Обмін речовин та перетворення енергії

Білки – високомолекулярні біополімери, мономерами яких є залишки            

Амфотерні – означає, що залежно від умов вони можуть поводитися як         або        

Амінокислоти, які кодуються генетичним кодом, називають                              або                

Амінокислоти – амфотерні органічні кислоти, що містять            та                   

Амінокислоти, здатні синтезуватися в організмі людини та тварин, називають          

Амінокислоти, що не утворюються в процесах обміну речовин називають            

Білки, які містять усі незамінні амінокислоти, називають             

Білки, що не містять окремих незамінних амінокислот, називають               

Карбоксильна група однієї амінокислоти та аміногрупа іншої можуть вступати в хімічну реакцію, унаслідок якої вилучається молекула води та формується             зв’язок, який називають          

Молекули, які складаються з великої кількості амінокислотних залишків (від 21 до 49), називають              

Білки – це поліпептиди з високою молекулярною масою, які містять від    до кількох тисяч амінокислотних залишків.

           білки мають більш або менш сферичну форму й водорозчинні.

До глобулярних білків належать

         структура білка забезпечує            амінокислот в один ланцюжок. Цей ланцюжок має лінійну структуру (тобто він має вигляд нитки). Зв’язок, який з’єднує молекули амінокислот, має назву          

         структура білка забезпечується складанням лінійної молекули в більш компактну структуру. Молекула може набувати двох різних просторових форм –             . Вторинна структура білка утворюється за допомогою          зв’язків, які виникають між амінокислотними залишками, що розташовані поряд.

         структура білка забезпечує розташування спіральних та складчастих ділянок молекули у просторі в певному порядку. Утворюється за допомогою зв’язків, що виникають між амінокислотними залишками, які розташовані на великій відстані.

            структура білків виникає в разі, коли кілька білкових молекул сполучаються між собою. Таким чином вони утворюють єдиний білковий комплекс, який виконує певні функції.

           білки складаються з видовжених            розташованих               ланцюгів або довгих ділянок регулярної вторинної структури. Вони входять до складу кісток і сполучних тканин, волосся тощо.

До складу клітинних мембран входять           білки . Вони виконують функцію клітинних рецепторів, беруть участь у транспорті речовин через клітинні мембрани.

За хімічним складом білки поділяють на          (складаються лише з амінокислотних залишків), та          , як­от глікопротеїди, що містять залишки вуглеводів, нуклеопротеїди, що містять залишки нуклеїнових кислот, ліпопротеїди містять залишки ліпідів.

Найважливішою функцією білків є             функція, яку виконують особливі білки –         

Енергія           – мінімальна енергія, потрібна для здійснення реакції

Каталітична активність ферменту зумовлена не всією його молекулою, а лише її невеликою ділянкою –                 

Часто до складу активного центру входять зв’язані з білком небілкові компоненти –          

Кофакторами можуть бути йони металів або порівняно невеликі органічні молекули –            , наприклад похідні вітамінів.

Ферменти, до складу яких входять кофактори, називають           (як­от, ДНК­полімераза, коферментом у складі якої є йони Магнію), на відміну від         ферментів (таких як пепсин, трипсин тощо), що містять тільки білковий компонент.

Білковий компонент складних ферментів називають             

Пружний і міцний             білок         є головним компонентом хрящів і сухожиль.

        має здатність розтягуватись, тому входить до складу легень, стінок кровоносних судин, міститься у зв’язках

            білок         є компонентом волосся, нігтів і пір’я

З          складаються шовкові нитки і павутиння

Прикладами молекулярних моторів є комплекс        і         , який входить до складу скелетних та інших м’язів, міжмолекулярні комплекси

Захисну функцію виконують спеціалізовані білки               

Білки             – неспецифічні фактори противірусного імунітету, які пригнічують розмноження вірусів

Білки крові беруть участь у процесах її зсідання, утворення тромбів, запобігаючи крововтратам при ушкодженні стінок кровоносних судин. Виберіть білки крові:

Плазма крові містить              , що забезпечують транспорт ліпідів.

Білок            , який міститься в еритроцитах людини та інших хребетних, плазмі крові різних безхребетних тварин, забезпечує транспорт кисню та СО2

             , або прості цукри, за кількістю атомів Карбону поділяють на тріози (3 атоми), тетрози (4), пентози (5), гексози (6) і так далі до       (10).

З пентоз найбільш відомі        та               , що входять до складу, відповідно, рибонуклеїнової (РНК) та дезоксирибонуклеїнової (ДНК) кислот.

              – полімерні вуглеводи, у яких кілька моносахаридних ланок з’єднані між собою              зв’язками. Вони, так само як і моносахариди, мають приємний солодкий смак і добре розчиняються у воді.

             – вуглеводи з високим ступенем полімеризації, молекулярна маса деяких з них може сягати кількох мільйонів (крохмаль, целюлоза, глікоген та ін.). Вони майже не розчиняються у воді й не мають солодкого смаку.

Нітрогеновмісний             хітин міститься в зовнішньому скелеті членистоногих і клітинній оболонці справжніх грибів.

Особливі сполуки вуглеводів і білків (                  ) виконують в організмі тварин і людини функцію своєрідного мастила, зокрема, вони входять до складу рідини, що змащує суглобові поверхні.

Полісахарид        здатний зв’язувати деякі токсини та радіонукліди, які не потрапляють у кров, а виводяться з організму.

Мукополісахарид         запобігає підвищеній здатності крові зсідатися.

У клітинах рослин відкладається          , у клітинах тварин і грибів –          .

       – переважно гідрофобні органічні сполуки, які можна екстрагувати неполярними розчинниками (етер, хлороформ, ацетон та ін.). Більшість їх – це похідні вищих жирних кислот і спиртів.

До простих ліпідів належать речовини, які складаються лише із залишків               і спиртів, наприклад жири, воски тощо.

        ліпіди – це сполуки ліпідів з вуглеводами (гліколіпіди), похідними ортофосфатної кислоти (фосфоліпіди), комплекси ліпідів з білками (ліпопротеїди) тощо.

Воду, яка утворюється в організмах тварин під час окиснення жирів і вуглеводів, що містяться в їжі, називають              .

     жирова тканина виконує енергетичну, захисну, теплоізоляційну, резервну (зо ­ крема, накопичує жиророзчинні вітаміни A, D, E, K) функції тощо

     жирова тканина добре розвинена в новонароджених

Регуляторну функцію виконують ліпіди -         

           синтезується у печінці і входить до складу жовчі

Стероїдну природу мають статеві гормони людини –           (жіночі) та           (чоловічі), гормони надниркових залоз (                 ), вітаміни групи D

                   - це складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди.

Молекула нуклеотиду складається з трьох частин: залишків                  основи,              (одного з двох типів пентоз: дезоксирибози або рибози) та залишку               кислоти

Сума нуклеотидів з аденіном і гуаніном дорівнює сумі нуклеотидів з тиміном і цитозином. Ці закономірності відносного вмісту нуклеотидів різних типів у молекулі ДНК дістали назву правила         

Чітку відповідність нуклеотидів у двох ланцюгах ДНК назвали принципом                  

Довжина ДНК найбільшої хромосоми людини дорівнює    см.

Методами               клонування можна отримувати копії фрагментів ДНК більшого розміру

У систематиці застосовують метод              геномів, який дає змогу визначати ступінь спорідненості організмів.

Методами              встановлюють нуклеотидну послідовність різних молекул ДНК, тобто розшифровують геноми різних організмів.

Матрична РНК (мРНК; її ще називають інформаційною – іРНК) синтезується на ділянці     , що несе інформацію про певний       , і є копією цієї ділянки одного з ланцюгів ДНК. Вона переносить спадкову інформацію від ДНК до місця синтезу поліпептидного ланцюга –          , де використовується як матриця.

Транспортні РНК (тРНК) приєднують              (кожна свою) і транспортують їх до місця синтезу білкових молекул. Транспортна РНК має вторинну структуру, яка за формою нагадує листок          .

Рибосомна РНК (рРНК) разом з             білками входить до складу нуклеопротеїдного комплексу –          , до 2/3 маси якої становить саме рРНК. Вона визначає взаємне розташування мРНК і тРНК на рибосомі під час синтезу білка. У клітинах еукаріотів рРНК синтезується в        – місці формування субодиниць рибосом.

Надходження з довкілля, засвоєння і накопичення речовин, які вико ­ ристовуються для синтезу потрібних для клітин та всього організму сполук, – це                   

Сукупність реакцій синтезу, які забезпечують розвиток клітин та організмів, поновлення їхнього хімічного складу, ще називають                    .

Процеси розпаду речовин супроводжуються виділенням енергії, потрібної для забезпечення пластичного обміну. Вони мають назву            

Сукупність реакцій розпаду складних сполук в організмі, що супроводжуються виділенням енергії, ще називають                      .

                            – це нуклеотид, який складається із залишку нітрогеновмісної основи (аденіну), моносахариду (рибози) та трьох залишків               кислоти

Під час відщеплення кожного ортофосфатного залишку вивільняється близько    кДж енергії

               – процес приєднання фосфатної групи до якогонебудь субстрату

Магістральним шляхом безкисневого етапу енергетичного обміну є         

У результаті гліколізу в організмів, енергетичний обмін яких завершується аеробним (кисневим) етапом, утворюється дві молекули                 кислоти

Результатом гліколізу в анаеробних умовах є утворення двох молекул          кислоти

У деяких анаеробних організмів (наприклад, дріжджів, деяких бактерій) піровиноградна кислота за участі ферментів розщеплюється на дві молекули        

Гліколіз є основним шляхом катаболізму        

Основним джерелом глюкози для здійснення процесів гліколізу є резервні полісахариди –          (у тварин і грибів) та          (у більшості рослин).

Біохімічні реакції у клітинах, у ході яких відбувається окиснення вуглеводів, ліпідів і амінокислот з вивільненням енергії, що запасається в хімічних зв’язках макроергічних сполук (АТФ), називають                   

Вихідною сполукою, яка надходить до циклу Кребса, є            що утворюється з молекули                 кислоти (пірувату) під час низки перетворень і приєднання коферменту А.

Кінцевим продуктом перетворень циклу Кребса є               кислота, яка знову реагує з ацетил-­КоА, і цикл повторюється.

Унаслідок кожного циклу Кребса як побічний продукт утворюється одна молекула    

У внутрішній мембрані мітохондрій розміщений так званий                               . Його утворюють переносники електронів, що входять до складу ферментних комплексів, які каталізують окисно­відновні реакції.

Протони можуть переміщатися лише через спеціальний канал, який є структурним елементом особливого ферментного комплексу, що входить до складу внутрішньої мітохондріальної мембрани –                .

              за формою нагадує шапинковий гриб

                      – один з етапів клітинного дихання. Цей процес відбувається тоді, коли різниця потенціалів на обох поверхнях внутрішньої мембрани мітохондрій, спричинена різницею концентрацій протонів, сягає певного критичного рівня.

Окиснення двох молекул пірувату, що утворилися внаслідок безкисневого розщеплення глюкози, до Н2О та СО2 (у ході циклу Кребса та наступного окисного фосфорилювання) супроводжується виділенням такої кількості енергії, яка забезпечує синтез    молекул АТФ.

Отже, саме аеробний етап енергетичного обміну відіграє основну роль у забезпеченні клітин енергією. Якщо врахувати, що на етапі гліколізу синтезуються     молекули АТФ, то енергії, яка виділяється внаслідок повного розщеплення однієї молекули глюкози під час анаеробного та аеробного етапів, вистачає на утворення    молекул АТФ.

Процес видалення з організму продуктів обміну має назву          

           – процес утворення органічних сполук з неорганічних завдяки перетворенню світлової енергії на енергію хімічних зв’язків синтезованих вуглеводів

             називають структурну одиницю, що складається з пігментів та інших молекул, які беруть участь у процесах фотосинтезу.

Усі молекули хлорофілів здатні поглинати світло, але тільки дві з них беруть безпосередню участь у процесах перетворення світлової енергії на енергію хімічних зв’язків. Ці спеціалізовані молекули, пов’язані з особливими білками, утворюють                  .

Світлозалежні реакції фотосинтезу розпочинаються з поглинання               молекулою пігменту хлорофілу.

Компонентом фотосистеми ІІ є фоточутливий фермент, який під дією світла здійснює процес              

Під час темнової фази фотосинтезу відбувається цикл світлонезалежних біохімічних реакцій, що має назву              

Сполукою­-акцептором атмосферного СО2 є                  

Реакцію приєднання СО2 каталізує специфічний фермент, а продуктом реакції є дві органічні молекули, кожна з яких містить по     атоми Карбону.

           – тип автотрофного живлення, за якого органічні сполуки синтезуються з неорганічних з використанням енергії, що вивільняється внаслідок окиснення певних неорганічних сполук.

Моносахариди, з використанням енергії АТФ, синтезуються зі сполук, що утворюються в процесах           та              . У подальшому під час відповідних ферментативних реакцій з моносахаридів утворюються оліго­ та полісахариди.

Біосинтез ліпідів відбувається в цитоплазмі клітин. Головним джерелом Карбону для синтезу жирних кислот є             – сполука, що утворюється в мітохондріях під час розщеплення вуглеводів та ліпідів і переноситься згодом у цитозоль за допомогою спеціального механізму.

Попередниками нуклеотидів, які входять до складу нуклеїнових кислот, є              та                рибоза.

Біосинтез ДНК ґрунтується на здатності молекул ДНК до               , унаслідок чого дочірні молекули ДНК стають точною копією материнської

Для ініціації (запускання) синтезу до розплетеного ланцюга на матриці має бути синтезований короткий комплементарний фрагмент РНК –         

Біосинтез РНК відбувається під час              – процесу переписування генетичної інформації з фрагмента одного з ланцюгів молекули ДНК на синтезовану молекулу РНК

Ключовим елементом системи транскрипції є фермент                 , який під час транскрипції, подібно до ДНК-­полімерази, забезпечує приєднання нуклеотидів молекули РНК, що синтезується, комплементарних нуклеотидам одного з ланцюгів ДНК, який слугує матрицею.

Ділянка ДНК, на якій здійснюється транскрипція, – це    

Процес ініціації транскрипції кожного гена контролюють спеціальні білки –                     

цих органел. Отже, у біологічних системах відбувається особливий тип біохімічних реакцій, коли молекула однієї сполуки слугує основою для синтезу молекули іншої. Так, один з ланцюгів материнської молекули ДНК слугує матрицею для синтезу другого – дочірнього або основою для синтезу різних типів молекул РНК. Такі біохімічні процеси дістали назву реакцій                    .

Єдина для всіх організмів система кодування спадкової інформації має назву               

Кожна амінокислота в поліпептидному ланцюзі кодується послідовністю з трьох певних нуклеотидів, так званим           . Отже, генетичний код            .

Є лише    стандартних амінокислот

Є лише 20 стандартних амінокислот, тому можна припустити, що одну амінокислоту можуть кодувати кілька різних триплетів. Цю властивість генетичного коду називають              , що підвищує його надійність.

Стоп-кодони (3 штуки)

Крім стоп-­кодонів у складі молекул нуклеїнових кислот є            кодон (у складі РНК – це     ). На відміну від стоп-­кодонів, він кодуючий.

Генетичний код             , тобто кожний триплет кодує тільки одну амінокислоту. Крім того, генетичний код є               , єдиним для всіх організмів: від бактерій до людини.

Генетичний код                   : генетична інформація у прокаріотів та еукаріотів зазвичай може зчитуватися лише в один спосіб.

Спосіб, яким може бути зчитана послідовність нуклеотидів молекули нуклеїнової кислоти, – це                 

Етапи біосинтезу білкових молекул. Початковий етап –              – пов’язаний із синтезом молекули мРНК на молекулі ДНК за принципом комплементарності.

Ви вже знаєте, що білкові гени еукаріотів організовані за           принципом: змістовні ділянки гена, у яких записана інформація про амінокислотну послідовність білка, –        , розділені беззмістовними ділянками –          

Під час транскрипції синтезується молекула РНК (про­РНК), яка містить як екзони, так й інтрони. При цьому одночасно з транскрипцією відбувається вирізання інтронів та зшивання кінців сусідніх екзонів. Ці процеси називають            

На наступному етапі –            – послідовність нуклеотидів у молекулі мРНК переводиться в послідовність амінокислотних залишків молекули білка, що синтезується.

Трансляція розпочинається з           : рибосома зв’язується з особливою ділянкою мРНК, до складу якої входить старт­кодон (     ), таким чином, що молекула мРНК опиняється між її великою та малою субодиницями.             упізнається відповідною молекулою тРНК, яка транспортує молекулу амінокислоти. Такий комплекс готовий до початку синтезу молекули білка. При цьому відбувається впізнання кодону (певного триплету в складі молекули мРНК) антикодоном – комплементарним           у складі тРНК.

На етапі елонгації               ланцюг подовжується завдяки то му, що амінокислотні залишки послідовно зв’язуються між собою за допомогою міцних             зв’язків.

Основні операції трансляції здійснює                      рибосоми

Комплекс рибосом, об’єднаних молекулою мРНК, називають              

Основне біологічне значення                         системи полягає в здійсненні досконалої регуляції вегетативних функцій організму та процесів розмноження. Завдяки цій системі робота системи залоз внутрішньої секреції може швидко змінюватись під впливом подразників довкілля, які сприймають органи чуття та які обробляються в нервових центрах.

Гормони гіпофіза здатні також регулювати такі обміни:

Такий само важливий вплив на обмін речовин гормону щитоподібної залози           : за недостатньої кількості цього гормону в дітей і дорослих уповільнюються процеси обміну речовин, знижується температура тіла, у шкірі нагромаджується певні речовини, через що вона виглядає грубою (захворювання           ).

Підвищене виділення тироксину прискорює процеси обміну речовин. Так виникає          хвороба: із цією хворобою люди худнуть, у них підвищується збудливість нервової системи, частота скорочень серця тощо.

Вуглеводний, жировий і білковий обміни регулюють гормони надниркових залоз –                 . Інший гормон цих залоз –           – регулює обмін вуглеводів. Під дією цього гормону посилюється розщеплення глікогену в печінці та м’язах, підвищується концентрація глюкози у крові.

Обмін вуглеводів в організмі людини регулюють також гормони підшлункової залози –         і         

Гормони надниркових залоз –                    – насамперед регулюють обмін солей Натрію та Калію, зокрема, контролюють їх концентрацію у плазмі крові.

Вітаміни можуть синтезуватися з біохімічних попередників, які називають              

Залежно від здатності розчинятись у воді або жирах вітаміни традиційно поділяють на              (A, D, E, K) та              (В1, В2, В6, В12, С та ін.)

Вітаміни-­коферменти

Вітаміни­-антиоксиданти

Вітаміни-прогормони

               – природні або синтетичні речовини, які уповільнюють чи припиняють окиснення сполук, переважно органічних.

До антиоксидантів належать

Відсутність у їжі хоча б одного з вітамінів або порушення процесів засвоєння і використання вітамінів можуть бути причиною різноманітних форм вітамінної недостатності:             (у разі повної відсутності вітаміну в їжі або за порушення його засвоєння) та                (у разі неповного, обмеженого надходження вітамінів в організм).

Продуцентами деяких вітамінів є               бактерії кишечнику.