Acasă | Despre noi | feedback-ul
Toate organismele vii sunt împărțite în două grupe mari, în funcție de forma chimică în care primesc carbon din mediul înconjurător. Autotrofii (de la autoturismul grecesc, trofeul - aliment) - auto-hrănire - sunt utilizați ca sursă unică de monoxid de carbon (IV) C02. din care sunt capabili să-și formeze toți compușii cu conținut de carbon. Autotrofii includ plante, bacterii fotosintetice și chemosintetice. Procesul de chemosinteză, adică asimilarea dioxidului de carbon datorat energiei eliberate în timpul oxidării compușilor anorganici, a fost descoperit pentru prima oară de SN Vinogradsky.
Heterotrofii (din heterosul grecesc - altul, trofeul - aliment) primesc carbon sub formă de compuși organici gata făcuți, mai degrabă complexe (de exemplu, carbohidrați). Acestea includ animalele și cele mai multe microorganisme. Toate organismele heterotrofice asimilează cantități mici de dioxid de carbon. Totuși, dioxidul de carbon este legat de carboxilarea cetoacidelor carbonice deja prezente în celulă, adică organismul heterotrofic are nevoie de compuși organici gata preparați.
Organismele vii sunt clasificate pe surse de energie. Pentru un grup mare de fototrofe, resursele directe de energie sunt ușoare. Fototrofii folosesc energia soarelui pentru a forma compuși de mare energie, care servesc ca un fel de acumulatori de energie. Acestea includ plante superioare, alge, bacterii fotosintetice.
Chemotrofii ca sursă de reacții de reducere a oxidării-reducere a consumului de energie. Hemotrofii sunt animale, majoritatea microorganismelor. O astfel de metodă de obținere a energiei este inerentă celulelor non-fotosintetice ale plantelor. Atât fototrofii cât și hemotrofii pot fi împărțiți în grupuri, în funcție de ce substanțe sunt donorii de electroni în procesele de oxidare-reducere. În litotrofe, ele sunt compuși anorganici, organotrofii organici sunt organici. Astfel, în funcție de sursele de energie și de donatorii de electroni utilizați, se pot distinge patru tipuri principale de organisme (Tabelul 3).
Tabelul 3. Clasificarea organismelor care depind de sursele de energie și de donatorii de electroni utilizați.
Acceptori de electroni de celule
Photolitotrofe Photoorganotrices Chemolitotrofe Chemo-organotrofe
Reacții de oxidare-reacție la lumină ușoară Reacții de oxidare-reducere
Compuși anorganici (H2O, H2S, S) Compuși organici Compuși anorganici (2S, H2, S, Fe2 + .NH3) Compuși organici (de exemplu glucoză)
Celulele verzui ale plantelor superioare, algele albastre-verzi, cianobacteriile, cele mai purpurii și bacteriile cu sulf verde. Băutură purpurie purpurie, Halofobia Thion, fixare pe sulfat, hidrogen, fier, bacterii formând metan și bacterii denitrificatoare. Toate animalele mai mari, cele mai multe bacterii, ciuperci, celule de plante non-fotosintetice.
Organismele pot exista în condiții aerobe și anaerobe. În condiții aerobe, ei folosesc oxigenul ca acceptor de electroni, adică efectuează procesul de respirație. În condiții anaerobe, acceptorii de electroni servesc ca acceptori organici, are loc fermentația. Aceste organisme sunt numite anaerobe facultative. Acestea includ majoritatea celulelor organotrofice (drojdie, celule de organisme superioare). Dacă au oxigen în mediu, preferă să o folosească. Anaerobi. care nu sunt capabile să utilizeze oxigenul, se numesc anaerobe obligatorii, oxigenul pentru ele este toxic. Toate oxigenul liber, conținut în atmosfera Pământului, a fost format ca urmare a procesului de fotosinteză, este evident că tipul de energie anaerob este mai vechi decât aerobic. Prin urmare, rezultă că fermentația este un proces mai vechi decât respirația.
Conexiuni cu energie înaltă. Compușii cu înaltă energie sunt acidul adenozin trifosforic și substanțele capabile să formeze ATP în reacțiile enzimatice ale transferului de grup fără participarea la procesele oxidative. Acești compuși conțin în legăturile lor moleculare, în timpul cărora prin hidroliză se eliberează o cantitate mare de energie liberă. Reacțiile apar în diferite condiții care afectează cantitatea de schimbare a energiei libere. Prin urmare, în biochimie se folosește termenul de energie liberă standard - AG °. Se înțelege ca schimbarea energiei libere în condiții standard: presiune 1 atm. concentrațiile inițiale ale substraturilor - 1 M, temperatura 25 ° C. AG o la pH 7,0 este desemnat ca AG o. Valoarea AG o este utilizată pentru a cuantifica ambele lanțuri metabolice și reacțiile chimice individuale; ca și în termodinamică, semnul minus indică puterea de ieșire a energiei, iar semnul plus indică acceptarea acesteia.
Reacțiile și procesele în care energia liberă scade (# 8710;<0), называются экзергоническими. Эти реакции обычно сопровождаются выделением тепла, или переходом части химической энергии в тепловую энергию. Экзергонические реакции, например, окисление, сопровождаются возрастанием энтропии. Реакции и процессы, идущие с увеличением свободной энергии (∆G> 0), se numesc endergonici și pot să apară atunci când energia este absorbită din exterior. Astfel de reacții sunt însoțite de absorbția căldurii.
Schimbarea energiei libere depinde nu numai de schimbarea energiei interne și a entropiei, ci și de temperatura și concentrația substanțelor care reacționează. Calculul Y în biochimie se efectuează pentru anumite condiții standard, când concentrația reactanților este de 1 mol per litru, temperatură 25 ° C 730 ° C (298,15 ° 730 ° K). Suma G pentru această reacție, pentru astfel de condiții, este notată cu un simbol # 8710; G # 730; și se numește variația standard a energiei libere sau o schimbare standard a potențialului chimic.
Dacă valoarea energiei libere standard de hidroliză a legăturilor cu energie înaltă depășește -21 kJ-mol-1 (Tabelul 4), astfel de legături sunt notate cu
Tabelul 4. Energia liberă standard a hidrolizei unor compuși
Sunt cinci tipuri principale de compusi de mare energie: difosfații 5'-ribonucleotide și trifosfații (ATP, GTP, UTP, CTP, ADP, etc.), Karboksilfosfaty (de exemplu, acetil), atsiltiolovye esteri (de exemplu, acetil coenzima A) compus fosforamidita (fosfocreatina ) fosfat enol (acid fosfoenolpiruvic).
În centrul metabolismului energetic al celulei este un sistem adenilat: ATP și produsele hidrolizei sale - ADP, AMP, FSFFN. Se aseamănă cu o baterie încărcată cu energie de la diferiți generatori și o furnizează cu multe mașini și aparate (în organismul viu, ele corespund organelor, țesuturilor, reacțiilor biochimice). În acest sens, "încărcarea bateriei" constă în sinteza ATP:
ADP + Phn ATP + H2O "descărcarea bateriei" este însoțită de hidroliza ATP: ATP + H2O + ADP + Ph unde E1 și E2 sunt enzime care catalizează reacțiile corespunzătoare.
ATP în ceea ce privește energia liberă a hidrolizei ocupă o poziție intermediară între compușii cu conținut ridicat de fosfați și cu consum redus de fosfați. Aceasta este unicitatea ATP, care servește ca mijloc-transportator al grupurilor și energiei fosforil. Toate organismele vii capturează energia resurselor energetice externe cu ajutorul sistemelor de stocare a energiei și o convertesc în energia compușilor cu mare consum de energie. Sistemele de stocare a energiei sunt împărțite în două tipuri, care diferă în principiile cuplării energetice. Primul tip - reacții de fosforilare, care nu necesită structuri insolubile de membrană, - fosforilarea substratului (sau nemembrana). Formarea ATP are loc prin transferul fosforilului activ din produsul de oxidare a substratului în ADP. De exemplu, formarea ATP în timpul glicolizei și fermentației. Al doilea tip - reacțiile de fosforilare care apar în membranele de conjugare, se numește fosforilare cu membrană. Formarea ATP are loc prin fosforilarea fosfat anorganic ADP prin energia potențialului electrochimic al ionilor de hidrogen prin membrană. De exemplu, formarea ATP în timpul fotosintezei sau în faza aerobă a respirației. Fosforilarea cu membrana se produce in membrana mitocondriale in membranele tilacoide ale cloroplastelor, cromatofori in bacterii fotosintetice in membrana citoplasmatică a bacteriilor. Membranele care transporta enzime de transfer de electroni și continuă fosforilarea se numesc membrane de conjugare.
S-a stabilit acum că nu există organisme neproteice în natură. Termenul "proteine" trebuie înțeles în sens larg, incluzând proteine complexe, în special nucleoproteine - complexe de proteine cu acizi nucleici.
Proteinele sunt compuși polimeri cu greutate moleculară mare care formează un aminoacid în timpul hidrolizei. Uneori se numesc proteine. Pentru organismele vii, ele predomină atât în conținut, cât și în valoare, în special. În corpul de proteine animale conține până la 40-50% sau mai mult de greutate uscată, mai puțin în plante - până la 20-35%.
Construcție, funcție structurală. Proteinele formează baza protoplasmei oricărei celule vii, în complex cu lipide sunt principalul material structural al tuturor membranelor celulare, toate organele.
Funcție catalitică. Enzimele sunt proteine, simple sau complexe. Reacțiile biochimice sunt catalizate de proteinele enzimatice.
Funcția motorului. Toate formele de mișcare în natură (activitatea mușchilor, mișcarea cilia și flagelul în antistres, mișcarea protoplasmului într-o celulă etc.) sunt efectuate de structurile proteice ale celulelor.
Funcția de transport. Hemoglobina din proteinele din sânge transportă oxigenul din plămâni în țesuturi și organe. Transferul de acizi grași prin organism are loc cu participarea unei alte proteine de sânge - albumină. Există proteine din sânge care transportă lipide, fier, hormoni steroizi. Transferul multor substanțe prin membranele celulare se realizează prin proteine specifice transportoare.
Funcție de protecție. Proteinele sunt factorii cei mai importanți ai imunității (anticorpi și sisteme complementare). Procesul de coagulare a sângelui, care protejează organismul de pierderea sa, se bazează pe transformarea proteinei sanguine - fibrinogen. Aceste transformări sunt efectuate cu participarea proteinei trombinei și a unui număr mare de alți factori de coagulare, de asemenea proteine. Pereții interiori ai esofagului și a stomacului sunt căptușiți cu un strat protector de proteine mucoase - mucini. Toxinele de multe tipuri de organisme care le protejează în lupta pentru existență sunt, de asemenea, proteine - mai multe otrăviri, toxine bacteriene. Baza pielii, care protejează corpul animalelor de multe influențe externe, este colagenul proteic. Keratina este o proteină a foliculilor de păr.
Funcția hormonală. Mai mulți hormoni se referă structural la proteine sau peptide -insulin hormonului -adrenokortikotropny, oxitocina, vasopresina, etc ..
Funcția de rezervă. Capabil de a forma ouă de ovalbumină depozite de rezervă, cazeină din lapte, multe proteine de semințe de plante.
Funcție de asistență. Tulpinile, articulațiile articulare, oasele scheletului, copitele sunt formate în principal de proteine.
Funcția receptorului. Multe proteine (în special glicoproteine, lectine) îndeplinesc funcția de recunoaștere selectivă și adăugare de substanțe individuale.
Proteinele au o mare importanță economică. sunt cele mai importante componente ale alimentelor umane și ale animalelor de fermă. Epidemiile de masă, o speranță de viață medie mică a unor foste țări coloniale sunt asociate cu foamete de proteine cronice (lipsa proteinelor animale). Productivitatea animalelor de fermă depinde de conținutul de proteine din furaje. Tehnologia multor industrii se bazează pe prelucrarea proteinelor, schimbarea proprietăților: în industria pielăriei, cu producția de burduf, de mătase naturală. În industria de panificație, proprietățile proteinelor din făină joacă un rol important.
Rolul principal al proteinelor în viața tuturor organismelor, marea lor importanță economică datorită interesului manifestat mai mare pentru a le în biochimie, definesc proteine centrale în studiile biochimice.
Considerarea structurii și a proprietăților proteinelor este mai convenabilă pentru a începe cu caracteristicile elementelor lor structurale - aminoacizi.
Definiție și clasificare. Aminoacizii pot fi considerați ca derivați ai acizilor carboxilici în care unul dintre hidrocarburile lanțului carbon este înlocuit cu gruparea NH2.
În majoritatea aminoacizilor naturali, gruparea amino este în # 945; - poziția cu privire la carboxil:
În mod semnificativ mai puțin frecvent în organismele vii, există aminoacizi cu # 946; - sau # 947; - poziția grupărilor amino (# 946; -amino-propionic, Acidul aminobutiric).
În funcție de natura lanțurilor laterale (R-grupuri) împărțit la .atsiklicheskie aminoacizi (alifatic) și ciclic (homo- și heterociclice).
Prin numărul de grupe amino și carboxil, aminoacizii sunt împărțiți în:
1) monoaminomonokarbonovye - glicină, alanină, valină, leucină, izoleucină, serină, treonină, cisteină, metionină, triptofan, tirozină, fenilalanină;
2) diaminomonocarboxilic - lizină, arginină, citrulină;
3) acid monoaminodicarbonat - aspartic și glutamic;
4) diaminodicarboxilic - cistină.
Prin natura încărcăturii radicalilor laterali, aminoacizii polarității lor sunt clasificați în:
1) nepolar, hidrofob - glicină, alanină, valină, leucină, izoleucină, prolină, fenilalanină, triptofan, metionină;
2) polar. dar neîncărcate - serină, treonină, asparagină, glutamină;
3) -asparaginovaya negativ polar și acid glutamic, cisteină, tirozină sau pozitiv - lizină, arginină, taxele de histidină.