Біомолекули - Мурза

Біомолекули - органічні сполуки, що входять до складу організмів, що утворюють клітинні структури і беруть участь в біохімічних реакціях обміну речовин.

Функції біомолекул в живих організмах.

а) участь в реакціях обміну речовин в ролі проміжних продуктів (метаболітів). Наприклад, амінокислоти, моносахариди, жирні кислоти та ін.

б) участь в утворенні складних молекул (білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, полісахаридів) або біологічних структур (мембран, рибосом, ядерного хроматину і ін.).

в) участь в регуляції біохімічних процесів і функцій окремих клітин і організму в цілому (вітаміни, гормони, циклічні нуклеотиди цАМФ, цГМФ та ін.).

Основні класи біомолекул:

Білки і амінокислоти. Білки - протеїни (protos перший, значущий), найважливіший клас біомолекул, з наявністю яких пов'язують існування життя в умовах Землі. Білки є молекулами, до складу яких входять 20 амінокислот. Сукупність білків в організмі становить його протеом.

Нуклеїнові кислоти і нуклеотиди. Дезоксирибонуклеиновая (ДНК) і рибонуклеїнова (РНК) кислоти - біополімери, що складаються з пуринових і піримідинових нуклеотидів. Вони є носіями генетичної інформації у всіх живих організмів. Послідовність мононуклеотидів в складі нуклеїнових кислот детермінує (кодує) послідовність амінокислотних залишків в білках. Послідовність з трьох нуклеотидів (триплет або кодон) в молекулі ДНК відповідає одній з 20 амінокислот. Таким чином, генетичний код визначає порядок включення амінокислот в поліпептидних ланцюг в процесі синтезу білка на рибосомах. Сукупність генів в організмі становить його геном.

Нуклеїнові кислоти вперше виявив в ядрах клітин Фрідріх Мішер (1869 г.). Приблизно через 100 років (в 1953 р) Д. Уотсон і Ф. Крик зробили фундаментальне відкриття, описавши структуру ДНК. Це дозволяло розкрити головну загадку життя - забезпечення спадковості шляхом копіювання спадкових ознак. Вивчення функцій РНК дозволили сформулювати основну догму молекулярної біології, яка визначає напрямок передачі генетичної інформації у всіх живих організмів:

ДНК → РНК → Білок

Сукупність інформаційних РНК в організмі становить його транскриптом.

Вуглеводи - молекули, що складаються з моносахаридів і їх похідних (дисахаридов, гомо гетерополісахарідов). У тварин організмах моносахариди і гомополісахарід глікоген в основному виконують енергетичні функції, а гетерополісахаріди беруть участь в утворенні мембран, гликокаликса, сполучної тканини і т.д ..

Ліпіди - молекули, особливістю яких є гідрофобна природа. Ліпіди виступають як енергетичний матеріал (нейтральні жири), є структурними компонентами мембран (фосфоліпіди, гліколіпіди) і на біорегулятори (стероїдні гормони, ейкозаноїди, жиророзчинні вітаміни).

Вітаміни - з'єднання з різним хімічним будовою, що не синтезуються в тварин організмах, але необхідні для їх життєдіяльності. Вони повинні постійно надходити в організм з продуктами харчування, забезпечуючи нормальний перебіг метаболічних процесів, так як є компонентами ферментних систем.

Гормони та медіатори - молекули, що передають хімічні сигнали. Завдяки регуляторному дії гормонів і медіаторів нервової системи відбувається інтеграція окремих анатомо-фізіологічних систем в цілісний багатоклітинний організм.

Крім того в організмі є вільні амінокислоти, азотисті сполуки, нуклеотиди, низькомолекулярні моно-, дии трикарбонових кислот, спирти, аміни, які є проміжними продуктами метаболізму (метаболітами або интермедиатами). Сукупність усіх метаболітів в організмі становить його метаболіт.

Клітка - структурна, функціональна і генетична одиниця живого організму. Всі клітини здатні до розмноження шляхом поділу, передаючи нащадкам свої біологічні ознаки. Клітини діляться на прокариотические (безядерние) і еукаріотичні (ядерні). Вони відрізняються за хімічним складом і обміну речовин.

Клітинні компоненти постійно оновлюються. Для тіла людини період полуобновленія білків (Т1 / 2) становить в середньому 12 тижнів, білків печінки менше - 2 тижні, білків м'язів 27 тижнів, білків кісткової тканини - багато місяців.

Походження біомолекул. Фундаментальною проблемою біохімії є виникнення життя на Землі. Згідно з існуючими уявленнями, утворення біомолекул і перших примітивних живих клітин відбувалося на Землі під дією фізичних факторів атмосфери приблизно 3 млрд. Років тому

Стенлі Міллер (1953р.), Виявив можливість утворення амінокислот при дії електричних розрядів на суміш метану, аміаку, водню і водяної пари. У цих реакціях синтезу центральне місце займає ціаністий водень - НСN, який може утворюватися в реакції: CH4 + NH3 → HCN + 3H2

Надалі ціаністий водень перетворюється в ціанамід, нітрит і ціаноацетілен - попередники амінокислот, пуринів, піримідинів, порфіринів.

Поки незрозумілою проблемою в питанні походження життя є походження первинних інформаційних молекул