I carboidrati sani sono la chiave per perdere peso con successo. Quali carboidrati sono insolubili in acqua. Biologia al Liceo

Funzioni dei carboidrati solubili: trasporto, protezione, segnalazione, energia.

Monosaccaridi: glucosio– la principale fonte di energia per la respirazione cellulare. Fruttosio- un componente del nettare dei fiori e dei succhi di frutta. Ribosio e desossiribosio– elementi strutturali dei nucleotidi, che sono monomeri di RNA e DNA.

Disaccaridi: saccarosio(glucosio+fruttosio) è il principale prodotto della fotosintesi trasportato nelle piante. Lattosio(glucosio+galattosio) – fa parte del latte dei mammiferi. Maltosio(glucosio + glucosio) è una fonte di energia nei semi in germinazione.

Carboidrati polimerici: amido, glicogeno, cellulosa, chitina. Non sono solubili in acqua.

Funzioni dei carboidrati polimerici: strutturale, di stoccaggio, energetico, protettivo.

Amidoè costituito da molecole a spirale ramificate che formano sostanze di riserva nei tessuti vegetali.

Cellulosa– un polimero formato da residui di glucosio costituito da più catene diritte parallele collegate da legami idrogeno. Questa struttura impedisce la penetrazione dell'acqua e garantisce la stabilità delle membrane di cellulosa delle cellule vegetali.

Chitinaè costituito da aminoderivati del glucosio. Il principale elemento strutturale del tegumento degli artropodi e delle pareti cellulari dei funghi.

Glicogeno- sostanza di riserva di una cellula animale. Il glicogeno è ancora più ramificato dell'amido ed è altamente solubile in acqua.

Lipidi– esteri degli acidi grassi e del glicerolo. Insolubile in acqua, ma solubile in solventi non polari. Presente in tutte le cellule. I lipidi sono costituiti da atomi di idrogeno, ossigeno e carbonio. Tipi di lipidi: grassi, cere, fosfolipidi. Funzioni dei lipidi: memorizzazione– i grassi sono immagazzinati nei tessuti degli animali vertebrati. Energia– metà dell’energia consumata dalle cellule dei vertebrati a riposo si forma a seguito dell’ossidazione dei grassi. I grassi vengono utilizzati anche come fonte d'acqua. L'effetto energetico derivante dalla scomposizione di 1 g di grasso è di 39 kJ, ovvero il doppio dell'effetto energetico derivante dalla scomposizione di 1 g di glucosio o proteine. Protettivo– lo strato di grasso sottocutaneo protegge il corpo dai danni meccanici. Strutturale – fosfolipidi fanno parte delle membrane cellulari. Isolamento termico– il grasso sottocutaneo aiuta a trattenere il calore. Isolante elettrico– la mielina, secreta dalle cellule di Schwann (formano le guaine delle fibre nervose), isola alcuni neuroni, il che accelera notevolmente la trasmissione degli impulsi nervosi. Nutriente– alcune sostanze di tipo lipidico aiutano a costruire la massa muscolare e a mantenere il tono corporeo. Lubrificante– le cere ricoprono la pelle, la lana, le piume e le proteggono dall’acqua. Le foglie di molte piante sono ricoperte da un rivestimento ceroso; la cera viene utilizzata nella costruzione dei favi. Ormonale– ormone surrenale – il cortisone e gli ormoni sessuali sono di natura lipidica.

14. Enzimi, loro ruolo nella cellula.

Enzimi (enzimi)- si tratta di proteine specifiche presenti in tutti gli organismi viventi e svolgono il ruolo di catalizzatori biologici.

Le reazioni chimiche in una cellula vivente si verificano a una certa temperatura, pressione normale e una certa acidità dell'ambiente. In tali condizioni, le reazioni di sintesi e decomposizione delle sostanze procederebbero molto lentamente nella cellula se non fossero soggette all'influenza degli enzimi.

Tutti i processi in un organismo vivente vengono eseguiti direttamente o indirettamente con la partecipazione di enzimi. Ad esempio, sotto la loro influenza, i componenti costitutivi del cibo (proteine, carboidrati, lipidi) vengono scomposti in composti più semplici, dai quali vengono sintetizzate nuove macromolecole caratteristiche di questo tipo. Pertanto, i disturbi nella formazione e nell'attività degli enzimi spesso portano alla comparsa di malattie gravi.

Secondo la loro organizzazione spaziale, gli enzimi sono costituiti da diverse catene polipeptidiche e solitamente hanno una struttura quaternaria.

Inoltre, gli enzimi possono contenere anche strutture non proteiche. La parte proteica si chiama apoenzima, e non proteici - cofattore O coenzima (coenzima).

I precursori di molti coenzimi sono le vitamine.

La catalisi enzimatica obbedisce alle stesse leggi della catalisi non enzimatica (nell'industria chimica), tuttavia, a differenza di essa, è caratterizzata elevato grado di specificità(un enzima catalizza solo una reazione specifica o agisce solo su un tipo di legame). Ciò garantisce una regolazione precisa di tutti i processi vitali (respirazione, digestione, fotosintesi, ecc.) che si verificano nella cellula e nel corpo. Ad esempio, l'enzima ureasi catalizza la scomposizione di una sola sostanza: l'urea (H 2 N-CO-NH 2 + H 2 O → 2NH 3 + CO 2), senza esercitare un effetto catalitico sui composti strutturalmente correlati.

La specificità dell'azione enzimatica spiega teoria del centro attivo. Secondo esso, nella molecola di ciascun enzima sono presenti uno o più siti che forniscono un'interazione specifica tra l'enzima e la sostanza (substrato). Il centro attivo è un gruppo funzionale (ad esempio, il gruppo OH della serina) o un amminoacido separato. Tipicamente, un effetto catalitico richiede una combinazione di diversi residui di amminoacidi (in media da 3 a 12) situati in un certo ordine. Il centro attivo può essere formato anche da ioni metallici, vitamine e altri composti non proteici: coenzimi o cofattori. Sotto l'azione dell'enzima, i legami chimici del substrato si indeboliscono e la reazione catalizzata procede con un minore dispendio energetico iniziale e, quindi, con una velocità maggiore. Ad esempio, una molecola dell'enzima catalasi può scomporsi in 1 minuto. più di 5 milioni di molecole di perossido di idrogeno (H 2 O 2), che è un prodotto dell'ossidazione di vari composti nel corpo.

Nella fase finale della reazione chimica, il complesso enzima-substrato si scompone per formare i prodotti finali e l'enzima libero, che si lega nuovamente alle molecole del substrato.

Velocità delle reazioni enzimatiche dipende da molti fattori: natura e concentrazione dell'enzima e del substrato, temperatura, pressione, acidità del mezzo, presenza di inibitori, ecc. Ad esempio, a temperature prossime allo zero, la velocità delle reazioni biochimiche rallenta al minimo . Questa proprietà è ampiamente utilizzata in vari settori dell'economia nazionale, soprattutto in agricoltura e medicina. In particolare, la conservazione di vari organi (reni, cuore, milza, fegato) prima del trapianto al paziente avviene durante il raffreddamento per ridurre l'intensità delle reazioni biochimiche e quindi prolungare la vita degli organi.

15. La struttura e le funzioni delle parti e degli organelli della cellula, le loro relazioni come base della sua integrità.

Ciascuna delle parti della cellula, da un lato, è una struttura separata con una struttura e funzioni specifiche e, dall'altro, un componente di un sistema più complesso chiamato cellula. La maggior parte dell'informazione ereditaria di una cellula eucariotica è concentrata nel nucleo, ma il nucleo stesso non è in grado di garantirne l'implementazione, poiché ciò richiede almeno il citoplasma, che funge da sostanza principale, e i ribosomi, sui quali avviene questa sintesi . La maggior parte dei ribosomi si trova sul reticolo endoplasmatico granulare, da dove le proteine vengono spesso trasportate al complesso del Golgi e quindi, dopo la modifica, a quelle parti della cellula a cui sono destinate. L'imballaggio a membrana di proteine e carboidrati può essere incorporato nelle membrane degli organelli e nella membrana citoplasmatica, garantendo il loro costante rinnovamento. Dal complesso del Golgi si staccano anche lisosomi e vacuoli, che svolgono importanti funzioni. Ad esempio, senza i lisosomi, le cellule si trasformerebbero rapidamente in una sorta di discarica per molecole e strutture di scarto.

Il verificarsi di tutti questi processi richiede energia prodotta dai mitocondri e, nelle piante, dai cloroplasti. E sebbene questi organelli siano relativamente autonomi, poiché hanno le proprie molecole di DNA, alcune delle loro proteine sono ancora codificate dal genoma nucleare e sintetizzate nel citoplasma.

Pertanto, la cellula è un'unità inestricabile dei suoi componenti costitutivi, ognuno dei quali svolge la propria funzione unica.

Metabolismo: metabolismo energetico e plastico, loro relazione. Gli enzimi, la loro natura chimica, ruolo nel metabolismo. Fasi del metabolismo energetico. Fermentazione e respirazione. La fotosintesi, il suo significato, ruolo cosmico. Fasi della fotosintesi. Reazioni luce e buio della fotosintesi, loro relazione. Chemiosintesi. Il ruolo dei batteri chemiosintetici sulla Terra.

16. Diversità delle cellule.

17. Virus - forma precellulare, agenti patogeni.

1. I virus sono esseri viventi o oggetti inanimati? La particolarità è la struttura non cellulare dei virus; sono costituiti da una molecola di DNA o mRNA circondata da molecole proteiche come un guscio.

2. La manifestazione di segni vitali da parte di virus solo nelle cellule di altri organismi, l'assenza del proprio metabolismo, la capacità di riprodursi autonomamente all'esterno delle cellule di altri organismi e l'esistenza sotto forma di cristallo.

4. I virus sono gli agenti causali di molte malattie gravi: AIDS, rabbia, poliomielite, influenza, vaiolo, ecc., L'infettività è una caratteristica dei virus.

5. Modi di infezione da HIV, rabbia, poliomielite, vaiolo e misure per prevenire le malattie causate da virus.

18. Prevenzione dell'infezione da HIV e dell'AIDS.

L’infezione da HIV è una malattia virale lentamente progressiva del sistema immunitario, che porta ad un indebolimento delle difese immunitarie contro tumori e infezioni. Lo stadio dell'infezione da HIV in cui compaiono malattie infettive o tumorali secondarie in una persona a causa della ridotta immunità è chiamato sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS).

Se non trattato, l’HIV indebolisce quasi sempre il sistema immunitario. Di conseguenza, il corpo diventa vulnerabile a una o più malattie potenzialmente letali che di solito non colpiscono le persone sane. Questa fase dell’infezione da HIV è chiamata AIDS o sindrome da immunodeficienza acquisita. Più il sistema immunitario è danneggiato, maggiore è il rischio di morte per infezioni opportunistiche.

Gli esperti hanno concordato di utilizzare il termine "AIDS" all'inizio degli anni '80, prima della scoperta dell'HIV, per descrivere la sindrome emergente di grave soppressione del sistema immunitario. Oggi l’AIDS è considerato una fase successiva nello sviluppo dell’infezione e della malattia da HIV.

Senza trattamento, il tempo necessario affinché l’HIV si trasformi in AIDS è solitamente di 8-10 anni. Tuttavia, l’intervallo tra l’insorgenza dell’infezione e la comparsa dei sintomi varia ed è generalmente più breve nelle persone infettate attraverso trasfusioni di sangue e nei bambini malati. I fattori che alterano la storia naturale dell’infezione da HIV sono chiamati “cofattori” che determinano la progressione della malattia. Sono stati studiati vari potenziali cofattori, inclusi fattori genetici, età, sesso, modalità di trasmissione, fumo, dieta e altre malattie infettive. Esistono prove ragionevoli che la malattia progredisce più rapidamente se l’infezione da HIV si manifesta in età avanzata.

Nelle condizioni moderne, è attraverso il rafforzamento della prevenzione dell’HIV che esiste la possibilità di “fermare” l’epidemia al fine di garantire la conservazione delle vite umane e il normale funzionamento dell’economia.

Livelli di prevenzione:

Livello personale – influenza rivolta ad un individuo al fine di preservarne la salute.

Livello familiare (livello dell'ambiente circostante) - influenza rivolta alla famiglia di una persona e al suo ambiente immediato (amici e tutti coloro che interagiscono direttamente con la persona) al fine di creare condizioni in cui l'ambiente stesso sarà sicuro e aiuterà a formare i valori della salute, prenditi cura di te stesso.

Livello sociale – influenza sulla società nel suo complesso, con l’obiettivo di modificare le norme sociali in relazione a pratiche socialmente indesiderabili (rischiose).

19. Metabolismo cellulare.

Cos'è il metabolismo?

Il metabolismo, o metabolismo, è un insieme di processi di assunzione di sostanze dall'ambiente, le loro trasformazioni nel corpo e la rimozione dei prodotti di scarto dal corpo. Come risultato del metabolismo, il corpo mantiene la costanza della composizione delle cellule e delle strutture cellulari aggiornandole secondo necessità e mantiene anche il loro equilibrio energetico. I processi metabolici nelle cellule sono caratterizzati da un elevato ordine e da una rigorosa sequenza di reazioni biochimiche che si verificano in esse, dalla partecipazione di vari enzimi e di tutte le strutture cellulari in essi.

Il metabolismo (vedi anche Metabolismo) è un insieme di trasformazioni chimiche che avvengono negli organismi viventi che ne assicurano la crescita, l'attività vitale, la riproduzione, il contatto costante e lo scambio con l'ambiente. Schema del metabolismo di un organismo vivente Grazie al metabolismo, si verificano la scomposizione e la sintesi delle molecole che fanno parte delle cellule, la formazione, la distruzione e il rinnovamento delle strutture cellulari e della sostanza intercellulare. Ad esempio, negli esseri umani, la metà di tutte le proteine dei tessuti viene scomposta e ricostruita in media entro 80 giorni, le proteine del fegato e del siero vengono sostituite della metà ogni 10 giorni e le proteine muscolari - 180, singoli enzimi epatici - ogni 2-4 ore. . Il metabolismo è inseparabile dai processi di conversione dell'energia: l'energia potenziale dei legami chimici di molecole organiche complesse a seguito di trasformazioni chimiche viene convertita in altri tipi di energia utilizzata per la sintesi di nuovi composti, per mantenere la struttura e la funzione delle cellule, temperatura corporea, per eseguire lavori, ecc. Tutte le reazioni metaboliche e la conversione dell'energia avvengono con la partecipazione di enzimi catalizzatori biologici. In una varietà di organismi, il metabolismo è caratterizzato da ordine e somiglianza nella sequenza delle trasformazioni enzimatiche, nonostante l'ampia gamma di composti chimici coinvolti nello scambio. Allo stesso tempo, ogni specie è caratterizzata da un tipo di metabolismo speciale, geneticamente fissato, determinato dalle condizioni della sua esistenza. Il metabolismo consiste in due processi interrelati che si verificano simultaneamente nel corpo: assimilazione o anabolismo, dissimilazione o catabolismo. Durante le trasformazioni cataboliche, le grandi molecole organiche vengono scomposte in composti semplici con il contemporaneo rilascio di energia, che viene immagazzinata sotto forma di legami fosfatici ricchi di energia, principalmente nella molecola di ATP. Le trasformazioni cataboliche vengono solitamente effettuate a seguito di reazioni idrolitiche e ossidative e si verificano sia in assenza di ossigeno (via anaerobica - glicolisi, fermentazione) sia con la sua partecipazione (via aerobica - respirazione). Il secondo percorso è evolutivamente più giovane ed energeticamente più redditizio. Garantisce la completa scomposizione delle sostanze organiche in CO2 e H2O. Una varietà di composti organici vengono convertiti attraverso processi catabolici in un numero limitato di piccole molecole (oltre a CO2 e H2O); per esempio, i carboidrati - in triosofosfati e piruvato. I prodotti finali del metabolismo dell'azoto sono urea, ammoniaca e acido urico. Durante le trasformazioni anaboliche, le molecole complesse vengono biosintetizzate da semplici molecole precursori. Gli organismi autotrofi (piante verdi e alcuni batteri) possono effettuare la sintesi primaria di composti organici dalla CO2 utilizzando l'energia della luce solare: la fotosintesi. Gli eterotrofi sintetizzano i composti organici utilizzando solo energia e prodotti risultanti da trasformazioni cataboliche. I materiali di partenza per i processi di biosintesi sono composti organici semplici. Ogni cellula sintetizza le sue caratteristiche proteine, grassi, carboidrati e altri composti. Ad esempio, il glicogeno muscolare viene sintetizzato nelle cellule muscolari anziché trasportato dal sangue proveniente dal fegato. L'insieme delle reazioni cataboliche e anaboliche che si verificano in una cellula in un dato momento costituisce il suo metabolismo.

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20. Metabolismo energetico.

Durante il processo di fermentazione, il metabolismo energetico è solitamente suddiviso in tre fasi. Primo stadio - preparatorio. In questa fase, le molecole di carboidrati complessi, grassi e proteine si scompongono in piccole molecole: glucosio, glicerolo e acidi grassi, amminoacidi; grandi molecole di acidi nucleici - in nucleotidi. Queste reazioni rilasciano una piccola quantità di energia, che viene dissipata sotto forma di calore.

Seconda fase - incompleto, durante il quale avviene la scissione priva di ossigeno, avviene nel citoplasma della cellula. Si chiama anche respirazione anaerobica (glicolisi) o fermentazione. Il termine "fermentazione" viene solitamente applicato ai processi che avvengono nelle cellule di piante o microrganismi. In questa fase, l'ulteriore decomposizione delle sostanze continua con la partecipazione degli enzimi. Ad esempio, nei muscoli, a seguito della respirazione anaerobica, una molecola di glucosio si scompone in due molecole di acido lattico. L'acido fosforico e l'ADP sono coinvolti nella scomposizione del glucosio e, a causa dell'energia rilasciata a seguito della loro scomposizione, si formano molecole di ATP.

Nei funghi del lievito, la molecola di glucosio in condizioni prive di ossigeno viene scomposta in alcol etilico e anidride carbonica. Questo processo si chiama fermentazione alcolica.

In altri microrganismi, il processo di glicolisi termina con la formazione di acetone, acido acetico, ecc. In tutti i casi, la scomposizione di una molecola di glucosio è accompagnata dalla formazione di due molecole di ATP. Durante la scissione del glucosio in assenza di ossigeno per formare acido lattico, il 40% dell'energia rilasciata viene immagazzinata nella molecola di ATP e il resto dell'energia viene dissipato sotto forma di calore.

Viene chiamata la terza fase del metabolismo energetico respirazione aerobica, O fissione dell'ossigeno. Anche questa fase del metabolismo energetico viene accelerata dagli enzimi. Le sostanze formate nella cellula nelle fasi precedenti, con la partecipazione dell'ossigeno, si disintegrano nei prodotti finali CO 2 e H 2 O. Nel processo di respirazione dell'ossigeno, viene rilasciata una grande quantità di energia, che si accumula nelle molecole di ATP. Quando due molecole di acido lattico vengono scisse in presenza di ossigeno, si formano 36 molecole di ATP. Di conseguenza, la respirazione aerobica svolge il ruolo principale nel fornire energia alla cellula. Tutti gli organismi viventi sono divisi in due grandi gruppi in base al metodo per ottenere energia: autotrofo E eterotrofo.

21. Trasformazione dell'energia e della cellula.

Un prerequisito per l'esistenza di qualsiasi organismo è un flusso costante di nutrienti e il rilascio costante dei prodotti finali delle reazioni chimiche che si verificano nelle cellule. I nutrienti sono utilizzati dagli organismi come fonte di atomi di elementi chimici (principalmente atomi di carbonio), da cui vengono costruite o rinnovate tutte le strutture. Oltre ai nutrienti, il corpo riceve anche acqua, ossigeno e sali minerali.

Le sostanze organiche che entrano nelle cellule (o sintetizzate durante la fotosintesi) vengono scomposte in elementi costitutivi: monomeri e inviate a tutte le cellule del corpo. Alcune molecole di queste sostanze vengono spese per la sintesi di sostanze organiche specifiche inerenti a questo organismo. Le cellule sintetizzano proteine, lipidi, carboidrati, acidi nucleici e altre sostanze che svolgono varie funzioni (costruzione, catalitica, regolazione, protezione, ecc.).

Un'altra parte dei composti organici a basso peso molecolare che entrano nelle cellule va alla formazione di ATP, le cui molecole contengono energia destinata direttamente all'esecuzione del lavoro. L'energia è necessaria per la sintesi di tutte le sostanze specifiche del corpo, per il mantenimento della sua organizzazione altamente ordinata, per il trasporto attivo delle sostanze all'interno delle cellule, da una cellula all'altra, da una parte all'altra del corpo, per la trasmissione degli impulsi nervosi, per la movimento di organismi, mantenimento di una temperatura corporea costante (negli uccelli e nei mammiferi) e per altri scopi.

Durante la trasformazione delle sostanze nelle cellule si formano prodotti finali del metabolismo che possono essere tossici per l'organismo e vengono rimossi da esso (ad esempio l'ammoniaca). Pertanto, tutti gli organismi viventi consumano costantemente determinate sostanze dall'ambiente, le trasformano e rilasciano i prodotti finali nell'ambiente.

Viene chiamato l'insieme delle reazioni chimiche che si verificano nel corpo metabolismo o metabolismo. A seconda della direzione generale dei processi, si distinguono catabolismo e anabolismo.

Catabolismo (dissimilazione)- un insieme di reazioni che portano alla formazione di composti semplici da composti più complessi. Le reazioni cataboliche includono, ad esempio, reazioni di idrolisi dei polimeri in monomeri e la scomposizione di questi ultimi in anidride carbonica, acqua, ammoniaca, cioè reazioni di scambio energetico durante le quali avviene l'ossidazione delle sostanze organiche e la sintesi di ATP.

Anabolismo (assimilazione)- un insieme di reazioni per la sintesi di sostanze organiche complesse da quelle più semplici. Ciò include, ad esempio, la fissazione dell'azoto e la biosintesi delle proteine, la sintesi di carboidrati da anidride carbonica e acqua durante la fotosintesi, la sintesi di polisaccaridi, lipidi, nucleotidi, DNA, RNA e altre sostanze.

La sintesi delle sostanze nelle cellule degli organismi viventi viene spesso definita come telaio in plastica, e la scomposizione delle sostanze e la loro ossidazione, accompagnata dalla sintesi di ATP, - metabolismo energetico. Entrambi i tipi di metabolismo costituiscono la base dell'attività vitale di qualsiasi cellula, e quindi di qualsiasi organismo, e sono strettamente correlati tra loro. Da un lato, tutte le reazioni di scambio plastico richiedono un dispendio di energia. D'altra parte, per realizzare le reazioni del metabolismo energetico, è necessaria la sintesi costante degli enzimi, poiché la loro durata di vita è breve. Inoltre, durante il metabolismo plastico (ad esempio durante il processo di fotosintesi) si formano sostanze utilizzate per la respirazione.

22. Il valore dell'ATP.

Il citoplasma di ciascuna cellula, così come i mitocondri, contiene cloroplasti e nuclei acido adenosina trifosforico (ATP). Fornisce energia per la maggior parte delle reazioni che avvengono nella cellula. Con l'aiuto dell'ATP, la cellula sintetizza nuove molecole di proteine, carboidrati, grassi, elimina i rifiuti, effettua il trasporto attivo di sostanze, batte flagelli e ciglia, ecc.

Molecola di ATPè un nucleotide formato dalla base azotata adenina, dallo zucchero ribosio a cinque atomi di carbonio e da tre residui di acido fosforico. I gruppi fosfato nella molecola di ATP sono collegati tra loro da legami ad alta energia (macroergici):

I legami tra i gruppi fosfato non sono molto forti e quando si rompono viene rilasciata una grande quantità di energia. Come risultato della scissione idrolitica del gruppo fosfato dall'ATP, si forma acido adenosina difosforico (ADP) e viene rilasciata una parte di energia:

L'ADP può anche subire un'ulteriore idrolisi con eliminazione di un altro gruppo fosfato e rilascio di una seconda porzione di energia; in questo caso l'ADP viene convertito in adenosina monofosfato (AMP), che non viene ulteriormente idrolizzato:

L'ATP è formato da ADP e fosfato inorganico a causa dell'energia rilasciata durante l'ossidazione delle sostanze organiche e durante la fotosintesi. Questo processo si chiama fosforilazione. In questo caso devono essere consumati almeno 40 kJ/mol di energia, che si accumulano nei legami ad alta energia:

Di conseguenza, il significato principale dei processi di respirazione e fotosintesi è determinato dal fatto che forniscono energia per la sintesi di ATP, con la partecipazione della quale viene eseguita la maggior parte del lavoro nella cellula.

Pertanto, l'ATP è il principale fornitore universale di energia nelle cellule di tutti gli organismi viventi.

L'ATP si rinnova molto rapidamente. Negli esseri umani, ad esempio, ogni molecola di ATP viene scomposta e rigenerata 2.400 volte al giorno, quindi la sua durata media di vita è inferiore a 1 minuto. La sintesi di ATP avviene principalmente nei mitocondri e nei cloroplasti (parzialmente nel citoplasma). L'ATP qui formato viene inviato a quelle parti della cellula dove sorge il bisogno di energia.

23. Scambio di plastica.

L'ossigeno risultante, le sostanze organiche, l'acqua e i sali minerali vengono convertiti e la persona rilascia i prodotti finali del metabolismo, come acqua, creatinina, composti contenenti azoto, sali di acido urico e altri eccessi, supportando così la funzione fondamentale del metabolismo. Il metabolismo umano è costituito dalle azioni opposte ma inseparabili di assimilazione (metabolismo plastico) e di dissimilazione (metabolismo energetico).

Il corpo, a causa della scissione, viene reintegrato con l'energia necessaria, parte della quale viene condivisa con l'ambiente sotto forma di dissipazione del calore. L'insieme di tali processi, che determinano le condizioni per l'assimilazione e l'accumulo dell'energia necessaria, costituiscono l'essenza del metabolismo plastico e dell'attività vitale in generale.

24. Biosintesi delle proteine.

La biosintesi proteica è uno dei processi metabolici più importanti in una cellula. Durante questa sintesi si formano biopolimeri - molecole proteiche complesse costituite da monomeri - amminoacidi (vedere § 4). La biosintesi proteica avviene nel citoplasma della cellula, o più precisamente, sui ribosomi con la partecipazione dell'RNA messaggero - mRNA (chiamato anche RNA messaggero - mRNA) e dell'RNA trasporto (tRNA) sotto il controllo del DNA nucleare.

Il chiarimento del ruolo del DNA e dell'RNA nel processo di biosintesi delle proteine nella cellula è uno dei risultati più notevoli della scienza biologica della metà del XX secolo.

La biosintesi delle proteine comprende due fasi: trascrizione e traduzione.

Trascrizione. La trascrizione (dal latino transcriptio - riscrittura) è la biosintesi delle molecole di RNA messaggero (mRNA) che avviene nel nucleo sulla base della molecola di DNA.

Durante la trascrizione, l'enzima RNA polimerasi si muove lungo la molecola di DNA. In questo caso, l'enzima trattiene i nucleotidi della catena crescente di mRNA, che viene sintetizzata sulla base di una delle catene della molecola di DNA da nucleotidi situati nella matrice nucleare (Fig. 16).

Riso. 16. Schema di biosintesi delle proteine
L'RNA messaggero (mRNA) è una struttura a filamento singolo e la trascrizione avviene da un filamento della molecola di DNA. Come risultato della trascrizione, si forma una molecola di mRNA, che è una copia esatta di una sezione di una delle catene di DNA (ricordiamo che nella molecola di RNA la base azotata timina è sostituita dall'uracile). Ogni molecola di mRNA è centinaia di volte più corta di una molecola di DNA. Ciò è dovuto al fatto che ciascun mRNA è una copia non dell'intera molecola di DNA, ma solo di una sua parte: un gene o un gruppo di geni adiacenti contenenti informazioni sulle strutture delle proteine necessarie per svolgere le stesse funzioni.

Con la partecipazione di enzimi nelle sezioni corrispondenti della molecola di DNA, non viene sintetizzato solo l'mRNA, ma anche altri RNA di trasporto (tRNA), ribosomiali (rRNA). Quindi gli RNA sintetizzati vengono inviati dal nucleo attraverso i pori nucleari nel citoplasma, al sito di sintesi proteica - ribosomi.

Trasmissione. Nei ribosomi, le catene polipeptidiche delle proteine vengono sintetizzate su una matrice di mRNA, ovvero viene effettuata la traduzione (latino translatio - traduzione, trasferimento).

L'assemblaggio delle molecole proteiche avviene nei ribosomi. Quando un atomo, un mRNA si lega a diversi ribosomi, formando una struttura complessa: un polisoma. Il polisoma sintetizza simultaneamente molte molecole di una proteina.

Gli amminoacidi, da cui vengono sintetizzate le molecole proteiche, vengono consegnati ai ribosomi dalle molecole di tRNA. Sono di dimensioni relativamente piccole (da 70 a 90 nucleotidi) e assomigliano a una foglia di trifoglio (vedi Fig. 16).

Nella parte superiore del “foglio” di ciascun tRNA (ricordiamo che esistono tante varietà di tRNA quante sono le triplette che codificano gli aminoacidi) è presente un anticodone. È una sequenza di tre nucleotidi complementari alla tripletta di nucleotidi nell'mRNA. Uno speciale enzima riconosce il tRNA e attacca al “picciolo” della foglia l'amminoacido codificato da una delle triplette di mRNA.

Gli RNA di trasferimento entrano nei ribosomi. La regione del ribosoma in cui sono assemblate le molecole proteiche è chiamata centro funzionale del ribosoma (FRC). Nella FCR si trovano sempre solo due triplette di mRNA. Ad ogni tripletta (codone) di mRNA è attaccato un tRNA con un anticodone complementare (vedi Fig. 15).

Un legame peptidico si forma tra gli amminoacidi sotto l'influenza di enzimi e l'amminoacido con il primo tRNA (per comodità, denotiamo tRNA con numeri seriali) è attaccato al secondo tRNA. Il primo tRNA, liberato dall'amminoacido, lascia il ribosoma. Quindi il ribosoma si muove lungo l'mRNA per una distanza pari a una tripletta, e la tripletta successiva finisce nell'FCR. Il processo di assemblaggio continua: si forma un legame peptidico tra gli amminoacidi trasportati dal secondo e dal terzo tRNA, ecc.

La catena peptidica si allunga finché il processo di traduzione non raggiunge uno dei codoni di stop - UAA, UAG, UGA, che non trasportano informazioni sugli amminoacidi. Una volta che ciò avviene, la traduzione è completata e la catena polipeptidica lascia il ribosoma, immergendosi nel canale del reticolo endoplasmatico.

Ogni volta, come risultato della traduzione, viene sintetizzata una catena polipeptidica di una molecola proteica, esattamente corrispondente alle informazioni ereditarie registrate nel DNA. La velocità di assemblaggio di una molecola proteica, composta da 200–300 aminoacidi, è di 1–2 minuti. Lo schema generale della biosintesi proteica può essere presentato come segue:

DNA → (trascrizione) → mRNA → (traduzione) → proteina.

Reazioni di sintesi della matrice. I processi di traduzione, trascrizione e replicazione (autoduplicazione) del DNA sono chiamati reazioni di sintesi della matrice (dal latino matrice - timbro, forma con una rientranza). Queste reazioni si svolgono solo nelle cellule viventi e secondo esattamente il piano stabilito nella struttura delle molecole già esistenti che fungono da modelli. Tali molecole sono molecole di DNA (durante la replicazione e la trascrizione) e mRNA (durante la traduzione). Pertanto, il ruolo di una matrice può essere svolto sia da molecole di DNA che da molecole di RNA.

La sintesi della matrice garantisce un'elevata precisione di trasmissione delle informazioni ereditarie e un'elevata velocità di sintesi delle macromolecole. La sintesi della matrice si basa sul principio di complementarità.

Attualmente, la scienza ha studiato in modo sufficientemente dettagliato il meccanismo di trasmissione delle informazioni ereditarie. Rimangono tuttavia una serie di problemi irrisolti. Uno di questi è lo studio dei meccanismi che regolano l'attività dei geni. Tutte le cellule di un organismo multicellulare hanno lo stesso insieme di geni. Tuttavia, le cellule di tessuti diversi differiscono per struttura, funzioni e composizione proteica.

La specializzazione di una cellula non è determinata da tutti i geni che contiene, ma solo da quelli da cui è stata effettuata la trascrizione nell'mRNA e l'informazione ereditaria è stata realizzata sotto forma di proteine. Anche nella stessa cellula, la velocità di sintesi delle molecole proteiche può essere diversa a seconda delle condizioni ambientali e del fabbisogno proteico della cellula stessa.

Probabilmente esiste qualche meccanismo che regola l’“accensione” e lo “spegnimento” dei geni nelle diverse fasi della vita cellulare. Per la prima volta, una spiegazione di questo meccanismo fu intrapresa nel 1961 dai biologi francesi F. Jacob, A. Lvov e J. Monod usando l'esempio della regolazione della sintesi proteica nei batteri. Per il loro lavoro, questi scienziati hanno ricevuto il Premio Nobel.

Non è ancora chiaro come sia regolata l’attività genetica nelle cellule eucariotiche. È necessaria la conoscenza dei meccanismi di regolazione della trascrizione e della traduzione

1. Piccole dimensioni molecolari (penetra facilmente nelle membrane cellulari lungo un gradiente di concentrazione , pori)

2. Capacità di dissociazione elettrolitica (HOH = H+ + OH+)

3. Struttura del dipolo (distribuzione asimmetrica delle cariche atomiche + e -)

4. La capacità di formare legami H (grazie a loro tutte le molecole di acqua naturale e cellulare sono associate, singole molecole solo ad una temperatura di 4000 C); I legami H sono 20 volte più deboli dei legami covalenti

5. Elevato calore di evaporazione (raffreddamento del corpo)

6. Densità massima alla temperatura di 4 0 C (occupa il volume minimo)

7. La capacità di dissolvere i gas (O2, CO2, ecc. )

8. Elevata conduttività termica (distribuzione del calore rapida e uniforme)

9. Incomprimibilità (dare forma a organi e tessuti succulenti)

10. Grande capacità termica specifica (il più grande di tutti i liquidi conosciuti)

protezione dei tessuti dai rapidi e forti sbalzi termici
l'energia in eccesso (calore) viene spesa per rompere i legami H

11. Elevato calore di fusione (riduce la probabilità di congelamento del contenuto delle cellule e dei fluidi circostanti)

12. Tensione superficiale e coesione(il più grande di tutti i liquidi)

Coesione -coesione delle molecole di un corpo fisico sotto l'influenza di forze attrattive

assicura il movimento dell'acqua attraverso i vasi dello xilema (tessuto conduttivo delle piante)
movimento delle soluzioni attraverso i tessuti (correnti ascendenti e discendenti attraverso la pianta, circolazione sanguigna, ecc.)

13. Trasparenza nello spettro visibile (fotosintesi, evaporazione)

Funzioni biologiche dell'acqua

tutte le cellule viventi possono esistere solo in un ambiente liquido

1. L'acqua è un solvente universale

q In base al grado di solubilità, le sostanze si dividono in:

Idrofilo(altamente solubile in acqua) - sali, mono- e disaccaridi, alcoli semplici, acidi, alcali, amminoacidi, peptidi

l'idrofilicità è determinata dalla presenza di gruppi di atomi (radicali) - OH-, COOH-, NH2-, ecc.

Idrofobico(scarsamente solubile o insolubile in acqua) - lipidi, grassi, sostanze grasse, gomma, alcuni solventi organici (benzene, etere), acidi grassi, polisaccaridi, proteine globulari

l'idrofobicità è determinata dalla presenza di gruppi molecolari non polari:

CH3-, CH2-

le sostanze idrofobe possono separare le soluzioni acquose in compartimenti separati (frazioni)
le sostanze idrofobiche vengono respinte dall'acqua e attratte tra loro (interazioni idrofobiche)

Anfifilico– fosfolipidi, acidi grassi

contengono molecole come OH-, NH2-, COOH- e CH3-, CH2 - CH3-
nelle soluzioni ondulatorie formano uno strato bimolecolare

2. Fornisce fenomeni di turgore nelle cellule vegetali

Turgore — elasticità delle cellule vegetali, dei tessuti e degli organi creati dal fluido intracellulare

determina la forma, l'elasticità delle cellule e la crescita cellulare, i movimenti stomatici, la traspirazione (evaporazione dell'acqua), l'assorbimento dell'acqua da parte delle radici

3. Mezzo per diffusione

4. Determina la pressione osmotica e l'osmoregolazione

Osmosi -il processo di diffusione dell'acqua e delle sostanze chimiche in essa disciolte attraverso una membrana semipermeabile lungo un gradiente di concentrazione (verso una maggiore concentrazione)

è alla base del trasporto delle sostanze idrofile attraverso la membrana cellulare, dell'assorbimento dei prodotti digestivi nell'intestino, dell'acqua da parte delle radici, ecc.

5. Ingresso di sostanze nella cellula(principalmente sotto forma di soluzione acquosa) - endocitosi

6. Rimozione dei prodotti metabolici (metaboliti) dalla cellula – esocitosi, escrezione

effettuato principalmente sotto forma di soluzioni acquose

7. Crea e mantiene un ambiente chimico per i processi fisiologici e biochimici - pH costante+— rigorosa omeostasi per l'implementazione ottimale delle funzioni enzimatiche

8. Crea un ambiente in cui possono verificarsi tutte le reazioni metaboliche chimiche(la maggior parte scorre solo sotto forma di soluzioni acquose)

9. L'acqua è un reagente chimico(metabolita più importante)

reazioni di idrolisi, scomposizione e digestione di proteine, carboidrati, lipidi, biopolimeri di riserva, macroerg - ATP, acidi nucleici
partecipa a reazioni di sintesi, reazioni redox

13. La base per la formazione dell'ambiente liquido interno del corpo: sangue, linfa, fluido tissutale, liquido cerebrospinale

14. Fornisce il trasporto di ioni inorganici e molecole organiche nella cellula e nel corpo (attraverso i fluidi corporei, il citoplasma, il tessuto conduttivo - xilema, floema

15. Fonte di ossigeno rilasciato durante la fotosintesi

16. Donatore di atomi di idrogeno necessari per il ripristino dei prodotti di assimilazione della CO2 durante la fotosintesi

17. Termoregolazione(assorbimento o rilascio di calore dovuto alla rottura o alla formazione di legami idrogeno) - const a C

18. Funzione di supporto (scheletro idrostatico negli animali)

19. Funzione protettiva (liquido lacrimale, muco)

20. Serve come mezzo in cui avviene la fecondazione

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I lipidi sono composti organici simili ai grassi, insolubili in acqua, ma altamente solubili in solventi non polari (etere, benzina, benzene, cloroformio, ecc.). I lipidi appartengono alle molecole biologiche più semplici.

Chimicamente, la maggior parte dei lipidi sono esteri di acidi carbossilici superiori e di numerosi alcoli.

I più famosi tra questi sono i grassi. Ogni molecola di grasso è formata da una molecola dell'alcol triatomico glicerolo e dai legami estere di tre molecole di acidi carbossilici superiori ad essa attaccati. Secondo la nomenclatura accettata, i grassi sono chiamati triacilgliceroli.

Gli atomi di carbonio nelle molecole di acidi carbossilici superiori possono essere collegati tra loro sia tramite legami semplici che doppi.

Degli acidi carbossilici superiori saturi (saturati), gli acidi palmitico, stearico e arachidico si trovano più spesso nei grassi; da insaturi (insaturi) - oleico e linoleico.

Il grado di insaturazione e la lunghezza della catena degli acidi carbossilici superiori (cioè

3 L'acqua come solvente

numero di atomi di carbonio) determinano le proprietà fisiche di un particolare grasso.

I grassi con catene acide corte e insaturi hanno un basso punto di fusione. A temperatura ambiente si tratta di sostanze liquide (oli) o sostanze simili ad unguenti (grassi). Al contrario, i grassi con catene lunghe e sature di acidi carbossilici superiori diventano solidi a temperatura ambiente.

Questo è il motivo per cui, durante l'idrogenazione (saturazione delle catene acide con atomi di idrogeno in doppi legami), il burro di arachidi liquido, ad esempio, diventa spalmabile e l'olio di girasole si trasforma in margarina solida. Rispetto agli abitanti delle latitudini meridionali, i corpi degli animali che vivono in climi freddi (ad esempio i pesci dei mari artici) contengono solitamente più triacilgliceroli insaturi. Per questo motivo il loro corpo rimane flessibile anche a basse temperature.

Nei fosfolipidi, una delle catene estreme degli acidi carbossilici superiori del triacilglicerolo è sostituita da un gruppo contenente fosfato.

I fosfolipidi hanno teste polari e code apolari. I gruppi che formano la testa polare sono idrofili, mentre i gruppi della coda non polari sono idrofobi. La duplice natura di questi lipidi determina il loro ruolo chiave nell'organizzazione delle membrane biologiche.

Un altro gruppo di lipidi è costituito dagli steroidi (steroli). Queste sostanze sono a base di alcol colesterolo. Gli steroli sono scarsamente solubili in acqua e non contengono acidi carbossilici superiori. Questi includono acidi biliari, colesterolo, ormoni sessuali, vitamina D, ecc.

I lipidi includono anche i terpeni (sostanze per la crescita delle piante - gibberelline; carotenoidi - pigmenti fotosintetici; oli essenziali delle piante e cere).

I lipidi possono formare complessi con altre molecole biologiche: proteine e zuccheri.

Le funzioni dei lipidi sono le seguenti:

Strutturale.

I fosfolipidi insieme alle proteine formano le membrane biologiche. Le membrane contengono anche steroli.

Energia. Quando i grassi vengono ossidati, viene rilasciata una grande quantità di energia, che va alla formazione di ATP.

Una parte significativa delle riserve energetiche del corpo è immagazzinata sotto forma di lipidi, che vengono consumati in caso di carenza di nutrienti. Gli animali e le piante in letargo accumulano grassi e oli e li usano per mantenere i processi vitali. L'alto contenuto di lipidi nei semi delle piante garantisce lo sviluppo dell'embrione e della piantina prima che passino alla nutrizione indipendente.

I semi di molte piante (palma da cocco, olio di ricino, girasole, soia, colza, ecc.) servono come materia prima per la produzione industriale di olio vegetale.

Protettivo e isolante termico.

Accumulandosi nel tessuto sottocutaneo e attorno ad alcuni organi (reni, intestino), lo strato di grasso protegge il corpo dell'animale e i suoi singoli organi dai danni meccanici. Inoltre, a causa della bassa conduttività termica, lo strato di grasso sottocutaneo aiuta a trattenere il calore, il che consente, ad esempio, a molti animali di vivere in climi freddi.

Nelle balene, inoltre, svolge un altro ruolo: promuove la galleggiabilità.

Lubrificante e idrorepellente. La cera copre la pelle, la lana, le piume, le rende più elastiche e le protegge dall'umidità.

Le foglie e i frutti di molte piante hanno un rivestimento ceroso.

Normativa. Molti ormoni sono derivati del colesterolo, come gli ormoni sessuali (testosterone negli uomini e progesterone nelle donne) e i corticosteroidi (aldosterone). Derivati del colesterolo, la vitamina D svolgono un ruolo chiave nel metabolismo del calcio e del fosforo. Gli acidi biliari sono coinvolti nei processi di digestione (emulsificazione dei grassi) e nell'assorbimento degli acidi carbossilici superiori.

I lipidi sono anche una fonte di acqua metabolica.

L'ossidazione di 100 g di grasso produce circa 105 g di acqua. Quest'acqua è molto importante per alcuni abitanti del deserto, in particolare per i cammelli, che possono fare a meno dell'acqua per 10-12 giorni: il grasso immagazzinato nella gobba viene utilizzato proprio per questi scopi. Orsi, marmotte e altri animali in letargo ottengono l'acqua di cui hanno bisogno per vivere attraverso l'ossidazione dei grassi.

Nelle guaine mieliniche degli assoni delle cellule nervose, i lipidi svolgono la funzione isolante durante la conduzione degli impulsi nervosi.

La cera viene utilizzata dalle api per costruire i favi.

Fonte: N.A.

Lemeza L.V. Kamlyuk N.D. Lisov "Un manuale di biologia per chi entra nelle università"

Carboidrati idrosolubili.

Funzioni dei carboidrati solubili: trasporto, protezione, segnalazione, energia.

Monosaccaridi: glucosio– la principale fonte di energia per la respirazione cellulare. Fruttosio- un componente del nettare dei fiori e dei succhi di frutta.

Ribosio e desossiribosio– elementi strutturali dei nucleotidi, che sono monomeri di RNA e DNA.

Disaccaridi: saccarosio(glucosio+fruttosio) è il principale prodotto della fotosintesi trasportato nelle piante. Lattosio(glucosio+galattosio) – fa parte del latte dei mammiferi.

Maltosio(glucosio + glucosio) è una fonte di energia nei semi in germinazione.

Diapositiva 8

Carboidrati polimerici:

amido, glicogeno, cellulosa, chitina.

Non sono solubili in acqua.

Funzioni dei carboidrati polimerici: strutturale, di stoccaggio, energetico, protettivo.

Amidoè costituito da molecole a spirale ramificate che formano sostanze di riserva nei tessuti vegetali.

Cellulosa– un polimero formato da residui di glucosio costituito da più catene diritte parallele collegate da legami idrogeno.

Questa struttura impedisce la penetrazione dell'acqua e garantisce la stabilità delle membrane di cellulosa delle cellule vegetali.

Chitinaè costituito da aminoderivati del glucosio. Il principale elemento strutturale del tegumento degli artropodi e delle pareti cellulari dei funghi.

Glicogeno- sostanza di riserva di una cellula animale.

Il glicogeno è ancora più ramificato dell'amido ed è altamente solubile in acqua.

Lipidi– esteri degli acidi grassi e del glicerolo. Insolubile in acqua, ma solubile in solventi non polari.

Presente in tutte le cellule. I lipidi sono costituiti da atomi di idrogeno, ossigeno e carbonio. Tipi di lipidi: grassi, cere, fosfolipidi.

Diapositiva 9

Funzioni dei lipidi:

Magazzinaggio– i grassi sono immagazzinati nei tessuti degli animali vertebrati.

Energia– metà dell’energia consumata dalle cellule dei vertebrati a riposo si forma a seguito dell’ossidazione dei grassi.

I grassi vengono utilizzati anche come fonte d'acqua. L'effetto energetico derivante dalla scomposizione di 1 g di grasso è di 39 kJ, ovvero il doppio dell'effetto energetico derivante dalla scomposizione di 1 g di glucosio o proteine.

Protettivo– lo strato di grasso sottocutaneo protegge il corpo dai danni meccanici.

Strutturale – fosfolipidi fanno parte delle membrane cellulari.

Isolamento termico– il grasso sottocutaneo aiuta a trattenere il calore.

Isolante elettrico– la mielina, secreta dalle cellule di Schwann (formano le guaine delle fibre nervose), isola alcuni neuroni, il che accelera notevolmente la trasmissione degli impulsi nervosi.

Nutriente– alcune sostanze di tipo lipidico aiutano a costruire la massa muscolare e a mantenere il tono corporeo.

Lubrificante– le cere ricoprono la pelle, la lana, le piume e le proteggono dall’acqua.

Le foglie di molte piante sono ricoperte da un rivestimento ceroso; la cera viene utilizzata nella costruzione dei favi.

Ormonale– ormone surrenale – il cortisone e gli ormoni sessuali sono di natura lipidica.

Diapositiva 10

Proteine, loro struttura e funzioni

Le proteine sono eteropolimeri biologici i cui monomeri sono amminoacidi.

Le proteine sono sintetizzate negli organismi viventi e svolgono in essi determinate funzioni.

Le proteine contengono atomi di carbonio, ossigeno, idrogeno, azoto e talvolta zolfo.

I monomeri delle proteine sono amminoacidi - sostanze contenenti parti immutabili - il gruppo amminico NH2 e il gruppo carbossilico COOH e una parte variabile - il radicale.

Sono i radicali che rendono gli amminoacidi diversi gli uni dagli altri.

Gli amminoacidi hanno le proprietà di un acido e di una base (sono anfoteri), quindi possono combinarsi tra loro. Il loro numero in una molecola può raggiungere diverse centinaia. L'alternanza di diversi aminoacidi in sequenze diverse consente di ottenere un numero enorme di proteine con strutture e funzioni diverse.

Le proteine contengono 20 tipi di aminoacidi diversi, alcuni dei quali gli animali non possono sintetizzare.

Li ottengono da piante che possono sintetizzare tutti gli aminoacidi. È negli amminoacidi che le proteine vengono scomposte nel tratto digestivo degli animali. Da questi amminoacidi che entrano nelle cellule del corpo, vengono costruite le sue nuove proteine.

Diapositiva 11

Struttura di una molecola proteica.

La struttura di una molecola proteica è intesa come la sua composizione di aminoacidi, la sequenza di monomeri e il grado di torsione della molecola, che deve adattarsi a varie sezioni e organelli della cellula, non da sola, ma insieme a un numero enorme di altri molecole.

La sequenza di aminoacidi in una molecola proteica costituisce la sua struttura primaria.

Dipende dalla sequenza dei nucleotidi nella sezione della molecola di DNA (gene) che codifica per la proteina. Gli amminoacidi adiacenti sono collegati da legami peptidici che si formano tra il carbonio del gruppo carbossilico di un amminoacido e l'azoto del gruppo amminico di un altro amminoacido.

Una lunga molecola proteica si piega e inizialmente assume l'aspetto di una spirale.

Ecco come nasce la struttura secondaria della molecola proteica. Tra CO e NH - gruppi di residui amminoacidici, spire adiacenti dell'elica, si formano legami idrogeno che tengono insieme la catena.

Una molecola proteica di configurazione complessa sotto forma di globulo (palla) acquisisce una struttura terziaria. La forza di questa struttura è fornita da legami S-S idrofobici, idrogeno, ionici e disolfuro.

Alcune proteine hanno una struttura quaternaria, formata da diverse catene polipeptidiche (strutture terziarie).

La struttura quaternaria è anche tenuta insieme da deboli legami non covalenti: ionici, idrogeno, idrofobici. Tuttavia, la forza di questi legami è bassa e la struttura può essere facilmente danneggiata. Quando riscaldata o trattata con determinati prodotti chimici, la proteina si denatura e perde la sua attività biologica.

La distruzione delle strutture quaternarie, terziarie e secondarie è reversibile. La distruzione della struttura primaria è irreversibile.

In ogni cellula ci sono centinaia di molecole proteiche che svolgono varie funzioni.

Inoltre, le proteine hanno specificità di specie. Ciò significa che ogni specie di organismo ha proteine non presenti in altre specie. Ciò crea serie difficoltà quando si trapiantano organi e tessuti da una persona all'altra, quando si innesta un tipo di pianta su un'altra, ecc.

Diapositiva 12

Funzioni delle proteine.

Ogni enzima accelera una ed una sola reazione (sia diretta che inversa). La velocità delle reazioni enzimatiche dipende dalla temperatura del mezzo, dal suo livello di pH, nonché dalle concentrazioni delle sostanze reagenti e dalla concentrazione dell'enzima.

Trasporto– le proteine forniscono il trasporto attivo degli ioni attraverso le membrane cellulari, il trasporto dell’ossigeno e dell’anidride carbonica, il trasporto degli acidi grassi.

Protettivo– gli anticorpi forniscono la protezione immunitaria del corpo; fibrinogeno e fibrina proteggono il corpo dalla perdita di sangue.

Strutturale- una delle funzioni principali delle proteine.

Le proteine fanno parte delle membrane cellulari; la proteina cheratina forma capelli e unghie; proteine collagene ed elastina – cartilagine e tendini.

Contrattivo– forniti dalle proteine contrattili – actina e miosina.

Segnale– le molecole proteiche possono ricevere segnali e fungere da trasportatori nel corpo (ormoni). Va ricordato che non tutti gli ormoni sono proteine.

Energia– durante il digiuno prolungato, le proteine possono essere utilizzate come fonte aggiuntiva di energia dopo che sono stati consumati carboidrati e grassi.

Diapositiva13

Acidi nucleici

Gli acidi nucleici furono scoperti nel 1868.

Scienziato svizzero F. Miescher. Negli organismi esistono diversi tipi di acidi nucleici che si trovano in vari organelli cellulari: nucleo, mitocondri, plastidi. Gli acidi nucleici includono DNA, i-RNA, t-RNA, r-RNA.

Acido desossiribonucleico (DNA)– un polimero lineare sotto forma di doppia elica formata da una coppia di catene antiparallele complementari (corrispondenti tra loro in configurazione).

La struttura spaziale della molecola del DNA è stata modellata dagli scienziati americani James Watson e Francis Crick nel 1953.

I monomeri del DNA sono nucleotidi . Ogni nucleotide del DNA è costituito da una purina (A - adenina o G - guanina) o pirimidina (T - timina o C - citosina) base azotata, zucchero a cinque carboni– desossiribosio e gruppo fosfato.

La coppia A – T è collegata da due legami idrogeno e la coppia G – C è collegata da tre. Durante la replicazione (raddoppio) di una molecola di DNA, i legami idrogeno si rompono e le catene si separano, e su ciascuna di esse viene sintetizzata una nuova catena di DNA. La spina dorsale delle catene del DNA è formata da residui di fosfato di zucchero.

La sequenza di nucleotidi in una molecola di DNA determina la sua specificità, così come la specificità delle proteine corporee codificate da questa sequenza.

Queste sequenze sono individuali per ogni tipo di organismo e per i singoli individui.

Esempio: è data la sequenza nucleotidica del DNA: CGA – TTA – CAA.

Sull'RNA messaggero (i-RNA) verrà sintetizzata la catena HCU - AAU - GUU, dando origine ad una catena di aminoacidi: alanina - asparagina - valina.

Quando i nucleotidi in una delle triplette vengono sostituiti o riorganizzati, questa tripletta codificherà un amminoacido diverso e quindi la proteina codificata da questo gene cambierà.

Diapositiva 14

I cambiamenti nella composizione dei nucleotidi o nella loro sequenza sono chiamati mutazioni.

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Acido ribonucleico (RNA)– un polimero lineare costituito da una singola catena di nucleotidi.

Nell'RNA, il nucleotide della timina è sostituito dall'uracile (U). Ogni nucleotide di RNA contiene uno zucchero a cinque atomi di carbonio: il ribosio, una delle quattro basi azotate e un residuo di acido fosforico.

Tipi di RNA.

Matrice, O informativo, RNA.

È sintetizzato nel nucleo con la partecipazione dell'enzima RNA polimerasi. Complementare alla regione del DNA in cui avviene la sintesi. La sua funzione è rimuovere le informazioni dal DNA e trasferirle nel luogo della sintesi proteica, ai ribosomi.

Costituisce il 5% dell'RNA della cellula. RNA ribosomiale– sintetizzato nel nucleolo e fa parte dei ribosomi. Costituisce l'85% dell'RNA della cellula.

Trasferimento dell'RNA(più di 40 specie). Trasporta gli aminoacidi al sito di sintesi proteica.

Ha la forma di una foglia di trifoglio ed è costituito da 70-90 nucleotidi.

Diapositiva 16

Confronta questa cifra con la cifra che indica la quantità di energia rilasciata da 1 g di glucosio o grasso. La capacità di immagazzinare una tale quantità di energia rende l’ATP la sua fonte universale.

Caratteristiche fisico-chimiche della molecola d'acqua

La sintesi di ATP avviene principalmente nei mitocondri.

Diapositiva 17

II. Metabolismo: metabolismo energetico e plastico, loro relazione. Gli enzimi, la loro natura chimica, ruolo nel metabolismo. Fasi del metabolismo energetico. Fermentazione e respirazione. La fotosintesi, il suo significato, ruolo cosmico. Fasi della fotosintesi. Reazioni luce e buio della fotosintesi, loro relazione.

Chemiosintesi. Il ruolo dei batteri chemiosintetici sulla Terra

Diapositiva 18

Cosa potrebbe esserci di più semplice dell'acqua?Lo beviamo, ci facciamo il bagno, ci cuciniamo. La nostra vita sarebbe completamente impossibile senza di lei. E allo stesso tempo, quest'acqua “familiare” è la sostanza chimica più misteriosa del pianeta.
L'acqua “viva” e “morta”, la sua origine, le ragioni del passaggio ad altri stati di aggregazione: queste domande interessano da tempo le persone.

Una delle proprietà più “miracolose” dell’acqua è la sua capacità di sciogliere le sostanze.

Fantastico
potere del cielo

Guardiamo una sorgente di montagna e pensiamo: “Questa è veramente acqua pulita!” Tuttavia non è così: in natura non esiste acqua idealmente pura. Il fatto è che l'acqua è un solvente quasi universale.

In esso sono disciolti i gas: azoto, ossigeno, argon, anidride carbonica e altre impurità presenti nell'aria. Le proprietà del solvente sono particolarmente pronunciate nell'acqua di mare, in cui si dissolvono quasi tutte le sostanze. È generalmente accettato che quasi tutti gli elementi della tavola del sistema periodico degli elementi possano essere dissolti nelle acque dell'Oceano Mondiale. Almeno oggi ne sono stati scoperti più di 80, compresi elementi rari e radioattivi.

Le maggiori quantità nell'acqua di mare contengono cloro, sodio, magnesio, zolfo, calcio, potassio, bromo, carbonio, stronzio, boro. Solo l'oro si dissolve negli oceani al ritmo di 3 kg pro capite della popolazione terrestre!

C'è sempre qualcosa di disciolto anche nell'acqua terrena.

L'acqua piovana è considerata la più pura ma dissolve anche le impurità presenti nell'aria. Non pensare che l'acqua dissolva solo sostanze facilmente solubili.

Ad esempio, i chimici analitici affermano che l'acqua dissolve anche leggermente il vetro. Se macini la polvere di vetro con acqua in un mortaio, in presenza di un indicatore (fenolftaleina) apparirà un colore rosa, segno di un ambiente alcalino. Di conseguenza, l'acqua ha parzialmente sciolto il vetro e gli alcali sono entrati nella soluzione (non per niente i chimici chiamano questo processo lisciviazione del vetro).

Occupante-
chimica

Perché l'acqua può sciogliere sostanze così diverse?

Dal corso di chimica sappiamo che la molecola d'acqua è elettricamente neutra. Ma la carica elettrica all'interno della molecola è distribuita in modo non uniforme: nella regione degli atomi di idrogeno predomina la carica positiva, nella regione in cui si trova l'ossigeno, la densità della carica negativa è maggiore.

Pertanto, una particella d'acqua è un dipolo. Questa proprietà della molecola d'acqua spiega la sua capacità di orientarsi in un campo elettrico e di attaccarsi ad altre molecole dotate di carica. Se l'energia di attrazione delle molecole d'acqua sulle molecole di una sostanza è maggiore dell'energia di attrazione tra le molecole d'acqua, la sostanza si dissolve. A seconda di ciò si distingue tra idrofilo (altamente solubile in acqua: sali, alcali, acidi) e idrofobo (sostanze difficilmente o per nulla solubili in acqua: grassi, gomma, ecc.).

Quindi il “vaccino” contro la dissoluzione in acqua è il contenuto di grasso nella sostanza. Non è un caso che le cellule del corpo umano abbiano membrane contenenti componenti grassi. Grazie a ciò, l'acqua non dissolve il corpo umano, ma ne favorisce l'attività vitale.

Cemento e composito –
quale è più forte?

Cosa c'entrano queste informazioni con le piscine?

Il fatto è che la capacità dell'acqua di dissolvere molte sostanze influisce negativamente sulle piscine di cemento. L'acqua è necessaria per idratare il cemento. Tuttavia, dopo la sua evaporazione, nella struttura in calcestruzzo compaiono vuoti e pori. Ciò porta ad un aumento della permeabilità del calcestruzzo ai gas, al vapore e ai liquidi.

Di conseguenza, l'acqua penetra nei pori della piscina di cemento, subisce la lisciviazione e successivamente si rompe semplicemente.

Le piscine composite hanno un grande vantaggio rispetto alle loro controparti in cemento. Un composito è un materiale solido eterogeneo costituito da due o più componenti. Il principale punto di forza dei prodotti compositi è la fibra di vetro, ovvero la fibra costituita da sottili fili di vetro. In questa forma, il vetro presenta proprietà inaspettate: non si spezza, non si spezza, ma si piega senza distruggersi.

Test per il grado 10 (profilo). Citologia. Organizzazione chimica della cellula

Le resine organiche polimeriche vengono utilizzate come riempitivo legante nella produzione del composito, che impedisce la penetrazione dell'acqua nei pori della sostanza. Grazie a ciò, le piscine composite non sono praticamente soggette all'invecchiamento e sono resistenti agli effetti di una sostanza essenziale, ma così distruttiva: l'acqua.

Sembra che non ci siano praticamente ostacoli per l'acqua onnipotente.

Nel tempo, assolutamente qualsiasi materiale si presta ad esso.
Ma se devi scegliere un materiale per una piscina, allora è abbastanza ovvio quale: cemento o composito sarà il tuo assistente affidabile nella lotta contro il potere distruttivo dell'acqua.

Perché le persone hanno bisogno di carboidrati?

Tutti gli organismi viventi in natura, siano essi piante o animali, contengono carboidrati, la principale fonte di energia. La maggior parte di essi è presente nelle cellule vegetali (fino al 90%) e nell'1-2% nelle cellule animali.

Il corpo umano possiede il 2-3% di questi composti organici, principalmente glicogeno, e solo 5 grammi di glucosio.

Le peculiarità dei carboidrati sono che sono costituiti da lunghi plessi molecolari e la composizione delle molecole stesse è costituita da atomi di carbonio, ossigeno e idrogeno.

La luce solare promuove la fotosintesi dei carboidrati nella vegetazione in presenza di acqua e anidride carbonica. La maggior parte di queste sostanze entra nel corpo umano principalmente con alimenti vegetali, ma il corpo stesso le sintetizza, anche se in quantità insignificante.

Il ruolo dei carboidrati per una persona è fornire energia al proprio corpo, che rappresenta circa il 60% del consumo energetico totale durante il giorno.

Principali tipi di carboidrati

A seconda delle loro proprietà, i carboidrati si dividono in semplici (monosaccaridi e disaccaridi) e complessi (polisaccaridi).

Il primo gruppo è anche chiamato carboidrati veloci, poiché si dissolvono bene nell'acqua e aumentano letteralmente i livelli di glucosio nel sangue in pochi minuti.

I carboidrati complessi sono quindi detti lenti, poiché si dissolvono più lentamente.

Tra le sostanze semplici le più importanti sono il glucosio, il ribosio, il fruttosio e il galattosio.

Di particolare valore come monosaccaridi è il glucosio, che fornisce energia alle cellule.

Grazie ai processi metabolici nel corpo, viene convertito in anidride carbonica e acqua. Una deviazione dei livelli di glucosio nel sangue in una direzione o nell'altra porta a sonnolenza e persino alla perdita di coscienza. Il suo basso livello provoca una sensazione di affaticamento, debolezza e le capacità mentali di una persona sono significativamente ridotte.

Il glucosio si trova nei cereali, nei prodotti a base di cereali e in molte verdure e frutta.

Il ribosio è un analogo chimico del glucosio, presente in tutte le cellule del corpo nella struttura degli acidi nucleici e influenza il metabolismo.

È utilizzato come additivo alimentare nella nutrizione sportiva.

Il fruttosio si trova in quasi tutta la frutta e nel miele, ma nelle verdure ce n'è molto meno. Penetra facilmente nelle cellule del sangue senza insulina, che lo distingue fondamentalmente dal glucosio. Grazie a questa proprietà, il fruttosio è considerato sicuro per il diabete. Inoltre, questo elemento non porta alla carie, a differenza del saccarosio.

Il galattosio forma un disaccaride con il glucosio chiamato lattosio e si trova principalmente nei latticini e nel latte.

Il galattosio non si trova nella sua forma pura.

Una volta nel tratto gastrointestinale, il lattosio contenuto nel latte si scompone in glucosio e galattosio grazie all'enzima lattasi. Una carenza di questo enzima provoca un aumento della formazione di gas nell'intestino dopo aver bevuto latte a causa del lattosio non digerito. È utile per le persone con questa proprietà del corpo consumare prodotti a base di latte fermentato, dove il lattosio viene convertito in acido lattico, che neutralizza la microflora intestinale.

I carboidrati complessi includono saccarosio, maltosio, amido, glicogeno, inulina, cellulosa e altri.

Il saccarosio, costituito da molecole di glucosio e fruttosio, è un carboidrato puro, ovvero lo zucchero, che oltre alle calorie non contiene sostanze nutritive, vitamine o minerali.

Il maltosio è anche chiamato zucchero di malto perché si trova nel malto, nel miele, nella birra e nella melassa.

È formato da due molecole di glucosio.

L'amido è una lunga catena molecolare costituita da glucosio.

L'acqua è un solvente al 100%!

Si tratta di una polvere bianca, inodore e insapore, insolubile in acqua. Molti cereali e ortaggi a radice contengono grandi quantità di amido, che è la principale batteria dell’energia umana. Allo stesso tempo, la medicina moderna lo considera il colpevole di un metabolismo improprio.

L'inulina è un polimero del fruttosio utilizzato per prevenire il diabete. Contenuto nel topinambur e in alcune altre piante.

Il glicogeno è formato anche da molecole di glucosio disposte in fitti rami.

Una piccola percentuale si trova nel fegato e nei muscoli degli animali.

Funzioni biologiche importanti dei carboidrati

A cosa servono i carboidrati e che importanza hanno per il corpo umano?

Forse la principale funzione importante dei carboidrati è il loro valore energetico, poiché ogni grammo di questa sostanza, quando ossidato, forma più di 4 kcal di energia.

Considerando che i muscoli e il fegato umani contengono circa 0,5 kg di glicogeno, che equivalgono a 2000 kcal di energia necessaria per il funzionamento di tutti i tessuti del corpo e soprattutto del cervello.

La mancanza di glicogeno negli alimenti, che è cronica, porta alla rottura del fegato a causa dell'accumulo di grasso in esso.

Successivamente, una carenza di carboidrati nella dieta porta ad un'intensa ossidazione dei grassi e all'acidificazione (avvelenamento) dell'intero corpo e del tessuto cerebrale. Il risultato può essere la perdita di coscienza dovuta al coma acidotico.

I carboidrati in eccesso contribuiranno anche all’accumulo di grasso e colesterolo in eccesso a causa degli alti livelli di glucosio e insulina nel sangue.

Naturalmente, il ruolo dei carboidrati per la vita umana è ottimo, ma il loro valore energetico non dovrebbe superare il 50% del contenuto calorico totale del cibo.

Quando le proteine sono esposte a livelli elevati di glucosio per lungo tempo, la loro funzione e struttura cambiano.

Si verifica la glicosilazione delle proteine, causando una serie di complicazioni nel diabete mellito.

Una persona sana dovrebbe consumare carboidrati nella prima metà della giornata.

Nelle ore successive la formazione e l'accumulo di queste sostanze nell'organismo diminuisce gradualmente.

Le persone che conducono uno stile di vita attivo, così come coloro che praticano sport, bodybuilding o fitness, dovrebbero mangiare cibi che contengano la metà di carboidrati. Si consigliano meno carboidrati a chi è in sovrappeso.

Le funzioni dei carboidrati nelle cellule degli organismi viventi sono diverse. Oltre all'energia, queste hanno anche funzioni di riserva (immagazzinamento), strutturali, protettive, anticoagulanti e altre.

La formula generale è Cn (H2O)n: i carboidrati contengono solo tre elementi chimici.

Tavolo. Confronto delle classi di carboidrati.

Carboidrati idrosolubili.

Monosaccaridi:
glucosio– la principale fonte di energia per la respirazione cellulare;
fruttosio– parte integrante del nettare dei fiori e dei succhi di frutta;
ribosio e desossiribosio– elementi strutturali dei nucleotidi, che sono monomeri di RNA e DNA.

Disaccaridi:
saccarosio(glucosio + fruttosio) – il principale prodotto della fotosintesi trasportato nelle piante;
lattosio(glucosio + galattosio) – parte del latte dei mammiferi;
maltosio(glucosio + glucosio) è una fonte di energia nei semi in germinazione.

Funzioni dei carboidrati solubili :

trasporto,
protettivo,
segnale,
energia.

Carboidrati insolubili

polimero :
amido,
glicogeno,
cellulosa,
chitina.

Funzioni dei carboidrati polimerici :

strutturale,
immagazzinare,
energia,
protettivo.

Amido è costituito da molecole a spirale ramificate che formano sostanze di riserva nei tessuti vegetali.

Cellulosa – un polimero formato da residui di glucosio costituito da più catene diritte parallele collegate da legami idrogeno. Questa struttura impedisce la penetrazione dell'acqua e garantisce la stabilità delle membrane di cellulosa delle cellule vegetali.

Chitina è costituito da aminoderivati del glucosio. Il principale elemento strutturale del tegumento degli artropodi e delle pareti cellulari dei funghi.

Glicogeno - sostanza di riserva di una cellula animale.

Tavolo. I carboidrati più comuni.

Tabella Principali funzioni dei carboidrati.

Lipidi.

Lipidi– esteri degli acidi grassi e del glicerolo. Insolubile in acqua, ma solubile in solventi non polari. Presente in tutte le cellule. I lipidi sono costituiti da atomi di idrogeno, ossigeno e carbonio.

Funzioni dei lipidi :

Magazzinaggio – i grassi sono immagazzinati nei tessuti degli animali vertebrati.
Energia – metà dell’energia consumata dalle cellule dei vertebrati a riposo si forma a seguito dell’ossidazione dei grassi. I grassi vengono utilizzati anche come fonte d'acqua. L'effetto energetico derivante dalla scomposizione di 1 g di grasso è di 39 kJ, ovvero il doppio dell'effetto energetico derivante dalla scomposizione di 1 g di glucosio o proteine.
Protettivo – lo strato di grasso sottocutaneo protegge il corpo dai danni meccanici.
Strutturale – I fosfolipidi fanno parte delle membrane cellulari.
Isolamento termico – il grasso sottocutaneo aiuta a trattenere il calore.
Isolante elettrico – la mielina, secreta dalle cellule di Schwann (formano le guaine delle fibre nervose), isola alcuni neuroni, il che accelera notevolmente la trasmissione degli impulsi nervosi.
Nutriente – alcune sostanze di tipo lipidico aiutano a costruire la massa muscolare e a mantenere il tono corporeo.
Lubrificante – le cere ricoprono la pelle, la lana, le piume e le proteggono dall’acqua. Le foglie di molte piante sono ricoperte da un rivestimento ceroso; la cera viene utilizzata nella costruzione dei favi.
Ormonale – ormone surrenale – il cortisone e gli ormoni sessuali sono di natura lipidica.

Tavolo. Funzioni fondamentali dei lipidi.

COMPITI TEMATICI

Parte A

A1. Un monomero polisaccaridico può essere:
1) amminoacido
2) glucosio
3) nucleotide
4) cellulosa

A2. Nelle cellule animali, i carboidrati di riserva sono:
1) cellulosa
2) amido
3) chitina
4) glicogeno

A3. La maggior parte dell'energia verrà rilasciata durante la scissione:
1) 10 g di proteine
2) 10 g di glucosio
3) 10 g di grassi
4) 10 g di amminoacido

A4. Quale funzione non svolgono i lipidi?
1) energia
2)catalitico
3) isolante
4) immagazzinamento

A5. I lipidi possono essere sciolti in:
1) acqua
2) soluzione di sale da cucina
3) acido cloridrico
4) acetone

Parte B

IN 1. Seleziona le caratteristiche strutturali dei carboidrati
1) sono costituiti da residui di amminoacidi
2) sono costituiti da residui di glucosio
3) sono costituiti da atomi di idrogeno, carbonio e ossigeno
4) alcune molecole hanno una struttura ramificata
5) sono costituiti da residui di acidi grassi e glicerolo
6) sono costituiti da nucleotidi

ALLE 2. Seleziona le funzioni che i carboidrati svolgono nel corpo
1) catalitico
2) trasporto
3) segnale
4) costruzione
5) protettivo
6) energia

VZ. Selezionare le funzioni che i lipidi svolgono nella cellula
1) strutturale
2) energia
3) stoccaggio
4) enzimatico
5) segnale
6) trasporto

ALLE 4. Abbina il gruppo di composti chimici al loro ruolo nella cellula:

Parte C

C1. Perché il corpo non accumula glucosio, ma amido e glicogeno?

Metabolismo dei carboidrati

Carboidrati- un vasto gruppo di composti organici che fanno parte di tutti gli organismi viventi.

Il termine "carboidrati" è nato perché i primi rappresentanti conosciuti di carboidrati nella composizione corrispondevano alla formula chimica C m H 2n O n (carbonio + acqua). Successivamente furono scoperti carboidrati naturali con una diversa composizione elementare, ma venne mantenuto il nome precedente.

I carboidrati si dividono in due gruppi a seconda della loro solubilità: solubili ed insolubili.

Carboidrati solubili, O Sahara, hanno solitamente un sapore dolce e una struttura cristallina. Questo:

zucchero di barbabietola o di canna, osaccarosio(Greco sakchar, dal sanscrito. Sarkara- ghiaia, sabbia, zucchero semolato);
zucchero d'uva, oglucosio(Greco glikys- dolce);
zucchero della frutta, ofruttosio(lat. frutto- frutta);
zucchero del latte olattosio(lat. lac, genere. caso lattis- latte) ecc.

Carboidrati insolubili, O polisaccaridi, non hanno sapore dolce e struttura cristallina. Per esempio:

amido;
cellulosa(lat. cellula- cellula);
glicogeno(Greco glikys- dolce e geni- dando vita).

Funzioni dei carboidrati

1. Energia. Carboidrati ( Sahara, amido, glicogeno) è la principale fonte di energia nella cellula. Quando 1 g di carboidrati viene scomposto nei prodotti metabolici finali, vengono rilasciati 17,6 kJ di energia (lo stesso di quando viene scomposto 1 g di proteine).

2. Archiviazione (backup). La riserva di carboidrati nell'uomo e negli altri animali èglicogeno, che viene sintetizzato e accumulato nelle cellule del fegato. Il carboidrato di riserva delle piante è il carboidratoamido.

3. Strutturale (costruzione). Da cellulosadi cosa sono fatte le pareti cellulari delle piante. Gli enzimi nel tratto digestivo umano non sono in grado di scomporre la cellulosa, quindi non ha alcun valore nutrizionale come fonte di energia, ma la fibra di cellulosa ha un effetto benefico sulla funzione intestinale. Alcuni animali (termiti, ruminanti) contengono speciali protozoi simbiotici nel loro intestino che decompongono le forti molecole di cellulosa in molecole di glucosio. Ecco perché le termiti possono nutrirsi di legno, le lepri di corteccia e i ruminanti di fieno, rami e paglia.

Anche i carboidrati fanno parte degli acidi nucleici e formano la sostanza intercellulare del tessuto connettivo (negli animali).

4. Protettivo. Interagiscono nel fegato con molti composti tossici, convertendoli in sostanze innocue e facilmente solubili.

Carboidrati nell'alimentazione umana. I carboidrati forniscono energia al corpo e svolgono un ruolo importante nella regolazione del tratto gastrointestinale. Le principali fonti di carboidrati sono pane, patate, pasta, cereali, frutta e dolci. Lo zucchero è un carboidrato puro. Il miele, a seconda della sua origine, contiene il 70 - 80% di zucchero.

Tutti i carboidrati sono suddivisi in facilmente- E difficile da digerire, E indigesto.

Carboidrati facilmente digeribili- zuccheri - presenti in tutti gli alimenti e le bevande dolci (zucchero, miele, caramelle, succhi, frutta). Contribuiscono al rapido ripristino delle forze, tuttavia è necessario consumare con cautela carboidrati facilmente digeribili, poiché una loro quantità eccessiva porta all'obesità e allo sviluppo del diabete.

Carboidrati difficili da digerire- Questo è principalmente amido. La fonte ottimale di carboidrati difficili da digerire, ma più benefici, sono i cereali, le patate, il pane e la pasta. Forniscono lentamente e uniformemente il glucosio nel sangue e ne favoriscono l'accumulo nel fegato glicogeno, che è la principale riserva di carboidrati nel corpo umano. Inoltre, i cereali integrali e i fiocchi contengono molte fibre alimentari, che assorbono bene le tossine e aiutano a spostare il cibo attraverso il canale digestivo. Ecco perché il grano, il grano saraceno, il mais e la farina d'avena sono molto salutari.

Carboidrati indigeribili, la cosiddetta fibra alimentare (fibra alimentare, cellulosa), si trova nelle verdure e nei cereali, soprattutto nel cavolo e nella crusca. I carboidrati indigeribili non vengono distrutti dai succhi digestivi e attraversano invariati l'intestino umano. Sebbene non forniscano energia all'organismo, devono essere contenuti nel cibo, poiché contribuiscono al normale funzionamento dell'intestino e influiscono positivamente sulla composizione della microflora intestinale.

Assunzione giornaliera raccomandata di carboidrati- la quantità più instabile. Dipende dal livello di attività fisica, sesso, età, tradizioni alimentari, ecc. La norma approssimativa è il consumo di 300 - 350 g di carboidrati al giorno.

Quando nella dieta è presente una quantità eccessiva di carboidrati, alcuni di essi vengono immagazzinati nel corpo sotto forma di glicogeno e tessuto adiposo per un utilizzo successivo. Pertanto, un eccesso di carboidrati nella dieta contribuisce all’obesità.

Funzioni dei carboidrati solubili: trasporto, protezione, segnalazione, energia.

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Carboidrati polimerici:

amido, glicogeno, cellulosa, chitina. Non sono solubili in acqua.

Funzioni dei carboidrati polimerici: strutturale, di stoccaggio, energetico, protettivo.

Amidoè costituito da molecole a spirale ramificate che formano sostanze di riserva nei tessuti vegetali.

Chitinaè costituito da aminoderivati del glucosio. Il principale elemento strutturale del tegumento degli artropodi e delle pareti cellulari dei funghi.

Glicogeno- sostanza di riserva di una cellula animale. Il glicogeno è ancora più ramificato dell'amido ed è altamente solubile in acqua.

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Funzioni dei lipidi:

Magazzinaggio– i grassi sono immagazzinati nei tessuti degli animali vertebrati.

Energia– metà dell’energia consumata dalle cellule dei vertebrati a riposo si forma a seguito dell’ossidazione dei grassi. I grassi vengono utilizzati anche come fonte d'acqua. L'effetto energetico derivante dalla scomposizione di 1 g di grasso è di 39 kJ, ovvero il doppio dell'effetto energetico derivante dalla scomposizione di 1 g di glucosio o proteine.

Protettivo– lo strato di grasso sottocutaneo protegge il corpo dai danni meccanici.

Strutturale – fosfolipidi fanno parte delle membrane cellulari.

Isolamento termico– il grasso sottocutaneo aiuta a trattenere il calore.

Isolante elettrico– la mielina, secreta dalle cellule di Schwann (formano le guaine delle fibre nervose), isola alcuni neuroni, il che accelera notevolmente la trasmissione degli impulsi nervosi.

Nutriente– alcune sostanze di tipo lipidico aiutano a costruire la massa muscolare e a mantenere il tono corporeo.

Lubrificante– le cere ricoprono la pelle, la lana, le piume e le proteggono dall’acqua. Le foglie di molte piante sono ricoperte da un rivestimento ceroso; la cera viene utilizzata nella costruzione dei favi.

Ormonale– ormone surrenale – il cortisone e gli ormoni sessuali sono di natura lipidica.

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Proteine, loro struttura e funzioni

Le proteine sono eteropolimeri biologici i cui monomeri sono amminoacidi. Le proteine sono sintetizzate negli organismi viventi e svolgono in essi determinate funzioni.

Le proteine contengono atomi di carbonio, ossigeno, idrogeno, azoto e talvolta zolfo.

I monomeri delle proteine sono amminoacidi - sostanze contenenti parti immutabili - il gruppo amminico NH 2 e il gruppo carbossilico COOH e una parte variabile - il radicale. Sono i radicali che rendono gli amminoacidi diversi gli uni dagli altri.

Le proteine contengono 20 tipi di aminoacidi diversi, alcuni dei quali gli animali non possono sintetizzare. Li ottengono da piante che possono sintetizzare tutti gli aminoacidi. È negli amminoacidi che le proteine vengono scomposte nel tratto digestivo degli animali. Da questi amminoacidi che entrano nelle cellule del corpo, vengono costruite le sue nuove proteine.

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Struttura di una molecola proteica.

La sequenza di aminoacidi in una molecola proteica costituisce la sua struttura primaria. Dipende dalla sequenza dei nucleotidi nella sezione della molecola di DNA (gene) che codifica per la proteina. Gli amminoacidi adiacenti sono collegati da legami peptidici che si formano tra il carbonio del gruppo carbossilico di un amminoacido e l'azoto del gruppo amminico di un altro amminoacido.

Una lunga molecola proteica si piega e inizialmente assume l'aspetto di una spirale. Ecco come nasce la struttura secondaria della molecola proteica. Tra CO e NH - gruppi di residui amminoacidici, spire adiacenti dell'elica, si formano legami idrogeno che tengono insieme la catena.

Alcune proteine hanno una struttura quaternaria, formata da diverse catene polipeptidiche (strutture terziarie). La struttura quaternaria è anche tenuta insieme da deboli legami non covalenti: ionici, idrogeno, idrofobici. Tuttavia, la forza di questi legami è bassa e la struttura può essere facilmente danneggiata. Quando riscaldata o trattata con determinati prodotti chimici, la proteina si denatura e perde la sua attività biologica. La distruzione delle strutture quaternarie, terziarie e secondarie è reversibile. La distruzione della struttura primaria è irreversibile.

In ogni cellula ci sono centinaia di molecole proteiche che svolgono varie funzioni. Inoltre, le proteine hanno specificità di specie. Ciò significa che ogni specie di organismo ha proteine non presenti in altre specie. Ciò crea serie difficoltà quando si trapiantano organi e tessuti da una persona all'altra, quando si innesta un tipo di pianta su un'altra, ecc.

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Funzioni delle proteine.

Catalitico (enzimatico) – le proteine accelerano tutti i processi biochimici che si verificano nella cellula: la scomposizione dei nutrienti nel tratto digestivo e partecipano alle reazioni di sintesi della matrice. Ogni enzima accelera una ed una sola reazione (sia diretta che inversa). La velocità delle reazioni enzimatiche dipende dalla temperatura del mezzo, dal suo livello di pH, nonché dalle concentrazioni delle sostanze reagenti e dalla concentrazione dell'enzima.

Trasporto– le proteine forniscono il trasporto attivo degli ioni attraverso le membrane cellulari, il trasporto dell’ossigeno e dell’anidride carbonica, il trasporto degli acidi grassi.

Protettivo– gli anticorpi forniscono la protezione immunitaria del corpo; fibrinogeno e fibrina proteggono il corpo dalla perdita di sangue.

Strutturale- una delle funzioni principali delle proteine. Le proteine fanno parte delle membrane cellulari; la proteina cheratina forma capelli e unghie; proteine collagene ed elastina – cartilagine e tendini.

Contrattivo– forniti dalle proteine contrattili – actina e miosina.

Segnale– le molecole proteiche possono ricevere segnali e fungere da trasportatori nel corpo (ormoni). Va ricordato che non tutti gli ormoni sono proteine.

Energia– durante il digiuno prolungato, le proteine possono essere utilizzate come fonte aggiuntiva di energia dopo che sono stati consumati carboidrati e grassi.

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Acidi nucleici

Gli acidi nucleici furono scoperti nel 1868 dallo scienziato svizzero F. Miescher. Negli organismi esistono diversi tipi di acidi nucleici che si trovano in vari organelli cellulari: nucleo, mitocondri, plastidi. Gli acidi nucleici includono DNA, i-RNA, t-RNA, r-RNA.

Acido desossiribonucleico (DNA)– un polimero lineare sotto forma di doppia elica formata da una coppia di catene antiparallele complementari (corrispondenti tra loro in configurazione). La struttura spaziale della molecola del DNA è stata modellata dagli scienziati americani James Watson e Francis Crick nel 1953.

I nucleotidi in una molecola di DNA sono uno di fronte all'altro con basi azotate e sono uniti a coppie secondo le regole della complementarità: la timina si trova di fronte all'adenina e la citosina si trova di fronte alla guanina. La coppia A – T è collegata da due legami idrogeno e la coppia G – C è collegata da tre. Durante la replicazione (raddoppio) di una molecola di DNA, i legami idrogeno si rompono e le catene si separano, e su ciascuna di esse viene sintetizzata una nuova catena di DNA. La spina dorsale delle catene del DNA è formata da residui di fosfato di zucchero.

La sequenza di nucleotidi in una molecola di DNA determina la sua specificità, così come la specificità delle proteine corporee codificate da questa sequenza. Queste sequenze sono individuali per ogni tipo di organismo e per i singoli individui.

Esempio: è data la sequenza nucleotidica del DNA: CGA – TTA – CAA.

Sull'RNA messaggero (i-RNA) verrà sintetizzata la catena HCU - AAU - GUU, dando origine ad una catena di aminoacidi: alanina - asparagina - valina.

Quando i nucleotidi in una delle triplette vengono sostituiti o riorganizzati, questa tripletta codificherà un amminoacido diverso e quindi la proteina codificata da questo gene cambierà.

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I cambiamenti nella composizione dei nucleotidi o nella loro sequenza sono chiamati mutazioni.

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Acido ribonucleico (RNA)– un polimero lineare costituito da una singola catena di nucleotidi. Nell'RNA, il nucleotide della timina è sostituito dall'uracile (U). Ogni nucleotide di RNA contiene uno zucchero a cinque atomi di carbonio: il ribosio, una delle quattro basi azotate e un residuo di acido fosforico.

Tipi di RNA.

Matrice, O informativo, RNA. È sintetizzato nel nucleo con la partecipazione dell'enzima RNA polimerasi. Complementare alla regione del DNA in cui avviene la sintesi. La sua funzione è rimuovere le informazioni dal DNA e trasferirle nel luogo della sintesi proteica, ai ribosomi. Costituisce il 5% dell'RNA della cellula. RNA ribosomiale– sintetizzato nel nucleolo e fa parte dei ribosomi. Costituisce l'85% dell'RNA della cellula.

Trasferimento dell'RNA(più di 40 specie). Trasporta gli aminoacidi al sito di sintesi proteica. Ha la forma di una foglia di trifoglio ed è costituito da 70-90 nucleotidi.

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Acido adenosina trifosforico - ATP. L'ATP è un nucleotide costituito da una base azotata, l'adenina, dal carboidrato ribosio e da tre residui di acido fosforico, due dei quali immagazzinano una grande quantità di energia. Quando un residuo di acido fosforico viene eliminato, vengono rilasciati 40 kJ/mol di energia. Confronta questa cifra con la cifra che indica la quantità di energia rilasciata da 1 g di glucosio o grasso. La capacità di immagazzinare una tale quantità di energia rende l’ATP la sua fonte universale. La sintesi di ATP avviene principalmente nei mitocondri.

Diapositiva 17

I carboidrati sani sono la chiave per perdere peso con successo. Quali carboidrati sono insolubili in acqua. Biologia al Liceo

3 L'acqua come solvente

Carboidrati idrosolubili.

Caratteristiche fisico-chimiche della molecola d'acqua

Fantastico
potere del cielo

Occupante-
chimica

Cemento e composito –
quale è più forte?

Test per il grado 10 (profilo). Citologia. Organizzazione chimica della cellula

Perché le persone hanno bisogno di carboidrati?

Principali tipi di carboidrati

L'acqua è un solvente al 100%!