Какво ще научите тук?
Химичен състав на живата материя. Химични елементи. Неорганични съединения. Органични съеднинения. Хетеробиополимери (ДНК, РНК, белтъци) – структура и функция.
Къде можете да прочетете повече?
- в българския учебник „Биология и здравно образование“ за девети клас с автори: Майя Маркова, Донка Николова, Ренета Петкова;
- в македонския учебник „Биологија“ за втора година с автори: Живко Сековски, Славица Сековска.
Речник
- белтък/белтъци – белковини или протеини
- вещество/а – супстанција
- въглехидрати – јаглехидрати
- напрежение – тензија
- съединения – соединенија
- състояние – состојба
Определения
- Биогенни елементи – елементи, пораждащи живот
- Биополимери - химични съединения с голяма молекулна маса, които са изградени от многократно повтарящи се мономери
Най-важното, което трябва да зная
Химичен състав на живата материя. Химични елементи.
Повечето химични елементи, които изграждат литосферата, хидросферата и атмосферата, се откриват и в биосферата. В клетката се съдържат над 60 химични елемента от всичките 118 познати на човека и включени в таблицата на Д. Менделеев. Според процентното съдържание в клетката химичните елементи се групират на макроелементи и микроелементи. В най-големи количества са макроелементите въглерод, водород, кислород и азот. Те съставляват над 96% от масата на организмите. Тези четири елемента заедно с фосфора и сярата се наричат биогенни – елементи, пораждащи живот. Освен тях в клетките присъстват и макроелементите Na, Cl, K, Ca, Mg, Fe. Микроелементи са Zn, Cu, Se, Mn, Mo, I, Co. Те са съставки на различни белтъци, витамини, хормони.
Неорганични съединения. Органични съеднинения.
Неживата природа е изградена само от неорганични съединения. Специфичните особености на живите системи ми се дължат на характерните за тях органични съединения. Неорганичните съединения в клетката са водата (има високо повърхностно напрежение, висок топлинен капацитет и е добър разтворител на различни вещества) и минералните соли (предимно в разтворено състояние, под форма на йони, напр. Na+, K+, Ca2+). Органичните съединения в клетката биват: малки органични молекули и големи органични молекули (макромолекули). Част от малките органични молекули служат като мономери за изграждане на макромолекулите. Макромолекулите в клетката са четири основни групи: белтъци, нуклеинови киселини, въглехидрати и липиди. Те са изградени съответно от аминокиселини, нуклеотиди, монозахариди и глицерол с висши мастни киселини.
Химични съединения с голяма молекулна маса, които са изградени от многократно повтарящи се мономери се наричат биополимери. Биополимери в клетката са белтъците, нуклеиновите киселини и полизахаридите (група въглехидрати). Според това дали са изградени от различни или от еднакви мономери, се разделят на хетерополимери и хомополимери.
Хетеробиополимери (ДНК, РНК, белтъци) – структура и функция.
Всички белтъци и нуклеинови киселини са хетерополимери. В молекулите на белтъците и нуклеиновите киселини мономерите се редуват непериодично и затова са носители на информацията.
Белтъци – най-застъпени биополимери в клетката, образуват около 50% от сухото ѝ вещество. Мономери на белтъците са аминокиселините. Всяка аминокиселина съдържа амино група с алкален характер и карбоксилна група с киселинен характер. В изграждането на белтъците участват 20 аминокиселини. Всички те са α-аминокиселини т.е. –NH2, -COOH са свързани с един и същ въглероден атом. Този С-атом е свързан с трета група, наречена странична група или радикал (R). Радикалите придават индивидуалност на аминокиселините. Между аминокиселините се образува т.н. пептидна връзка. Последователно свързване на голям брой аминокиселини води до образуване на полипептидна верига. Белтъчната молекула се състои от една или няколко полипептидни молекули. Белтъците са хетеробиополимери, изградени от полипептидни вериги; техни мономери са 20 вида аминокиселини. В пространствената структура на белтъците се различават четири степени на усложняване: първична, вторична, третична и четвъртична структура. Белтъците притежават свойството денатурация. Някои са разтворими, а други неразтворими във вода. Белтъците имат разнообразни функции:
- структурна – изграждат клетките, срещат се и в междуклетъчното вещество
- каталитична – изграждат ензимите
- регулаторна – регулират различни процеси
- рецепторна – распознават сигнални молекули
- защитна – осъщестяват имунна и пасивна защита
- транспортна – пренасят вещества
- двигателна – движат клетката и нейни части
- запасна – съхраняват аминокиселини и енергия
Нуклеинови киселини
Мономери на нуклеиновите киселини са нуклеотидите – органични съединения с ниска молекулна маса, съставени от три по-малки молекули: монозахарид (пентоза), азотна база и фосфорна киселина. Азотните бази биват две групи: пуринови (големи) бази – аденин и гуанин, и пиримидинови (малки) - тимин, урацил и цитозин. В една полимерна верига съответно участват четири от тези бази. Азотните бази се свързват помежду си с водородни връзки. Специфичното свързване между базите се нарича правило за комплементарност. Нуклеотидите могат да се свързват помежду си с ковалентни връзки, наречени фосфодиестерни връзки (възникват между пентозата на един нуклеотид и фосфатен остатък на друг нуклеотид). Така се образува полинуклеотидна верига. В зависимост от вида на полинуклеотидните вериги различаваме два основни вида нуклеинови киселини:
Рибонуклеинова кисенина (РНК). Молекулата на РНК е едниверижна и линейна. Представлява рибонуклеотидна верига. Дължината и молекулната маса й са по-малки от тези на ДНК веригите. РНК пренася наследствената информация до белтъците, които я реализират. Видове РНК:
а) мРНК (матрична РНК) – служи като матрица за белтъчен синтез в рибозомите. Синтезира се върху ДНК верига, при което в нея се презаписва информацията от ДНК. Затова тази РНК се нарича още информационна РНК (иРНК). Съставлява около 2% от клетъчната РНК.
б) рРНК (рибозомна РНК) – Свързва се с белтъци и изгражда рибозомите, в които протича белтъчния синтез. Свставлява до 83% от клетъчната РНК.
в) тРНК (транспортна РНК) – транспортира аминокиселините до рибозомите, за да бъдат поставени на съответното им място в полипептидната верига. Съставлява около 15% от клетъчната РНК.
Дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК). Молекулата на ДНК представлява двойна спирала. Съставена е от две дълги комплементарни дезоксирибонуклеотидни вериги, които са свързани по дължината си с водородни връзки и са нагънати заедно заедно във вид на спирала. Веригите са антипаралелни. Структурата на ДНК молекулата обуславя нейните генетични функции. Нуклеотидната последователност в ДНК молекулите е специфична за всеки биологичен вид и всеки индивид. ДНК съхранява и предава в поколенията наследствената информация. ДНК молекулите в ядрата на еукариотните клетки са линейни, доколко в прокариотните клетки, както и тези в митохондриите и хлоропластите имат пръстеновидна форма (двата им края са свързани и образуват пръстен).