Біологічні молекули

Биологические молекулы

Биологические молекули мають модульне будова. До важливих класів біологічних молекул ставляться білки, вуглеводи, ліпіди і нуклеїнові кислоти. Безліч інших молекул у клітині грають роль «енергетичної валюты».

Жизнь — таємнича, складна, загадкова — нічим іншим як сукупність досить великих молекул і досить простих хімічних реакцій. Якби вам знадобилося конструювати великі молекули, ви пішли би за одного з двох шляхів. Або, як в кустарному ювелірному справі, ви почали будувати кожну молекулу «від початку», проробляючи щоразу унікальну роботу. Або — був цей шлях використовують у сучасних будівельних технологіях — ви виготовили набір простих молекул, із яких збирати найрізноманітніші молекули більшого розміру, поєднуючи модулі тим чи іншим чином. Виявляється, саме таке модульне будова мають біологічні молекули. Відповідно до теорії еволюції, так і повинен був бути найпростішим шлях до великим молекулам, оскільки на початку еволюційного процесу потреба у конструюванні дуже складних молекул була відсутня. Згодом ж могли додаватися нові модулі, розширюючи колекцію великих різнорідних елементів, що цілком відповідає духу эволюции.

Белки

Основной структурної одиницею білків є молекули амінокислот. Щоб осягнути, що таке амінокислота, уявіть собі сукупність атомів, в яких від однієї боку назовні виступає водень, з іншого — з'єднані між собою кисень і водень, а посередині розташовані різноманітні інші компоненти. Приблизно так як намистини нанизуються на нитку, з цих амінокислот збираються білки — іон водню (М+) однієї амінокислоти об'єднується з іоном гидроксила (ВІН-) інший амінокислоти із заснуванням молекули води. (Уявіть, як і кожен раз при поєднанні двох амінокислотних молекул з-поміж них пробіга крапелька води.) Серед білків найважливішу роль грають белки-ферменты (див. Каталізатори і ферменти), регулюючі хімічні реакції у клітинах; але білки також є важливими структурними компонентами живих організмів. Наприклад, ваші волосся і нігті складаються з белков.

Углеводы

Углеводы містять кисень, водень і вуглець у відсотковому співвідношенні 1:2:1. Багато живих системах молекули вуглеводів виконують роль джерел енергії. Однією з найважливіших вуглеводів вважатимуться цукор глюкозу, що містить шість атомів вуглецю (С6Н12О6). Глюкоза — кінцевий продукт фотосинтезу і, отже, основа всієї харчової ланцюзі у біосфері. Поєднуючи молекули глюкози, як основні будівельні модулі, можна було одержати складні вуглеводи. Як вона та білки, вуглеводи грають допоміжну роль клітинах, оскільки входить у клітинні структури. Наприклад, рослинні волокна складаються з целюлози, що дає низку зчеплених певним чином молекул глюкозы.

Липиды

Липиды — це нерозчинні у питній воді органічні молекули. Ви отримаєте правильне уявлення про липидах, якщо уявіть крапельки жиру, плаваючі на поверхні бульйону. Живим організмах ліпіди виконують дві важливі функції. Один клас молекул — фосфоліпіди — складаються з маленької голівки, що містить фосфатную групу (атом фосфору, з'єднаний з чотирма атомами кисню), і довгого вуглеводневої хвоста. Углеводородный хвіст цієї молекули гидрофобен, тобто енергетичне стан молекули мінімально, коли цей хвіст перебуває у питній воді. Навпаки, фосфатная голівка гидрофильна, тобто енергетичне стан молекули мінімально за хорошого контакту голівки із жовтою водою. Якщо помістити молекули фосфоліпідів в воду, вони прагнути досягти мінімального енергетичного гніву й вишикуються в такий спосіб, що й хвости виявляться разом, а голівки — порізно. Така двухслойная структура дуже стабільна, оскільки голівки будуть у контакту з водою, але вода буде витіснена в галузі, оточуючої хвости молекул. Для переміщення липидным молекулам необхідна енергія — або щоб видалити гидрофильные ділянки із води, або щоб розмістити у воду гидрофобные ділянки. З таких ліпідних двошарових структур складаються клітинні мембрани і мембрани, що розділяють компоненти клітини. Ці пластичні і міцні молекули відокремлюють живе від неживого.

Кроме цього у липидах запасається енергія. Ліпіди можуть накопичувати приблизно вдвічі більше енергії на одиницю маси, ніж вуглеводи. Саме тому, як ви переедаете й вашу організм хоче купити заздалегідь енергію у разі непередбачених обставин в майбутньому, коли їжі нічого очікувати, він буде запасати їх у формі жиру. У цьому простому факті будується багатомільярдна індустрія дієтичних продуктов.

Нуклеиновые кислоты

Молекулы ДНК і РНК (див. Центральна догма молекулярної біології) переносять інформацію про хімічних процесах, що у клітині, і у передачі котра міститься в ДНК інформацією цитоплазму клітини. У ДНК живого організму закодовані белки-ферменты, які катализируют все хімічні реакції, які у цьому организме.

Молекулы-переносчики энергии

Жизнедеятельность вимагає витрат енергії. Зокрема, потрібно, щоб енергія, виготовлена одному місці ми, може бути використана й інші. Цю функцію у клітині здійснює ціла армія спеціалізованих молекул. Мабуть, найважливіші з них — аденозин трифосфат (АТФ) і аденозин дифосфат (АДФ). Обидві молекули влаштовані так: група атомів вуглецю, водню й азоту (вона називається аденін) прилучена до молекулі рибозы (це цукор), і всі разом кріпиться до хвосту з фосфатів. З назв молекул зрозуміло, що у хвості АДФ міститься два фосфату, а хвості АТФ — три. Коли клітині відбувається хімічний процес, наприклад фотосинтез, що настає енергія йде приєднання третього фосфату до хвосту АДФ. Отримана молекула АТФ потім переноситься інші частини клітини. Там запасена енергія можна використовувати за іншими хімічних процесах: вона виділяється при отщеплении останнього фосфату від АТФ, внаслідок чого АТФ знову перетворюється на АДФ.

Как ми вже згадували, є й інші молекули, які переносять енергію в клітині. Набір таких молекул чимось скидається на різноманітні варіанти оплати рахунків. Ви можете вибрати готівкові, банківський переклад, кредитну мапу і т. буд. — в залежність від того, який спосіб вам зручніше. Також та клітинка підтримки своєї життєдіяльності може використовувати АТФ (еквівалент готівки) чи будь-яку іншу із великої набору складніших молекул.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.