, защитная
4) 0,2-2%
5) Белки
6) Энергетическая, пластическая, запасающая, защитная, регуляторная

Проанализируйте таблицу «Потребности организма в питательных веществах». Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) углеводы
2) витамины
3) чай, соки, супы
4) злаки, крупы, корнеплоды
5) масла, яйца, молочные продукты
6) для роста и регенерации тканей
7) главный источник быстрой энергии
8) для передачи нервного импульса, поддержания гомеостаза

Проанализируйте таблицу «Органические вещества». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) энергетическая, защитная, строительная
2) полисахариды
3) репликация
4) моносахариды
5) структурная, запасающая, транспортная
6) энергетическая, запасающая, регуляторная
7) регенерация
8) денатурация

Проанализируйте таблицу «Органические вещества клетки». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин или соответствующее понятие из предложенного списка.
1) белки
2) липид
3) глицерин
4) жирные кислоты
5) нуклеотид
6) запасающая и ферментативная
7) транспортная и защитная
8) энергетическая

Проанализируйте таблицу «Вещества клетки». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) Нуклеиновые кислоты
2) Энергетическая, структурная, регуляторная и защитная
3) Содержит рибозу
4) Вода
5) Хранение и передача наследственной информации
6) Содержит дезоксирибозу
7) Высокомолекулярные азотосодержащие биополимеры, мономером которых являются аминокислоты

Выберите три варианта. Какие вещества относят к биополимерам?
1) крахмал
2) глицерин
3) глюкозу
4) белки
5) ДНК
6) фруктозу

Выберите три варианта. Какие функции выполняют в клетке молекулы углеводов и липидов?
1) информационную
2) каталитическую
3) строительную
4) энергетическую
5) запасающую
6) двигательную

Какие превращения веществ могут происходить в организме человека? Выберите три верных ответа из шести. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) гликогена в глюкозу
2) жиров в белки
3) гормонов в ферменты
4) жиров в углеводы
5) гормонов в витамины
6) углеводов в жиры

Все приведённые ниже органические вещества, кроме двух, могут выполнять энергетическую функцию. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.
1) гликоген
2) глюкоза
3) липид
4) витамин А
5) гемоглобин

Источник