Лекции по биохимии (стр. 9 из 26)
Таким образом, каждый следующий остаток в молекуле целлюлозы повернут относительно предыдущего на 180°. Именно это и отличает молекулы целлюлозы от молекул крахмала и позволяет изготавливать из целлюлозы футболки, которые мы все носим. Футболки из целлюлозы можно приобрести как в магазинах, так и имеется возможность получить футболки почтой России. Практически все футболки изготовлены из хлопка, который и состоит из целлюлозы особой формы.
В целлюлозе заключено около 50% углерода, находящегося в растениях, и по общей своей массе целлюлоза на Земле занимает первое место среди всех органических соединений. Практически всю целлюлозу поставляют растения, хотя она встречается также у некоторых низших беспозвоночных и у примитивных групп грибов.
Такое большое количество целлюлозы на Земле, обусловлено тем, что у всех растений из нее построены клеточные стенки: в среднем 20—40% материала клеточной стенки составляет именно целлюлоза. Строение молекул целлюлозы делает их как нельзя лучше приспособленными для этой роли. Они представляют собой длинные цепи — приблизительно из 10 000 остатков глюкозы. Эти цепи, в которых остатки глюкозы соединены бета-1,4-связями, прямолинейны в отличие от цепей крахмала, альфа-1,4-связи которых делают их способными изгибаться и свертываться.
Из каждой такой цепи выступает наружу множество —ОН-групп. Эти группы направлены во все стороны и образуют водородные связи с соседними цепями, что обеспечивает жесткое поперечное сшивание всех цепей. По 60—70 цепей объединены друг с другом в микро фибриллы, а последние в свою очередь собраны в пучки, т. е. в более крупные структуры, называемые макро фибриллами.
Прочность на разрыв при таком строении чрезвычайно велика (некоторое представление об этом дает испытание на разрыв такого материала, как хлопок, состоящего почти полностью из целлюлозы). В клеточной стенке слои целлюлозных макро фибрилл погружены в цементирующий матрикс, состоящий из других полисахаридов, что придает всей структуре еще большую прочность.
Таким образом, растительные клетки одеты оболочкой, состоящей из нескольких слоев целлюлозы. Она предохраняет их от разрыва, когда внутрь под действием осмотических сил поступает вода, и она же в какой-то мере определяет их форму, поскольку направление, в котором может растягиваться клетка, зависит от того, как располагаются в клеточной стенке целлюлозные слои.
С поступлением воды клетка растягивается и внутри нее нарастает давление — клетка становится тургесцентной. У растений, лишенных древесины, именно тургесцентные клетки обеспечивают растению опору. При всей своей прочности слои целлюлозы легко пропускают воду и растворенные в ней вещества — свойство, весьма существенное для активно функционирующих растительных клеток.
Помимо того что целлюлоза является одним из структурных компонентов растительных клеточных стенок, она служит также и пищей для некоторых животных, бактерий и грибов. Фермент целлюлоза, расщепляющий целлюлозу до глюкозы, сравнительно редко встречается в природе. Поэтому большинство животных, в том числе и человек, не могут использовать целлюлозу, хотя она представляет собой практически неисчерпаемый и потенциально очень ценный источник глюкозы. Однако у жвачных животных, например у коровы, в кишечнике обитают в качестве симбионтов бактерии, которые переваривают целлюлозу. Чрезвычайное обилие целлюлозы в природе и сравнительно медленный ее распад важны в экологическом плане, ибо они означают, что большое количество углерода остается «запертым» в этом веществе, а между тем углерод абсолютно необходим всем живым организмам. Промышленное значение целлюлозы огромно. Из нее изготовляют, в частности, хлопчатобумажные ткани, бумагу, клейкую ленту на бумажной основе и т. п..
6. Приведите примеры гетеро полисахаридов и охарактеризуйте их биологическую роль.
Полисахариды, в структуре которых характерно наличие двух или более типов моно мерных звеньев, носят название гетеро полисахаридов.
Принято считать, что, поскольку гетеро полисахариды чаще состоят только из двух различных мономеров, расположенных повторяющимся образом, они не являются информационными молекулами.
Важнейшие представители гетеро полисахаридов в органах и тканях животных и человека – гликозаминогликаны (мукополисахариды). Они состоят из цепей сложных углеводов, содержащих аминосахара и уроновые кислоты.
. Строение некоторых сложных полисахаридов (гликозамино-гликанов).
Протеогликановый агрегат (схема).
Единая длинная молекула гиалуро-ната (1) нековалентно связана со многими молекулами белка (2), каждая из которых содержит кова-лентно связанные молекулы хонд-роитинсульфата (3) и кератансуль-фата (4).Различают шесть основных классов гликозаминогликанов. Каждый из гликозаминогликанов содержит характерную для него повторяющуюся дисахаридную единицу; во всех случаях (кроме кератансульфатов) эта единица содержит либо глюкуроновую, либо идуроновую кислоту. Все гликозаминогликаны, за исключением гиалуроновой кислоты, содержат остатки моносахаридов с О- или N-сульфатной группой. Гликозаминогликаны значительно различаются по размерам, их молекулярные массы в пределах от 104 Да для гепарина до 107 Да для гиалуроновой кислоты.Выделенные индивидуальные гликозаминогликаны могут содержать смесь цепей различной длины (рис.1). Гликозаминогликаны как основное скрепляющее вещество связаны со структурными компонентами костей и соединительной ткани. Их функция состоит также в удержании большой массы воды и в заполнении межклеточного пространства. Иными словами, гликозаминогликаны – основной компонент внеклеточного вещества – жела-тинообразного вещества, заполняющего межклеточное пространство тканей. Они также содержатся в больших количествах в синовиальной жидкости – это вязкий материал, окружающий суставы, который служит смазкой и амортизатором. Поскольку водные растворы гликозаминогликанов гелеобразны, их называют мукополисахаридами. Наконец, если цепи гликозаминогликана присоединены к белковой молекуле, соответствующее соединение называют протеогликаном. Протеогликаны образуют основное вещество внеклеточного матрикса. В отличие от простых гликопротеинов, которые содержат только несколько процентов углеводов (по массе), протеогликаны могут содержать до 95% (и более) углеводов (рис. 2).
Тема 4. Липиды.
1. Строение и свойства простых липидов.
Молекулы простых липидов состоят из спирта, жирных кислот, сложных - из спирта, высокомолекулярных жирных кислот, возможны остатки фосфорной кислоты, углеводов, азотистых оснований и др.
Молекула простых липидов не содержит атомов азота, фосфора, серы. К ним относят производные) одноатомных (высших с 14—22 атомами углерода) карбоновых кислот и одно- и многоатомных спиртов (в первую очередь трех атомного спирта — глицерина). Наиболее важными и распространенными представителями простых липидов являются ацил глицерины. Широко распространены воски.
Ацилглицерины (глицериды) — сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных карбоновых кислот. Они составляют основную массу липидов (иногда до 95—96 %) и именно их называли маслами и жирами.
Восками называют сложные эфиры высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот и одноосновных высокомолекулярных (с 18-30 атомами углерода) спиртов, входящие в состав липидов:
Они широко распространены в природе, покрывая тонкислоем листья, стебли, плоды растений, предохраняя их от смачивания водой, высыхания, действия микроорганизмов. Содержание их в зерне и плодах невелико. В оболочках семян подсолнечника содержится 0,2 % восков от массы оболочки, в семей сои — 0,01, риса — 0,05 %.
2.Напишите общую формулу жира.
де R1, R2 и R3 - радикалы (иногда - различных) жирных кислот.
3. Напишите формулы предельных жирных кислот: лауриновой, миристиновой, пальмитиновой и стеариновой.
Лауриновая - С11Н23COOH;
Миристиновая - С13Н27COOH;
Пальмитиновая - CH3(CH2)14COOH;
Стеариновая - CH3(CH2)16COOH.
4. Напишите формулы непредельных жирных кислот: пальмитолеиновая, олеиновой, линолевой, линоленовой, арахидоновой.
Пальмитолеиновая - С15Н29СOOH;
Олеиновая - С17Н33СOOH;
Линолевая - С17Н31COOH;
Линоленовая - С17Н28COOH;
Арахидоновая - С19Н31COOH;
5. Приведите формулы восков: спермацета и пчелиного воска.
Спермацет - С15Н31СООС16Н33;
Пчелиный - смесь сложных эфиров (72%), насыщенных неразветвленных углеводородов С21—С35 (12-15%) и карбоновых к-т С16—С36 (15%), относит. кол-ва к-рых зависят от условий питания пчел и др. факторов. Получают переработкой сот, обрезков вощины и восковых наростов в ульях.
6. Рассмотрите строение стиролов и стеринов.
Стирол представляет собой бесцветную жидкость—мономер, содержащий альдегиды и кетоны, образующиеся из стирола на воздухе, имеет едкий резкий запах. Температура кипения стирола + 145°С, температура замерзания —31°С, критическая температура + 373°С. Скрытая теплота испарения 365 Дж/г, вязкость 0,78 Па с, плотность 906 кг/м3, молекулярная масса 104.
Стерины представляют собой гидроароматические спирты сложного строения, относимые к группе не омыляемых веществ нейтрального характера.
7. Опишите физиологическую роль холестерина и желчных кислот.