ΤΕΣΤ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ 10η ΤΑΞΗ. ΕΠΙΛΟΓΗ 1.

1Α. Οργανισμοί που σχηματίζουν οργανικές ουσίες από ανόργανες:

1.ετερότροφα

2.αυτότροφα

2Α. Κατά τη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης, συμβαίνουν τα εξής:

1.Σχηματισμός ATP

2. σχηματισμός NADP H

3.απελευθέρωση οξυγόνου

4. σχηματισμός υδατανθράκων

3Α. Κατά τη φωτοσύνθεση παράγεται οξυγόνο, το οποίο απελευθερώνεται κατά την αποσύνθεση των μορίων:

1.διοξείδιο του άνθρακα

2.γλυκόζη

4.διοξείδιο του άνθρακα και νερό

4Α. Ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε:

1.ηλεκτρική ενέργεια

2.χημική ενέργεια οργανικών ενώσεων

3.θερμική ενέργεια

4.χημική ενέργεια ανόργανων ενώσεων

5Α. Η φωτόλυση του νερού στους ζωντανούς οργανισμούς λαμβάνει χώρα στη διαδικασία:

1.αναπνοή

2.φωτοσύνθεση

3.ζύμωση

4.χημοσύνθεση

6Α. Τα τελικά προϊόντα της οξείδωσης των οργανικών ουσιών στο κύτταρο είναι:

1.ADP και νερό

2.αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα

3.νερό και διοξείδιο του άνθρακα

1.πρωτεΐνες σε αμινοξέα

2. άμυλο σε γλυκόζη

3.DNA σε νουκλεοτίδια

8Α. Τα ένζυμα παρέχουν γλυκόλυση:

2.κυτταρόπλασμα

3.μιτοχόνδριο

4.πλαστίδιο

9Α. Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, ένα mole γλυκόζης αποθηκεύεται με τη μορφή ATP:

10Α Τρία mole γλυκόζης υποβλήθηκαν σε πλήρη οξείδωση στο ζωικό κύτταρο και απελευθερώθηκε διοξείδιο του άνθρακα:

11Α. Στη διαδικασία της χημειοσύνθεσης, οι οργανισμοί μετατρέπουν την ενέργεια των χημικών δεσμών:

1.λιπίδια

2.πολυσακχαρίτες

4.ανόργανες ουσίες

12Α. Κάθε μόριο πρωτεΐνης στο DNA αντιστοιχεί σε:

1.τριπλές

4.νουκλεοτίδιο

13A Ο γενετικός κώδικας είναι κοινός για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, αυτή η ιδιότητα:

1.συνέχεια

2.πλεονασμός

3. πολυχρηστικότητα

4.ιδιαιτερότητα

14Α. Στον γενετικό κώδικα, μια τριάδα αντιστοιχεί μόνο σε ένα αμινοξύ, έτσι εκδηλώνεται:

1.συνέχεια

2.πλεονασμός

3. πολυχρηστικότητα

4.ιδιαιτερότητα

15Α. Εάν η νουκλεοτιδική σύνθεση του DNA είναι ATT-GCH-TAT, τότε η νουκλεοτιδική σύνθεση του i-RNA είναι:
1.TAA-TsGTs-UTA

2.TAA-GTG-UTU

3.UAA-CHTs-AUA

4.UAA-TsGTs-ATA

1. ο αιτιολογικός παράγοντας της φυματίωσης

2.fly agaric

4.βακτηριοφάγος

17Α. Αντιβιοτικό:

1.καταστέλλει την πρωτεϊνική σύνθεση του παθογόνου

4.είναι προστατευτική πρωτεΐνη του αίματος

18Α. Το τμήμα του μορίου του DNA από το οποίο γίνεται η μεταγραφή έχει 30.000 νουκλεοτίδια (και οι δύο κλώνοι). Για μεταγραφή θα χρειαστείτε:

1.πάντα ένα

2.πάντα δύο

3.πάντα τρία

20Α. Η περιοχή του mRNA από την οποία λαμβάνει χώρα η μετάφραση περιέχει 153 νουκλεοτίδια αυτή η περιοχή κωδικοποιεί ένα πολυπεπτίδιο από:

1.153 αμινοξέα

2,51 αμινοξέα

3,49 αμινοξέα

4.459 αμινοξέα

Ε1. Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του χαρακτηριστικού και του τύπου του μεταβολισμού στο κύτταρο:

Τα μόρια B.DNA διπλασιάζονται

1) πλαστική ανταλλαγή

2) μεταβολισμός ενέργειας

ΣΤΙΣ 2. Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του χαρακτηριστικού και της φάσης της διαδικασίας φωτοσύνθεσης:

Β. Χρησιμοποιείται ενέργεια ATP

Δ. συμβαίνει φωτόλυση του νερού

1) φως

2) σκοτεινό

ΣΤΙΣ 3. Το στάδιο του οξυγόνου του ενεργειακού μεταβολισμού χαρακτηρίζεται από:

Α.σύνθεση ενέργειας με τη μορφή ΑΤΡ

Β. διάσπαση της γλυκόζης

Δ. η διάσπαση των μορίων του λίπους

Δ. σχηματισμός διοξειδίου του άνθρακα

Ε. εφαρμογή στο κυτταρόπλασμα

ΣΤΙΣ 4. Κατασκευάστε μια ακολουθία αντιδράσεων βιοσύνθεσης πρωτεϊνών γράφοντας τους αριθμούς με την απαιτούμενη σειρά:

1) αφαίρεση πληροφοριών από το DNA

4) είσοδος mRNA στα ριβοσώματα

ΕΠΙΛΟΓΗ 2

1Α. Οργανισμοί που σχηματίζουν οργανικές ουσίες μόνο από οργανικές:

1.ετερότροφα

2.αυτότροφα

3.χημειοτροφικά

4.μιξοτροφικά

2Α. Κατά την ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης, συμβαίνουν τα εξής:

1.Σχηματισμός ATP

2.σχηματισμός γλυκόζης

3.εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα

4. σχηματισμός υδατανθράκων

3Α. Κατά τη φωτοσύνθεση παράγεται οξυγόνο, το οποίο απελευθερώνεται κατά τη διαδικασία:

1. βιοσύνθεση πρωτεϊνών

2.φωτόλυση

3.διέγερση του μορίου της χλωροφύλλης

4.ενώνει διοξείδιο του άνθρακα και νερό

4Α. Ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε:

1. θερμική ενέργεια

2.χημική ενέργεια ανόργανων ενώσεων

3. ηλεκτρική ενέργεια θερμική ενέργεια

4.χημική ενέργεια οργανικών ενώσεων

5Α. Η αναπνοή στα αναερόβια σε ζωντανούς οργανισμούς λαμβάνει χώρα στη διαδικασία:

1.οξείδωση οξυγόνου

2.φωτοσύνθεση

3.ζύμωση

4.χημοσύνθεση

6Α. Τα τελικά προϊόντα της οξείδωσης των υδατανθράκων στο κύτταρο είναι:

1.ADP και νερό

2.αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα

3.νερό και διοξείδιο του άνθρακα

4.αμμωνία, διοξείδιο του άνθρακα και νερό

7Α. Στο προπαρασκευαστικό στάδιο της διάσπασης των υδατανθράκων, λαμβάνει χώρα υδρόλυση:

1. κυτταρίνη σε γλυκόζη

2. πρωτεΐνες σε αμινοξέα

3.DNA σε νουκλεοτίδια

4.λίπος σε γλυκερίνη και καρβοξυλικά οξέα

8Α. Τα ένζυμα παρέχουν οξείδωση οξυγόνου:

1. πεπτικό σύστημα και λυσοσώματα

2.κυτταρόπλασμα

3.μιτοχόνδριο

4.πλαστίδιο

9Α. Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, 3 mol γλυκόζης αποθηκεύονται με τη μορφή ATP:

10A Δύο mole γλυκόζης υποβλήθηκαν σε πλήρη οξείδωση στο ζωικό κύτταρο και απελευθερώθηκε διοξείδιο του άνθρακα:

11Α. Στη διαδικασία της χημειοσύνθεσης, οι οργανισμοί μετατρέπουν την οξειδωτική ενέργεια:

1.θειούχες ενώσεις

2.οργανικές ενώσεις

3.άμυλο

12Α. Ένα γονίδιο αντιστοιχεί σε πληροφορίες σχετικά με το μόριο:

1.αμινοξέα

2.άμυλο

4.νουκλεοτίδιο

13A Ο γενετικός κώδικας αποτελείται από τρία νουκλεοτίδια, που σημαίνει:

1. συγκεκριμένος

2.περιττός

3.καθολική

4.τριπλετένιο

14Α. Στον γενετικό κώδικα, ένα αμινοξύ αντιστοιχεί σε 2-6 τριάδες, έτσι εκδηλώνεται:

1.συνέχεια

2.πλεονασμός

3. πολυχρηστικότητα

4.ιδιαιτερότητα

15Α. Εάν η νουκλεοτιδική σύνθεση του DNA είναι ATT-CHC-TAT, τότε η νουκλεοτιδική σύνθεση του i-RNA είναι:
1.TAA-TsGTs-UTA

2.UAA-GTG-AUA

3.UAA-CHTs-AUA

4.UAA-TsGTs-ATA

16Α. Η πρωτεϊνοσύνθεση δεν συμβαίνει στα δικά της ριβοσώματα σε:

1.ιός μωσαϊκού καπνού

2. Δροσοφίλα

3.αντ

4.Vibrio cholerae

17Α. Αντιβιοτικό:

1. είναι μια προστατευτική πρωτεΐνη του αίματος

2.συνθέτει νέα πρωτεΐνη στο σώμα

3.είναι εξασθενημένο παθογόνο

4.καταστέλλει την πρωτεϊνική σύνθεση του παθογόνου

18Α. Το τμήμα του μορίου του DNA όπου λαμβάνει χώρα η αντιγραφή έχει 30.000 νουκλεοτίδια (και οι δύο κλώνοι). Για την αναπαραγωγή θα χρειαστείτε:

19A Πόσα διαφορετικά αμινοξέα μπορεί να μεταφέρει ένα t-RNA:

1.πάντα ένα

2.πάντα δύο

3.πάντα τρία

4.κάποιοι μπορούν να μεταφέρουν ένα, κάποιοι μπορούν να μεταφέρουν αρκετά.

20Α. Το τμήμα του DNA από το οποίο λαμβάνει χώρα η μεταγραφή περιέχει 153 νουκλεοτίδια αυτή η ενότητα κωδικοποιεί ένα πολυπεπτίδιο από:

1.153 αμινοξέα

2,51 αμινοξέα

3,49 αμινοξέα

4.459 αμινοξέα

ΣΕ 1. Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του χαρακτηριστικού και της φάσης της διαδικασίας φωτοσύνθεσης:

Α. μόριο διοξειδίου του άνθρακα σχηματίζει γλυκόζη

Β. Χρησιμοποιείται ενέργεια ATP

Β. το μόριο της χλωροφύλλης διεγείρεται

Δ. συμβαίνει φωτόλυση του νερού

Δ. Το ATP σχηματίζεται από μόρια ADP

1) φως

2) σκοτεινό

ΣΤΙΣ 2. Κατασκευάστε μια ακολουθία αντιδράσεων βιοσύνθεσης πρωτεϊνών γράφοντας τους αριθμούς με την απαιτούμενη σειρά:

1) μεταγραφή στο DNA

2) αναγνώριση από το αντικωδικόνιο tRNA του κωδικονίου του στο mRNA

3) διάσπαση αμινοξέων από tRNA

4) σύνδεση του mRNA με το ριβόσωμα

5) σύνδεση ενός αμινοξέος σε μια πρωτεϊνική αλυσίδα.

ΣΤΙΣ 3. Το στάδιο του ενεργειακού μεταβολισμού χωρίς οξυγόνο χαρακτηρίζεται από:

Α.σύνθεση ενέργειας με τη μορφή ΑΤΡ

Β.εφαρμογή στα μιτοχόνδρια

Β. διάσπαση της γλυκόζης

Δ. η διάσπαση των μορίων του λίπους

Δ.σχηματισμός PVC

Ε. εφαρμογή στο κυτταρόπλασμα

Ε4 Καθορίστε μια αντιστοιχία μεταξύ του χαρακτηριστικού και του τύπου του μεταβολισμού στο κύτταρο:

Α. διενεργείται βιοσύνθεση πρωτεϊνών

Β. φωτοσύνθεση σε φυτικά κύτταρα

Τα μόρια B.DNA διπλασιάζονται

Τα λίπη G. διασπώνται σε γλυκερίνη και λιπαρά οξέα

Δ. τα τελικά προϊόντα του μεταβολισμού είναι το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό

1) πλαστική ανταλλαγή

2) μεταβολισμός ενέργειας

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ: ΕΠΙΛΟΓΗ 1

Β3 – Α, Β, Δ

Β4 – 1,4,2,5,3

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ: ΕΠΙΛΟΓΗ 2

Β2 – 1,4,2,5,3

Στην ιστορία της ανάπτυξης της οργανικής χημείας, διακρίνονται δύο περίοδοι: η εμπειρική (από τα μέσα του 17ου έως τα τέλη του 18ου αιώνα), στην οποία η γνώση των οργανικών ουσιών, οι μέθοδοι απομόνωσης και επεξεργασίας τους προέκυψαν πειραματικά και η αναλυτική (τέλη 18ου - μέσα 19ου αιώνα), που σχετίζεται με την εμφάνιση μεθόδων για τον καθορισμό της σύνθεσης των οργανικών ουσιών. Κατά την αναλυτική περίοδο, διαπιστώθηκε ότι όλες οι οργανικές ουσίες περιέχουν άνθρακα. Μεταξύ άλλων στοιχείων που συνθέτουν οργανικές ενώσεις, ανακαλύφθηκαν το υδρογόνο, το άζωτο, το θείο, το οξυγόνο και ο φώσφορος.

Μεγάλη σημασία στην ιστορία της οργανικής χημείας είναι η δομική περίοδος (δεύτερο μισό 19ου - αρχές 20ου αιώνα), που σηματοδοτήθηκε από τη γέννηση της επιστημονικής θεωρίας της δομής των οργανικών ενώσεων, ιδρυτής της οποίας ήταν ο A.M. Μπουτλέροφ.

Βασικές αρχές της θεωρίας της δομής των οργανικών ενώσεων:

• Τα άτομα στα μόρια συνδέονται μεταξύ τους με μια ορισμένη σειρά με χημικούς δεσμούς ανάλογα με το σθένος τους. Ο άνθρακας σε όλες τις οργανικές ενώσεις είναι τετρασθενής.
• οι ιδιότητες των ουσιών εξαρτώνται όχι μόνο από την ποιοτική και ποσοτική τους σύνθεση, αλλά και από τη σειρά σύνδεσης των ατόμων.
• τα άτομα σε ένα μόριο επηρεάζουν αμοιβαία το ένα το άλλο.

Η σειρά σύνδεσης των ατόμων σε ένα μόριο περιγράφεται από έναν δομικό τύπο στον οποίο οι χημικοί δεσμοί αντιπροσωπεύονται με παύλες.

Χαρακτηριστικές ιδιότητες οργανικών ουσιών

Υπάρχουν πολλές σημαντικές ιδιότητες που διακρίνουν τις οργανικές ενώσεις σε μια ξεχωριστή, μοναδική κατηγορία χημικών ενώσεων:

1. Οι οργανικές ενώσεις είναι συνήθως αέρια, υγρά ή στερεά χαμηλής τήξης, σε αντίθεση με τις ανόργανες ενώσεις, που είναι κυρίως στερεά με υψηλό σημείο τήξης.
2. Οι οργανικές ενώσεις είναι ως επί το πλείστον δομημένες ομοιοπολικά, ενώ οι ανόργανες ενώσεις δομούνται ιοντικά.
3. Η διαφορετική τοπολογία του σχηματισμού δεσμών μεταξύ ατόμων που σχηματίζουν οργανικές ενώσεις (κυρίως άτομα άνθρακα) οδηγεί στην εμφάνιση ισομερών - ενώσεων που έχουν την ίδια σύνθεση και μοριακό βάρος, αλλά έχουν διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ισομέρεια.
4. Το φαινόμενο της ομολογίας είναι η ύπαρξη σειρών οργανικών ενώσεων στις οποίες ο τύπος οποιωνδήποτε δύο γειτόνων της σειράς (ομόλογα) διαφέρει κατά την ίδια ομάδα - την ομολογική διαφορά CH 2. Η οργανική ουσία καίγεται.

Ταξινόμηση οργανικών ουσιών

Η ταξινόμηση λαμβάνει ως βάση δύο σημαντικά χαρακτηριστικά - τη δομή του σκελετού άνθρακα και την παρουσία λειτουργικών ομάδων στο μόριο.

Σε μόρια οργανικών ουσιών, τα άτομα άνθρακα συνδυάζονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας το λεγόμενο. σκελετό ή αλυσίδα άνθρακα. Οι αλυσίδες μπορεί να είναι ανοιχτές και κλειστές (κυκλικές), οι ανοιχτές αλυσίδες μπορεί να είναι μη διακλαδισμένες (κανονικές) και διακλαδισμένες:

Με βάση τη δομή του σκελετού άνθρακα, χωρίζονται σε:

- αλεικυκλικές οργανικές ουσίες με ανοικτή ανθρακική αλυσίδα, τόσο διακλαδισμένη όσο και μη διακλαδισμένη. Για παράδειγμα,

CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 3 (βουτάνιο)

CH 3 - CH (CH 3) - CH 3 (ισοβουτάνιο)

- καρβοκυκλικές οργανικές ουσίες στις οποίες η ανθρακική αλυσίδα είναι κλειστή σε κύκλο (δακτύλιος). Για παράδειγμα,

- ετεροκυκλικές οργανικές ενώσεις που περιέχουν στον κύκλο όχι μόνο άτομα άνθρακα, αλλά και άτομα άλλων στοιχείων, πιο συχνά άζωτο, οξυγόνο ή θείο:

Μια λειτουργική ομάδα είναι ένα άτομο ή μια ομάδα ατόμων μη υδρογονανθράκων που καθορίζει εάν μια ένωση ανήκει σε μια συγκεκριμένη κατηγορία. Το σημάδι με το οποίο μια οργανική ουσία ταξινομείται σε μια ή την άλλη κατηγορία είναι η φύση της λειτουργικής ομάδας (Πίνακας 1).

Πίνακας 1. Λειτουργικές ομάδες και τάξεις.

Οι ενώσεις μπορεί να περιέχουν περισσότερες από μία λειτουργικές ομάδες. Εάν αυτές οι ομάδες είναι ίδιες, τότε οι ενώσεις ονομάζονται πολυλειτουργικές, για παράδειγμα χλωροφόρμιο, γλυκερίνη. Οι ενώσεις που περιέχουν διαφορετικές λειτουργικές ομάδες ονομάζονται ετερολειτουργικές μπορούν ταυτόχρονα να ταξινομηθούν σε διάφορες κατηγορίες ενώσεων, για παράδειγμα, το γαλακτικό οξύ μπορεί να θεωρηθεί και καρβοξυλικό οξύ και αλκοόλη και η κολαμίνη μπορεί να θεωρηθεί αμίνη και αλκοόλη.

Ένα ζωντανό κύτταρο οποιουδήποτε οργανισμού αποτελείται από 25-30% οργανικά συστατικά.

Τα οργανικά συστατικά περιλαμβάνουν τόσο πολυμερή όσο και σχετικά μικρά μόρια - χρωστικές ουσίες, ορμόνες, ATP κ.λπ.

Τα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη δομή, τις λειτουργίες και τη βιοχημική τους σύνθεση. Ωστόσο, κάθε ομάδα οργανικών ουσιών έχει παρόμοιο ορισμό σε ένα μάθημα βιολογίας και εκτελεί τις ίδιες λειτουργίες σε κάθε τύπο κυττάρου. Τα κύρια συστατικά είναι λίπη, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και νουκλεϊκά οξέα.

Σε επαφή με

Λιπίδια

Τα λιπίδια είναι λίπη και ουσίες που μοιάζουν με λίπος. Αυτή η βιοχημική ομάδα χαρακτηρίζεται από καλή διαλυτότητα σε οργανικές ουσίες, αλλά είναι αδιάλυτη στο νερό.

Τα λίπη μπορεί να έχουν στερεή ή υγρή σύσταση. Το πρώτο είναι πιο χαρακτηριστικό για τα ζωικά λίπη, το δεύτερο - για τα φυτικά λίπη.

Οι λειτουργίες των λιπών είναι οι εξής:

Υδατάνθρακες

Οι υδατάνθρακες είναι οργανικές μονομερείς και πολυμερείς ουσίες που περιέχουν άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Όταν διασπώνται, το κύτταρο λαμβάνει σημαντική ποσότητα ενέργειας.

Με βάση τη χημική τους σύνθεση, διακρίνονται οι ακόλουθες κατηγορίες υδατανθράκων:

Σε σύγκριση με τα ζωικά κύτταρα, τα φυτικά τρόφιμα περιέχουν περισσότερους υδατάνθρακες. Αυτό εξηγείται από την ικανότητα των φυτικών κυττάρων να αναπαράγουν υδατάνθρακες μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης.

Οι κύριες λειτουργίες των υδατανθράκων σε ένα ζωντανό κύτταρο είναι ενεργειακές και δομικές.

Ενεργειακή λειτουργίαΟι υδατάνθρακες καταλήγουν στην αποθήκευση των ενεργειακών αποθεμάτων και στην απελευθέρωσή τους όπως απαιτείται. Κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου, τα φυτικά κύτταρα συσσωρεύουν άμυλο, το οποίο εναποτίθεται σε κόνδυλους και βολβούς. Στους ζωικούς οργανισμούς, αυτό το ρόλο παίζει ο πολυσακχαρίτης γλυκογόνο, το οποίο συντίθεται και συσσωρεύεται στο ήπαρ.

Δομική λειτουργίαυδατάνθρακες πληρούνται στα φυτικά κύτταρα. Σχεδόν ολόκληρο το κυτταρικό τοίχωμα των φυτών αποτελείται από τον πολυσακχαρίτη κυτταρίνη.

σκίουροι

Οι πρωτεΐνες είναι οργανικές πολυμερείς ουσίες, που κατέχουν ηγετική θέση τόσο σε ποσότητα σε ένα ζωντανό κύτταρο όσο και στη σημασία τους στη βιολογία. Ολόκληρη η ξηρή μάζα ενός ζωικού κυττάρου αποτελείται από περίπου τη μισή πρωτεΐνη. Αυτή η κατηγορία οργανικών ενώσεων χαρακτηρίζεται από εκπληκτική ποικιλομορφία. Υπάρχουν περίπου 5 εκατομμύρια διαφορετικές πρωτεΐνες μόνο στο ανθρώπινο σώμα. Δεν διαφέρουν μόνο μεταξύ τους, αλλά έχουν και διαφορές με τις πρωτεΐνες άλλων οργανισμών. Και όλη αυτή η κολοσσιαία ποικιλία πρωτεϊνικών μορίων είναι κατασκευασμένη από μόνο 20 τύπους αμινοξέων.

Εάν μια πρωτεΐνη εκτεθεί σε θερμικούς ή χημικούς παράγοντες, οι δεσμοί υδρογόνου και διθειώδους στα μόρια καταστρέφονται. Αυτό οδηγεί σε μετουσίωση πρωτεΐνης και αλλαγές στη δομή και τη λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης.

Όλες οι πρωτεΐνες μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: σφαιρικές (αυτές περιλαμβάνουν ένζυμα, ορμόνες και αντισώματα), και ινώδεις - κολλαγόνο, ελαστίνη, κερατίνη.

Λειτουργίες πρωτεΐνης σε ζωντανό κύτταρο:

Νουκλεϊκά οξέα

Νουκλεϊκά οξέαείναι σημαντικά για τη δομή και τη σωστή λειτουργία των κυττάρων. Η χημική δομή αυτών των ουσιών είναι τέτοια που επιτρέπει τη διατήρηση και την κληρονομικότητα πληροφοριών σχετικά με την πρωτεϊνική δομή των κυττάρων. Αυτή η πληροφορία μεταδίδεται στα θυγατρικά κύτταρα και σε κάθε στάδιο της ανάπτυξής τους σχηματίζεται ένας συγκεκριμένος τύπος πρωτεΐνης.

Δεδομένου ότι η συντριπτική πλειοψηφία των δομικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών ενός κυττάρου οφείλονται στο πρωτεϊνικό συστατικό τους, η σταθερότητα των νουκλεϊκών οξέων είναι πολύ σημαντική. Με τη σειρά του, η ανάπτυξη και η κατάσταση του οργανισμού στο σύνολό του εξαρτάται από τη σταθερότητα της δομής και των λειτουργιών των μεμονωμένων κυττάρων.

Υπάρχουν δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων - το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) και το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA).

Το DNA είναιένα μόριο πολυμερούς που αποτελείται από ένα ζεύγος νουκλεοτιδικών ελίκων. Κάθε μονομερές ενός μορίου DNA αντιπροσωπεύεται ως νουκλεοτίδιο. Τα νουκλεοτίδια περιέχουν αζωτούχες βάσεις (αδενίνη, κυτοσίνη, θυμίνη, γουανίνη), έναν υδατάνθρακα (δεοξυριβόζη) και ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος.

Όλες οι αζωτούχες βάσεις συνδέονται μεταξύ τους με αυστηρά καθορισμένο τρόπο. Η αδενίνη βρίσκεται πάντα απέναντι από τη θυμίνη και η γουανίνη βρίσκεται πάντα απέναντι από την κυτοσίνη. Αυτός ο επιλεκτικός συνδυασμός ονομάζεται συμπληρωματικότητα και παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό της πρωτεϊνικής δομής.

Όλα τα γειτονικά νουκλεοτίδια συνδέονται μεταξύ τους με ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος και δεοξυριβόζη.

Ριβονουκλεϊκό οξύέχει μεγάλες ομοιότητες με το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Η διαφορά είναι ότι αντί για θυμίνη, η δομή του μορίου περιέχει την αζωτούχα βάση ουρακίλη. Αντί για δεοξυριβόζη, αυτή η ένωση περιέχει τον υδατάνθρακα ριβόζη.

Όλα τα νουκλεοτίδια στην αλυσίδα του RNA συνδέονται μέσω ενός υπολείμματος φωσφόρου και ριβόζης.

Από τη δομή του Το RNA μπορεί να είναι μονόκλωνο ή δίκλωνο. Σε έναν αριθμό ιών, το δίκλωνο RNA εκτελεί τις λειτουργίες των χρωμοσωμάτων - είναι φορείς γενετικής πληροφορίας. Με τη βοήθεια μονόκλωνου RNA μεταφέρονται πληροφορίες για τη σύνθεση του μορίου της πρωτεΐνης.

Οι οργανικές ενώσεις αποτελούν κατά μέσο όρο το 20-30% της κυτταρικής μάζας ενός ζωντανού οργανισμού. Αυτά περιλαμβάνουν βιολογικά πολυμερή - πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα και υδατάνθρακες, καθώς και λίπη και μια σειρά από μικρά μόρια - ορμόνες, χρωστικές ουσίες, ATP και πολλά άλλα.

Διαφορετικοί τύποι κυττάρων περιέχουν διαφορετικές ποσότητες οργανικών ενώσεων. Οι σύνθετοι υδατάνθρακες - πολυσακχαρίτες - κυριαρχούν στα φυτικά κύτταρα, ενώ στα ζωικά κύτταρα υπάρχουν περισσότερες πρωτεΐνες και λίπη. Ωστόσο, καθεμία από τις ομάδες οργανικών ουσιών σε οποιονδήποτε τύπο κυττάρου εκτελεί παρόμοιες λειτουργίες.

Αμινοξέα, αζωτούχες βάσεις, λιπίδια, υδατάνθρακες κ.λπ. εισέρχονται στο κύτταρο μαζί με την τροφή ή σχηματίζονται μέσα σε αυτό από πρόδρομες ουσίες. Χρησιμεύουν ως προϊόντα έναρξης για τη σύνθεση ενός αριθμού πολυμερών που είναι απαραίτητα για το κύτταρο.

Οι πρωτεΐνες, κατά κανόνα, είναι ισχυρά, εξαιρετικά ειδικά ένζυμα και ρυθμίζουν τον μεταβολισμό των κυττάρων.

Τα νουκλεϊκά οξέα χρησιμεύουν ως αποθήκες κληρονομικών πληροφοριών. Επιπλέον, τα νουκλεϊκά οξέα ελέγχουν τον σχηματισμό των αντίστοιχων ενζυμικών πρωτεϊνών στη σωστή ποσότητα και τη σωστή στιγμή.

Λιπίδια

Λιπίδια είναι το όνομα που δίνεται στα λίπη και σε ουσίες που μοιάζουν με λίπος (λιποειδή). Οι ουσίες που περιλαμβάνονται εδώ χαρακτηρίζονται από διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες και αδιαλυτότητα (σχετική) στο νερό.

Υπάρχουν φυτικά λίπη που έχουν υγρή σύσταση σε θερμοκρασία δωματίου και ζωικά λίπη που έχουν στερεή σύσταση.

Τα λιπίδια αποτελούν μέρος όλων των πλασματικών μεμβρανών. Παίζουν ενεργητικό ρόλο στο κύτταρο και συμμετέχουν ενεργά στις διαδικασίες του μεταβολισμού και της κυτταρικής αναπαραγωγής.

Υδατάνθρακες

Οι υδατάνθρακες περιέχουν άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Διακρίνονται οι παρακάτω υδατάνθρακες.

• Μονοσακχαρίτες, ή απλοί υδατάνθρακες, οι οποίοι, ανάλογα με την περιεκτικότητα των ατόμων άνθρακα, ονομάζονται τριόζες, πεντόζες, εξόζες κ.λπ. Οι πεντόζες -ριβόζη και δεοξυριβόζη- αποτελούν μέρος του DNA και του RNA. Η εξόζη - γλυκόζη - χρησιμεύει ως η κύρια πηγή ενέργειας στο κύτταρο. Ο εμπειρικός τους τύπος μπορεί να αναπαρασταθεί ως Cn (H2O) n.
• Πολυσακχαρίτες- πολυμερή των οποίων τα μονομερή είναι μονοσακχαρίτες εξόζης. Οι πιο γνωστοί από τους δισακχαρίτες (δύο μονομερή) είναι η σακχαρόζη και η λακτόζη. Οι πιο σημαντικοί πολυσακχαρίτες είναι το άμυλο και το γλυκογόνο, που χρησιμεύουν ως εφεδρικές ουσίες για τα φυτικά και ζωικά κύτταρα, καθώς και η κυτταρίνη, το πιο σημαντικό δομικό συστατικό των φυτικών κυττάρων.

Τα φυτά έχουν μεγαλύτερη ποικιλία υδατανθράκων από τα ζώα, αφού είναι σε θέση να τους συνθέσουν στο φως κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Οι πιο σημαντικές λειτουργίες των υδατανθράκων στο κύτταρο: ενέργεια, δομική και αποθήκευση.

Ο ενεργειακός ρόλος είναι ότι οι υδατάνθρακες χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας στα φυτικά και ζωικά κύτταρα. δομικό - το κυτταρικό τοίχωμα των φυτών αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από πολυσακχαρίτη κυτταρίνης. αποθήκευση - το άμυλο χρησιμεύει ως αποθεματικό προϊόν για τα φυτά. Συσσωρεύεται κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου και σε πολλά φυτά εναποτίθεται σε κόνδυλους, βολβούς κ.λπ. Στα ζωικά κύτταρα αυτόν τον ρόλο παίζει το γλυκογόνο, το οποίο εναποτίθεται κυρίως στο ήπαρ.

σκίουροι

Μεταξύ των οργανικών ουσιών των κυττάρων, οι πρωτεΐνες κατέχουν την πρώτη θέση, τόσο σε ποσότητα όσο και σε σημασία. Στα ζώα αντιπροσωπεύουν περίπου το 50% της ξηρής μάζας του κυττάρου. Υπάρχουν περίπου 5 εκατομμύρια είδη μορίων πρωτεΐνης που βρίσκονται στο ανθρώπινο σώμα, τα οποία διαφέρουν όχι μόνο μεταξύ τους, αλλά και από τις πρωτεΐνες άλλων οργανισμών. Παρά την ποικιλομορφία και την πολυπλοκότητα της δομής, οι πρωτεΐνες δομούνται από μόνο 20 διαφορετικά αμινοξέα.

Ας σταθούμε λεπτομερέστερα στις ιδιότητες των πρωτεϊνών. Οι σημαντικότερες από αυτές είναι η μετουσίωση και η μετουσίωση.

Η μετουσίωση είναι η απώλεια της δομικής οργάνωσης ενός μορίου πρωτεΐνης. Η μετουσίωση μπορεί να προκληθεί από αλλαγές θερμοκρασίας, αφυδάτωση, έκθεση σε ακτίνες Χ και άλλες επιδράσεις. Στην αρχή, η πιο αδύναμη δομή καταστρέφεται - η τεταρτοταγής, στη συνέχεια η τριτογενής, δευτερογενής και, κάτω από τις πιο σοβαρές συνθήκες, η πρωτοβάθμια.

Εάν μια αλλαγή στις περιβαλλοντικές συνθήκες δεν οδηγήσει σε καταστροφή της πρωτογενούς δομής του μορίου, τότε όταν αποκατασταθούν οι κανονικές περιβαλλοντικές συνθήκες, η δομή της πρωτεΐνης αναδημιουργείται πλήρως. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται renaturation. Αυτή η ιδιότητα των πρωτεϊνών να αποκαθιστούν πλήρως τη χαμένη δομή χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική και τη βιομηχανία τροφίμων για την παρασκευή ορισμένων ιατρικών σκευασμάτων, για παράδειγμα, αντιβιοτικών, για τη λήψη συμπυκνωμάτων τροφίμων που διατηρούν τα θρεπτικά συστατικά τους για μεγάλο χρονικό διάστημα σε αποξηραμένη μορφή. Σε ορισμένους ζωντανούς οργανισμούς, η συνήθης μερική αντίστροφη μετουσίωση των πρωτεϊνών σχετίζεται με τις λειτουργίες τους (κινητικές, σηματοδοτικές, καταλυτικές κ.λπ.). Η διαδικασία καταστροφής της πρωτογενούς δομής μιας πρωτεΐνης είναι πάντα μη αναστρέψιμη και ονομάζεται καταστροφή.

Οι χημικές και φυσικές ιδιότητες των πρωτεϊνών είναι πολύ διαφορετικές: υδρόφιλες, υδρόφοβες. Μερικοί από αυτούς αλλάζουν εύκολα τη δομή τους υπό την επίδραση παραγόντων, άλλοι είναι πολύ σταθεροί. Οι πρωτεΐνες χωρίζονται σε απλές - πρωτεΐνες που αποτελούνται μόνο από υπολείμματα αμινοξέων και σύνθετες - πρωτεΐνες, οι οποίες, εκτός από όξινα υπολείμματα αμινοξέων, περιέχουν επίσης άλλες ουσίες μη πρωτεϊνικής φύσης (υπολείμματα φωσφορικών και νουκλεϊκών οξέων, υδατάνθρακες, λιπίδια, κ.λπ.).

Οι πρωτεΐνες εκτελούν πολλές διαφορετικές λειτουργίες στο σώμα: κατασκευή (είναι μέρος διαφόρων δομικών σχηματισμών). προστατευτικά (ειδικές πρωτεΐνες - αντισώματα - μπορούν να δεσμεύουν και να εξουδετερώνουν μικροοργανισμούς και ξένες πρωτεΐνες) κ.λπ. Επιπλέον, οι πρωτεΐνες συμμετέχουν στην πήξη του αίματος, αποτρέποντας σοβαρή αιμορραγία, εκτελούν ρυθμιστικές, σηματοδοτικές, κινητικές, ενεργειακές, μεταφορικές λειτουργίες (μεταφορά ορισμένων ουσιών στο σώμα).

Η καταλυτική λειτουργία των πρωτεϊνών είναι εξαιρετικά σημαντική. Ας δούμε αυτή τη λειτουργία με περισσότερες λεπτομέρειες. Ο όρος «κατάλυση» σημαίνει «αδέσμευση», «απελευθέρωση». Οι ουσίες που ταξινομούνται ως καταλύτες επιταχύνουν τους χημικούς μετασχηματισμούς και η σύνθεση των ίδιων των καταλυτών μετά την αντίδραση παραμένει η ίδια όπως ήταν πριν από την αντίδραση.

Ένζυμα

Όλα τα ένζυμα που δρουν ως καταλύτες είναι ουσίες πρωτεϊνικής φύσης και επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κύτταρο κατά δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες φορές. Η καταλυτική δραστηριότητα ενός ενζύμου δεν καθορίζεται από ολόκληρο το μόριο του, αλλά μόνο από ένα μικρό τμήμα του - το ενεργό κέντρο, η δράση του οποίου είναι πολύ συγκεκριμένη. Ένα μόριο ενζύμου μπορεί να έχει πολλά ενεργά κέντρα.

Ορισμένα μόρια ενζύμων μπορεί να αποτελούνται μόνο από πρωτεΐνη (για παράδειγμα, πεψίνη) - μονοσυστατικού ή απλή. άλλα περιέχουν δύο συστατικά: μια πρωτεΐνη (αποένζυμο) και ένα μικρό οργανικό μόριο - ένα συνένζυμο. Έχει διαπιστωθεί ότι οι βιταμίνες λειτουργούν ως συνένζυμα στα κύτταρα. Αν σκεφτούμε ότι ούτε μία αντίδραση σε ένα κύτταρο δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς τη συμμετοχή ενζύμων, γίνεται φανερό ότι οι βιταμίνες είναι υψίστης σημασίας για τη φυσιολογική λειτουργία του κυττάρου και ολόκληρου του οργανισμού. Η απουσία βιταμινών μειώνει τη δραστηριότητα των ενζύμων που τις περιέχουν.

Η δραστηριότητα των ενζύμων εξαρτάται άμεσα από τη δράση ενός αριθμού παραγόντων: θερμοκρασία, οξύτητα (pH του περιβάλλοντος), καθώς και από τη συγκέντρωση των μορίων του υποστρώματος (την ουσία στην οποία δρουν), τα ίδια τα ένζυμα και τα συνένζυμα ( βιταμίνες και άλλες ουσίες που συνθέτουν τα συνένζυμα) .

Μια συγκεκριμένη ενζυματική διαδικασία μπορεί να διεγερθεί ή να ανασταλεί από τη δράση διαφόρων βιολογικά δραστικών ουσιών, όπως ορμόνες, φάρμακα, διεγερτικά ανάπτυξης φυτών, τοξικές ουσίες κ.λπ.

Βιταμίνες

Οι βιταμίνες - βιολογικά δραστικές οργανικές ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους - συμμετέχουν στο μεταβολισμό και στη μετατροπή της ενέργειας στις περισσότερες περιπτώσεις ως συστατικά ενζύμων.

Η καθημερινή ανάγκη ενός ατόμου σε βιταμίνες είναι χιλιοστόγραμμα, ακόμη και μικρογραμμάρια. Είναι γνωστές περισσότερες από 20 διαφορετικές βιταμίνες.

Η πηγή βιταμινών για τον άνθρωπο είναι τα τρόφιμα, κυρίως φυτικής προέλευσης, και σε ορισμένες περιπτώσεις ζωικής προέλευσης (βιταμίνη D, A). Ορισμένες βιταμίνες συντίθενται στο ανθρώπινο σώμα.

Η έλλειψη βιταμινών προκαλεί μια ασθένεια - υποβιταμίνωση, την πλήρη απουσία τους - αβιταμίνωση και μια περίσσεια - υπερβιταμίνωση.

ορμόνες

Οι ορμόνες είναι ουσίες που παράγονται από τους ενδοκρινείς αδένες και ορισμένα νευρικά κύτταρα - οι νευροορμόνες είναι ικανές να εμπλέκονται σε βιοχημικές αντιδράσεις, ρυθμίζοντας τις μεταβολικές διεργασίες (μεταβολισμό και ενέργεια).

Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των ορμονών είναι:

1. υψηλή βιολογική δραστηριότητα.
2. υψηλή ειδικότητα (ορμονικά σήματα στα "κύτταρα-στόχοι").
3. απομακρυσμένη δράση (μεταφορά ορμονών με αίμα σε απόσταση στα κύτταρα-στόχους).
4. σχετικά σύντομο χρόνο ύπαρξης στο σώμα (αρκετά λεπτά ή ώρες).

Οι ουσίες που μοιάζουν με ορμόνες (νευροορμόνες) συντίθενται από νευρικές απολήξεις. Τα νευρικά κύτταρα συνθέτουν επίσης νευροδιαβιβαστές - ουσίες που εξασφαλίζουν τη μετάδοση των παρορμήσεων στα κύτταρα. Υπάρχουν ορμόνες λιποειδούς φύσης - στεροειδή (ορμόνες του φύλου). Ο υποθάλαμος συντονίζει το έργο του συστήματος των ενδοκρινών αδένων.

Η ανάπτυξη των μεμονωμένων φυτών ρυθμίζεται και συντονίζεται από φυτοορμόνες, οι οποίες δρουν ως επιταχυντές της κυτταρικής ανάπτυξης και διαίρεσης (διεγείρουν τη διαίρεση του καμβίου κ.λπ.).

Αλκαλοειδή

Μια άλλη ομάδα βιολογικά δραστικών ουσιών έχει εντοπιστεί στα φυτά και σε ορισμένους άλλους οργανισμούς - αλκαλοειδή. Αυτές οι οργανικές ενώσεις είναι δηλητηριώδεις για τον άνθρωπο και τα ζώα. Κάποια από αυτά έχουν ναρκωτική δράση, καθώς περιέχουν νικοτίνη, μορφίνη κ.λπ.

Τα αλκαλοειδή βρίσκονται σε περίπου 2.500 είδη αγγειόσπερμων, κυρίως από τις οικογένειες Solanaceae, Liliaceae, Παπαρούνα, Κάνναβη και άλλα. Σύμφωνα με ορισμένους επιστήμονες, τα αλκαλοειδή στα φυτά επιτελούν προστατευτική λειτουργία - προσαρμογές για να τα προστατεύουν από το να καταναλωθούν από ζώα. Το αλκαλοειδές κολχικίνη χρησιμοποιείται στην ιατρική, καθώς και για πειραματική μεταλλαξιογένεση.

Νουκλεϊκά οξέα

Όπως οι πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα είναι ετεροπολυμερή. Τα μονομερή τους, τα νουκλεοτίδια, που αποτελούν τα μόρια νουκλεϊκών οξέων, διαφέρουν έντονα από τα αμινοξέα. Υπάρχουν 2 τύποι νουκλεϊκών οξέων: το DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) και το RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ).

Το ATP είναι τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης, ένα νουκλεοτίδιο που αποτελείται από την αζωτούχα βάση αδενίνη, τον υδατάνθρακα ριβόζη και τρία μόρια φωσφορικού οξέος.

Η δομή είναι ασταθής, υπό την επίδραση των ενζύμων μετατρέπεται σε ADP - διφωσφορικό οξύ αδενοσίνης (ένα μόριο φωσφορικού οξέος διασπάται) με την απελευθέρωση 40 kJ ενέργειας. Το ATP είναι η μοναδική πηγή ενέργειας για όλες τις κυτταρικές αντιδράσεις. Ο μετασχηματισμός του γίνεται σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Ας σταθούμε αναλυτικότερα στη σημασία των νουκλεϊκών οξέων, τα οποία επιτελούν πολύ σημαντικές λειτουργίες στο κύτταρο. Οι ιδιαιτερότητες της χημικής δομής των νουκλεϊκών οξέων παρέχουν τη δυνατότητα αποθήκευσης, μεταφοράς και κληρονομικότητας στα θυγατρικά κύτταρα πληροφοριών σχετικά με τη δομή των μορίων πρωτεΐνης που συντίθενται σε κάθε ιστό σε ένα ορισμένο στάδιο ατομικής ανάπτυξης.

Δεδομένου ότι οι περισσότερες ιδιότητες στο σώμα καθορίζονται από τις πρωτεΐνες, είναι σαφές ότι η σταθερότητα των νουκλεϊκών οξέων είναι η πιο σημαντική προϋπόθεση για τη ζωή των κυττάρων και ολόκληρων οργανισμών. Οποιεσδήποτε αλλαγές στη δομή των νουκλεϊκών οξέων συνεπάγονται αλλαγές στη δομή των κυττάρων ή στη δραστηριότητα των φυσιολογικών διεργασιών σε αυτά, επηρεάζοντας έτσι τη βιωσιμότητα. Η μελέτη της δομής των νουκλεϊκών οξέων, η οποία καθιερώθηκε για πρώτη φορά από τον Αμερικανό βιολόγο Watson και τον Άγγλο φυσικό Crick, είναι εξαιρετικά σημαντική για την κατανόηση της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών στους οργανισμούς και των προτύπων λειτουργίας τόσο των μεμονωμένων κυττάρων όσο και των κυτταρικών συστημάτων - ιστών και όργανα.

Έρευνα από βιοχημικούς έχει αποδείξει ότι η βιοσύνθεση πρωτεϊνών σε ζωντανούς οργανισμούς πραγματοποιείται υπό τον έλεγχο των νουκλεϊκών οξέων.

Έτσι, τα νουκλεϊκά οξέα διασφαλίζουν τη σταθερή διατήρηση των κληρονομικών πληροφοριών και ελέγχουν τον σχηματισμό των αντίστοιχων ενζυμικών πρωτεϊνών και οι ενζυμικές πρωτεΐνες καθορίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά του κυτταρικού μεταβολισμού. Όλα αυτά είναι πολύ σημαντικά για τη διατήρηση της χημικής σταθερότητας των οργανισμών και είναι καθοριστικά για την ύπαρξη ζωής στη Γη.

Η οργανική ουσία είναι μια χημική ένωση που περιέχει άνθρακα. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι το ανθρακικό οξύ, τα καρβίδια, τα ανθρακικά, τα κυανιούχα και τα οξείδια του άνθρακα.

Ιστορία

Ο ίδιος ο όρος «οργανικές ουσίες» εμφανίστηκε στην καθημερινή ζωή των επιστημόνων στο στάδιο της πρώιμης ανάπτυξης της χημείας. Εκείνη την εποχή κυριαρχούσαν οι βιταλιστικές κοσμοθεωρίες. Αυτό ήταν μια συνέχεια των παραδόσεων του Αριστοτέλη και του Πλίνιου. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι ειδικοί ήταν απασχολημένοι μοιράζοντας τον κόσμο σε ζωντανούς και μη. Επιπλέον, όλες οι ουσίες χωρίς εξαίρεση χωρίστηκαν σαφώς σε ορυκτές και οργανικές. Πιστεύεται ότι χρειαζόταν μια ειδική «δύναμη» για τη σύνθεση ενώσεων «ζωντανών» ουσιών. Είναι εγγενές σε όλα τα έμβια όντα και χωρίς αυτό δεν μπορούν να σχηματιστούν οργανικά στοιχεία.

Αυτή η δήλωση, γελοία για τη σύγχρονη επιστήμη, επικράτησε για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, ώσπου το 1828 ο Friedrich Wöhler την διέψευσε πειραματικά. Μπόρεσε να λάβει οργανική ουρία από ανόργανο κυανικό αμμώνιο. Αυτό ώθησε τη χημεία μπροστά. Ωστόσο, η διαίρεση των ουσιών σε οργανικές και ανόργανες έχει διατηρηθεί στον ενεστώτα. Αποτελεί τη βάση της ταξινόμησης. Είναι γνωστές σχεδόν 27 εκατομμύρια οργανικές ενώσεις.

Γιατί υπάρχουν τόσες πολλές οργανικές ενώσεις;

Η οργανική ύλη είναι, με ορισμένες εξαιρέσεις, μια ένωση άνθρακα. Αυτό είναι πραγματικά ένα πολύ ενδιαφέρον στοιχείο. Ο άνθρακας είναι ικανός να σχηματίζει αλυσίδες από τα άτομά του. Είναι πολύ σημαντικό η σύνδεση μεταξύ τους να είναι σταθερή.

Επιπλέον, ο άνθρακας σε οργανικές ουσίες παρουσιάζει σθένος - IV. Από αυτό προκύπτει ότι αυτό το στοιχείο είναι ικανό να σχηματίζει όχι μόνο απλούς, αλλά και διπλούς και τριπλούς δεσμούς με άλλες ουσίες. Καθώς αυξάνεται η πολλαπλότητά τους, η αλυσίδα που αποτελείται από άτομα θα γίνεται μικρότερη. Ταυτόχρονα, η σταθερότητα της σύνδεσης μόνο αυξάνεται.

Ο άνθρακας έχει επίσης την ικανότητα να σχηματίζει επίπεδες, γραμμικές και τρισδιάστατες δομές. Αυτός είναι ο λόγος που υπάρχουν τόσες πολλές διαφορετικές οργανικές ουσίες στη φύση.

Χημική ένωση

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η οργανική ύλη είναι ενώσεις άνθρακα. Και αυτό είναι πολύ σημαντικό. προκύπτουν όταν συνδέονται με σχεδόν οποιοδήποτε στοιχείο του περιοδικού πίνακα. Στη φύση, συχνότερα η σύνθεσή τους (εκτός από άνθρακα) περιλαμβάνει οξυγόνο, υδρογόνο, θείο, άζωτο και φώσφορο. Τα υπόλοιπα στοιχεία είναι πολύ λιγότερο κοινά.

Ιδιότητες

Έτσι, η οργανική ύλη είναι μια ένωση άνθρακα. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετά σημαντικά κριτήρια που πρέπει να πληροί. Όλες οι ουσίες οργανικής προέλευσης έχουν κοινές ιδιότητες:

1. Η διαφορετική τυπολογία των δεσμών που υπάρχουν μεταξύ των ατόμων σίγουρα οδηγεί στην εμφάνιση ισομερών. Πρώτα απ 'όλα, σχηματίζονται όταν τα μόρια του άνθρακα συνδυάζονται. Τα ισομερή είναι διαφορετικές ουσίες που έχουν το ίδιο μοριακό βάρος και σύσταση, αλλά διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ισομέρεια.

2. Ένα άλλο κριτήριο είναι το φαινόμενο της ομολογίας. Πρόκειται για σειρές οργανικών ενώσεων, στις οποίες ο τύπος των γειτονικών ουσιών διαφέρει από τους προηγούμενους κατά μία ομάδα CH 2. Αυτή η σημαντική ιδιότητα χρησιμοποιείται στην επιστήμη των υλικών.

Ποιες κατηγορίες οργανικών ουσιών υπάρχουν;

Οι οργανικές ενώσεις περιλαμβάνουν διάφορες κατηγορίες. Όλοι τους ξέρουν. λιπίδια και υδατάνθρακες. Αυτές οι ομάδες μπορούν να ονομαστούν βιολογικά πολυμερή. Συμμετέχουν στο μεταβολισμό σε κυτταρικό επίπεδο σε κάθε οργανισμό. Σε αυτή την ομάδα περιλαμβάνονται επίσης τα νουκλεϊκά οξέα. Μπορούμε λοιπόν να πούμε ότι οργανική ύλη είναι αυτό που τρώμε καθημερινά, από αυτό που είμαστε φτιαγμένοι.

σκίουροι

Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από δομικά συστατικά - αμινοξέα. Αυτά είναι τα μονομερή τους. Οι πρωτεΐνες ονομάζονται επίσης πρωτεΐνες. Είναι γνωστοί περίπου 200 τύποι αμινοξέων. Όλα αυτά βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Αλλά μόνο είκοσι από αυτά είναι συστατικά πρωτεϊνών. Ονομάζονται βασικά. Αλλά στη βιβλιογραφία μπορείτε επίσης να βρείτε λιγότερο δημοφιλείς όρους - πρωτεϊνογόνα και αμινοξέα που σχηματίζουν πρωτεΐνες. Ο τύπος μιας οργανικής ουσίας αυτής της κατηγορίας περιέχει συστατικά αμίνης (-NH 2) και καρβοξυλίου (-COOH). Συνδέονται μεταξύ τους με τους ίδιους δεσμούς άνθρακα.

Λειτουργίες πρωτεϊνών

Οι πρωτεΐνες εκτελούν πολλές σημαντικές λειτουργίες στο σώμα των φυτών και των ζώων. Αλλά το κύριο είναι δομικό. Οι πρωτεΐνες είναι τα κύρια συστατικά της κυτταρικής μεμβράνης και της μήτρας των οργανιδίων στα κύτταρα. Στο σώμα μας, όλα τα τοιχώματα των αρτηριών, οι φλέβες και τα τριχοειδή αγγεία, οι τένοντες και οι χόνδροι, τα νύχια και τα μαλλιά αποτελούνται κυρίως από διαφορετικές πρωτεΐνες.

Η επόμενη λειτουργία είναι η ενζυματική. Οι πρωτεΐνες λειτουργούν ως ένζυμα. Καταλύουν χημικές αντιδράσεις στο σώμα. Είναι υπεύθυνα για τη διάσπαση των θρεπτικών συστατικών στο πεπτικό σύστημα. Στα φυτά, τα ένζυμα καθορίζουν τη θέση του άνθρακα κατά τη φωτοσύνθεση.

Μερικοί μεταφέρουν διάφορες ουσίες στο σώμα, όπως το οξυγόνο. Η οργανική ύλη είναι επίσης ικανή να προσκολληθεί σε αυτά. Έτσι εκτελείται η λειτουργία μεταφοράς. Οι πρωτεΐνες μεταφέρουν ιόντα μετάλλων, λιπαρά οξέα, ορμόνες και, φυσικά, διοξείδιο του άνθρακα και αιμοσφαιρίνη μέσω των αιμοφόρων αγγείων. Η μεταφορά γίνεται επίσης σε μεσοκυττάριο επίπεδο.

Οι πρωτεϊνικές ενώσεις - ανοσοσφαιρίνες - είναι υπεύθυνες για την εκτέλεση μιας προστατευτικής λειτουργίας. Αυτά είναι αντισώματα αίματος. Για παράδειγμα, η θρομβίνη και το ινωδογόνο συμμετέχουν ενεργά στη διαδικασία της πήξης. Έτσι, εμποδίζουν τη μεγάλη απώλεια αίματος.

Οι πρωτεΐνες είναι επίσης υπεύθυνες για την εκτέλεση της συσταλτικής λειτουργίας. Λόγω του γεγονότος ότι τα πρωτοϊνίδια μυοσίνης και ακτίνης εκτελούν συνεχώς κινήσεις ολίσθησης μεταξύ τους, οι μυϊκές ίνες συστέλλονται. Όμως παρόμοιες διεργασίες συμβαίνουν και σε μονοκύτταρους οργανισμούς. Η κίνηση των βακτηριακών μαστιγίων σχετίζεται επίσης άμεσα με την ολίσθηση των μικροσωληνίσκων, που είναι πρωτεϊνικής φύσης.

Η οξείδωση των οργανικών ουσιών απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Αλλά, κατά κανόνα, οι πρωτεΐνες δαπανώνται για ενεργειακές ανάγκες πολύ σπάνια. Αυτό συμβαίνει όταν εξαντληθούν όλα τα αποθέματα. Τα λιπίδια και οι υδατάνθρακες ταιριάζουν καλύτερα για αυτό. Επομένως, οι πρωτεΐνες μπορούν να εκτελέσουν μια ενεργειακή λειτουργία, αλλά μόνο υπό ορισμένες συνθήκες.

Λιπίδια

Μια οργανική ουσία είναι επίσης μια ένωση που μοιάζει με λίπος. Τα λιπίδια ανήκουν στα απλούστερα βιολογικά μόρια. Είναι αδιάλυτα στο νερό, αλλά διασπώνται σε μη πολικά διαλύματα όπως η βενζίνη, ο αιθέρας και το χλωροφόρμιο. Αποτελούν μέρος όλων των ζωντανών κυττάρων. Χημικά, τα λιπίδια είναι αλκοόλες και καρβοξυλικά οξέα. Τα πιο διάσημα από αυτά είναι τα λίπη. Στο σώμα των ζώων και των φυτών, αυτές οι ουσίες εκτελούν πολλές σημαντικές λειτουργίες. Πολλά λιπίδια χρησιμοποιούνται στην ιατρική και τη βιομηχανία.

Λειτουργίες λιπιδίων

Αυτές οι οργανικές χημικές ουσίες, μαζί με τις πρωτεΐνες στα κύτταρα, σχηματίζουν βιολογικές μεμβράνες. Αλλά η κύρια λειτουργία τους είναι η ενέργεια. Όταν τα μόρια λίπους οξειδώνονται, απελευθερώνεται τεράστια ποσότητα ενέργειας. Πηγαίνει στον σχηματισμό του ATP στα κύτταρα. Σημαντικές ποσότητες ενεργειακών αποθεμάτων μπορούν να αποθηκευτούν στο σώμα με τη μορφή λιπιδίων. Μερικές φορές υπάρχουν ακόμη περισσότερα από αυτά που χρειάζονται για τις συνήθεις δραστηριότητες της ζωής. Με παθολογικές αλλαγές στο μεταβολισμό, υπάρχουν περισσότερα «λιπώδη» κύτταρα. Αν και για να είμαστε δίκαιοι, θα πρέπει να σημειωθεί ότι τέτοια υπερβολικά αποθέματα είναι απλά απαραίτητα για τα ζώα και τα φυτά σε χειμερία νάρκη. Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι τα δέντρα και οι θάμνοι τρέφονται με χώμα κατά την κρύα εποχή. Στην πραγματικότητα, καταναλώνουν τα αποθέματα ελαίων και λιπών που έφτιαξαν το καλοκαίρι.

Στον ανθρώπινο και ζωικό οργανισμό, τα λίπη μπορούν επίσης να επιτελούν προστατευτική λειτουργία. Αποτίθενται στον υποδόριο ιστό και γύρω από όργανα όπως τα νεφρά και τα έντερα. Έτσι, χρησιμεύουν ως καλή προστασία από μηχανικές βλάβες, δηλαδή κρούσεις.

Επιπλέον, τα λίπη έχουν χαμηλό επίπεδο θερμικής αγωγιμότητας, η οποία βοηθά στη διατήρηση της θερμότητας. Αυτό είναι πολύ σημαντικό, ειδικά σε ψυχρά κλίματα. Στα θαλάσσια ζώα, η στιβάδα του υποδόριου λίπους συμβάλλει επίσης στην καλή άνωση. Αλλά στα πτηνά, τα λιπίδια εκτελούν επίσης υδατοαπωθητικές και λιπαντικές λειτουργίες. Το κερί καλύπτει τα φτερά τους και τα κάνει πιο εύκαμπτα. Μερικοί τύποι φυτών έχουν την ίδια επίστρωση στα φύλλα.

Υδατάνθρακες

Ο τύπος μιας οργανικής ουσίας C n (H 2 O) m δείχνει ότι η ένωση ανήκει στην κατηγορία των υδατανθράκων. Το όνομα αυτών των μορίων αναφέρεται στο γεγονός ότι περιέχουν οξυγόνο και υδρογόνο στην ίδια ποσότητα με το νερό. Εκτός από αυτά τα χημικά στοιχεία, οι ενώσεις μπορεί να περιέχουν, για παράδειγμα, άζωτο.

Οι υδατάνθρακες στο κύτταρο είναι η κύρια ομάδα οργανικών ενώσεων. Αυτά είναι πρωτογενή προϊόντα Είναι επίσης τα αρχικά προϊόντα της σύνθεσης σε φυτά άλλων ουσιών, για παράδειγμα, αλκοολών, οργανικών οξέων και αμινοξέων. Οι υδατάνθρακες βρίσκονται επίσης σε κύτταρα ζώων και μυκήτων. Βρίσκονται επίσης μεταξύ των κύριων συστατικών των βακτηρίων και των πρωτόζωων. Έτσι, σε ένα ζωικό κύτταρο υπάρχουν από 1 έως 2% από αυτά, και σε ένα φυτικό κύτταρο η ποσότητα τους μπορεί να φτάσει το 90%.

Σήμερα υπάρχουν μόνο τρεις ομάδες υδατανθράκων:

Απλά σάκχαρα (μονοσακχαρίτες);

Ολιγοσακχαρίτες, που αποτελούνται από πολλά μόρια απλών σακχάρων συνδεδεμένα σε σειρά.

Πολυσακχαρίτες, περιέχουν περισσότερα από 10 μόρια μονοσακχαριτών και των παραγώγων τους.

Λειτουργίες των υδατανθράκων

Όλες οι οργανικές ουσίες σε ένα κύτταρο εκτελούν ορισμένες λειτουργίες. Για παράδειγμα, η γλυκόζη είναι η κύρια πηγή ενέργειας. Η διάσπασή του στα κύτταρα συμβαίνει κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής. Το γλυκογόνο και το άμυλο αποτελούν τα κύρια ενεργειακά αποθέματα, το πρώτο στα ζώα και το δεύτερο στα φυτά.

Οι υδατάνθρακες εκτελούν επίσης μια δομική λειτουργία. Η κυτταρίνη είναι το κύριο συστατικό των φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων. Και στα αρθρόποδα, η χιτίνη εκτελεί την ίδια λειτουργία. Βρίσκεται επίσης στα κύτταρα ανώτερων μυκήτων. Αν πάρουμε για παράδειγμα τους ολιγοσακχαρίτες, αποτελούν μέρος της κυτταροπλασματικής μεμβράνης - με τη μορφή γλυκολιπιδίων και γλυκοπρωτεϊνών. Ο γλυκοκάλυκας ανιχνεύεται επίσης συχνά στα κύτταρα. Οι πεντόζες εμπλέκονται στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων. Όταν περιλαμβάνεται στο DNA και η ριβόζη περιλαμβάνεται στο RNA. Αυτά τα συστατικά βρίσκονται επίσης σε συνένζυμα, για παράδειγμα, FAD, NADP και NAD.

Οι υδατάνθρακες είναι επίσης ικανοί να επιτελούν προστατευτική λειτουργία στο σώμα. Στα ζώα, η ουσία ηπαρίνη εμποδίζει ενεργά την ταχεία πήξη του αίματος. Σχηματίζεται κατά τη διάρκεια βλάβης των ιστών και εμποδίζει το σχηματισμό θρόμβων αίματος στα αιμοφόρα αγγεία. Η ηπαρίνη βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες στα μαστοκύτταρα σε κόκκους.

Νουκλεϊκά οξέα

Οι πρωτεΐνες, οι υδατάνθρακες και τα λιπίδια δεν είναι όλες γνωστές κατηγορίες οργανικών ουσιών. Η χημεία περιλαμβάνει επίσης νουκλεϊκά οξέα. Αυτά είναι βιοπολυμερή που περιέχουν φώσφορο. Αυτά, που βρίσκονται στον κυτταρικό πυρήνα και στο κυτταρόπλασμα όλων των έμβιων όντων, εξασφαλίζουν τη μετάδοση και αποθήκευση γενετικών δεδομένων. Αυτές οι ουσίες ανακαλύφθηκαν χάρη στον βιοχημικό F. Miescher, ο οποίος μελέτησε το σπέρμα του σολομού. Αυτή ήταν μια «τυχαία» ανακάλυψη. Λίγο αργότερα ανακαλύφθηκαν RNA και DNA σε όλους τους φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς. Νουκλεϊκά οξέα απομονώθηκαν επίσης στα κύτταρα μυκήτων και βακτηρίων, καθώς και ιών.

Συνολικά, δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων έχουν βρεθεί στη φύση - τα ριβονουκλεϊκά οξέα (RNA) και τα δεοξυριβονουκλεϊκά οξέα (DNA). Η διαφορά είναι ξεκάθαρη από το όνομα. Η δεοξυριβόζη είναι ένα σάκχαρο με πέντε άνθρακα. Και η ριβόζη βρίσκεται στο μόριο του RNA.

Η οργανική χημεία ασχολείται με τη μελέτη των νουκλεϊκών οξέων. Τα θέματα για έρευνα υπαγορεύονται επίσης από την ιατρική. Οι κώδικες DNA κρύβουν πολλές γενετικές ασθένειες που οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη ανακαλύψει.