Вход

Химический состав органических веществ

Реферат по биологии
Дата добавления: 09 февраля 2004
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 168 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Клет ка является сложной саморегулирующейся системой , в которой однов ременно и в опред елённой последовательности происходят сотни хими ческих реакций , направленных на поддержание е ё жизнедеятельности , рост и развитие . Непосред ственный обмен веществ и энергией с окруж ающей средой с целью сохранения сложной с труктурной упоряд о ченности также явля ется важнейшим свойством живой клетки . Из существующих в природе 105 химических элементов активное участие в процессах жизнедеятельности принимает менее их половины . Наибольшее зна чение имеют десять элементов : азот , водород , углерод , к и слород , фосфор , сера , натрий , калий , кальций , магний - из которых построены основные структурные и функциональны е компоненты клетки. I . Неорганические соединения. 1.Вода , её свойства и значение для биологических процессов. Вода - универсальный раств орит ель . Она имеет высокую теплоёмкость и одно временно высокую для жидкостей теплопроводность . Эти свойства делают воду идеальной жидко стью для подержания теплового равновесия орга низма. Благодаря полярности своих молекул вода выступает в роли стабилизатор а струк туры . Вода - источник кислорода и водорода , она яв ляется основной средой где протекают биохимич еские и химические реакции , важнейшим реагент ом и продуктом биохимических реакций. Для воды характерна полная прозрачность в видимом участке спектра , чт о им еет значение для процесса фотосинтеза , трансп ирации . Вода практически не сжимается , что оче нь важно для придания формы органам , созда ния тургора и обеспечения определённого полож ения органов и частей организма в простра нстве. Благодаря воде возможно о существление осмотических реакций в живых клетках. Вода - основное средство передвижения веществ в организме ( кровообращение , восходящий и нисходящий токи растворов по телу ра стения и т.д .). 2. Минеральные вещества. В соста ве живых организмов современн ыми методами химического анализа обнаружено 80 элементов пе риодической системы . По количественному составу их разделяют на три основные группы. Макроэлементы составляют основную массу орган ических и неорганических соединений , концентрация их колеблется от 60% до 0.001% массы тел а (кислород , водород , углерод , азот , сера , ма гний , калий , натрий , железо и др .). Микроэлементы - преимущественно тяжёлых ме таллов . Содержатся в организмах в количестве 0.001% - 0.000001% ( марганец , бор , медь , молибден , цинк , йо д , бром ). Концентрация ультрамикр оэлементов не превышает 0.000001%. Физиологическая роль их в организмах полно стью ещё не выяснена . К этой группе от носятся уран , радий , золото , ртуть , цезий , се лен и много других редких элементов. Основную массу тканей живы х орган измов , населяющих Землю составляют органогенные элементы : кислород , углерод , водород и азот , из которых преимущественно построены органические соединения - белки , жиры , углеводы. II. Роль и функция отдельных элементов. Азот у автотрофных расте ний является исходным продуктом азотного и белкового обмена . Ат омы азоты входят в состав многих других небелковых , однако важнейших соединений : пигмен тов ( хлорофилл , гемоглобин ), нуклеиновых кислот , витаминов. Фосфор входит в состав многих жизненно важн ых соединений. Фосфор входит в состав АМ Ф , АДФ , АТФ , нуклеотидов , фосфосфорилированных с ахаридов , некоторых ферментов . Многие организмы содержат фосфор в минеральной форме ( раство римые фосфаты клеточного сока , фосфаты костно й ткани ). После отмирания орга низмов фосфорные соединения минерализуются . Благодаря корневым выделениям , деятельности почвенных бактерий осу ществляется растворение фосфатов , что делает возможным усвоение фосфора растительными , а п отом и животными организмами. Сера участвует в построени и серусодержащих аминокислот ( цистина , цистеина ), входит в состав витамина B 1 и некоторых ферментов . Особен но большое значение имеет сера и её с оединения для хемосинтезирующих бактерий . Соедине ния серы образуются в печени как продукты обеззараживания ядовитых веществ. Калий содержится в клетках только в виде ионов . Благодаря калию цитоплазма имеет о пределённые коллоидные свойства ; калий активирует ферменты белкового синтеза обусловливает нор мальный ритм сердечной деятельности , участвует в генерации био электрических потенциалов , в процессах фотосинтеза. Натрий ( содержится в ионной форме ) составляет значительную часть минеральных веществ крови и благодаря этому играет важную роль в регуляции водного обмена организма . Ионы натрия способствуют поляризации клеточной мембраны ; нормальный ритм сердечной деятельн ости зависит от наличия в питательной сре де в необходимом количестве солей натрия , калия , а также кальция. Кальций в ионном состоянии является антагонист ом калия . Он входит в состав мембранных структур , в виде солей пектиновых вещ еств склеивает растительные клетки . В растите льных клетках часто содержится в виде про стых , игловидных или сросшихся кристаллов окс алата кальция. Магний содержится в клетках в определённом соотношении с кальцием . Он входит в со став молекулы хлорофилла , активирует энер гетический обмен и синтез ДНК. Железо является составной частью молекулы гем оглобина . Оно участвует в биосинтезе хлорофил ла , поэтому при недостатке железа в почве у растений развивается хлороз . Основная р оль железа - участие в процессах дыхания , фотосинтеза путём перенесения электронов в составе окислительных ферментов - каталазы , ферр едоксина . Определённый запас железа в организ ме животных и человека сохраняется в желе содержащем белке ферритине , содержащемся в пе ч ени , селезёнке. Медь встречается в организмах животных и растений , где она играет важную роль . Ме дь входит в состав некоторых ферментов ( ок сидаз ). Установлено значение меди для процессо в кроветворения , синтеза гемоглобина и цитохр омов. Ежесуточно в орган изм человека с пищей поступает 2 мг меди . У растений медь входит в состав многих ферментов , кот орые участвуют в темновых реакциях фотосинтез а и других биосинтезах . У больных недостат ком меди животных наблюдается анемия , потеря аппетита , заболевания сердца. Марганец - микроэлемент , при недостаточном количестве кото рого у растений возникает хлороз . Большая роль принадлежит марганцу и в процессах в осстановления нитратов в растениях. Цинк входит в состав некоторых ферментов , а ктивизирующих расщепление угольной кислоты. Бор влияет на ростовые процессы , особенно растительных организмов . При отсутствии в п очве этого микроэлемента у растений отмирают проводящие ткани , цветки и завязь. При отсутствии в почве молибдена к лубеньковые бактерии не поселяются на корнях бо бовых , замедляется биосинтез белка , азотное питание растений . Этот микроэлемент п овышает стойкость растений против грибов - паразитов. В последнее время микроэлементы достаточн о широко применяются в растениеводстве ( предп осевная обработка семян ), в животно водстве ( микроэлементные добавки к корму ). Другие неорганические ком поненты клетки чаще всег о находятся в виде солей , диссоциированных в растворе на ионы , или в нерастворённо м состоянии ( соли фосфора костной ткани , и звестковые или кремниевые панцири губ ок , кораллов , диатомовых водорослей и др . ). III. Органическ ие соединения. Углеводы ( сахариды ). Молекулы этих веществ построены всего из трёх элементов - углерода , кисл орода и водорода . Углероды являются основным источником энергии для живых орган из мов . Кроме того , они обеспечивают организмы соединениями , которые используются в дальнейшем для синтеза других соединений. Наиболее известными и распространёнными у глеводами являются растворённые в воде моно - и ди сахариды . Они кристаллизуются , сладкие на вкус. Моносахариды ( монозы ) - соединения , которые не могу т гидролизоваться . Сахариды могут полимеризоватьс я , образуя более высокомолекулярные соединения - ди - , три - , и полисаха риды. Олигосахариды . Молекулы этих соединений пост роены из 2 - 4 молекул м оносахаридов . Эти соедине ния также могут кристаллизоваться , легко раст воримы в воде , сладкие на вкус и имеют постоянную молекулярную массу . Примером олиг осахаридов могут быть дисахариды сахароза , ма льтоза , лактоза , тетрасахарид стахиоза и др. Полисахариды ( полиозы ) - нерастворимые в воде соеди нения ( образуют коллоидный раствор ), не имеющи е сладкого вкуса , Как и предыдущая группа углеводов способны гидролизоваться ( арабаны , ксиланы , крахмал , гликоген ). Основная функция эт их соединений - связывание , скле ивание кле ток соединительной ткани , защита клеток от неблагоприятных факторов. Липиды - группа соединений , которые содержатся во вс ех живых клетках , они нерастворимы в воде . Структурными единицами молекул липидов могу т быть либо простые углеводородные цепи , либо остатки сложных циклических молек ул. В зависимости от химической природы л ипиды разделяют на жиры и липоиды. Жиры ( триглицериды , нейтра льные жиры ) являются ос новной группой липидов . Они представляют собо й сложные эфиры трёхатомного спирта глицерин а и жирных кислот или смесь свобо дных жирных кислот и триглицеридов. Встречаются в живых клетках и свободн ые жирные кислоты : пальмитиновая , стеариновая , рициновая. Липоиды - жироподобные вещества . Имеют большое значение , так как благодаря своему строению образуют чётко ориентированные молекулярные слои , а упорядочённое расположение гидрофильных и гидрофобных концов молекул имеет первоочеред ное значение для формирования мембранных стру ктур с избирательной проницаемостью. Ферменты . Это биологические катализ ат оры белковой природы , способные ускорять биох имические реакции . Ферменты не разрушаются в процессе биохимических превращений , поэтому сравнительно небольшое их количества катализирую т реакции большого количества вещества . Харак терным отличием ферментов о т химиче ских катализаторов является их способность ус корять реакции при обычных условиях. По химической природе ферменты делятся на две группы - однокомпонентные ( состоящие тольк о из белка , их активность обусловлена акти вным центром - специфической группы аминок ислот в белковой молекуле ( пепсин , трипсин )) и двухкомпонентные ( состоящие из белка ( ап офермента - носителя белка ) и белкового компонента ( коферментом ), причём химическая природа кофе рментов бывает разной , так как они могут состоять из органи ческих ( многие вит амины , НАД , НАДФ ) или неорганических ( атомы металлов : железа , магния , цинка )). Функция ферментов заключается в снижении энергии активации , т.е . в снижении уровня энергии , необходимой для придания реакционно й способности молекуле . Со временная классификация ферментов о сновывается на типах катализируемых ими химич еских реакций . Ферменты гидролазы ускоряют реакцию расщепления сложных соединений на мономеры ( амилаза ( гидролизует крахмал ), целлюлаза ( разлаг ает целлюлозу до моносахаридо в ), протеаза ( гидролизует белки до аминокислот )). Ферменты оксидоредуктаз ы катализируют окислительно - восстанови тельные реакции. Трансферазы переносят альдегидные , кетонные и азотистые группы от одной молекулы к другой. Лиазы отщепляют отдельные радикалы с об разованием двойных связей или катализируют пр исоединение групп к двойным связям. Изомеразы осуществляют изомеризацию. Лигазы катализируют реакции соединения двух м олекул , используя энергию АТФ или другого триофасфата. Пигменты - высокомолекулярные при родные окрашенные со единения . Из нескольких сотен соединений этог о типа важнейшими являются металлопорфириновые и флавиновые пигменты. Металлопорфирин , в состав которого входит атом магния , образует основание молекулы зелёных растительных пигментов - хлоро филлов . Если на месте магния стоит атом железа , то такой металлопорфирин называют гемом. В состав гемоглобина эритроцитов крови человека , всех других позвоночных и некотор ых беспозвоночных входит окисное железо , кото рое и придаёт крови красный цвет . Гемери трин придаёт крови розовый цвет ( некоторые многощетинковые черви ). Хлорокруорин окрашивает кровь , тканевую жидкость в зелёный цвет. Наиболее распространенными дыхательными пигм ентами крови являются гемоглобин и гемоциан ( дыхательный пигмент высших ракоо бразных , паукообразных , некоторых моллюсков спрутов ). К хромопротеидам относятся также цитохромы , каталаза , пероксидаза , миоглобин ( содержится в мышцах и создаёт запас кислорода , что позв оляет морским млекопитающим длительное время пребывать под водой ). Энергию в клетках и организмах перено сят два флавиновых пигмента : флавинмононуклеотид ( ФМН ) и флавинадениндинуклотид ( ФАД ). По химической п рироде они не относятся к металлопорфиринам , однако по своим функциям аналогичны им. Металлопорфирины и флавины играют р оль коферментов , или простетических групп фер ментов , которые участвуют в транспорте электр онов и кислорода в живых организмах. В хлоропластах содержится относительно бо льшое количество жёлтых пластидных пигментов - каротиноидов . Чаще всего встреча ются каротин , ксантофилл , ликопин , лют еин . Витамины имеют высокую физиологическую активность , сложное и разнообразное химическое строение . Они необходимы для нормального роста и развития организма . Витамины регулируют окислен ие углеводов , органических кисл от , аминоки слот , некоторые из которых входят в состав НАД , НАДФ. Биосинтез витаминов свойственен преимуществе нно зелёным растениям . В животных организмах самостоятельно синтезируются только витамины D и E . Витамины делятся на две группы : водо - растворимые ( C , B 1, B 2, фолиевая кисл ота , B 5, B 12, B 6, PP ) и жирорастворимые ( A , D , E , K ). Гормоны - специфические биологически активные вещества б елкового или стероидного типа , которые образу ются и выделяются железами внутренней секреци и животных и участвуют в р егуляции жизненных функций их организмов . Известно д о 30 гормонов и много гормоноподобных веществ , в том числе гормон щитовидной железы - т ироксин , гормоны надпочечников - адреналин , норадре налин , гидрокортизон , гормоны гипофиза - вазопресси н , окситоцин , г ормоны половых желёз - фолликулин , тестостерон. Недостаточное или чрезмерное обра зование гормонов вызывает тяжёлые расстройства в деятельности организма. Органические кислоты - к этой группе относятся орг анические вешества , способные образовывать при дис социации в водных растворах катионы водорода . Содержатся в значительном количест ве в клетках животных и особенно растител ьных организмов . Органические кислоты являются продуктами превращения углсврдов ; при синтезе белков они обрязуют углеродную основу ам и н окислот. Самую много численную группу органических кислот составляют карбоновые кислоты . В составе их моле кул обязательно содержится хотя бы одня к арбоксильная группа – СООН . По количеству карбоксильных групп различают одноосновные (мур аньиная , уксусная , пр опионовая , магляная , мо лочная , гликолевая ), двухосновные (щавелевая , яблочн ая , янтарная , нинная ) и многоосновные (лимонная , аконитовая ). По своим свойствам кислоты делятся на летучие и нелетучие . К летучим относятся уксусная , пропи оновая , масляная и некото рые другие ки слоты . Они легко испаряются , имеют резкий запах. Все другие органические кислоты – нелетучие . Бол ьшую группу органических кислот составляют ка рбоновые кетокислоты , которые кроме группы – СОО H содержат карбонильную группу (кетогруппу ). К некар боновым органическим кислотам от носятся также гетероциклические соединения с кислыми свойствами . Органические кислоты играют исключительно большую роль в обмене веществ живых организмов . Они обусловливают необходимое соотношение катионов и анионов (ионное равновесие ) при поступлении питательных в еществ в корни растений , создают в клетках буферные смеси с заданными значениями рН , являются начальными , промежуточными или коне чными продуктами биохимических превращений . В заметных количествах накапливаются эти к ислоты в свободном состоянии или в виде солей в сочных плодах (яблоках , лим онах , чернике ), в листьях и стеблях растени й (щавеля , ревеня ). Содержатся они также в крови и выделениях (мочевая кислота ) ж ивотных организмов. Получают органические кислоты из прир одных веществ в результлте брожения с ахаристых веществ (молочнокислое , маслянокислое , ук суснокислое ), а также при окислении альдегидов , спиртов , некоторых углеводов . Широко использу ются в кулинарии , пищевой промышленности , техн ике , научных исследованниях. Большое значение в процессах жизнедеятель ности организмов имеют также соли органически х кислот , в частности соли калия , натрия , кальция. Продукты выделения делятся на экскреты , секреты , рекреты и инкреты. Экскреты – продукты диссимиляции , неиспользованные, ненужные или вредные вещества . Бывают газообразные , жидкие и твёрдые . К этой г руппе относятся углекислый газ , вода , этилен , эфирные масла . К секр етам относягся продукты ассимиляции . Вещества , способные реутилизироваться называю тся рекретами. Инкреты – би ологически активные соединения внутреннего назна чения . Это фитогормоны и гормоны эндокринных желёз животных. Летучие , ароматические , пахучие вещества . Значительные количества таких веществ биогенного происхожде ния выделяются в окружающую среду как жив отным и , так и растениями . Большинство этих естественных метаболитов , выделяемых наружу (экзометаболиты ), проявляют высокую биологическую активность , поэтому они представляют интерес для научных исследований и для практики. Экзометаболиты разделяются на метаболи ты , которые влияют на рецепторы и проявляю т информационную , запаховую , сенсорную функции . С их помощью морские млекопитающие делают «пахучие метки» в толще воды , рыбы и млекопитающие объединяются в стада , хищники отыскивают добычу . Очень высокая чу вствитсл ьность млекопитающих к запаху сам ок : метабо литы с трофической функцией , которые включают ся н пищевые цепи : метаболиты лишайников ; метаболиты , которые прямым или косвенным образом влияют на размножение , рост и р азвитие организмов в биоценозах : специальные в ыделения матки пчелиной семьи ; метаболиты токсического действия (биологическ ое оружие живых организмов ): токсические выдел ения синезелёных водорослей , простейших и дру гих животных , летучие соедииения зелёной масс ы высших растений. Фитогормоны . Это регулят оры роста ряс тений гормонального типа , соединения , способные влиять на ростовые процессы растительных к леток , органов и целых рястений . Фигогормоны играют важиую роль в регенерации утраченны х органов . Существует несколько групп фитогор монов.
© Рефератбанк, 2002 - 2017