Образование в России / История / Мономерами молекул каких органических веществ являются. Малые молекулы, их особенности и биологическое значение

Мономерами молекул каких органических веществ являются. Малые молекулы, их особенности и биологическое значение

25.11.2023

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 +"

Цель урока: расширить знания учащихся о природных высокомолекулярных веществах – белках, изучить их строение, классификацию и свойства.

Задачи:

образовательные : формирование понятия о белках на основе строения и свойств; рассмотрение их биологической роли; формирование общебиологических понятий;
развивающие : развитие логического мышления учащихся, общеучебных умений сравнивать, обобщать знания по теме «Белки»; развитие любознательности, познавательного интереса к рассматриваемой теме;
воспитательные : формирование научного мировоззрения школьников при изучении темы; экологическое воспитание; воспитание бережного отношения к учебному предмету – биологии.

Новые знания: органические вещества, входящие в состав клетки; белки; полимеры; ферменты; антитела; антигены.

Опорные знания: неорганические вещества, входящие в состав клетки; вода; диполь; полярность; гидролиз; минеральные соли; буферность.

Форма проведения: урок

Методы проведения: объяснительно-иллюстративный; репродуктивный, частично-поисковый.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование и материалы: мультимедийный проектор, презентация (у автора), тестовые задания.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация чувственного опыта и опорных знаний учащихся.

– Ребята, а сейчас я вам задам вопросы, для того чтобы посмотреть как вы усвоили материал прошлого урока.

– Что такое углеводы? Каково их содержание в животных и растительных клетках?

(Углеводы – органические вещества с общей формулой C n (H 2 O) m . У большинства углеводов число молекул воды вдвое превышает количество атомов углерода, поэтому они и были названы углеводами. В животной клетке углеводов содержится 1-2%, иногда 5%, в растительных же клетках их содержание в некоторых случаях достигает 90% сухой массы (клубни картофеля, семена и т.д.)

– Какие функции выполняют углеводы?

(Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Например, целлюлоза образует стенки растительных клеток и т.д. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служат резервом пищи и энергии.)

– Что из себя представляют липиды? Перечислите функции, характерные им.

(Липиды – нерастворимые в воде органические вещества, отличающиеся большим разнообразием. Самые распространенные из липидов, встречающихся в природе, – нейтральные жиры. Их принято делить на жиры и масла. Функции: 1) энергетическая; 2) строительная; 3) транспортная; 4) структурная.)

– Ребята, а сейчас выполните небольшой тест :

I. Выберите один правильный ответ.

Липиды растворяются в эфире, но не растворяются в воде, так как они
а) являются полимерами
б) состоят из мономеров
в) гидрофобны
г) гидрофильны

Медведи во время продолжительного зимнего сна необходимую для жизни воду получают за счет
а) расщепления белков
б) талого снега
в) окисления жира
г) окисления аминокислот

Запасным углеводом в животной клетке является
а) хитин
б) целлюлоза
в) крахмал
г) гликоген

II. Выберите три правильных ответа их шести.

Какие углеводы относятся к моносахаридам?
а) рибозу
б) глюкозу
в) целлюлозу
г) фруктозу
д) крахмал
е) гликоген

Жиры в организме животных и человека
а) расщепляются в кишечнике
б) участвуют в построении мембран клетки
в) откладываются в запас в подкожной клетчатке, в области почек, сердца
г) превращаются в белки
д) расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот
е) синтезируются из аминокислот

(Ответы: 1 – в; 2 – в; 3 – г; 4 – а, б, г; 5 – б, в, д)

III. Мотивация учебной деятельности школьников.

Учитель для начала зачитывает стих.

Меняя каждый миг свой образ прихотливый,
Капризна, как дитя, и призрачна, как дым,
Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой,
Великое смешав с ничтожным и смешным…

Что такое жизнь? Этот вопрос волновал людей всегда. В течение веков копились наблюдения, проводились исследования, рождались и умирали теории. Пожалуй, ни одно естественнонаучное явление не вызывало такой острой борьбы мировоззрений, как проблема живого. А причина этой борьбы – в самом объекте, его уникальности, неповторимости и сложности.
Постепенно было накоплено достаточно экспериментального материала, чтобы дать следующее определение жизни: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным методом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ, прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка». (Ф.Энгельс).

Современная наука представляет жизнь как переплетение сложнейших химических процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами. Следует подчеркнуть, что отдельные очищенные белки не имеют характерных признаков живого. Поэтому в поиске ответа на вопрос «Что такое жизнь?» нужно раскрыть тайну веществ, лежащих в ее основе, то есть ответить на вопрос «Что такое белок?»

IV. Сообщение темы, цели и задач урока.

Тема: Белки

Цель: Расширить знания о природных высокомолекулярных веществах – белках, изучить их строение и свойства.

V. Первичное восприятие и осознание учащимися нового материала.

Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. не синтезируются в организме, поэтому их поступление в организм обязательно вместе с пищей.

В организме человека встречается 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Молекулы белков могут быть спиралевидными, складчатыми или шарообразными.

Впервые белковую молекулу изучил и установил, что она состоит из аминокислот – Я.Беккори.

Белки же, в свою очередь, имеют сложное строение. Различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры белковой молекулы.

Первичная структура – последовательность чередования аминокислотных остатков в белковой молекуле (линейное расположение).

Вторичная структура – закручивание первичной структуры белка в спираль.

Третичная структура – упаковка закрученной спирали в конфигурацию в виде клубка.

Четвертичная структура – несколько третичных структур (клубков), объединенных в одно целое.

Белки выполняют следующие функции :

1) строительная функция – белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.

2) каталитическая функция – ускоряют протекание реакций в организме.

3) двигательная функция – специальные сократительные белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы.

4) транспортная функция – заключается в присоединении химических элементов или биологически активных веществ и переносе их к различным тканям и органам тела.

5) защитная функция – особые белки антитела (образованы в лейкоцитах) связывают и обезвреживают несвойственные организму вещества – антигены.

6) энергетическая функция – при расщеплении 1 г. белка выделяется 17 кДж энергии.

Существую цветные реакции на белки:

1) ксантопротеиновая реакция

2) биуретовая реакция

Также, белкам свойственен такой процесс, как денатурация. Денатурация – нарушение природной структуры белка под действием нагревания или химических реагентов. Денатурированный белок теряет свои биологические свойства.

VI. Осмысление внутренних закономерностей, связей между изучаемыми предметами в процессе мыслительной работы и выполнения познавательных заданий.

– Ребята, перед вами представлен текст, который содержит ошибочную информацию. Ваша задача – выявить допущенные ошибки. При этом не забываем, что работаем индивидуально. (слайд 18)

Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. синтезируются в организме и их поступление в организм не обязательно вместе с пищей.
Белки, взаимодействуя с азотной кислотой, дают фиолетовое окрашивание . Данная реакция называется ксантопротеиновой реакцией. Вторичная структура белков – это чередование аминокислот в линейной структуре. Денатурация – процесс изменения цвета белковой молекулы . Содержание белка в яйце меньше , чем в молоке и молочных продуктах. При варке белок не меняет свой цвет.

VII. Обобщение и систематизация изученных на уроке понятий и ранее усвоенных знаний.

– Итак, ребята, вы уже можете, изучив сегодняшнюю тему, выполнить небольшой тест:

ТЕСТ для проверки:

Какая структура белка закручена в спираль?
А) первичная;
Б) вторичная;
В) третичная;
Г) четвертичная.

Какое количество энергии выделяется при расщеплении 1 г белка?
А) 25 кДж;
Б) 38 кДж;
В) 18 кДж;
Г) 17 кДж.

Какое окрашивание белков дает биуретовая реакция?
А) фиолетовое;
Б) зеленое;
В) желтое;
Г) 17 белое.

Сколько незаменимых аминокислот существует?
А) 10;
Б) 8;
В) 20;
Г) 5.

Что такое денатурация?
А) нарушение природной структуры белка под действием нагревания или химических реагентов;
Б) процесс изменения цвета белковой молекулы;
В) цветная реакция на белки;
Г) процесс восстановления природной структуры белка.

Разнообразие белков обусловлено входящими в их состав различными:
А) нуклеотидами;
Б) аминокислотами;
В) липидами;
Г) нуклеиновыми кислотами.

Четвертичная структура молекулы белка образуется в результате взаимодействия:
А) участков одной белковой молекулы по типу связей;
Б) нескольких полипептидных нитей;
В) участков одной белковой молекулы за счет водородных связей;
Г) белковой глобулы с мембраной клетки.

Способность молекул белка соединяться с другими веществами и переносить их в клетке или организме лежит в основе функции:
А) транспортной;
Б) каталитической;
В) сигнальной;
Г) энергетической.

Какие белковые вещества синтезируются в организме в ответ на появление в нем чужеродных тел и веществ?
А) углеводы;
Б) ферменты;
В) антитела;
Г) гормоны.

Ферменты выполняют функцию:
А) структурную;
Б) каталитическую;
В) сократительную;
Г) энергетическую.

(Ответы: 1. Б; 2. Г; 3. А; 4. Б; 5. А; 6. Б; 7. Б; 8. А; 9. В; 10. Б)

VIII. Подведение итогов урока.

– Ребята, наш урок подходит к концу. И я бы хотела услышать вывод к нашему сегодняшнему уроку.

Вывод: Расширили знания о природных высокомолекулярных веществах – белках, изучили их строение и свойства.

– В целом, урок прошел очень хорошо. Вы неплохо поработали, проявили активность и самостоятельность. Молодцы!

IX. Домашнее задание.

Вопросы 1-4 на стр. 112 (устно)

Составить кроссворд на тему «Углеводы. Липиды. Белки»

Использованная литература:

Каменский А.А. и др. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учебник для 9 класса. 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002. – 304с.
Мамонтов С.Г. Биология. Общие закономерности. 9 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений / С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2003. – 288с.: ил.
Пономарева И.Н., Корнилова О.А. Основы общей биологии. 9 кл.: 2-е изд. – М.: Дрофа, 2000.

Белки – это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки синтезируются в живых организмах и выполняют в них определенные функции.
В состав белков входят атомы углерода, кислорода, водорода, азота и иногда серы.

Мономеры белков – аминокислоты – вещества, имеющие в своем составе неизменяемые части аминогруппу NH2 и карбоксильную группу СООН и изменяемую часть – радикал. Именно радикалами аминокислоты отличаются друг от друга. Аминокислоты обладают свойствами кислоты и основания (они амфотерны ), поэтому могут соединяться друг с другом. Их количество в одной молекуле может достигать нескольких сотен. Чередование разных аминокислот в разной последовательности позволяет получать огромное количество различных по структуре и функциям белков.

В белках встречается 20 видов различных аминокислот, некоторые из которых животные синтезировать не могут. Они получают их от растений, которые могут синтезировать все аминокислоты. Именно до аминокислот расщепляются белки в пищеварительных трактах животных. Из этих аминокислот, поступающих в клетки организма, строятся его новые белки.

Структура белковой молекулы – ее аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности молекулы, которая должна умещаться в различных отделах и органоидах клетки, причем не одна, а вместе с огромным количеством других молекул.

1.Последовательность аминокислот в молекуле белка образует его первичную структуру . Она зависит от последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК (гене), кодирующем данный белок. Соседние аминокислоты связаны пептидными связями , возникающими между углеродом карбоксильной группы одной аминокислоты и азотом аминогруппы другой аминокислоты.
2.Длинная молекула белка сворачивается и приобретает сначала вид спирали – вторичная структура белковой молекулы. Между СО и NH – группами аминокислотных остатков соседних витков спирали, возникают водородные связи , удерживающие цепь.
3.Молекула белка сложной конфигурации в виде глобулы (шарика), приобретает третичную структуру . Прочность этой структуры обеспечивается гидрофобными, водородными, ионными и дисульфидными S-S связями.
4.Некоторые белки имеют четвертичную структуру , образованную несколькими полипептидными цепями (третичными структурами). Четвертичная структура так же удерживается слабыми нековалентными связями – ионными, водородными, гидрофобными .

Однако прочность этих связей невелика и структура может быть легко нарушена. При нагревании или обработке некоторыми химическими веществами белок подвергается денатурации и теряет свою биологическую активность.

Нарушение четвертичной, третичной и вторичной структур обратимо. Разрушение первичной структуры необратимо.
Белки имеют видовую специфичность : каждый вид организмов обладает белками, не встречающимися у других видов.

Таблица. Образование структур (уровня пространственной организации) белков.

Функции белков .

Каталитическая (ферментативная ) – белки ускоряют все биохимические процессы, идущие в клетке: расщепление питательных веществ в пищеварительном тракте, участвуют в реакциях матричного синтеза. Каждый фермент ускоряет одну и только одну реакцию (как в прямом, так и в обратном направлении). Скорость ферментативных реакций зависит от температуры среды, уровня ее рН, а также от концентраций реагирующих веществ и концентрации фермента.
Транспортная – белки обеспечивают активный транспорт ионов через клеточные мембраны, транспорт кислорода и углекислого газа, транспорт жирных кислот.
Защитная – антитела обеспечивают иммунную защиту организма; фибриноген и фибрин защищают организм от кровопотерь.
Структурная – одна из основных функций белков. Белки входят в состав клеточных мембран; белок кератин образует волосы и ногти; белки коллаген и эластин – хрящи и сухожилия.
Сократительная – обеспечивается сократительными белками – актином и миозином.
Сигнальная – белковые молекулы могут принимать сигналы и служить их переносчиками в организме (гормонами). Следует помнить, что не все гормоны являются белками.
Энергетическая – при длительном голодании белки могут использоваться в качестве дополнительного источника энергии после того, как израсходованы углеводы и жиры.

Таблица. Основные функции белков и пептидов.

Тематические задания.

Часть А

А1 . Последовательность аминокислот в молекуле белка зависит от:
1) структуры гена
2) внешней среды
3) их случайного сочетания
4) их строения

А2 . Человек получает незаменимые аминокислоты путем
1) их синтеза в клетках
3) приема лекарств
2) поступления с пищей
4) приема витаминов

А3 . При понижении температуры активность ферментов
1) заметно повышается
2) заметно понижается
3) остается стабильной
4) периодически изменяется

А4 . В защите организма от кровопотерь участвует
1) гемоглобин
2) коллаген
3) фибрин
4) миозин

А5 . В каком из указанных процессов белки не участвуют?
1) обмен веществ
2) кодирование наследственной информации
3) ферментативный катализ
4) транспорт веществ

А6 . Укажите пример пептидной связи:

Часть В

В1 . Выберите функции, характерные для белков
1) каталитическая
2) кроветворная
3) защитная
4) транспортная
5) рефлекторная
6) фотосинтетическая

В2 .
Установите соответствие между структурой белковой молекулы и ее особенностями

Часть С

С1 . Почему продукты хранят в холодильнике?
С2 . Почему продукты, подвергшиеся тепловой обработке, хранятся дольше?
СЗ . Объясните понятие «специфичность» белка, и какое биологическое значение имеет специфичность?
С4 . Прочитайте текст, укажите номера предложений, в которых допущены ошибки и объясните их.
1) Большая часть химических реакций в организме катализируется ферментами.
2) Каждый фермент может катализировать множество типов реакций.
3) У фермента есть активный центр, геометрическая форма которого изменяется в зависимости от вещества, с которым фермент взаимодействует.
4) Примером действия фермента может быть разложение мочевины уреазой.
5) Мочевина разлагается на двуокись углерода и аммиак, которым пахнет кошачий лоток с песком.
6) За одну секунду уреаза расщепляет до 30000 молекул мочевины, в обычных условиях на это потребовалось бы около 3 млн. лет.

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