|
|
Особенности хим.строения живых организмов. Биологическое значение некоторых химических элементов( биоэлементы, иерархия клеточной организации).4.1.. Состав химических элементов живых систем отличаются от химических элементов земной коры. В земной коре O,Si,Al,Na,Fe,K,в живых организмах H,O,C,N. Всех других элементов менее 1%. В любом живом организме можно найти все элементы окружающей среды, правда, в разном количестве. Однако это не означает, что они необходимы. Необходимы 20 химических элементов – тех, без которых живая система обойтись не может. В зависимости от окружающей среды и обмена веществ набор этих веществ разный. Некоторые химические элементы входят в состав всех живых организмов (универсальные химические элементы) H,C,N,O.Na,Mg,P,S,Ca,K,Cl,Fe,Cu,Mn,Zn, B,V,Si,Co,Mo. Кремнийвходит в состав мукополисахаридов соединительной ткани. В состав живых организмов входят 4 элемента, которые удивительно подошли для выполнения функций живого: О,С,Н,N. Они обладают общим свойством: они легко образуют ковалентные связи посредством спаривания электронов. Атомы С обладают свойством: могут соединяться в длинные цепи и кольца, с которыми могут связываться другие химические элементы. Соединений С очень много. Ближе всего к углероду кремний, но С образует СО2, который широко распространен в природе и доступен всем, а оксид кремния - элемент песка (нерастворим). Макромолекулы – нуклеиновые кислоты, белки, полипептиды, липиды, полисахариды – полимеры, образованные мономерами, соединенными ковалентными связями. Любой живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов – С,О,Н,Р,N,S – биоэлементы (биогенные элементы). Все живые организмы используют общие материалы для жизнедеятельности. Используются около 120 (20 аминокислот, 5 азотистых оснований, 4 класса липидов, малых молекул – простых кислот, воды, фосфатов – 70). Это продукты химической эволюции (органические соединения живых систем и компоненты неживой материи). Биоэлементы подразделяются на две группы: Минеральные элементы, н азываемые также биоэлементами, в организме человека играют важную роль: Макромолекулы – нуклеиновые кислоты, белки, полипептиды, липиды, полисахариды – полимеры, образованные мономерами, соединенными ковалентными связями. Любой живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов – С,О,Н,Р,N,S – биоэлементы (биогенные элементы). 4.2. Иерархическая система. Иерархической называется система, в которой части,или элементы,расположены в порядке от низшего к высшего. Иерархический принцип позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления. Самые крупные компоненты эукариотических клеток, органеллы, построены из более мелких субструктур - надмолекулярных ансамблей, а те в свою очередь из макромолекул. Например, в одной из органелл-клеточном ядре присутствует несколько типов надмолекулярных ансамблей, таких, как мембраны, хроматин и рибосомы. Каждый такой надмолекулярный ансамбль состоит из макромолекул; в хроматине, например, содержатся ДНК, различные белки и небольшое количество РНК. Каждая макромолекула в свою очередь состоит из небольших строительных блоков. В белках, нуклеиновых кислотах и полисахаридах отдельные строительные блоки соединены друг с другом ковалентными связями, тогда как в надмолекулярных ансамблях (в рибосомах, мембранах или хроматине) объединение макромолекул происходит при помощи значительно более слабых взаимодействий. К таким взаимодействиям относятся, в частности, водородные связи, энергия которых составляет всего лишь несколько килокалорий, тогда как энергия ковалентных связей достигает 80-100 ккал/моль. В рибосомах, представляющих собой характерные и специфические трехмерные комплексы, молекулы белков и РНК связаны друг с другом благодаря точному соответствию их структур и образованию многочисленных слабых связей (например, водородных), которые, однако, в совокупности оказываются достаточно сильными (рис. 3-14). Хотя молекулы, играющие роль строительных блоков, очень малы по сравнению с клетками и органеллами, они могут влиять на форму и функции этих гораздо более крупных структур. Так, при генетическом заболевании человека - серповидноклеточной анемии в эритроцитах больных обнаруживаются дефектные молекулыгемоглобина, осуществляющего перенос кислорода. Это обусловлено тем, что при синтезе молекул гемоглобина, состоящих почти из 600 аминокислотных остатков, два из них заменяются на другие. Столь незначительное структурное изменение крошечного участка молекулы гемоглобина приводит к нарушению его нормальных функций: эритроциты больных приобретают неправильную форму и утрачивают способность нормально функционировать. Этот пример показывает, что размеры, форма и биологические функции не только макромолекул, но и целых клеток могут зависеть от размеров и формы их элементарных структурных компонентов.
Биологическая роль воды. Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Именно поэтому следует сказать несколько слов о ее химических и физических свойствах. Свойства эти довольно необычны и обусловлены главным образом малыми размерами молекул воды, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы («полюс») несет небольшой положительный заряд, а другой — отрицательный. Такую молекулу называют диполем. У атома кислорода способность притягивать электроны выражена сильнее, чем у водородных атомов, поэтому атом кислорода в молекуле воды стремится оттянуть к себе электроны двух водородных атомов. Электроны заряжены отрицательно, в связи с чем атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд, а водородные атомы — положительный. В результате между молекулами воды возникает слабое электростатическое взаимодействие и, поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы «склеиваются». Эти взаимодействия, более слабые, чем обычные ионные или ковалентные связи, называются водородными связями. Водородные связи постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в толще воды. И хотя это слабые связи, но их совокупный эффект обусловливает многие необычные физические свойства воды. Учитывая данную особенность воды, мы можем теперь перейти к рассмотрению тех ее свойств, которые важны с биологической точки зрения. Биологическое значение воды Вода как растворитель. Вода — превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, —ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга. В растворе молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, так что реакционная способность вещества возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, отталкиваются водой и в ее присутствии обычно притягиваются друг к другу, иными словами, неполярные вещества гидрофобны (гидрофобный — водоотталкивающий). Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в формировании мембран, а также в определении трехмерной структуры многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов. Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.   ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
