55. Какие вещества синтезируются в клетках человека из аминокислот
А) фосфолипиды Б) углеводы В) витамины Г) белки

81. Мономерами молекул каких органических веществ являются аминокислоты
А) белков Б) углеводов В) ДНК Г) липидов

109. В основе образования пептидных связей между аминокислотами в молекуле белка лежит
А) принцип комплементарности
Б) нерастворимость аминокислот в воде
В) растворимость аминокислот в воде
Г) наличие в них карбоксильной и аминной групп

163. Ферментативную функцию в клетке выполняют
А) белки
Б) липиды
В) углеводы
Г) нуклеиновые кислоты

250. Синтез каких простых органических веществ в лаборатории подтвердил возможность абиогенного возникновения белков
А) аминокислот
Б) сахаров
В) жиров
Г) жирных кислот

364. Назовите молекулу, входящую в состав клетки и имеющую карбоксильную и амино- группы
А) Глюкоза
Б) ДНК
В) Аминокислота
Г) Клетчатка

439. Водородные связи между СО- и NН-группами в молекуле белка придают ей форму спирали, характерную для структуры
А) первичной
Б) вторичной
В) третичной
Г) четвертичной

490. Вторичная структура белка, имеющая форму спирали, удерживается связями
А) пептидными
Б) ионными
В) водородными
Г) ковалентными

550. Органические вещества, ускоряющие процессы обмена веществ, -
А) аминокислоты
Б) моносахариды
В) ферменты
Г) липиды

945. Какие связи определяют первичную структуру молекул белка
А) гидрофобные между радикалами аминокислот
Б) водородные между полипептидными нитями
В) пептидные между аминокислотами
Г) водородные между -NH- и -СО- группами

984. Процесс денатурации белковой молекулы обратим, если не разрушены связи
А) водородные
Б) пептидные
В) гидрофобные
Г) дисульфидные

1075. Четвертичная структура молекулы белка образуется в результате взаимодействия
А) участков одной белковой молекулы по типу связей S-S
Б) нескольких полипептидных нитей, образующих клубок
В) участков одной белковой молекулы за счет водородных связей
Г) белковой глобулы с мембраной клетки

1290. Вторичная структура молекулы белка имеет форму
А) спирали
Б) двойной спирали
В) клубка
Г) нити

1291. Какую функцию выполняют белки, вырабатываемые в организме при проникновении в него бактерий или вирусов
А) регуляторную
Б) сигнальную
В) защитную
Г) ферментативную

1293. Какую функцию выполняют белки, ускоряющие химические реакции в клетке
А) гормональную
Б) сигнальную
В) ферментативную
Г) информационную

1312. Ускоряют химические реакции в клетке
А) ферменты
Б) пигменты
В) витамины
Г) гормоны

2063. Первичная структура белка образована связью
А) водородной
Б) макроэргической
В) пептидной
Г) ионной

2065. Основная функция ферментов в организме
А) каталитическая
Б) защитная
В) запасающая
Г) транспортная

2088. По своей природе ферменты относятся к
А) нуклеиновым кислотам
Б) белкам
В) липидам
Г) углеводам

2144. Разрушение структуры молекулы белка - это
А) денатурация
Б) трансляция
В) редупликация
Г) ренатурация

2367. Скорость химических реакций в клетке изменяют белки, выполняющие функцию
А) сигнальную
Б) гуморальную
В) каталитическую
Г) информационную

2420. Биокатализаторами химических реакций в организме человека являются
А) гормоны
Б) углеводы
В) ферменты
Г) витамины

2483. Защитную функцию в организме выполняют белки, которые
А) осуществляют иммунные реакции
Б) способны к сокращению
В) осуществляют транспорт кислорода
Г) ускоряют реакции обмена веществ

2504. Последовательность и число аминокислот в полипептидной цепи – это
А) первичная структура ДНК
Б) первичная структура белка
В) вторичная структура ДНК
Г) вторичная структура белка

2562. Ферментативную, строительную, транспортную, защитную функции в клетке выполняют молекулы
А) липидов
Б) углеводов
В) ДНК
Г) белков

Вариант №1

Задача 1.

Фрагмент одной из цепочек молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов:

…А-Г-Т-А-Ц-Ц-Г-А-Т-А-Ц-Г-А-Т-Т-Т-А-Ц-Г…

Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?

Задача №2.

Найди и исправь ошибку в цепочке молекулы ДНК.

А-А-Г-Т-Ц-А-Т-Т-У-Т-У-А

Г-Т-Ц-А-У-У-А-А-А-А-А-А

Тест.

1. Гидрофобными соединениями являются

1)ферменты
2)белки
3)полисахариды
4) липиды

Пояснение.

Гидрофобные вещества не растворимы в воде, в первую очередь это жиры

(липиды)

Ответ: 4

2. Какие вещества синтезируются в клетках человека из аминокислот

1)фосфолипиды
2)углеводы
3)витамины
4) белки

Пояснение.

Из аминокислот синтезируются белки, углеводы состоят из моносахаров, фосфолипиды из глицерина и жирных кислот, витамины имеют разную природу.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

3. Мономерами молекул каких органических веществ являются аминокислоты

1)белков
2)углеводов
3)ДНК
4) липидов

Пояснение.

Аминокислоты входят в состав белков.Углеводы состоят из моносахаридов, ДНК из нуклеотидов, липиды из глицерина и жирных кислот.

Ответ: 1

4. Ферментативную функцию в клетке выполняют

1)белки
2)липиды
3)углеводы
4) нуклеиновые кислоты

Пояснение.

Липиды входят в состав мембраны и участвуют в избирательной проницаемости мембран, углеводы идут на окисление и образовании молекул АТФ, нуклеиновые кислоты хранят и передают наследственную информацию, а белки входят в соста ферментов, поэтому выполняют ферментативную функцию.

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

5. Синтез каких простых органических веществ в лаборатории подтвердил возможность абиогенного возникновения белков

1)аминокислот
2)сахаров
3)жиров
4) жирных кислот

Пояснение.

Белки состоят из аминокислот. Если абиогенно можно создать аминокислоты, то из них могли бы образоваться белки.

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

6. Рибоза входит в состав молекул

1)гемоглобина
2)ДНК
3)РНК
4) хлорофилла

Пояснение.

Рибоза – это моносахарид, который входит в состав РНК.

Ответ: 3

7. Назовите молекулу, входящую в состав клетки и имеющую карбоксильную и амино- группы

1)Глюкоза
2)ДНК
3)Аминокислота
4) Клетчатка

Пояснение.

Аминогруппу и карбоксильную в своем составе содержат аминокислоты.

Правильный ответ указан под номером: 3

Ответ: 3

8. Липиды растворяются в эфире, но не растворяются в воде, так как

1)состоят из мономеров
2)гидрофобны
3)гидрофильны
4) являются полимерами

Пояснение.

Гидрофобные вещества не растворяются в воде, такими веществами и являются липиды.

Ответ: 2

9. Водородные связи между СО- и NН-группами в молекуле белка придают ей форму спирали, характерную для структуры

1)первичной
2)вторичной
3)третичной
4) четвертичной

10. Вторичная структура белка, имеющая форму спирали, удерживается связями

1)пептидными
2)ионными
3)водородными
4) ковалентными

11. Вода, играющая большую роль в поступлении веществ в клетку и удалении из нее отработанных продуктов, выполняет функцию

1) растворителя
2) строительную
3) каталитическую
4) защитную

1Пояснение.

Вода – самый хороший растворитель в клетке.

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

12. Значительную часть содержимого клетки составляет вода, которая

1) образует веретено деления
2) образует глобулы белка
3) растворяет жиры
4) придает клетке упругость

Пояснение.

Вода, наполняя клетку, придает ей упругость.Действует давление цитоплазмы на клеточную стенку.Жиры гидрофобны и в воде не растворяются. Глобулы белка образуются за счет водородных связей, дисульфидных мостиков, ионных и гидрофобных взаимодействий.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

13. Живые организмы нуждаются в азоте, так как он служит

1) главным составным компонентом белков и нуклеиновых кислот
2) основным источником энергии
3) главным структурным компонентом жиров и углеводов
4) основным переносчиком кислорода

14. Мономерами белков являются:

1) нуклеотид

2) аминокислота

3) глюкоза

4) глицерин

15. Последовательность мономеров в полимере называется:

1) первичная структура

2) вторичная структура

3) третичная структура

4) четвертичная структура

16. ДНК – это полимер:

1) нелинейный

2) линейный

3) клетчатый

4) разветвленный

17. Железо входит в состав:

1) гемоглобина

2) эритромицина

3) инсулина

4) древесины

Тест по теме «Химический состав клетки. Нуклеиновые кислоты».

Вариант №2

Задача №1

Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся путем копирования цепочки:

Ц-А-Ц-Ц-Г-Т-А-А-Ц-Г-Г-А-Т-Ц…

Какова длина цепочки ДНК и ее масса? (Масса одного нуклеотида – 345 у.е.)

Задача №2

Какова молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной его цепи запрограммирован белок с молекулярной массой 1500 у.е.?

Тест.

1. Органические вещества, ускоряющие процессы обмена веществ, -

1)аминокислоты
2)моносахариды
3)ферменты
4) липид

Пояснение.

Ускорителями процессов в клетке являются ферменты.

Правильный ответ указан под номером: 3

Ответ: 3

2. Молекулы АТФ выполняют в клетке функцию

1)защитную
2)каталитическую
3)аккумулятора энергии
4) транспорта веществ

Пояснение.

Атф – это аккумулятор энергии, остальные функции принадлежат белкам.

Правильный ответ указан под номером: 3

Ответ: 3

3. Какие связи определяют первичную структуру молекул белка

1) гидрофобные между радикалами аминокислот
2) водородные между полипептидными нитями
3)пептидные между аминокислотами
4) водородные между -NH- и -СО- группами

Пояснение.

Первичная структура белка определяется последовательностью аминокислот, которые между собой соединены пептидными связями.

Правильный ответ указан под номером: 3

Ответ: 3

4. Четвертичная структура молекулы белка образуется в результате взаимодействия

1) участков одной белковой молекулы по типу связей S-S
2) нескольких полипептидных нитей, образующих клубок
3) участков одной белковой молекулы за счет водородных связей
4) белковой глобулы с мембраной клетки

Пояснение.

Четвертичная структура белка это количество и взаиморасположение полипептидных цепей. Белки, состоящие из одной полипептидной цепи, имеют только третичную структуру (лизоцим, пепсин, миоглобин, трипсин), их называют мономерами. Для белков, состоящих из нескольких полипептидных цепей, характерна четвертичная структура.

Правильный ответ указан под номером: 2

Ответ: 2

5. В клетке липиды выполняют функцию

1) каталитическую
2) транспортную
3) информационную
4) энергетическую Пояснение.

1, 2 – функции белков, 3 – функция ДНК, 4 – функция липидов и углеводов.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

6. В клетках человека и животных в качестве строительного материала и источника энергии используются

1) гормоны и витамины
2) вода и углекислый газ
3) неорганические вещества
4) белки, жиры и углеводы

Пояснение.

Органоиды клетки состоят из белков, жиров и углеводов.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

7. Жиры, как и глюкоза, выполняют в клетке функцию

1) строительную
2) информационную
3) каталитическую
4) энергетическую

Пояснение.

А,В – функции белков, Б – функция ДНК, Г – функция липидов и углеводов.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

8. Вторичная структура молекулы белка имеет форму

1) спирали
2) двойной спирали
3) клубка
4) нити

Пояснение.

Первичная структура – линейная, вторичная – спираль, клубок – третичная структура.

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

9. Какую функцию выполняют белки, вырабатываемые в организме при проникновении в него бактерий или вирусов

1) регуляторную
2) сигнальную
3) защитную
4) ферментативную

Пояснение.

Лимфоциты вырабатывают антитела, которые представлены белками, поэтому белки выполняют защитную функцию в организме.

Правильный ответ указан под номером: 3

Ответ: 3

10. Разнообразные функции в клетке выполняют молекулы

1) ДНК
2) белков
3) иРНК
4) АТФ

11. Минеральные вещества в организме НЕ участвуют в

1) построении скелета
2) освобождении энергии за счет биологического окисления
3) регуляции сердечной деятельности
4) поддержании кислотно-щелочного равновесия Пояснение.

Энергия освобождается при окислении глюкозы, во всех остальных перечисленных процессах принимают участие минеральные вещества.

Правильный ответ указан под номером: 2

Ответ: 2

12. Вода играет большую роль в жизни клетки, так как она

1) участвует во многих химических реакциях
2) обеспечивает нормальную кислотность среды
3) ускоряет химические реакции
4) входит в состав мембран

Пояснение.

Вода является непосредственным участником многих химических процессов в клетке. Например, участвует в фотолизе воды при фотосинтезе.

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

13. Вода участвует в теплорегуляции благодаря

1) полярности молекул
2) низкой теплоемкости
3) высокой теплоемкости
4) небольшим размерам молекул

14 .Гуанин относится к основаниям:

1) пуриновым

2) пиримидиновым

3) анилиновым

4) нафталиновым

15. Что не входит в состав ДНК?

1) тимин

2) урацил

3) гуанин

4) цитозин

16.Сахароза – это:

1) полимер

2) мономер

3) димер

4) вата

17. Какие из перечисленных ниже веществ являются полимерами:

1) глюкоза

2) гликоген

3) холестерин

4) ДНК

5) гемоглобин

Тест по теме «Химический состав клетки. Нуклеиновые кислоты».

Вариант №3

Задача 1.

Известны молекулярные массы четырех белков:

А)3000 у.е.; Б)4600 у.е.; В)78000 у.е.; Г) 3500 у.е.

Определите длины соответствующих генов.

Задача 2.

Фрагмент молекулы ДНК содержит 2348 нуклеотидов, из них адениновых – 420. Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмент а ДНК?

1. Фосфолипиды - это

1) ферменты, отвечающие за расщепление жиров
2) нейромедиаторы, синтезируемые нервными клетками
3) структурный компонент клеточных мембран
4) запасное вещество клетки

Пояснение.

Фосфолипиды составляют двойной слой в мембране, выполняют структурную функцию.

Правильный ответ указан под номером: 3

Ответ: 3

2. рРНК - это

1) переносчик генетической информации
2) переносчик аминокислот
3) компонент клеточного ядра
4) компонент рибосом

Пояснение.

иРНК - переносчик генетической информации, тРНК - переносчик аминокислот, ДНК - компонент ядра, рРНК - компонент рибосом.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

3. Пептидная связь возникает между

1) аминокислотами
2) остатками глюкозы
3) молекулами воды
4) нуклеотидами

Пояснение.

Пептидная связь возникает между аминокислотами - т. е. возникает при образовании белков и пептидов в результате взаимодействия α-аминогруппы (-NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (- СООН) др. аминокислоты

Между остатками глюкозы, и между нуклеотидами - связь ковалентная полярная.

Между молекулами воды возникает водородная связь. Эта химическая связь – межмолекулярная.

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

4. Сколько водородных связей связывают аденин с тимином в молекуле ДНК?

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

Пояснение.

Водородные связи между нуклеотидами двух цепочек ДНК: аденин-тимин (А-Т) - двойная; гуанин-цитозин (Г-Ц) - тройная.

Правильный ответ указан под номером: 2

Ответ: 2

5. Сигнальную, двигательную, транспортную и защитную функции в клетке выполняют

1) белки
2) углеводы
3) липиды
4) ДНК

Пояснение.

Функции белков разнообразны.

- Строительный материал – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Из белков построены кровеносные сосуды, сухожилия, волосы.

- Каталитическая роль – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента). Структура активного центра фермента и структура субстрата точно соответствуют друг другу, как ключ и замок.

- Двигательная функция – сократительные белки вызывают всякое движение.

- Транспортная функция – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям.

- Защитная роль – выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ.

- Энергетическая функция – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.

И если по отдельности некоторые перечисленные функции могут быть присущи и липидам, и углеводам, то вместе - только белкам.

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

6. Вторичная структура белка поддерживается

1) ковалентными связями
2) электростатическими взаимодействиями
3) водородными связями
4) гидрофобными взаимодействиями

Пояснение.

Вторичная структура - локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями.

Правильный ответ указан под номером: 3

Ответ: 3

7. Богатые энергией связи между остатками фосфорной кислоты имеются в молекуле

1) АТФ
2) ДНК
3) иРНК
4) белка

Пояснение.

АТФ - эти связи называют макроэнергетическими, т.к. при их разрыве выделяется 40 кДЖ энергии. АТФ представляет собой аденозинфосфорную кислоту, содержащую 3 остатка фосфорной кислоты (или фосфатных остатка), служит универсальным переносчиком и основным аккумулятором химической энергии в живых клетках

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

8. В процессе фотосинтеза энергия света идёт на синтез молекул

1) ДНК
2) белков
3) жиров
4) АТФ

Пояснение.

В ходе световой фазы хлорофиллом поглощается квант света, в результате чего образуются молекулы АТФ и НАДФН. Вода при этом распадается, образуя ионы водорода и выделяя молекулу кислорода.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

9. Белки наружной плазматической мембраны обеспечивают

1) транспорт веществ в клетку
2) окисление веществ
3) её полную проницаемость
4) упругость и тургор клетки

Пояснение.

Основными функциями клеточной мембраны (плазмалеммы) являются следующие: 1) барьерная, 2) рецепторная, 3) обменная, 4)транспортная.

Мембрана обеспечивает избирательное проникновение в клетку и из клетки в окружающую среду различных химических веществ. Существует два основных способа поступления веществ в клетку и вывода из клетки во внешнюю среду: пассивный транспорт, активный транспорт.

При облегченной диффузии в транспорте веществ участвуют белки – переносчики, работающие по принципу «пинг-понг». Белок при этом существует в двух конформационных состояниях: в состоянии «понг» участки связывания транспортируемого вещества открыты с наружной стороны бислоя, а в состоянии «пинг» такие же участки открываются с другой стороны. Этот процесс обратимый. С какой же стороны в данный момент времени будет открыт участок связывания вещества, зависит от градиента концентрации, этого вещества.

Таким способом через мембрану проходят сахара и аминокислоты.

Правильный ответ указан под номером: 1

Ответ: 1

10. Ферментативную, строительную, транспортную, защитную функции в клетке выполняют молекулы

1) липидов
2) углеводов
3) ДНК
4) белков

11. Ионы какого химического элемента необходимы для процесса свертывания крови?

1) натрия
2) магния
3) железа
4) кальция

12. В процессе свертывания крови одним из факторов является кальций.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

Какое свойство воды делает её хорошим растворителем в биологических системах?

1) высокая теплопроводность
2) медленный нагрев и остывание
3) высокая теплоемкость
4) полярность молекул

13. Пояснение.

Молекула воды дипольна, поэтому она хороший растворитель.

Правильный ответ указан под номером: 4

Ответ: 4

Одним из элементов, обуславливающих активный ионный транспорт через клеточные мембраны, является

1) калий
2) фосфор
3) железо
4) азот

14. В состав ДНК не входит:

1) дезоксирибоза

2) аденин

3) урацил

4) фосфат

15 .Из нижеперечисленных веществ выберите полимеры:

1) глюкоза

2) целлюлоза

3) холестерин

4) РНК

5) гемоглобин

16. Сколько видов аминокислот входит в состав белка?

1) 12

2) 25

3) 20

4) сколько угодно

17 .Белки, входящие в состав хромосом, называются:

1) гистоны

2) протоны

3) хроматины

4) буратины

Ответы к тесту « Химический состав клетки. Нуклеиновые кислоты » .

№ теста

Вариант №1

Вариант №2

1,3

Вариант №3

3

4

1

2

1

3

1

4

1

4

4

4

1

3

2,4,5

3

1

Малые молекулы - это биомолекулы с относительно небольшой молекулярной массой от 100 до 1000, которые содержат до 30 атомов углерода. На долю малых молекул приходится около 3% от общей массы клетки.

Особенности малых молекул. Они располагаются в свободном состоянии в цитоплазме клетки, благодаря чему могут быстро перемещаться благодаря диффузии (в среднем на расстояние в 10 мкм 0,2 с). Достаточно часто выступают как мономеры: мономерами полисахаридов являются моносахариды, белков - аминокислоты, нуклеиновых кислот - нуклеотиды. Мономеры - простые молекулы, которые являются звеньями в цепях биополимерных макромолекул. им присуща способность к полимеризации, поэтому в их составе есть группы, которые реагируют с определенными группами других мономеров с образованием ковалентных связей. Сочетание малых молекул происходит путем удаления молекулы воды во время реакций конденсации, а распад - в результате ограниченного количества химических преобразований в тех продуктов, из которых синтезировались. В молекулах неоднократно повторяются определенные простые комбинации атомов - функциональные группы - химические и физические свойства которых и определяют поведение любых молекул ОН - гидроксильная группа, NH2 - аминогруппа, СООН - карбоксильная группа и др.

Биологическое значение. Функции малых молекул в живых организмах не отличаются разнообразием, но очень важны для них. Это: 1) строительная - участие в образовании других, более сложных молекул; 2) энергетическая - участие в биохимических реакциях энергетического обмена; 3) регуляторная - участие в регуляции процессов и функций.

Разнообразие малых молекул

К сновным семей малых молекул относят жирные кислоты, простые сахара, аминокислоты и нуклеотиды.

Моносахариды (простые сахара ) - это группа углеводов, молекулы которых в своем составе имеют от трех до десяти атомов углерода. Общая формула моносахаридов - СnН2nОn. Содержание в клетке около 1% от общей массы клетки. Могут иметь при одинаковом химического состава разный порядок связей между атомами или группами атомов, обусловливает существование структурных изомеров с различными химическими свойствами (например, глюкоза и фруктоза формуле С6Н12O6). По физическим свойствам это белые кристаллические вещества, сладкие на вкус (сладкой является фруктоза - в 5 раз слаще глюкозы), хорошо растворимые в воде, спиртах и нерастворимые в полярных растворителях. За счет наличия нескольких гидроксильных групп способны к полимеризации, образуют большое количество олиго- и полисахаридов, в которых сочетаются с помощью гликозидных Связи. Синтезируются с СО2 и воды в процессе фотосинтеза у растений и в процессе глюконеогенеза у животных. Распад осуществляется путем окисления с образованием СО2 и Н2О с выделением большого количества энергии (например, окисления одной молекулы глюкозы сопровождается образованием 38 молекул АТФ). В моносахаридов наблюдается зависимость свойств от химического состава, пространственного расположения групп, способности поворачивать плоскость поляризованного света, наличия и количества функциональных групп и др. Моносахариды могут существовать в двух формах - линейной, когда углеводный цепь открытый, и циклический, когда он замкнут.

В биохимии углеводов уже описано более 50 различных природных моносахаридов. Самой распространенной является их классификация в зависимости от количества атомов углерода в молекуле, согласно которому названия групп моносахаридов образуют от греческого названия числительного, что соответствует этому количеству с добавлением окончания -оза (триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы, нанозы, декозы) . Важнейшее значение в живой природе имеют пентозы и гексозы. Пентозы - это группа моносахаридов, молекулы которых содержат пять атомов углерода. С пентоз известны рибоза и дезоксирибоза, входящих в состав соответственно рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот. Гексозы - это группа моносахаридов, молекулы которых содержат шесть атомов углерода. В природе наиболее распространены глюкоза и фруктоза, от содержания которых зависит сладкий вкус ягод, меда.

Распространены в организмах как в свободном состоянии, так и в составе олигосахаридов, полисахаридов и др. Играют важную роль в обмене веществ, участвующих в процессах клеточного дыхания, брожения и синтеза сложных углеводов. Основными функциями являются энергетическая (при расщеплении 1 г высвобождается 17,6 кДж энергии) и структуры

турная (есть мономерами сложных углеводов). Важное значение для жизнедеятельности организмов имеют и такие производные моносахаридов, как сахарные спирты (например, маннитол в бурых водорослей как запасающая соединение), сахарные кислоты (аскорбиновая кислота, уроновые кислоты), гликозиды (сердечные гликозиды ландыша).

Жирные кислоты - это группа малых органических молекул, которые по химической природе одноосновными карбоновыми кислотами. Общей формулой жирных кислот является СН3 - (CH2) n - СООН. В молекуле есть два разных части: длинный гидрофобный карбоновый цепь и гидрофильная карбоксильная группа. Содержание их в клетке - около 1% от общей массы клетки. Жирные кислоты отличаются между собой температурой плавления и растворимости в воде и органических растворителях. Увеличение количества атомов углерода в молекулах сопровождается снижением растворимости в воде и повышением температуры плавления.

В воде их молекулы могут образовывать поверхностную пленку или небольшие мицеллы (частицы в коллоидных системах, состоящих из гидрофобного ядра и гидрофильной оболочки ). Сочетаются жирные кислоты со спиртами с образованием липидов с помощью сложноэфирных связей. Их распад осуществляется путем окисления с образованием ацетил-КоА, СО2 и Н2О с выделением большого количества энергии (например, окисления одной молекулы пальмитиновой кислоты сопровождается образованием 130 молекул АТФ). В жирных кислот наблюдается зависимость свойств от химического состава, наличия двойных связей и др.

По количеству атомов углерода жирные кислоты делят на низшие (до 3 атомов углерода), средние (4-9 атомов углерода) и высшие (9-24 атомы углерода). По особенностям связей различают насыщенные [НЕ имеют двойных связей) и ненасыщенные (могут иметь один, два или более двойных связи). Наиболее распространенными жирными кислотами являются такие насыщенные жирные кислоты, как масляная, пальмитиновая, стеариновая, арахиновая, и такие ненасыщенные жирные кислоты, как олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая.

Жирные кислоты распространены в организмах как в свободном состоянии, так и в составе простых и сложных липидов. Но важнейшее проявление структурной функции жирных кислот - участие в построении фосфолипидов клеточных мембран. Жирные кислоты являются ценным источником энергии, поскольку их распад сопровождается выделением вдвое большего количества энергии, чем при распаде такого же массы глюкозы. Ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая ), которые условно объединены в группу под названием "витамин F", участвуют в процессах роста и развития организма, усиливают защитные реакции и тому подобное. Недостаток этого витамина в организме животных приводит к прекращению роста, вызывает дерматиты и заболевания внутренних органов. Итак, для жирных кислот характерна и структурная, и энергетическая, и регуляторная функции.

Аминокислоты - это малые органические молекулы, в состав которых входят аминогруппа и карбоксильная группа. Содержание их в клетке - 0,4% от общей массы клетки. Общая формула их включает карбоксильную группу СООН, аминогруппу NH2 и радикальную группу, которая в разных аминокислот разная и отличает их друг от друга. По физическим властивос-

Пальмитиновая кислота (C15H31COOH)

себя аминокислоты - это бесцветные кристаллические вещества, большинство которых растворимый в воде. Они могут иметь сладковатый, горьковатый вкус, специфический запах, но большинство - вообще без вкуса и запаха. Все термически малоустойчивы. Аминокислоты способны к полимеризации, образуя пептиды и белки. В большинстве аминокислот есть одна СООН (обуславливает кислотные свойства) и одна NH2 (обуславливает основные свойства), которые вместе определяют амфотерные свойства аминокислот. За счет способности аминогруппы и карбоксильной "группы к ионизации возникают ионные связи, при взаимодействии сульфгидрильных групп (-SH) радикалов серосодержащих аминокислот образуются дисульфид ни связи, при взаимодействии водорода с 0 или N в составе групп - ОН или -NH формируются водородные связи, и при взаимодействии NH2 одной аминокислоты с СООН другой с выделением воды образуются пептидные связи . при повышении pH выступают в роли доноров Н + -йонив, а при понижении - в роли акцепторов этих ионов, что указывает на их способность действовать в растворах как буфера. В аминокислот наблюдается зависимость свойств от химического состава, состава радикалов, количества функциональных групп, pH от действия поляризованного света и др.

Всего из природных источников выделено более 200 аминокислот. их классифицируют по строению радикала, количеством функциональных групп и др. По биологическим особенностям аминокислоты делятся на заменимые (например, аланин, аспарагин) и незаменимые (лейцин, валин). Первые синтезируются в организме человека и животных, а другие не синтезируются и попадают в них только с пищевыми продуктами. Для нормальной жизнедеятельности организм нуждается в полном набора из 20 основных L-аминокислот и определенных дополнительных аминокислот, которые являются производными от основных.

Названия основных аминокислот и их сокращенные обозначения

Название аминокислоты	сокращенное название	Переменные (с) и постоянные (н)
		(С) - для детей (н)
аспарагин
аспарагиновая кислота
гистидин		(С) - для детей (н)
глутамин
глутаминовая кислота
изолейцин
метионин
триптофан
фенилаланин

Значение аминокислот, прежде всего, связано с тем, что они мономерами белков (структурная функция) и источником энергии (энергетическая функция). Однако аминокислоты выполняют и некоторые специфические функции. Например, из тирозина синтезируется гормон щитовидной железы - тироксин.

Нуклеотиды - органические соединения, молекулы которых состоят из азотистого основания, моносахарида и остатков фосфорной кислоты. Содержание в клетке - 0,4% от общей массы клетки. Итак, в состав молекул нуклеотидов входят: 1) азотистое (азотная) основа (А - аденин, или Г - гуанин, или Т - тимин, или Ц - цитозин, или В - урацил) 2) углевод, который представляют пентозы (рибоза или дезоксирибоза) и фосфорная кислота. Соединение азотистого основания из пентоз называется нуклеозидом. Нуклеотиды хорошо растворимые в воде. Они способны к полимеризации, образуя нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК). Проявляют свойства кислот, так как содержат фосфорную кислоту, а благодаря азотистых оснований - основные свойства. В составе нуклеотидов есть два вида ковалентных связей: гликозидная (между азотистой основой и пентозы) и фосфоефирний (между пентозы и остатком фосфата).

Сочетаются нуклеотиды в полинуклеотидную цепь с образованием мижнуклеотидного 3 ", 5"-фосфодиефирного связи между пентозы одного нуклеотида и фосфатом другое. Нуклеотиды двух цепей объединяются на основе принципа структурной комплемен- тарности с помощью водородных связей. Свойства нуклеотидов зависят от состава азотистых оснований, пентоз и количества фосфатных остатков.

Нуклеотиды делят на рибонуклеотиды (адениловый, уридиловый, гуаниловый и цитидиловий) и дезоксирибонуклеотидов (адениловый, тимидиловой, гуаниловый и цитидиловий). Производными нуклеотидов является нуклеозиддифосфаты (нуклеотиды с двумя остатками фосфорной кислоты, например, АДФ, ГДФ), нуклеозидтрифосфатов (нуклеотиды с тремя остатками фосфорной кислоты, например, АТФ, ГТФ, ТТФ, ЦТФ), НАДФ, НАД, ФАД и др.

Нуклеотиды являются "строительными" субъединицами нуклеиновых кислот, в сочетании с другими группами образуют коферменты в составе ферментных систем, например, НАДФ, ФАД (структурная функция ) , участвуют в энергетическом обмене клеток, например, АТФ (энергетическая функция ) , участвуют в передаче гуморальных сигналов в клетку, например, циклический АМФ (регуляторная функция ) и др.

Аденозинтрифосфорная кислота - органическое соединение, принадлежащих к свободным нуклеотидов и является универсальным химическим аккумулятором энергии в клетке. Молекула АТФ является нуклеотидов, который состоит из аденина, рибозы и трех фосфатов. При гидролитическом отщеплении фосфатной группы от АТФ высвобождается около 42 кДж энергии и образуется АДФ (аденозиндифосфорна кислота). Когда же от молекулы АТФ отщепляются два фосфаты, образуется АМФ (аденозинмонофосфорна кислота) и освобождается 84 кДж энергии.

В обратном процессе, при образовании АТФ из АДФ или АМФ и неорганического фосфата, происходит аккумуляция энергии в макроэргических связях, которые возникают между остатками фосфорной кислоты. Процессы расщепления и образования АТФ происходят постоянно в соответствии со схемой:

Итак, основная функция АТФ - это энергетическая, так как участвует в энергетическом обмене, запасаясь в своих макроэргических связях значительное количество энергии. Кроме энергетической функции АТФ в клетках также универсальным источником фосфатных групп.

Большинство макромолекул можно совместить в несколько классов: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды.

Энциклопедия "Аванта +"

1. Какие вещества являются биологическими полимерами? Какие вещества являются мономерами для построения молекул биополимеров?

Биологическими полимерами являются: б) нуклеиновые кислоты; в) полисахариды; д) белки.

Мономерами для построения молекул биополимеров являются: а) аминокислоты; г) нуклеотиды; е) моносахариды.

2. Какие функциональные группы характерны для всех аминокислот? Какими свойствами обладают эти группы?

Для всех аминокислот характерно наличие аминогруппы (–NH 2), обладающей основными свойствами, и карбоксильной группы (–СООН) с кислотными свойствами.

3. Сколько аминокислот участвует в образовании природных белков? Назовите общие черты строения этих аминокислот. Чем они различаются?

В образовании природных белков участвуют 20 аминокислот. Такие аминокислоты называются белокобразующими. В их молекулах карбоксильная группа и аминогруппа связаны с одним и тем же атомом углерода. По этому признаку белокобразующие аминокислоты сходны между собой.

Белокобразующие аминокислоты различаются составом и строением боковой группы (радикала). Она может быть неполярной или полярной (нейтральной, кислой, основной), гидрофобной или гидрофильной, что и придаёт каждой аминокислоте особые свойства.

4. Каким образом аминокислоты соединяются в полипептидную цепь? Постройте дипептид и трипептид. Для выполнения задания используйте структурные формулы аминокислот, показанные на рисунке 6.

Аминогруппа (–NH 2) одной аминокислоты способна взаимодействовать с карбоксильной группой (–СООН) другой аминокислоты. При этом выделяется молекула воды, а между атомом азота аминогруппы и атомом углерода карбоксильной группы возникает пептидная связь. Образующаяся молекула представляет собой дипептид, на одном конце молекулы которого находится свободная аминогруппа, а на другом – свободная карбоксильная группа. Благодаря этому дипептид может присоединять к себе другие аминокислоты, образуя олигопептиды. Если таким образом соединяется более 10 остатков аминокислот, то образуется полипептид.

Структурную формулу дипептида (например, Ала–Глу) можно представить следующим образом:

Структурную формулу трипептида (например, Глу–Ала–Лиз) можно представить следующим образом:

5. Охарактеризуйте уровни структурной организации белков. Какие химические связи обусловливают различные уровни структурной организации белковых молекул?

Молекулы белков могут принимать различные пространственные формы, которые представляют собой четыре уровня их структурной организации.

Цепочка (линейная последовательность) аминокислотных остатков, соединённых пептидными связями, представляет собой первичную структуру белковой молекулы. Каждый белок организма имеет уникальную первичную структуру. На основе первичной структуры создаются другие виды структур, поэтому именно первичная структура определяет форму, свойства и функции белка.

Вторичная структура возникает в результате образования водородных связей между атомами водорода NH-групп и атомами кислорода CO-групп разных аминокислотных остатков полипептидной цепи.

Третичная структура формируется за счёт образования водородных, ионных, дисульфидных (S–S связей между остатками аминокислоты цистеина) и других связей, возникающих между разными группами атомов белковой молекулы в водной среде. При этом полипептидная спираль укладывается в своеобразный клубок (глобулу) таким образом, что гидрофобные аминокислотные радикалы погружаются внутрь глобулы, а гидрофильные располагаются на поверхности и взаимодействуют с молекулами воды.

В состав молекул некоторых белков входит не один, а несколько полипептидов, образующих единый комплекс. Так формируется четвертичная структура. Полипептиды не связываются ковалентными связями, прочность четвертичной структуры обеспечивается взаимодействием слабых межмолекулярных сил.

Таким образом, первичная структура белковой молекулы обусловлена наличием пептидных связей между остатками аминокислот. Вторичную структуру стабилизируют водородные связи, третичную – водородные, ионные, дисульфидные и др., четвертичную – слабые межмолекулярные взаимодействия.

6. Человек и животные получают аминокислоты из пищи. Из чего могут синтезироваться аминокислоты у растений?

Растения – автотрофные организмы. Они синтезируют аминокислоты из первичных продуктов фотосинтеза (которые, в свою очередь, образуются из углекислого газа и воды) и азотсодержащих неорганических соединений (ионов аммония, нитрат-ионов). Таким образом, у растений исходными веществами для синтеза аминокислот являются СО 2 , Н 2 О, NH 4 + (NH 3), NO 3 – .

7. Сколько разных трипептидов можно построить из трёх молекул аминокислот (например, аланина, лизина и глутаминовой кислоты), если каждую аминокислоту можно использовать только один раз? Будут ли эти пептиды обладать одинаковыми свойствами?

Можно построить шесть трипептидов: Ала–Лиз–Глу, Ала–Глу–Лиз, Лиз–Ала–Глу, Лиз–Глу–Ала, Глу–Ала–Лиз и Глу–Лиз–Ала. Все полученные пептиды будут обладать разными свойствами.

8. Для разделения смеси белков на компоненты используется метод электрофореза: в электрическом поле отдельные белковые молекулы с определённой скоростью перемещаются к одному из электродов. При этом одни белки двигаются в сторону катода, другие перемещаются к аноду. Как строение молекулы белка связано с его способностью двигаться в электрическом поле? От чего зависит направление движения белковых молекул? От чего зависит их скорость?

В водных растворах радикалы кислых аминокислот, входящих в состав белка, заряжены отрицательно вследствие диссоциации карбоксильных групп:

–СООН → –СОО – + Н +

Радикалы основных аминокислот имеют положительный заряд за счёт присоединения ионов водорода (Н +) к атомам азота, входящим в состав этих радикалов:

–NH 2 + Н + → NH 3 +

Карбоксильная группа и аминогруппа, находящиеся на концах полипептидной цепи, также приобретают заряд (отрицательный и положительный соответственно). Таким образом, в растворе белковая молекула имеет определённый суммарный заряд, что и обусловливает её движение в электрическом поле.

Заряд молекулы белка зависит от соотношения остатков кислых и основных аминокислот. Если в составе белка преобладают остатки кислых аминокислот, то суммарный заряд молекулы будет отрицательным и она будет перемещаться к аноду (положительно заряженному электроду). Если же преобладают остатки основных аминокислот, то суммарный заряд молекулы будет положительным, и белок будет двигаться в сторону катода (отрицательно заряженного электрода).

Скорость движения зависит прежде всего от величины заряда белковой молекулы, её массы и пространственной конфигурации.

Органические вещества. Понятие о биополимерах. Как уже отмечалось, в состав живых организмов, кроме неорганических, входят различные органические вещества: белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и др. Они образованы, прежде всего, четырьмя химическими элементами: углеродом, водородом, кислородом и азотом. В составе белков к этим элементам добавляется сера, а в нуклеиновых кислотах - фосфор.

В живых организмах органические вещества представлены как небольшими, с относительно низкой молекулярной массой, молекулами, так и макромолекулами. К низкомолекулярным соединениям относятся аминокислоты, моносахариды, нуклеотиды, карбоновые кислоты, спирты и некоторые другие. Макромолекулы (от греч. макрос - большой) представлены белками, полисахаридами и нуклеиновыми кислотами. Это сложные по структуре соединения с большой молекулярной массой. Так, относительная молекулярная масса большинства белков составляет от 5000 до 1 000 000. Как вы знаете из курса химии, относительная молекулярная масса (Л4 Г) равна отношению массы одной молекулы вещества к части массы атома углерода и, следовательно, является величиной безразмерной. Значение Л4 Г показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше атомной единицы массы.

Молекулы белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот состоят из большого числа одинаковых или различных по составу повторяющихся звеньев. Как вы знаете из курса химии, подобные соединения называются полимерами. Простые молекулы, из остатков которых состоят полимеры, называются мономерами. Мономерами белков являются аминокислоты, мономерами полисахаридов - моносахариды, молекулы нуклеиновых кислот построены из нуклеотидов. Белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты содержатся в клетках всех живых организмов и выполняют исключительно важные биологические функции, поэтому их называют биологическими полимерами (биополимерами).

В клетках различных живых организмов содержание тех или иных органических соединений разное. Например, в клетках животных преобладают белки и липиды, а в клетках растений - углеводы. Однако в различных клетках определенные органические соединения выполняют схожие функции.

В живых организмах среди макромолекул по функциональному значению ведущая роль принадлежит белкам. Белки во многих организмах преобладают и количественно. Так, в организме животных они составляют 40-50 %, в организме растений - 20-35 % сухой массы. Белки - это полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

Аминокислоты - «кирпичики» белковых молекул. Аминокислоты - органические соединения, содержащие одновременно аминогруппу (-NH 2), для которой характерны основные свойства, и карбоксильную группу (-СООН) с кислотными свойствами. Известно около 200 аминокислот, но в образовании природных белков участвует только 20. Такие аминокислоты называются белок-образующими. В таблице 2 приведены полные и сокращенные названия этих аминокислот (не для запоминания).

Таблица 2. Белокобразующие аминокислоты и их сокращенные обозначения

В молекулах белокобразующих аминокислот карбоксильная группа и аминогруппа связаны с одним и тем же атомом углерода. По этому признаку 20 аминокислот сходны между собой. Другая часть молекулы, называемая радикалом (R), у разных аминокислот имеет различное строение (рис. 6). Радикал может быть неполярным или полярным, гидрофобным или гидрофильным, что и придает разным аминокислотам особые свойства.

У большей части белокобразующих аминокислот имеется одна карбоксильная группа и одна аминогруппа - такие аминокислоты называются нейтральными (см. рис. 6). Существуют также основные аминокислоты, с более чем одной аминогруппой, и кислые аминокислоты, с более чем одной карбоксильной группой. Наличие дополнительной амино- или карбоксильной группы оказывает влияние на свойства аминокислоты, которые играют определяющую роль в формировании пространственной структуры белка. В состав радикала некоторых аминокислот (например, цистеина) входят атомы серы.

Автотрофные организмы синтезируют все необходимые им аминокислоты из первичных продуктов фотосинтеза и азотсодержащих неорганических соединений. Для гетеротрофных организмов источником аминокислот является пища. В организме человека и животных некоторые аминокислоты могут синтезироваться из продуктов обмена веществ (в первую очередь - из других аминокислот). Такие аминокислоты называются заменимыми. Другие же, так называемые незаменимые аминокислоты, не могут быть синтезированы в организме и поэтому должны постоянно поступать в него в составе белков пищи. Белки пищи, содержащие остатки всех незаменимых аминокислот, называются полноценными, в отличие от неполноценных, в составе которых отсутствуют остатки тех или иных незаменимых аминокислот.

Незаменимыми аминокислотами для человека являются: триптофан, лизин, валин, изолейцин, треонин, фенилаланин, метионин и лейцин. Для детей незаменимыми являются также аргинин и гистидин.

Наличие как основной, так и кислотной групп обусловливает амфотерность и высокую реакционную способность аминокислот. Аминогруппа (-NH 2) одной аминокислоты способна взаимодействовать с карбоксильной группой (-СООН) другой аминокислоты. При этом выделяется молекула воды, а между атомом азота аминогруппы и атомом углерода карбоксильной группы возникает ковалентная связь, которая называется пептидной связью. Образующаяся молекула представляет собой дипептид (рис. 7). На одном конце молекулы дипептида находится свободная аминогруппа, а на другом - свободная карбоксильная группа. Благодаря этому дипептид может присоединять к себе другие аминокислоты, образуя олигопептиды. Если таким образом соединяется более 10 остатков аминокислот, то образуется полипептид.

Пептиды играют важную роль в организме человека. Многие гормоны (глюкагон, ва-зопрессин, о кс и то ц и н и др.), антибиотики (например, грамицидин), токсины (например, дифтерийный токсин) по химической природе являются олиго- и полипептидами.

Белки. Уровни организации белковой молекулы. Полипептидные цепи могут быть очень длинными и включать самые разные комбинации аминокислотных остатков. Полипептиды, в состав молекул которых входит от 50 до нескольких тысяч остатков аминокислот, называются белками. Каждый конкретный белок характеризуется строго постоянным составом и последовательностью аминокислотных остатков.

Белки, образованные только остатками аминокислот, называются простыми. Сложными являются белки, имеющие в своем составе компонент неаминокислотной природы. Это могут быть ионы металлов (Fe 2+ , Zn 2+ , Mg 2 ^ Мп 2+), липиды, нуклеотиды, сахара и др. Простыми белками являются альбумины крови, фибрин, некоторые ферменты (трипсин) и др. Сложные белки - это большинство ферментов, иммуноглобулины (антитела).

Молекулы белков могут принимать различные пространственные формы, которые представляют собой четыре уровня их структурной организации (рис. 8).

Цепочка из множества аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями, представляет собой первичную структуру белковой молекулы. Это наиболее важная структура, так как именно она определяет форму, свойства и функции белка. На основе первичной структуры создаются другие виды структур. Каждый белок организма имеет уникальную первичную структуру.

Вторичная структура белка возникает в результате образования водородных связей между атомами водорода NH-групп и атомами кислорода СО-групп разных аминокислотных остатков полипептидной цепи. Полипептидная цепь при этом закручивается в спираль. Водородные связи слабые, но благодаря значительному количеству они обеспечивают стабильность этой структуры. Полностью спиральную конфигурацию имеют, например, молекулы кератина - основного белка волос и ногтей человека. Спиральная вторичная структура характерна и для некоторых других белков, например для миозина

Вторичная структура белка, помимо спирали, может быть представлена складчатым слоем. В этом случае несколько полипептидных цепей (или участков одной полипептидной цепи) размещаются параллельно, образуя структуру, сложенную наподобие гармошки (см. рис. 8). Такую конфигурацию имеет, например, белок фиброин, составляющий основу волокон натурального шелка.

Третичная структура формируется за счет образования водородных, ионных и других связей, возникающих между разными группами атомов белковой молекулы в водной среде. У некоторых белков важную роль в образовании третичной структуры играют S - S связи (дисульфидные связи) между остатками цистеина (аминокислоты, содержащей серу). При этом полипептидная спираль укладывается в своеобразный клубок (глобулу) таким образом, что гидрофобные аминокислотные радикалы погружаются внутрь глобулы, а гидрофильные располагаются на поверхности и взаимодействуют с молекулами воды. Третичной структурой определяются специфичность белковых молекул, их биологическая активность. Третичную структуру имеют многие белки, например миоглобин (белок, который участвует в создании запаса кислорода в мышцах) и трипсин (фермент, расщепляющий белки пищи в кишечнике).

В состав молекул некоторых белков входит не один, а несколько полипептидов, образующих единый комплекс. Так формируется четвертичная структура. Полипептиды (они могут иметь одинаковое или разное строение) не связываются ковалентными связями. Прочность четвертичной структуры обеспечивается взаимодействием слабых межмолекулярных сил. Например, четвертичная структура характерна для белка гемоглобина. Его молекула состоит из четырех структурных элементов - субъединиц, в состав каждой субъединицы входит полипептидная цепь и небелковый компонент - гем.