Біомолекули.склад, різноманітність. Просторова структура. Матеріал для учнів 10 класу.

Біомолекули

Біомолекули

А. Найважливіші класи сполук


Переважна більшість біомолекул є похідними простіших з`єднань чотирьох хімічних елементів-неметалів: Кисню О, Азоту N, Сірки S і Фосфору П. Багато біохімічно важливі сполуки кисню, азоту та Сірки можуть розглядатися як похідні Водню Н2О, NH3, H2S. У біологічних системах Фосфор зустрічається головним чином у формі похідних фосфорної кислоти H3PO4.

При заміні одного або декількох атомів водню в зазначених вище з`єднаннях на угрупування R, наприклад на алкільну групу, отримують похідні типу R-XHn-1, R-XHn-2-r` і т. д. Так, наприклад, Спирти R-OH і Прості ефіри ROR` формально можна розглядати як похідні Води, первинні R-NH 2, вторинні R-NH-r` і третинні RN == R`R "Аміни-як похідні Аміаку, а Тіоспирти R-SH-... як похідні сірководню Багато органічні Речовини містять полярні угруповання, такі, як-ОН і-NH2 Оскільки ці угруповання істотно більш реакційноздатні в порівнянні з вуглеводневими бічними ланцюгами, вони носять назву Функціональних груп

Нові Функціональні групи утворюються при окислених Наведених вище сполук. Так, при окислюванні Тіоспирти утворюються дисульфідом R-SS-r`, при окислюванні первинних спиртів RCH2-OH- Альдегіди R-СО-Н, а потім Карбонові кислоти R-COOH, а при окислюванні вторинних спиртів- Кетони R-CO-r`. Для цих кисневмісних сполук характерна наявність карбонільної групи С == О.

Приєднання спиртів по карбонільної групі альдегідів приводить до утворення напівацеталю RO-Чо-r`. Приклади напівацеталю-циклічні форми моносахаридів см. с. 42. Окислення напівацеталю призводить до отримання ефірів карбонових кислот.

Особливо важливе значення мають Карбонові кислоти І їх похідні, які формально утворюються шляхом заміни OH-групи на інші угруповання. Насправді вони виходять в результаті нуклеофільного заміщення активованих проміжних сполук з відщепленням Молекули Води см. с. 30. Так, з карбонових кислот і спиртів утворюються Складні ефіри R-О-СО-r`, наприклад Жири см. с. 54. Аналогічним чином з карбонових кислот і Тіоспирти виходять Тіоефіри R-S-CO-r`. Останні відіграють важливу роль в метаболізмі карбонових кислот. Відомим з`єднанням цього типу є ацетилкофермент А ацетил-КоА см. с. 58.

Продуктом Конденсації карбонових кислот і первинних Амінов є Аміди карбонових кислот R-NH-СО-r`. Оскільки залишки амінокислот в пептидів та білків пов`язані амидной зв`язком, цей тип зв`язку носить назву пептидного см. с. 72.

Фосфорна кислота Н3РO4-триосновна Кислота, т. е. містить три Гідроксильні групи, здатні віддавати три Н +-іона. У фізіологічних умовах принаймні одна з трьох груп повністю диссоциирована. Інші дві групи можуть бути пов`язані зі Спиртами фосфоефірную зв`язком, утворюючи монозаміщених RO-POOH2 і, відповідно, дизаміщені ефіри RO-Пух або` Фосфорної кислоти . Монозаміщені ефіри беруть участь у метаболізмі вуглеводів, афосфодіефірние групи присутні в ліпідів см. с. 56 і нуклеїнових кислот см. с. 88.

При взаємодії двох молекул Кислот утворюються Ангідриди , причому освіту ангидридной зв`язку вимагає великих витрат енергії. Тому фосфоангідрідние зв`язки відіграють дуже важливу роль в Клітині, забезпечуючи накопичення і вивільнення хімічної енергії см. с. 124. Змішані Ангідриди карбонових і фосфорної кислоти також є макроергічними сполуками, які беруть участь у клітинному метаболізмі.