Структурно-функціональні компоненти клітин, їх біохімічні функції. Класи біомолекул. Їх ієрархія та походження.

Біохімічні компоненти клітини - Біомолекули — біоорганічні сполуки, що входять до складу живих організмів та спеціалізовані для утворення клітинних структур і участі в біохімічних реакціях, які становлять сутність обміну речовин та фізіологічних функцій живих клітин. Функції біомолекул у живих організмах: а) участь у біохімічних реакціях обміну речовин в ролі субстратів та проміжних продуктів (метаболітів). Прикладами є моносахариди та їх фосфорні ефіри, жирні кислоти та продукти їх окислення, амінокислоти, кетокислоти, дикарбонові кислоти, пуринові та піримідинові основи тощо; б) участь в утворенні інших, більш складних молекул —

білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпідів (наприклад, амінокислоти, нуклеотиди, вищі жирні кислоти тощо), або біологічних структур (мембран, рибосом, ядерного хроматину тощо); в) участь у регуляції біохімічних процесів та фізіологічних функцій окремих клітин та цілісного організму. Біомолекулами-регуляторами є вітаміни, гормони та гормоноподібні сполуки, внутрішньоклітинні регулятори—циклічні нуклеотиди цАМФ, цГМФ тощо. Головні класи біомолекул, що складають основу структури та функції живих

організмів. Білки та амінокислоти. Білки - біоорганічні високомолекулярні сполуки, молекули яких є гетерополімерами, побудовані із залишків α-L-амінокислот, об’єднаних кислото-амідними (пептидними) зв’язками (—СО—NН-). Пептиди (поліпептиди) - біомолекули, що відрізняються від власне білків меншою молекулярною масою (меншою 5-6 кД) та фізико-хімічними характеристиками. При гідролізі природних білків та пептидів вивільняється близько 20 α-L-амінокислот, розміщення кожної з яких в поліпептидному ланцюзі кодується триплетом нуклеотидів в ДНК геному, що кодує даний білок. Нуклеїнові кислоти та нуклеотиди. Нуклеїнові кислоти — ДНК, РНК — біополімери (біомакромолекули), що складаються з п’яти основних нуклеотидів пуринового та піримідинового ряду, є носіями генетичної інформації у всіх живих організмах, починаючи від найпростіших вірусів до організму людини. Ліпіди та їх похідні

— біомолекули різноманітної хімічної будови, головною особливістю яких є їх гідрофобний характер. Ліпіди виконують численні біологічні функції, виступаючи як енергетичний матеріал (триацилгліцероли, або нейтральні жири), основа структури біомембран (фосфоліпіди, гліколіпіди), фізіологічно активні сполуки з регуляторною дією (стероїдні гормони, жиророзчинні вітаміни, ейкозаноїди ). Вітаміни — сполуки, що не синтезуються в тваринних організмах, але необхідні для життєдіяльності, зокрема є компонентами метаболізму, за участю яких функціонують певні найважливіші ферментні системи. Гормони - фізіологічно активні сполуки, що продукуються залозами внутрішньої секреції (ендокринними залозами) або іншими спеціалізованими клітинами і діють як біорегулятори, контролюючи перебіг біохімічних реакцій та фізіологічних функцій в організмі. Нейромедіатори (нейротрансміттери) - біомолекули, що забезпечують передавання хімічних сигналів (нервових імпульсів) у нервовій системі з одного нейрона на інший або з нейрона на ефекторний орган. Походження біомолекул С.Міллер вперше показав можливість утворення карбонових кислот та α- амінокислот, що використовуються для синтезу природних білків, за умов дії електричних розрядів на газову суміш метану, аміаку, водню та водяної пари. Пізніше була доведена можливість утворення із зазначених хімічних сумішей в умовах, що моделювали первісну атмосферу, не тільки амінокислот, а й пуринів і піримідинів, тобто попередників нуклеїнових кислот. У послідовностях реакцій, що призводять до абіогенного синтезу азотовмісних біоорганічних сполук, центральне місце займає ціанід водню HCN, що може утворюватися, зокрема, в такій реакції: У подальшому ціановодень може перетворюватися до ціанаміду, нітрилів та ціаноацетилену— попередників у синтезі амінокислот, пуринів, піримідинів, порфіринів: