Биомолекулы
Биомолекулы — это органические соединения, которые синтезируются живыми организмами. В состав биомолекул включают белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, а также более мелкие компоненты обмена веществ. Как правило, биомолекулы состоят из атомов углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы. Другие элементы входят в состав биологически значимых веществ значительно реже.
Классификация
[править | править код]Среди биомолекул выделяют:
- Малые молекулы:
- Мономеры, олигомеры и полимеры
| Мономеры | Олигомеры | Биополимеры |
|---|---|---|
| Аминокислоты | Олигопептиды | Полипептиды, белки |
| Моносахариды | Олигосахариды | Полисахариды (крахмал, целлюлоза) |
| Нуклеотиды | Олигонуклеотиды | Полинуклеотиды, (ДНК, РНК) |
Нуклеозиды и нуклеотиды
[править | править код]Нуклеозиды образуются при присоединении азотистого основания к сахару рибозе, примерами нуклеозидов являются цитидин, уридин, аденозин, гуанозин, тимидин и инозин.
Нуклеозиды в клетках могут быть фосфорилированы киназами, при этом образуются нуклеотиды. ДНК и РНК являются линейными полимерами, состоящими из относительно низкомолекулярных мономеров — нуклеотидов, соединенных между собой фосфодиэфирными связями[1].
Нуклеотиды могут быть источниками энергии, запасенной в химических связях (АТР), принимать участие в передаче сигнала внутри клетки (cGMP, cAMP), являться компонентами кофакторов ферментов (кофермент А, FAD, NAD)[2].
Сахара
[править | править код]Моносахариды — простейшие углеводы, обычно содержат альдегидную или кето-группу[3]. Наличие в структуре альдегидной группы обозначается приставкой «альдо-», а кето-группы — «кето-»[1]. Примерами моносахаридов являются гексозы — глюкоза, фруктоза, галактоза и пентозы — рибоза и дезоксирибоза[3].
Дисахариды образуются при соединении двух молекул простых сахаров, при этом отщепляется одна молекула воды. Дисахариды могут быть гидролизованы до соответствующих моносахаридов разбавленными растворами кислот или соответствующими ферментами[1]. Представителями дисахаридов являются сахароза, мальтоза и лактоза.
Полисахариды являются сложными сахарами, полимерами моносахаридов. Представителями полисахаридов является крахмал, целлюлоза и гликоген. Молекулы полисахаридов обычно имеют разветвленную структуру. Как правило, полисахариды нерастворимы или малорастворимы в воде, однако может происходить гидратация их гидроксильных групп, в таком случае при нагревании в водной среде полисахарид образует коллоид[1]. Более короткие полисахариды, состоящие из 2-10 мономеров, называют олигосахаридами.[4]
Лигнин
[править | править код]Лигнин — это нерегулярный биополимер, состоящий из ароматических колец, соединенных короткими (от одного до трех атомов углерода) углеродными цепями. Лигнин является вторым по значению биополимером после целлюлозы, и является одним из структурных компонентов растений.[5] Лигнин является рацематом, то есть не обладает оптической активностью, не поляризует свет. Эта особенность лигнина вызвана тем, что его полимеризация происходит по свободно-радикальному механизму.
Липиды
[править | править код]Липиды в основном представлены сложными эфирами жирных кислот и являются важными компонентами клеточных мембран. Также липиды выполняют функцию запаса энергии, например, триглицериды. Большинство молекул липидов состоит из гидрофильной головки и от одного до трех гидрофобных хвостов жирных кислот, поэтому липиды являются амфифильными веществами.
В клеточных мембранах представлены следующие классы липидов:
- Гликолипиды — содержат олигосахариды
- Фосфолипиды — головка которых содержит положительно заряженую группу, связанную с гидрофобным хвостом через отрицательно заряженный фосфат
- Стеролы — головка содержит плоское стероидное кольцо, например, холестерин
Также к липидам относят простагландины и лейкотриены, 20-углеродные молекулы, синтезируемые из арахидоновой кислоты.
Аминокислоты
[править | править код]Аминокислоты содержат амино- и карбоксильную группу и являются цвиттер-ионами. Биологически значимые аминокислоты представлены только α-аминокислотами, в которых функциональные группы соединены с одним атомом углерода, а также пролином, который является иминокислотой.
Аминокислоты являются мономерами пептидов (2-10 остатков аминокислот), полипептидов и белков. Белки выполняют различные функции в клетке.
Биологически значимы только 20 аминокислот, они закодированы в генетическом коде, всего известно более пятисот природных аминокислот. Известны как минимум две аминокислоты, которые также встраиваются в полипептиды в ходе трансляции у некоторых организмов:
- селеноцистеин — закодирован стоп-кодоном
UGA - пирролизин — включается по кодону
UAG, например, у некоторых метаногенов
Другие биологически значимые аминокислоты представлены в том числе карнитином, орнитином, гамма-аминомасляной кислотой и таурином.
Витамины
[править | править код]Витамины — вещества, которые организм не способен синтезировать самостоятельно, но необходимые для жизнедеятельности. Витаминами являются, например, многие коферменты. Витамины должны поступать в организм постоянно, обычно в очень малых количествах.
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 3 4 Slabaugh, Michael R., and Seager, Spencer L. Organic and Biochemistry for Today (англ.). — 6th. — Pacific Grove: Brooks Cole[англ.], 2007. — ISBN 0-495-11280-1.
- ↑ Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K & Wlater P. Molecular biology of the cell (англ.). — 4th. — New York: Garland Science[англ.], 2002. — P. 120—121. — ISBN 0-8153-3218-1. Архивировано 11 октября 2009 года.
- ↑ 1 2 Peng, Bo, and Yu Qin. Fructose and Satiety (англ.) // Journal of Nutrition[англ.] : journal. — 2009. — June. — P. 6137—6142.
- ↑ Pigman, W.; D. Horton. The Carbohydrates (англ.). — San Diego: Academic Press, 1972. — Vol. 1A. — P. 3. — ISBN 68-26647.
- ↑ K. Freudenberg & A.C. Nash (eds). Constitution and Biosynthesis of Lignin (англ.). — Berlin: Springer-Verlag, 1968.
