Нуклеотиды являются мономерами чего

нуклеотиды являются мономерами: 1-белков. 2-липидов. 3-углеводов. 4-РНК.

Нуклеиновые кислоты
Первичная структура ДНК — это линейная последовательность нуклеотидов в цепи. Как правило последовательность записывают в виде букв (например AGTCATGCCAG), причём запись ведётся с 5′- на 3′-конец цепи.
Вторичная структура — это структура, образованная за счёт нековалентных взаимодействий нуклеотидов (в большей степени азотистых оснований) между собой, стэкинга и водородных связей. Двойная спираль ДНК является классическим примером вторичной структуры. Это самая распространённая в природе форма ДНК, которая состоит из двух антипаралельных комплементарных полинуклеотидных цепей. Антипараллельность реализуется за счёт полярности каждой из цепей. Под комплементарностью понимают соответствие каждому азотистому основанию одной цепи ДНК строго определённого основания другой цепи (напротив A стоит T, а напротив G располагается C). ДНК удерживается в двойной спирали за счёт комплементарного спаривания оснований — образования водородных связей, двух в паре А-Т и трёх в паре G-C.

В 1868 г. швейцарский учёный Фридрих Мишер выделил из ядер клеток фосфорсодержащее вещество, которое он назвал нуклеином. Позднее это и подобные ему вещества получили название нуклеиновых кислот. Их молекулярная масса может достигать 109, но чаще колеблется в пределах 105-106. Исходными веществами, из которых построены нуклеотиды – звенья макромолекул нуклеиновых кислот, являются: углевод, фосфорная кислота, пуриновые и пиримидиновые основания. В одной группе кислот в качестве углевода выступает рибоза, в другой – дезоксирибоза

Источник

Мономерами нуклеиновых кислот являются

Структура и функции нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты|кислоты – это биополимеры, состоящие из нуклеотидов и выполняющие функцию хранения, передачи и реализации генетической информации. Впервые обнаружены Фридрихом Мишером в 1869 г. в клетках, богатых ядерным материалом.

Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид содержит 3 компонента: гетероциклическое азотистое основание, моносахарид (пентозу) и остаток фосфорной кислоты|кислоты. В состав нуклеиновых кислот входят азотистые основания двух типов: пуриновые – аденин (А), гуанин (Г) и пиримидиновые – цитозин (Ц), тимин (Т) и урацил (У). Кроме главных азотистых оснований в нуклеиновых кислотах присутствуют небольшие количества нетипичных (минорных) оснований (псевдоуридин, дигидроуридин, метиладенозин и др.).

Нуклеотиды, в которых пентоза представлена рибозой, называют рибонуклеотидами, а нуклеиновые кислоты|кислоты, построенные из рибонуклеотидов, рибонуклеиновыми кислотами, или РНК. В молекулы РНК входят аденин, урацил, гуанин и цитозин. Нуклеиновые кислоты|кислоты, в мономеры которых входит дезоксирибоза, называют дезоксирибонуклеиновыми кислотами, или ДНК. В её состав входят аденин, тимин, гуанин и цитозин. Молекулы ДНК, как правило, состоят из 2 полинуклеотидных цепей, РНК в основном представляют собой одноцепочечные структуры.

Молекулы нуклеиновых кислот всех типов живых организмов – линейные полимеры, не имеющие разветвлений. Роль мостика между нуклеотидами выполняет 3,5′-фосфодиэфирная связь, соединяющая пентозы нуклеотидов. В связи с этим полинуклеотидная цепь имеет определённую направленность. На одном её конце находится 5′-ОН группа, этерифицированная остатком фосфорной кислоты|кислоты (начало|начало цепи), на другом – свободная 3′-ОН-группа (конец цепи). Последовательность нуклеотидов в полинуклеотидной цепи формирует первичную структуру нуклеиновой кислоты|кислоты. Углеводно-фосфатный остов цепи представляет собой неспецифический компонент нуклеотида. Функционально значащей является последовательность азотистых оснований, уникальная для каждой молекулы. Это обуславливает большое разнообразие индивидуальных ДНК и РНК. В то же время нуклеиновые кислоты|кислоты обладают видовой специфичностью, т.е. характеризуются определённым нуклеотидным составом у каждого биологического вида. В клеточных организмах присутствуют оба типа нуклеиновых кислот; вирусы содержат нуклеиновую кислоту лишь одного типа – ДНК или РНК.

Биологическая роль нуклеиновых кислот заключается в хранении, реализации и передаче генетической информации. Возможно, что нуклеиновые кислоты|кислоты обеспечивают различные виды биологической памяти – иммунологическую, нейрологическую и т.д., а также играют существенную роль в регуляции биосинтетических процессов.

Мономерами нуклеиновых кислот являются

В данной статье содержится информация об элементах всех нуклеиновых кислот, а именно её мономерах. Тут вы найдёте данные об их строении, разнообразии существующих видов и т. д.

Нуклеиновая кислота – что это

Самым важным компонентом любой|любой растительной, животной, бактериальной и даже вирусной клетки является нуклеиновая кислота, которая несёт ответственность за передачу, воспроизведение и сохранение информации наследственного типа. Биополимерные соединения – нуклеиновые кислоты|кислоты — создаются кодировкой нуклеотидов. Рибонуклеиновая к-та (РНК) и дезоксирибонуклеиновая к-та (ДНК) – кислоты|кислоты, принадлежащие к нуклеиновым. Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды 5 разновидностей, из них 3 подходят и для дизокси-, и для рибонуклеиновых кислот, а оставшиеся нуклеотиды отличны.

Разнообразие нуклеиновых кислот

ДНК и РНК являются представителями кислот нуклеинового класса, однако последняя рибонуклеиновая кислота, в соответствии с функциями, для которых она предназначена в клетке, может иметь различные названия, например: транспортная рибонуклеиновая к-та (тРНК) или информационная рибонуклеиновая к-та (иРНК). Однако этот пункт не влияет на особенности строения самой|самой к-ты. Что представляет собой мономер нуклеиновых кислот? Ответом на этот вопрос будет перечисление элементов: рибозы и дезоксирибозы (виды сахаров), HPO3 кислоты|кислоты, а точнее, её остатков и в основаниях тимине (урациле) и аденине, гуанине и цитозине.

Мономерами нуклеиновых кислот являются три составные, как упоминалось ранее, – это моносахарид, обладатели гетероциклических свойств – азотистые основания и кислотный остаток HPO3. Составные виды мономеров нуклеиновых кислот – это пуринопроизводные вещества аденины (А) и гуанины (Г) и компоненты пиримидиновой природы: цитозины (Ц), тимины (Т) и урацил (У). Стоит|Стоит также знать о существовании нетипичных оснований, представителями которых являются псевдоуридины и дигидроуридины.

Мономерами нуклеиновых кислот являются ответственные за жизненно важные функции вещества, присущие и прокариотическим организмам, и эукариотическим. Нуклеиновые кислоты|кислоты классифицируют в соответствии с тем, каким моносахаридом представлена сама кислота. Рибозные к-ты представляются рибозой, а нуклеиновые к-ты, представленные дезоксирибозой, называют дезоксирибозными. Доминирующее отличие между цепями РНК и ДНК заключено в наличии либо тимина, либо урацила в цепи молекулы. ДНК несёт в себе пиримидиновый тимин, а РНК – урацил. Эти два нуклеотида заменяются в данных кислотах и становятся комплементарными аденину.

Мономерами нуклеиновых кислот являются соединения, в основу которых заложена химическая связь – 3.5-фосфодиэфирная, которая образует линейные структуры, а целью её является связывание пентозы в нуклеотиде. Данная конструкция нуклеиновых кислот позволяет на одном цепочном конце образовать свободную 3-OH группу и на противоположном окончании цепи расположиться группе 5-OH.

РНК и ДНК являются универсальными и уникальными для всех организмов. Это обусловлено их способностью к передаче и сохранению разнообразной информации, несущей в себе генетическую наследственность. Практически каждый живой организм несёт в себе одновременно обе кислоты|кислоты, базирующиеся как на моносахариде рибозе, так и на дезоксирибозе, и только вирусы – представители неклеточной жизненной формы — содержат в себе только одну форму нуклеиновой кислоты|кислоты.

Источник

Нуклеотид

Нуклеоти́ды — фосфорные эфиры нуклеозидов, нуклеозидфосфаты. Свободные нуклеотиды, в частности АТФ, цАМФ, АДФ, играют важную роль в энергетических и информационных внутриклеточных процессах, а также являются составляющими частями нуклеиновых кислот и многих коферментов.

Содержание

Строение

Нуклеотиды являются сложными эфирами нуклеозидов и фосфорных кислот. Нуклеозиды, в свою очередь, являются N-гликозидами, содержащими гетероциклический фрагмент, связанный через атом азота с C-1 атомом остатка сахара.

Фосфатный остаток в нуклеотидах обычно образует сложноэфирную связь с 2′-, 3′- или 5′-гидроксильными группами рибонуклеозидов, в случае 2′-дезоксинуклеозидов этерифицируются 3′- или 5′-гидроксильные группы.

Номенклатура

Буквенные коды для обозначения нуклеотидов

Код	Означает	Комплемен- тарная пара
A	A	T в ДНК; U в РНК
C	C	G
G	G	C
T или U	T в ДНК; U в РНК	A
M	A или C	K
R	A или G	Y
W	A или T	W
S	C или G	S
Y	C или T	R
K	G или T	M
V	A или C или G	B
H	A или C или T	D
D	A или G или T	H
B	C или G или T	V
X или N	A или C или G или T (U)	любой

Соединения, состоящие из двух нуклеотидовых молекул, называются динуклеотидами, из трёх — тринуклеотидами, из небольшого числа — олигонуклеотидами, а из многих — полинуклеотидами, или нуклеиновыми кислотами.

Названия нуклеотидов представляют собой аббревиатуры в виде стандартных трёх- или четырёхбуквенных кодов.

Если аббревиатура начинается со строчной буквы «д» (англ. d ), значит подразумевается дезоксирибонуклеотид; отсутствие буквы «д» означает рибонуклеотид. Если аббревиатура начинается со строчной буквы «ц» (англ. c ), значит речь идёт о циклической форме нуклеотида (например, цАМФ).

Первая прописная буква аббревиатуры указывает на конкретное азотистое основание или группу возможных нуклеиновых оснований, вторая буква — на количество остатков фосфорной кислоты в структуре (М — моно-, Д — ди-, Т — три-), а третья прописная буква — всегда буква Ф («-фосфат»; англ. P ).

Латинские и русские коды для нуклеиновых оснований:

История

В домолекулярной генетике для обозначения наименьшего элемента в структуре ДНК, который может быть подвержен спонтанной или индуцированной мутации, применялся особый термин рекон. В настоящее время показано, что таким наименьшим элементом является один нуклеотид (или одно азотистое основание в составе нуклеотида), поэтому данный термин более не употребляется. Для определения понятия единица мутации применялся термин мутон. В настоящее время показано, что фенотипически мутация может проявляется даже при замене одного нуклеотида (или азотистого основания в составе нуклеотида), таким образом, термин мутон соответствует одному нуклеотиду.

Источник

Урок Бесплатно Нуклеиновые кислоты. АТФ. Витамины

Введение

Долгое время функция нуклеиновых кислот в клетке была неясна, считалось что эти вещества являются всего лишь запасником фосфора в организме.

Хотя Ф. Мишер писал, что это вещество явно связано с процессом оплодотворения, но до середины XX века биологи так и не могли разгадать загадку нуклеиновых веществ.

По мнению ученых того времени, строение молекул нуклеиновых кислот было слишком однообразным и не могло рассматриваться в качестве носителя генетической информации.

Постепенно было доказано, что именно нуклеиновые кислоты являются носителем наследственной информации, благодаря им дочерние клетки наследуют свойства и признаки материнской клетки.

Нуклеиновые кислоты- природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах.

Нуклеиновые кислоты. Общая характеристика

Нуклеиновые кислоты— биологические полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

К нуклеиновым кислотам относят:

ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

ДНК у прокариот находится в цитоплазме в составе нуклеоида.

ДНК у эукариотических организмов содержится исключительно в ядре клетки.

РНК содержится и в ядре, и в ядрышке, и в цитоплазме эукариотических клеток.

Нуклеотид (мономер) нуклеиновых кислот состоит из:

Связи между нуклеотидами легко подвергаются распаду при реакции с водой (гидролиз).

Азотистые основания- это ароматические гетероциклические соединения, производные пиримидина или пурина.

Пять соединений этого класса являются основными структурными компонентами нуклеиновых кислот, общими для всей живой материи.

Пуриновые основания являются производными пурина, молекула которого состоит из двух гетероциклов. К пуриновым основаниям относятся:

Пиримидиновые основания наиболее просто устроены и к ним относят:

Для сокращения названий нуклеотидов в биологии принято обозначать одной буквой- первой буквой их названия:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Почему ДНК- это кислота?

Вначале ДНК называли нуклеин, а позже, когда Мишер определил, что это вещество обладает кислотными свойствами, оно получило название нуклеиновая кислота.

РНК и ДНК содержат в своём составе фосфатную группу.

Она присутствует в составе многих биомолекул. Именно в ДНК фосфаты осуществляют связь между нуклеотидами, поэтому из-за них ДНК и РНК и проявляют кислотные свойства.

ДНК- дезоксирибонуклеиновая кислота

Нуклеиновую кислоту, содержащую дезоксирибозу, называют дезоксирибонуклеиновой кислотой или ДНК.

ДНК- это вещество, которое отличается необычным молекулярным строением и не похоже ни на одно химическое соединение.

Функции ДНК:

Молекула ДНК представляет собой две спирально закрученные друг вокруг друга цепи:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

У человека молекулы ДНК находятся в особых структурах ядра- хромосомах.

В каждой соматической клетке тела человека находится 46 хромосом.

Длина всех 46 молекул ДНК в одной клетке тела человека равна почти 2 метрам.

Тело взрослого человека состоит примерно из 30-40 триллионов клеток. Получается, что общая длина молекул ДНК в организме достигает 80 трлн. км, что в тысячи раз превышает расстояние от Земли до Солнца, которое составляет 150 млн км.

Во всех молекулах ДНК одной клетки человека содержится 3,2 млрд пар нуклеотидов, что соответствует 800 мегабайтам информации.

Используя все имеющиеся данные о нуклеиновых кислотах, в 1953 году в США учеными Ф.Криком и Д.Уотсоном была смоделирована пространственная модель ДНК, где четко видно, что ДНК- это полимер, а его мономерами являются нуклеотиды.

Нуклеотид ДНК состоит из 3-х компонентов:

Нуклеотиды соединены в одной цепи через углевод одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты соседнего нуклеотида прочной ковалентной связью.

В двойную цепь нуклеотиды соединены комплементарно через азотистые основания водородными связями:

Нуклеотидный состав ДНК в 1905 г. впервые количественно проанализировал американский биолог Эрвин Чаргафф.

Он обнаружил, что в молекуле ДНК число пуриновых оснований всегда равно числу пиримидиновых.

Молекулярное количество аденина равно количеству тимина, а количество гуанина равно цитозину- это правило Чаргаффа или принцип комплементарности (дополнительности).

Согласно принципу комплементарности можно восстановить недостающую цепь ДНК.

Задача:

Первая цепочка ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

А- Г- Ц- Т- Т- Ц- Г- Г- А- Г

достойте вторую цепочку ДНК, используя принцип комлементарности.

Решение:

Мы видим, что первый нуклеотид в первой цепи ДНК- аденин (А), смотрим правило комплементарности:

значит, аденину (А) соответствует тимин (Т).

Далее второй нуклеотид в первой цепи гуанин (Г). Опять обращаемся к принципу комплементарности, гуанин (Г) соответствует цитозину (Ц).

И таким образом, мы можем достроить всю вторую цепь ДНК.

Первая цепь ДНК: А- Г- Ц- Т- Т- Ц- Г- Г- А- Г

Вторая цепь ДНК: Т- Ц- Г- А- А- Г- Ц- Ц- Т- Ц

Кроме достраивания цепей ДНК в ЕГЭ присутствуют задачи на определение количества (%) нуклеотидов в гене и определение длины гена.

Для решения таких задач тоже используют правило Чаргаффа: молекулярное количество аденина равно количеству тимина, а количество гуанина равно цитозину.

Нуклеотиды расположены на расстоянии друг от друга 0,34 нм и молекулярная масса одного нуклеотида равна 345. Эти величины постоянные, они также используются для решения задач по ДНК.

Примеры задач:

Задача

В молекуле ДНК доля тиминовых нуклеотидов составляет 15% от общего количества нуклеотидов.

Определите количество других видов нуклеотидов в данной молекуле ДНК.

Решение:

1. По правилу Чаргаффа количество Тимина (Т) в ДНК равно аденину (А), следовательно, если доля Т = 15%, значит, и А будет = 15%.

2. В сумме А + Т = 30%

3. Всего всех нуклеотидов ДНК = 100%, из них на долю А + Т приходится 30%

Ответ: А = (15%), Т = (15%), Г = (35%), Ц = (35%)

Задача

Участок цепи ДНК содержит 1500 нуклеотидов. В одной из цепей содержится 150 нуклеотидов А, 200 нуклеотидов Т, 250 нуклеотидов Г и 150 нуклеотидов Ц. Сколько нуклеотидов каждого вида будет во второй цепи ДНК?

Решение:

По правилу Чаргаффа в ДНК количество гуанина (Г) равно цитозину (Ц), количество тимина (Т) равно аденину (А). Если А в первой цепочке 150 нуклеотидов, значит и Т во второй цепи будет тоже 150, следовательно, получается:

А = 150 Т = 150

Т = 200 А = 200

Г = 250 Ц = 250

Ц =1 50 Г = 150

Ответ: Во второй цепи ДНК: Т=150; А=200; Ц=250; Г=150

Задача

В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего количества нуклеотидов этой ДНК. Сколько каждого нуклеотида содержится в этой молекуле ДНК? Какова длина этой молекулы ДНК?

Решение:

1) Исходя из принципа комплементарности (А + Т) + (Г+ Ц) = 100%

Тогда количество цитидиловых нуклеотидов равно: Г = Ц = 880, или 22%, то есть Г = 22% и Ц = 22%

3) Необходимо посчитать количество нуклеотидов, исходя из процентных данных. Составляем пропорцию:

Х = (880*56) : 22 = 2400 нуклеотидов, приходится в сумме на А+Т

Так как А = Т, то 2400 : 2=1120 нуклеотидов, то есть 1120 = А и 1120 нуклеотидов Т

3) Всего в этой молекуле ДНК содержится (880 х 2) + (1120 х 2) = 4000 нуклеотидов.

4) Для определения длины ДНК узнаем, сколько нуклеотидов содержится в одной цепи:

Мы знаем, что нуклеотиды расположены на расстоянии друг от друга 0,34 нм и вычисляем длину ДНК в одной цепи:

0,34 нм х 2000 нуклеотидов= 680 нм.

Ответ: в молекуле ДНК Г = Ц = 880 и А = Т = 1120 нуклеотидов; длина этой молекулы 680 нм.

Синтез ДНК

Каждая молекула ДНК способна к самоудвоению, в основе которого лежит тот же принцип комлементарности (дополнительности). Этот принцип поможет понять, как строится новая молекула ДНК в новой клетке.

Перед каждым делением клетки (в интерфазе) происходит образование новой молекулы ДНК под действием фермента дезоксирибонуклеазы.

Фермент разрывает двойную цепь ДНК и спираль раскручивается.

Каждая отдельная цепь собирает новую молекулу ДНК по принципу комплементарности, в результате образуется две молекулы ДНК.

Этот процесс называется редупликация ДНК— копирование молекулы ДНК.

Нуклеиновую кислоту, содержащую рибозу, называют рибонуклеиновой кислотой или РНК.

РНК— это полимер, мономерами которого являются нуклеотиды.

В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой, и эта цепь очень похожа на одну из цепей ДНК.

РНК участвует в реализации генетической информации.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Оказывается РНК тоже может состоять из двух цепочек, как и ДНК.

Двухцепочечные РНК были обнаружены у вирусов группы реовирусы, у плесневелых грибов, высших растений, насекомых и некоторых позвоночных животных.

Вирус гриппа с молекулами РНК:

По своей структуре нуклеотиды РНК очень близки, но не тождественны нуклеотидам ДНК, они также образуют между собой водородные связи.

Цепи РНК значительно короче и их вес меньше цепей ДНК.

Состав мономера (нуклеотида) РНК:

Виды РНК

Все виды РНК представляют собой неразветвленные полимеры. Все они принимают участие в процессах образования белка.

Информация о строении всех видов РНК хранится в ДНК.

Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией, этот процесс подробно раскрыт в теме биосинтез белка.

Выделяют три вида РНК:

Информационная РНК содержит информацию о первичной структуре (аминокислотной последовательности) белков.

Длина зрелой мРНК составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч нуклеотидов.

На долю иРНК приходится до 5% от общего содержания РНК в клетке.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Различные мРНК имеют различную продолжительность жизни (стабильность).

В клетках бактерий молекула мРНК может существовать от нескольких секунд до более часа, а в клетках млекопитающих от нескольких минут до нескольких дней.

Чем больше стабильность мРНК, тем больше белка может быть синтезировано.

Ограниченное время жизни мРНК клетки позволяет быстро изменять синтез белка в ответ на изменяющиеся потребности клетки

Функции иРНК:

Транспортные РНК (тРНК) содержат обычно от 73 до 93 нуклеотидов.

По структуре тРНК напоминают лист клевера.

В клетке встречается около 40 видов тРНК, каждый из них имеет характерную только для него последовательность нуклеотидов.

На долю тРНК приходится около 10% от общего содержания РНК в клетке.

В строении тРНК можно выделить участок, который состоит из трех нуклеотидов-антикодон.

Антикодоны специфически связываются с тройкой нуклеотидов (кодон) на матричной РНК при синтезе белка.

Конкретная тРНК может транспортировать строго определенную аминокислоту, соответствующую ее антикодону.

Рибосомные РНК (рРНК) содержат от 3000 до 5000 нуклеотидов.

На долю рРНК приходится 80- 85% от общего содержания РНК в клетке.

В комплексе с рибосомными белками рРНК образует рибосомы- органоиды, осуществляющие синтез белка.

В эукариотических клетках синтез рРНК происходит в ядрышках.

Функции рРНК:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

В клетках кроме мРНК, тРНК, рРНК еще есть и малые ядерные РНК (мяРНК)- компонент ядра клеток.

Ядерные РНК состоят примерно из ста нуклеотидов.

Долгое время их роль в клетке была неясна.

По последним данным мяРНК необходимы для регуляции факторов транскрипции при биосинтезе белка и для нормального процесса сплайсинга (процесса вырезания определённых нуклеотидных последовательностей из молекул РНК) для правильного соединения последовательностей РНК

Все виды РНК синтезируются в клеточном ядре на матрице ДНК под действием ферментов полимераз.

Таблица сравнения ДНК и РНК

Нуклеиновая кислота

Особенности строения

Двойная спираль, способность к репликации (самоудвоению)

Одинарная цепочка нуклеотидов.

Строение нуклеотида

Азотистое основание- углевод- остаток фосфорной кислоты

Локализация в клетке

Ядро, митохондрии, хлоропласты

Ядро, ядрышко, цитоплазма, рибосомы, митохондрии, хлоропласты

Локализация в ядре

Азотистые основания

Тимин (Т)

Урацил (У)

Углевод нуклеотида

Пятиуглеродный моносахарид дезоксирибоза

Пятиуглеродный моносахарид рибоза

Функции

Хранение и передача наследственной информации

Биосинтез белка (реализация наследственной информации)

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

АТФ— аденозинтрифосфат или аденозинтрифосфорная кислота.

Все проявления жизнедеятельности, все функции клетки осуществляются с затратой энергии.

Энергия требуется для движения, биохимических реакций, переноса веществ через клеточные мембраны, для любых форм клеточной активности.

Источником энергии в живых клетках, обеспечивающим все виды их деятельности, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).

АТФ был открыт в 1929 г. Карлом Ломанном, а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке.

АТФ содержится в каждой клетке животного или растительного организма, в клетках бактерий и вирусах, хотя запас АТФ в клетках не велик.

За счет обменных процессов в организме происходит пополнение истраченных запасов этого богатого энергией вещества.

При усиленной, но кратковременной работе (например, при беге на короткую дистанцию) мышцы работают за счет распада собственного АТФ. После окончания бега спортсмен усиленно дышит, в этот период происходит интенсивное окисление углеводов и других веществ для восполнения израсходованной АТФ.

При длительной напряженной работе содержание АТФ в клетках может существенно не изменяться, так как реакции окисления успевают обеспечить быстрое и полное восстановление израсходованной АТФ.

Итак, АТФ представляет единый и универсальный источник энергии для функциональной деятельности клетки.

В организме возможна передача энергии из одних частей клетки в другие и заготовка энергии впрок.

Синтез АТФ может происходить в одном месте клетки и в одно время, а использоваться в другом месте и в другое время.

Наиболее большое количество молекул АТФ можно обнаружить в скелетных мышцах.

АТФ- единый и универсальный источник энергообеспечения клетки.

По химическому строению АТФ является нуклеотидом.

Состав нуклеотида АТФ:

АТФ – очень неустойчивая структура. Самопроизвольно или под влиянием фермента в АТФ разрывается связь между фосфором (Р) и кислородом (О). К освободившимся связям легко присоединяются одна или две молекулы воды и отщепляются одна или две молекулы фосфорной кислоты.

Если отщепляется одна молекула фосфорной кислоты, то АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту). Если отщепляются две молекулы фосфорной кислоты, то образуется АМФ (аденозинмонофосфорная кислота).

И теперь самое важное: при реакции отщепления одного остатка фосфорной кислоты выделяется большое количество энергии (40 кДж).

Чтобы подчеркнуть такую высокую энергетическую эффективность фосфорно-кислородной связи в АТФ ее называют «связью, богатой энергией» или макроэргической и обозначают знаком «

В АТФ имеются две макроэргические связи.

АТФ играет центральную роль в энергетическом обмене клетки:

Синтез АТФ

Два исследователя Пол Д. Бойер (США) и Джон Э. Уолкер (Великобритания) в 1997 году получили Нобелевскую премию за объяснение ферментативного механизма, лежащего в основе синтеза АТФ.

АТФ синтезируется в митохондриях в несколько этапов при реакции специального фермента АТФ-синтазы с фосфатами во время дыхания клетки (окисление глюкозы в присутствии кислорода) и во время фотосинтеза (за счет солнечной энергии).

Синтез молекул АТФ происходит в ходе кислородного этапа энергетического обмена, во время которого в клетке образуется 36 молекул АТФ.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Витамины

Витамины (лат. vita «жизнь»)- группа низкомолекулярных органических соединений простого строения и разнообразной химической природы, они необходимы для нормального функционирования организма.

Витамины являются составной частью ферментов, ускоряющих обменные процессы в организме.

История открытия витаминов

До XIX века о существовании витаминов ничего не было известно, хотя болезни от нехватки этих веществ у людей активно проявлялись и обычно причины болезненного состояния списывались на инфекцию.

Особенно страдали от нехватки витаминов мореплаватели, которые при длительных путешествиях погибали от цинги- болезни, вызываемой острым недостатком витамина C.

Витамины по большей части содержатся в овощах и фруктах, которые моряки не брали с собой, так как они быстро портились.

При цинге из-за недостатка витамина С нарушается биосинтез коллагена, входящего в состав соединительной ткани. В результате становятся слабыми сосуды, появляются кровотечения, поражаются кости, выпадают зубы, понижается иммунитет.

В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд, пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на матросах, больных цингой, дополнительно вводя в их рацион различные продукты.

В ходе этой работы было обнаружено, что у матросов, в рацион которых врач Линд добавлял фрукты, а в частности, цитрусовые лимоны и апельсины, болезнь проходила после 6 дней употребления этих фруктов.

Однако в то время его открытие признания в научном мире не заслужило.

Джеймс Линд и его работа:

В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков.

Вторая половина XIX века была периодом бурного развития химии и физиологии.

К тому времени были получены основные сведения о химической природе главных составных частей пищи: белков, жиров, углеводов.

В 1880 году русский врач Николай Иванович Лунин в 26 лет экспериментально доказал, что в молоке содержатся некие вещества, незаменимые для питания.

Опыт Лунина Н.И. состоял в следующем:

Исследователь взял две группы мышей.

Первую группу мышей кормил натуральным коровьим молоком, а вторую группу смесью белков, жиров, углеводов и минеральных солей, по составу и в соотношениях полностью соответствовавших коровьему молоку.

Опыт длился 70 дней.

Животные первой группы, питавшиеся натуральным молоком, оставались здоровыми на всем протяжении опыта.

Мыши из второй группы, питавшиеся смесью, погибали в срок от 11 до 21 дня.

Н.И.Лунин писал в своей диссертации: «В молоке, кроме казеина, жира, молочного сахара и солей, должны содержаться другие вещества, которые совершенно необходимы для питания. Обнаружить эти вещества и изучить их значение представляет большой интерес».

Именно исследование Н.И.Лунина можно считать первыми доказательствами существования витаминов, а самого Лунина российским первооткрывателем витаминов.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Бери-бери переводится с сингальского как «большая слабость».

Широкое распространение заболевание получило в конце XIX века в странах, где основным продуктом питания людей был очищенный рис.

Люди не знали, что витамин В₁ содержится именно в чешуйках и верхних слоях рисовых зерен.

Витамин В₁ играет важную роль в углеводном и жировом обмене.

Его недостаточность провоцирует биохимические сдвиги с накоплением пировиноградной кислоты в тканях (что является причиной повреждения нервных волокон), происходит потеря аппетита, нарушение пищеварения, уменьшение силы сердечных сокращений, слабость скелетной мускулатуры.

Истоки заболевания были найдены спустя годы.

В 1897 году ирландский врач Христиан Эйкман пришел к выводу, что, шлифуя рис, люди лишают себя необходимых полезных веществ, которые входят в состав верхних слоев неочищенных зерен.

В 1911 году польский учёный Казимир Функ, выделил кристаллический препарат из рисовых отрубей, небольшое количество которого излечивало бери-бери. Функ назвал это вещество «витамин»: от латинских слов «vita» (жизнь) и «amine» (азот).

С развитием биологической химии ученные постепенно установили химические формулы витаминов и научились получать их в чистом виде.

Благодаря применению витаминов исчезли такие массовые болезни, как рахит, цинга, пеллагра и другие авитаминозы.

Краткая история открытия жирорастворимых витаминов:

Витамин

Когда и какими учеными был открыт витамин

Витамин А

В 1917 г. был обнаружен независимо Элмером Макколом и Лайфайеттом VHS Менделем и Томасом Бурром Осборном.

Витамин Д

В 1937 г. Виндаус сумел выделить активный витамин Д3.

Витамин Е

В 1936 г. получены первые препараты витамина Е путем экстракции из масел ростков зерен.

Синтез витамина Е осуществлен в 1938г. Каррером.

Краткая история открытия водорастворимых витаминов:

Витамин

Когда и какими учеными был открыт витамин

Витамин В₁ (тиамин)

В 1911г. польским учёным Казимиром Функом.

В чистом виде впервые выделен Б. Янсеном в 1926г.

Витамин В₂ (рибофлавин)

В 1879 г. ученый Блисc открыл это вещество.

Как рибофлавин описан в 1932г.

Витамин В₃

В качестве витамина был открыт в 1933 г. Р.Уильямсом

Витамин С

В 1923 г. доктором Гленом Кингом было установлено химическое строение витамина С.

В 1928 г. доктор и биохимик Альберт Сент-Дьёрди впервые выделил витамин С.

В 1933 г. швейцарские исследователи синтезировали аскорбиновую кислоту (аналог витамина С)

Витамин К

В 1929 г. датский биохимик Хенрик Дам выделил жирорастворимый витамин, который в 1935 г. назвали витамином К. Участвует в свертываемости крови.

Витамин РР (никотиновая кислота)

С 1915 г. американский врач Гольдберг исследовал этот витамин, и постепенно был получен кристаллический препарат никотиновой кислоты

Классификация и роль витаминов в организме человека

Большую часть витаминов организм не способен синтезировать сам, поэтому витамины должны попадать в наш организм вместе с пищей.

Источниками витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения.

Некоторые витамины образуются микрофлорой кишечника.

При недостатке или переизбытке в организме какого-либо витамина наступает болезненное состояние, характеризуемое определенным набором симптомов.

Гиповитаминоз- патологическое состояние, связанное с недостатком в организме определенного витамина.

Авитаминоз— тяжелое патологическое состояние, связанное с отсутствием в организме определенного витамина.

Гипервитаминоз— патологическое состояние, связанное с избытком в организме определенного витамина.

Авитаминозы и гиповитаминозы могут возникать не только в случае отсутствия витаминов в пище, но и при нарушении их всасывания при заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Жирорастворимые витамины накапливаются в жировой ткани и печени, поэтому гиповитаминозы и авитаминозы этих витаминов наблюдаются реже, чем у водорастворимых, которые не могут накапливаться в организме.

Таким образом, чаще наблюдаются гиповитаминозы водорастворимых витаминов и гипервитаминозы жирорастворимых витаминов.

Витаминология— медико-биологическая наука, изучающая структуру и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях.

Водорастворимые витамины:

Жирорастворимые витамины:

Различные факторы: кипячение, замораживание, высушивание, освещение могут оказать негативное влияние на витамины и разрушать их.

Наименее стойким из всех витаминов является витамин С, который начинает разрушаться при нагревании всего лишь до 60°С, а также при доступе воздуха, солнечного света, повышении влажности.

Витамин А более устойчив к действию высокой температуры, но легко окисляется при доступе воздуха.

Витамин D выдерживает продолжительное кипячение в кислой среде, а в щелочной быстро разрушается.

Витамины группы В более устойчивы и меньше разрушаются при кулинарной обработке. Наименее стоек из них витамин В1, который распадается при длительном кипячении и повышении температуры до 120°С.

Витамин Е выдерживает кипячение любой длительности.

Длительное хранение и высушивание губительно действуют на витамины А, С, но не разрушают витамины В₁, B₂, D, Е.

Витамин

Функции

Симптомы авитаминоза и гиповитаминоза

Источники витамина для организма

Для роста и развития, нормального функционирования слизистых оболочек, восприятия света,

иммунитет (синтез интерферонов, иммуноглобулина, лизоцима); антиоксидант

Печень, сливочное масло, сыр, в виде каротина- в моркови, красном перце, тыкве, и в других овощах и фруктах красного цвета

Необходим для нормальной деятельности нервной системы

Заболевание под названием Бери-бери – повышенная возбудимость, нарушение сна, снижение памяти, судороги, паралич

В оболочках зерен злаковых растений, гречневой и овсяной крупах, зеленом горошке, ржаной хлеб

Влияет на состояние эпителия слизистой оболочки ротовой полости и других пищеварительных органов

Воспаление слизистой оболочки в ротовой полости, трещинки в углах рта, Катаракта – помутнение хрусталиков глаз

Молоко, сыр, и другие молочные продукты, печень почки, гречневая крупа

Участвует в белковом обмене, уменьшает отложения в сосудах холестерина, который ведёт к развитию атеросклероза, ожирению печени и отложению камней в желчном пузыре

Ожирение печени, нарушение функции нервной системы, вызывает потерю аппетита, тошноту, воспаление языка, образова­ние трещин в углах рта, воспаление красной каймы губ

Дрожжи пекарские и пивные, печень животных и рыб, яичный желток, сельдь, треска, зеленый горошек, стручковая фасоль, куриное мясо. Частично синтезируется микробами

Участвует в синтезе ферментов, ответственных за созревание клеток крови в костном мозге

Ухудшение аппетита, слабость, снижение массы тела. Злокачественная анемия (малокровие)

Печень, яичные желтки, кисломолочные продукты

Участвует в синтезе белков соединительной ткани, повышает иммунитет

Быстрая утомляемость слабеет устойчивость к инфекциям, сонливость. Цинга – стенки кровеносных сосудов становятся хрупкими, кровоточат десна, расшатываются и выпадают зубы

Овощи, фрукты, ягоды, много в шиповнике, черной смородине, лимоне и капусте

Регулирует содержание кальция и фосфора в крови, минерализация костей и зубов

Рахит – кости теряют прочность, у детей искривляются ноги деформируется грудная клетка, замедляется рост. Нарушение усвоения кальция и фосфора, снижается тонус мышц и устойчивость к инфекционным болезням

Яичный желток, печень, рыбий жир, молоко, образуется в коже под влиянием УФ лучей

Обеспечивает нормальное протекание окислительно-восстановительных процессов, участвует в образовании гормонов надпочечников

Нарушение деятельности пищеварительной системы, потемнение кожи, покрытие её язвочками

Дрожжи, неочищенный рис, печень, яичный желток, молоко. Образуется в организме из продуктов питания

Н (биотин)

Участвует в энергетическом обмене

У маленьких детей недостаток витамина Н проявляется дерматитом.

У взрослых мелкое шелушение кожи,

Ананас, свекла, гречка, фасоль, мясо и субпродукты, грибы; синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Заключительный тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Источник