Какие неорганические вещества содержатся в растениях
Наша планета покрыта ковром зеленых растений. Растения встретишь в любом уголке земли: в жаркой безводной пустыне и в холодной арктической тундре. И везде, где бы ни вырос зеленый росток, он своими корнями углубляется в почву и добывает оттуда питательные вещества.
Почва является основным источником обеспечения растений питательными веществами (Приложение I). Растения своей корневой системой поглощают из почвенных растворов и затем усваивают необходимые ему питательные вещества. Для всех растений необходимы 13 элементов, которые принимают участие в обмене веществ: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, марганец, медь, цинк, молибден, бор, хлор. Азот, фосфор, калий, кальций, сера и магний содержатся в растениях в значительных количествах, и называются макроэлементами, остальные в ничтожных количествах и называются микроэлементами, но и они очень важны для растения.
Так, например, листья здорового растения огурца содержат следующие элементы:
Макроэлементы Микроэлементы
Азот – 3,9% Железо – 0,015%
Фосфор – 0,38% Бор – 0,008%
Калий – 4% Марганец – 0,005%
Кальций – 7% Молибден – 0,0004%
Магний – 0,7 %
Это наводит на мысль о том, что при отсутствии в почве одного из этих элементов происходят резкие изменения основных жизненных функций растений: тормозится рост, нарушается нормальный ход фотосинтеза. Мы обратили внимание на то, что во многих кабинетах и рекреациях школы растения имеют нездоровый внешний вид. А ведь для нас, жителей Севера, где восемь месяцев в году человек лишен общения с растениями, разведение комнатных растений и правильный уход за ними, просто необходимо. Мы заинтересовались и решили провести исследование.
В 1563 г. во Франции опубликовано сочинение Палисси, где он высказывает мысль о том, что почти во всех растениях и животных находятся соли, поэтому именно они необходимы для питания растений. По некоторым причинам Палисси был заточен в Бастилию, где и скончался в 1589 г. На два с половиной столетия его труды были забыты.
В XVII в. ученые полагали, что для питания растений нужна только вода, а вещества, образующиеся в процессе роста, растение создает само внутри своего тела загадочной и мистической «силой жизни», вложенной в него творцом.
Весомый вклад в учение о питании растений внес немецкий ученый-химик Юстас Либих (1803–1873) . В 1840 г. Либих ввел в науку понятие «лимитирующие факторы». Он изучал влияние содержания различных химических элементов в почве на рост растений и сформулировал принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Сформулированный им закон хорошо иллюстрируется «бочкой Добенека», клепки которой условно обозначают факторы жизни растений. Фактический урожай определяется высотой самой низкой клепки, т. е. количеством фактора, находящегося в минимуме. Если заменить данную клепку (например, восполнить недостающий элемент питания), то уровень воды в бочке (урожай растений) будет определять другая клепка, оказавшаяся в изменившихся условиях самой короткой.
В плеяде имен русских исследователей минерального питания растений особое место занимает академик Дмитрий Николаевич Прянишников (1865–1948) . Его исследования показали, что каждый вид растения предъявляет специфические требования к количествам и сочетаниям отдельных элементов. Кроме того, потребность растения в отдельных элементах изменяется на разных фазах его развития.
2. Минеральное питание растений
Функции питательных неорганических веществ в растении
Растения должны получать из окружающей среды определенные вещества, вовлекаемые в сложные биохимические реакции, в результате которых поддерживаются структура и рост клеток. Помимо света высшим растениям для метаболизма и роста нужны вода и некоторые химические элементы. Многие эволюционные приобретения растений связаны со структурными и функциональными специализированными приспособлениями для эффективного поглощения этих веществ и для распределения их по живым клеткам своего тела.
По сравнению с животными пищевые потребности растений относительно просты. При благоприятных внешних условиях большинство зеленых растений может использовать энергию света для превращения СО2 и Н2О в органические соединения, служащие источником энергии. Растения могут синтезировать и все необходимые аминокислоты и витамины, используя неорганические питательные вещества, поступающие из окружающей среды.
Питание растений включает поглощение из среды всех исходных веществ, необходимых для биохимических реакций, распределение этих веществ по растению и использование в процессах метаболизма и роста.
В середине 1800-х годов было выяснено, что по крайней мере 10 химических элементов, присутствующих в растениях, необходимы для нормального роста. В отсутствии любого из них наблюдаются характерные нарушения роста или симптомы повреждения. Часто такие растения не могут нормально размножаться. Эти десять элементов – углерод, водород, кислород, калий, кальций, магний, азот, фосфор, сера и железо – были определены как химические элементы, необходимые для роста растений. Они, таким образом, относятся к необходимым минеральным, или необходимым неорганическим питательным веществам.
Неорганические ионы влияют на осмотическое давление и таким образом помогают регулировать водный баланс. Поскольку некоторые из ионов в этой роли взаимозаменяемы, то потребность растений в них можно назвать неспецифической. С другой стороны неорганический компонент может функционировать как часть незаменимой биологической молекулы. В этом случае потребность в нем высокоспецифичная. Например, специфическую функцию выполняет магний, входящий в состав молекулы хлорофилла. Некоторые неорганические вещества входят в состав клеточных мембран, другие – контролируют их проницаемость. Ряд элементов – это обязательные компоненты ферментных систем, катализирующих биологические реакции в клетке. Другие формируют ту особую ионную среду, в которой могут протекать биологические реакции.
Вследствие того, что питательные неорганические элементы необходимы для удовлетворения основных потребностей организма и вовлечены в фундаментальные процессы, их недостаток вызывает разнообразные структурные и функциональные изменения растений.
Очень важна роль питательных неорганических элементов как катализаторов некоторых ферментативных реакций в растительной клетке. В одних случаях они представлены необходимой составной частью ферментов. В других – выступают как активаторы или регуляторы ферментов. Считается, например, что калий, влияющий на активность 50 или 60 ферментов, регулирует конформацию некоторых из них. В результате изменения конформации молекулы фермента ее реакционный центр становится более или менее доступным для связывания субстрата.
Многие из биохимических процессов, в том числе фотосинтез и дыхание, представляют собой систему окислительно-восстановительных реакций. В этих реакциях электроны передаются молекулам, функционирующим в качестве акцепторов. К переносчикам электронов относятся цитохромы, в состав которых входит железо.
Некоторые минеральные компоненты входят в состав различных клеточных компонентов, в том числе физических и химических структур, участвующих в метаболизме. Кальций соединяется с пектиновой кислотой в срединной пластинке клеточной оболочки. Фосфор встроен в «остов» спиралей ДНК и РНК, а также входит в состав фосфолипидов клеточных мембран. Азот – обязательный компонент аминокислот, хлорофилла и нуклеотидов. Сера присутствует в нескольких аминокислотах, являясь, таким образом, важным структурным элементом многих белков.
Поступление воды в растительную клетку и из нее, в значительной степени зависит от концентрации растворенных веществ в клетке и в окружающей среде. Возникающее тургорное давление, направленное на клеточную оболочку, приводит к растяжению и, следовательно, росту незрелых клеток и поддержанию тургор зрелых. Это пример превращения одной формы энергии в другую, осуществляемого живой системой (химическая энергия, затраченная на активное поглощение ионов растительными клетками, переходит в физическую энергию движения воды).
Кальций оказывает непосредственное влияние на физические свойства клеточных мембран. Его недостаток приводит к тому, что мембраны теряют свою целостность и растворенные вещества начинают выходить из клеток.
Влияние химических элементов на растения
Азот необходим для всех процессов роста. Выделяют две формы азота, каждая из которых в той или иной мере необходима растениям: нитратная (окисленная) и аммонийная (восстановленная). Азот нитратов накапливается в сочных органах растений, помогая им регулировать водный баланс.
Азот усиливает ростовые процессы у растений, но при его избытке задерживается развитие растений и сроки созревания урожая, особенно у томата и бахчевых культур, в овощах повышается содержание нитратов.
При перекормке растения возможно буйное развитие вегетативной массы в ущерб цветению (далеко не у всех растений).
Избыток азота в сочетании с постоянной высокой влажностью и плохой аэрацией корней может привести к загниванию растений или к интоксикации. При этом понижается устойчивость растений к заболеваниям. Никогда не вносите азот, если вы видите, что растение поражено грибной или бактериальной инфекцией.
Фосфор необходим растениям в начальный период вегетации. Он ускоряет развитие растений, повышает устойчивость их к болезням, способствует улучшению качества и сохранности продукции.
Потребность в фосфоре велика в период образования соцветий, цветения и формирования семян. Фосфор не препятствует переходу растения в состояние покоя, поэтому его смело можно вносить и во второй половине лета. Под влиянием фосфора побеги древесных растений лучше вызревают.
Фосфор повышает сопротивляемость растений к неблагоприятным условиям и болезням. Он полезен как раз перед переводом их в состояние покоя.
Калий способствует ускорению созревания овощных культур, улучшению качества продукции, увеличению сроков ее хранения в осенне-зимний период. Он необходим растениям в период образования цветков и плодов, улучшает сопротивляемость их к инфекциям и стрессам. Калий, как и фосфор, растение не станет использовать себе во вред.
Калий не входит в состав органических соединений растения, но принимает участие в процессах образования сахара, крахмала, белков.
Калий служит проводником в растении, при его участии строит растение сосудистые пучки и происходит движение растительных соков. Но работа калия этим не ограничивается. Калий делает растение более выносливым, помогает ему бороться с болезнями и непогодой. Если растение получает достаточно калия, оно легче переносит весенние заморозки и зимние морозы. Хлеба меньше полегают во время ветров и бурь, лучше противостоит грибковым заболеваниям, если они обеспечены калием.
Проявление недостатков макроэлементов
При недостатке азотного питания растения отстают в росте. Главный симптом преждевременное пожелтение нижних листьев. Листья бледно зеленые, желтоватые сначала на нижних частях побега, а потом и на верхних. Стремясь восполнить недостаток азота, растение перемещает его из нижних старых листьев в точки роста и молодые листья. Побеги тонкие, короткие, рост их слабый. При остром голодании прекращается рост листьев, и они опадают раньше времени. Цветение слабое, плоды мелкие, осыпаются. Для луковичных обеспеченность азотом означает хорошую подготовку луковиц к цветению в будущем году.
При сильном недостатке фосфора растение приостанавливает рост стеблей и листьев, происходит задержка цветения и созревания. Листочки с краев скручиваются, на черешках и стеблях появляются фиолетовые и красноватые пятна. На месте этих пятен ткань высыхает. Растение болеет. Побеги тонкие, оголенные, листья зеленые, тусклые. У листьев на нижних частях побегов ненормальная окраска жилок: бронзовая или пурпурная. Листопад начинается рано, засыхающие листья темного, почти черного цвета.
При резком недостатке калия листопад растянут: опадают сначала верхние листья на побеге, а потом нижние. Калий из старых листьев растения передвигается к верхушкам роста и идет на образование молодых побегов. Края листьев имеют обожженный вид: появляется полоска отмершей ткани по краю листовой пластинки, она резко выделяется на фоне остальной части листа. Такие признаки появляются на нижних (старых) листьях. Старые листья при этом отмирают, засыхают.
Задумайтесь! Мы с вами состоит из миллиардов атомов. Все атомы находятся в круговороте, и
все атомы, которыми мы обладаем, в ком-то и где-то находились те 4,5 млрд. лет, которые существует Земля. Они были частями
животных, растений, грибов и бактерий — а сейчас принадлежат нам на короткое время.
С химической точки зрения ответ на вопрос «Жив ли изучаемый объект?» — не представляется возможным. Понятию «жизнь» дано
колоссальное количество определений. Жизнь — это самовоспроизведение с изменением, способ существования белковых тел,
постоянный обмен веществ с внешней средой.
Мы приступаем к изучению неорганических и органических веществ клетки. Начнем с неотъемлемого компонента клетки,
благодаря которому жизнь на Земле в принципе стала возможна — вода.
Вода
Составляет 60-80% массы клетки. Молекула воды обладает уникальным свойством — полярностью, которое возникает из-за
разницы в электроотрицательности (ЭО) между атомами кислорода и водорода (у кислорода ЭО больше).
Поскольку молекула воды полярна, ее называют диполь. Между молекулами воды возникают непрочные водородные связи:
водородная связь начинается от отрицательно заряженного атома кислорода (2δ-) одной молекулы воды и
тянется до положительно заряженного атома водорода другой молекулы воды (δ+)
По отношению к воде все вещества можно подразделить на два типа:
- Гидрофильные (греч. hydro — вода и philéo — люблю) — вещества, которые хорошо растворяются в воде. Гидрофильными
веществами являются сахара, соли, альдегиды, спирты, аминокислоты. - Гидрофобные (греч. hydro — вода и phobos — страх) — вещества, которые не растворяются в воде. Гидрофобными
веществами являются жиры.
Роль воды в клетке трудно переоценить. Ее функции и свойства крайне важны:
- Вода — универсальный растворитель
- Вода — терморегулятор
- Вода — реагент
- Транспортная функция
- Структурная функция
Большинство реакций, которые протекают в клетке, идут в растворе (водной среде). Полярность молекулы воды позволяет
ей быть отличным растворителем для других гидрофильных (полярных) веществ.
Вода может поглощать теплоту при минимальном изменении температуры. Это настоящее «спасение» для клеток: чуть только
температура меняется, вода начинает поглощать избыток тепла, защищая клетку от перегревания. Выделяясь на поверхность
кожи с потом, вода испаряется, поверхность кожи при этом охлаждается.
Она не только создает среду для реакций в клетке, но и сама активно участвует во многих из них. Расщепление питательных
веществ, попавших в клетку, происходит за счет реакции гидролиза (греч. hydro — вода и lysis — расщепление).
Питательные вещества, газы перемещаются по организму с током крови. Вода составляет 90-92% плазмы крови, является ее основным
компонентом. С помощью воды происходит не только доставка веществ к клеткам, но и удаление из организма побочных продуктов
обмена веществ.
Вода придает тканям тургор (лат. turgor — наполнение) — внутреннее осмотическое давление в живой клетке, создающее
напряжение оболочек клеток. Вода составляет от 60 до 95% цитоплазмы, придает клеткам форму. Изменение тургора клеток растений
приводит к перемещениям их частей, раскрытию устьиц, цветков.
Осмотическое давление — избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя с
помощью полупроницаемой мембраны.
Главное — понимать суть: если мы поместим живую клетку в гипертонический раствор, то
вода (растворитель) устремится из клетки в раствор (в сторону большей концентрации соли) — это приведет к сморщиванию
клеток.
Если же клетка окажется
в гипотоническом растворе, то вода извне устремится внутрь клетки (опять-таки в сторону большей концентрации солей),
приводя при этом к разбуханию (и возможному разрыву) клетки.
Элементы
Живая клетка — кладезь элементов таблицы Менделеева. Процент содержания различных элементов отличается, в связи с чем все они делятся на
3 группы:
- Биогенные (основные) — C, H, O, N. Входят в состав органических соединений, составляют основную часть клетки
- Макроэлементы (греч. makrós — большой) — составляют десятые и сотые доли в клетке: K, Na, Ca, Mg, Cl, P, S, Fe
- Микроэлементы (греч. mikrós — маленький) — составляют тысячные доли в клетке: Zn, Cu, I, Co, Mn
Процентное содержание элемента не коррелирует с его важностью и биологической значимостью. Так, к примеру, микроэлемент
I играет важную роль в синтезе гормонов щитовидной железы: тироксина, трийодтиронина. За нормальные рост и развитие
организмов отвечают Zn, Mn, Cu.
Благоприятно влияют на сперматозоиды Zn, Ca, Mg, защищая их от оксидативного стресса (окисления). Невозможным становится
нормальное образование эритроцитов без должного уровня Fe и Cu.
Соли
В водной среде клетки соли диссоциируют (распадаются) на положительно заряженные ионы — катионы (Na+, K+,
Ca2+, Mg2+) и отрицательно заряженные — анионы (Cl-, SO42-,
HPO42-, H2PO4-).
Для процессов возбуждения клетки (нейрона, миоцита — мышечной клетки) внутри клетки должна поддерживаться низкая концентрация ионов Na+ и высокая концентрация ионов K+. В окружающей клетку среде все наоборот: много Na и мало K. В мембране существует
специальный натрий-калиевый насос, который поддерживает необходимое равновесие. Если это
соотношение нарушится, то нейрон не сможет сгенерировать нервный импульс, а клетка мышцы — сократиться.
Соли в клетке и организме выполняют ряд важных функций:
- Участвуют в активации ферментов
- Создают буферные системы (бикарбонтаную, фосфатную, белковую)
- Поддерживают кислотно-щелочное состояние (КЩС)
- Создают осмотическое давление клетки
- Создают мембранный потенциал клеток (натрий-калиевый насос)
- Являются основным минеральным составляющим скелета внутреннего и наружного (у моллюсков)
Мы переходим к органическим компонентам клетки, к которым относятся: жиры, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты.
Белки, или пептиды (греч. πεπτος — питательный)
Белки — полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки представляют линейную структуру, образованную из
длинной цепи аминокислот, между которыми возникают пептидные связи. Пептидная связь образуется между карбоксильной
группой (COOH) одной аминокислоты и аминогруппой другой аминокислоты (NH2).
Между понятиями пептиды и белки существует определенная разница. Белки состоят из сотен тысяч аминокислот. Пептидами
называют небольшие белки, содержащие до 10 аминокислот. Ими являются некоторые гормоны: окситоцин,
вазопрессин, тиреолиберин — эти пептиды выполняют регуляторную функцию.
Выделяется несколько уровней пространственной организации белка:
- Первичная — полипептидная цепь, в которой аминокислоты расположены линейно
- Вторичная — полипептидная цепь закручивается в спираль, формируется α или β структура
- Третичная — спирали скручиваются в глобулу (лат. globulus — шарик)
- Четвертичная — образуется у сложных белков путем соединения нескольких глобул
При резком изменении оптимальных для белка условий он подвергается денатурации: при этом происходит переход от
высших структур организации к низшим, или «раскручивание белка». Важно заметить, что аминокислотная последовательность (первичная структура белка) при этом не меняется, однако свойства белка меняются кардинально (теряется его гидрофильность).
Осмелюсь сделать заявление: вы часто начинаете свой день с денатурации белка. Простейший способ провести такой
эксперимент — пожарить яичницу. Заметьте, что изначально яичный белок прозрачный и текучий, но по итогу жарки эти свойства
утрачиваются: он становится непрозрачным и вязким.
Завершаем тему о белках изучением их функций:
- Каталитическая (греч. katalysis — разрушение)
- Строительная
- Регуляторная
- Защитная
- Энергетическая
- Транспортная
- Сократительная
- Рецепторная
Белки — природные катализаторы, ускоряющие реакции в организме в десятки и сотни тысяч раз. Эту роль главным образом
выполняют белки-ферменты (энзимы).
Иногда в состав белков входят так называемые ко-факторы — небелковые соединения,
которые необходимы ферменту для его биологической активности (в роли ко-факторов могут выступать Zn2+,
Mg2+).
Белки входят в состав клеточных мембран. Сложные белки: коллаген, эластин — входят в состав соединительных тканей организма,
придавая им некоторую прочность и эластичность.
Некоторые гормоны, регулирующие обменные процессы в организме, имеют белковое происхождение: инсулин, глюкагон,
адренокортикотропный гормон (АКТГ).
Говоря об этой функции, прежде всего, стоит вспомнить об антителах — иммуноглобулинах, которые синтезируют B-лимфоциты.
Антитела нейтрализуют чужеродные организму антигены (разрушают бактерии).
Помимо антител, защитную функцию выполняют
также белки свертывающей системы крови (тромбин и фибриноген): они предохраняют организм от кровопотери.
При недостаточном питании в организме начинают окисляться молекулы белков. При расщеплении 1 г белков выделяется 17,6 кДж энергии.
Некоторые белки крови способны присоединять к себе и переносить различные молекулы. Альбумины участвуют в транспорте
жирных кислот, глобулины — гормонов и некоторых ионов (Fe, Cu). Основной белок эритроцитов — гемоглобин — способен
переносить кислород, углекислый и угарный газы (угарный конечно нежелательно ему переносить, будет отравление)
Двигательные белки, актин и миозин, на уровне саркомера обеспечивают сокращение мышц. При возбуждении мышечной
ткани тонкие нити актина начинают тереться о толстые нити миозина, приводя к сокращению.
На поверхности мембраны белки образуют многочисленные рецепторы, которые, соединяясь с гормонами, приводят к
изменению обмена веществ в клетке. Таким образом, гормоны реализуют воздействие на клетки органов-мишеней.
Жиры, или липиды (греч. lipos — жир)
С химической точки зрения жиры являются сложными эфирами, образованными трехатомным спиртом глицерином и высшими
карбоновыми кислотами (жирными кислотами). Среди их свойств надо выделить то, что они практически нерастворимы
в воде. Вспомните, как тяжело смыть жир с рук водой.
Почему именно мыло смывает жир с рук? Дело в том, что молекула мыла повторяет свойства жира: одна часть ее гидрофобна,
а другая гидрофильна. Мыло соединяется с молекулой жира гидрофобной частью, и вместе они легко смываются водой.
Приступим к изучению функций жиров:
- Энергетическая
- Запасающая
- Структурная
- Терморегуляция
- Гормональная
- Участие в обмене веществ (метаболизме)
При окислении жиров выделяется много энергии: 1 г — 38,9 кДж. Это вдвое больше выделяющейся энергии при расщеплении
1г углеводов.
Жиры имеют способность накапливаться в клетках, расположенных в подкожно-жировой клетчатке, внутренних органах.
Эти запасы являются резервом организма на случай голодания или при недостаточном питании.
В жирах также запасается вода: в 100 г жира содержится 107 мл воды. Многим пустынным животным (верблюдам)
жировые запасы помогают длительное время обходиться без воды.
Жиры входят в состав биологических мембран клеток человека вместе с белками. Из фосфолипидов построены мембраны всех
клеток органов и тканей!
Так, к примеру, холестерин — обязательный компонент мембраны, придает ей определенную жесткость и совершенно необходим
для нормальной жизнедеятельности (заболевания возникают только при нарушении липидного обмена).
Жиры обладают плохой теплопроводностью. Располагаясь в подкожно-жировой клетчатке, они образуют термоизолирующий слой.
Особенно хорошо он развит у ластоногих (моржи и тюлени), китов, защищает их от переохлаждения.
Некоторые гормоны по строению относятся к жирам: половые (андрогены — мужские и эстрогены — женские), гормон
беременности (прогестерон), кортикостероиды.
Производное жира — витамин D — принимает важное участие в обмене кальция и фосфора в организме. Он образуется
в коже под действием ультрафиолетового излучения (солнечного света). При недостатке витамина D возникает заболевание —
рахит.
Углеводы
Представляют собой органические соединения, состоящие из одной или нескольких молекул простых сахаров. Выделяется три основных
класса углеводов:
- Моносахариды (греч. monos — единственный)
- Олигосахариды (греч. ὀλίγος — немногий)
- Полисахариды
Простые сахара, легко растворяющиеся в воде и имеющие сладкий вкус. Моносахариды подразделяются на гексозы (имеют 6 атомов углерода)
— глюкоза, фруктоза, и пентозы (имеют 5 атомов углерода) — рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав нуклеиновых кислот.
При гидролизе олигосахариды распадаются на моносахариды. В состав олигосахаридов может входить от 2 до 10 моносахаридных остатков.
Если в состав олигосахарида входят 2 остатка моносахарида, то его называют дисахарид. К дисахаридам относятся сахароза, лактоза,
мальтоза. При гидролизе сахароза распадается на глюкозу и фруктозу.
Это биополимеры, в состав которых входят сотни тысяч моносахаридов. Они обладают высокой молекулярной массой,
нерастворимы в воде, на вкус несладкие.
Крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин и муреин — все это биополимеры. Давайте вспомним, где они находятся.
Клеточная стенка образована: у растений — целлюлозой, у грибов — хитином, у бактерий — муреином. Запасным питательным
веществом растений является крахмал, животных — гликоген.
Перечислим функции, которые выполняют углеводы:
- Энергетическая
- Запасающая
- Структурная (опорная)
В результате расщепления 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии.
Запасным питательным веществом растений и животных соответственно являются крахмал и гликоген. Расщепление гликогена позволяет
нам оставаться в сознании и быть активными между приемами пищи.
Гликоген представляет собой разветвленную молекулу, состоящую
из остатков глюкозы. За счет больших размеров такая молекула хорошо удерживается в клетке, а ее разветвленность позволяет ферментам
быстро отщеплять множество молекул глюкозы одновременно.
Существуют заболевания, при которых распад
гликогена нарушается: в результате нейроны не получают глюкозы (источника энергии, соответственно не синтезируются и молекулы АТФ). Из-за этого становятся возможны частые потери сознания.
Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, придавая им необходимую твердость. Хитин образует клеточную стенку
грибов и наружный скелет членистоногих.
Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus — ядро)
Высокомолекулярные органические соединения, представленные двумя видами: ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты) и РНК
(рибонуклеиновые кислоты). ДНК и РНК — биополимеры, мономером которых является нуклеотид. Запомните, что нуклеотид
состоит из 3 компонентов:
- Азотистое основание
- Остаток сахара
- Остаток фосфорной кислоты — фосфат
Для ДНК характерны следующие азотистые основания: аденин — тимин, гуанин — цитозин; для РНК: аденин — урацил,
гуанин — цитозин. Исходя из принципа комплементарности, данные основания соответствуют друг другу, в результате
чего между ними образуются связи.
Между аденином и тимином образуется 2 водородные связи, а между гуанином и цитозином — 3.
Именно по этой причине количество аденина в молекуле ДНК всегда совпадает с количеством тимина. К примеру, если
в ДНК 20% аденина, то с уверенностью можно сказать, что в ней 20% тимина. Выходит на оставшиеся основания — цитозин
и гуанин — остается 60%, значит, цитозин и гуанин составляют в ДНК 30% каждый. Таким нехитрым образом, зная процент
содержания одного основания, можно подсчитать все остальные.
В ДНК остаток сахара — дезоксирибоза, в РНК — рибоза.
Мы подробно изучили структуру ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) — двойной правозакрученной спиральной молекулы. Теперь
настало время детально поговорить об РНК (рибонуклеиновой кислоте). Все виды РНК синтезируются на матрице — ДНК, различают
три вида РНК:
- Рибосомальная РНК (рРНК)
- Информационная РНК (иРНК, син. — матричная РНК, мРНК)
- Транспортная РНК (тРНК)
Синтезируется в ядрышке. рРНК входит в состав
малых и больших субъединиц рибосом. В процентном отношении рРНК составляет 80-90% всей РНК клетки.
Синтезируется в ядре в ходе процесса транскрипции (лат. transcriptio — переписывание).
Фермент РНК-полимераза строит цепь иРНК по принципу комплементарности с ДНК. Исходя из данного принципа,
гуанин (Г) в молекуле ДНК соединяется с цитозином (Ц) в РНК. Далее соответственно: цитозин (Ц) — гуанин (Г),
аденин (А) — урацил (У), тимин (Т) — аденин (А).
Обеспечивает транспорт аминокислоты к рибосоме во время синтеза белка. Благодаря этому становится возможным
соединение аминокислот друг с другом, образуется белок. тРНК имеет характерную форму клеверного листа.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.