Студопедия
Новини освіти і науки:
Контакти
 


Тлумачний словник






ОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ.

ЕЛЕМЕНТНИЙ СКЛАД КЛІТИНИ.

До складу бактеріальної клітини входять такі елементи, % до маси сухої речовини: вуглець — 50; кисень — 20; азот — 10-14; водень — 8; фосфор — 3; сірка, калій, натрій — 1; кальцій, маг­ній, хлор — 0,5; залізо — 0,2; решта елементів — близько 0.3.

Вуглець, кисень, водень та азот є основними компонентами органічних сполук, з яких побудована клітина. Сірка необхідна для синтезу амінокислот цистеїну та метионіну, а також деяких коферментів. Фосфор входить до складу нуклеїнових кислот, фосфолшідів, тейхоєвих кислот і таких нуклеотидів, як АТФ, ГТФ, НАД та ФАД. Іони калію, магнію, кальцію та заліза є кофакторами фер­ментів і компонентами металокомплексів. Так, більшість біологіч­но активних фосфорних ефірів міститься в клітинах у вигляді ком­плексів з магнієм. Іони заліза входять до складу компонентів дихаль­ного ланцюга (цитохроми, залізосіркові білки).

Органічні сполуки, з яких складається клітина, наведено у таблиці. Вміст білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів і ліпідів у бактеріальній клітині не постійний і змінюється залежно від виду бактерій, віку культури, складу поживного середови­ща та інших умов вирощування. У таблиці наведено середні дані щодо вмісту органічних сполук.

Білки.Білки становлять 40-80 % маси бактеріальної клі­тини і представлені простими білками (протеїнами) і склад­ними (протеїдами). Протеїни складаються тільки з амінокис­лот, протеїди — з амінокислот і речовин небілкової природи. До складу бактеріальних білків входять ті самі 20 найважли­віших амінокислот, що і до складу білків рослин і тварин. Амінокислотний склад білків різних видів бактерій кількісно та якісно різний. Так, у складі білків сардин міститься багато лізину, у бацил — глутамінової кислоти. Більшість бактерій самі синтезують всі необхідні їм амінокислоти (наприклад, Escherichia coli). Але деякі бактерії не мають такої здатності і потребують готових амінокислот, які вносять у поживне сере­довище. Це так звані ауксотрофи. Мікроорганізми можуть бути ауксотрофами не тільки за амінокислотами, а й за вітамі­нами, нуклеотидами та ін.

За біологічними функціями білки є ферментами, токсина­ми, антигенами, транспортними білками .

Нуклеїнові кислоти.Нуклеїнові кислоти — це біополімери, що складаються з великої кількості (1500-5 000 000) мононуклеотидів.

Мононуклеотиди побудовані з азотистої основи (пурино­вої — аденін (А) або гуанін (Г), піримідинової — урацил (У), тимін (Т), цитозин (Ц)); рибози або дезоксирибози; залишку фос­форної кислоти.

До кожного залишку рибози (дезоксирибози) приєднуєть­ся одна з азотистих основ. Сполука азотистої основи з цукром називається нуклеозидом. Окремі нуклеозиди зшиваються між собою в полімер за допомогою залишків фосфорної кисло­ти. Нуклеозид із залишком фосфорної кислоти називається нуклеотидом. Мононуклеотиди ковалентно зв'язуються між собою фосфодиєфірними зв'язками, які виникають між третім і п'ятим атомами вуглецю в молекулі рибози (дезоксирибози), тому такі зв'язки називаються 3'-5'-зв'язками. Так утворюють­ся полінуклеотиди — нуклеїнові кислоти. Існують два типи нук­леїнових кислот: рибонуклеїнова, що складається з рибонуклео-тидів, і дезоксирибонуклеїнова — з дезоксирибонуклеотидів.

Молекула РНК містить цукор рибозу, азотисті основи АГЦУ та залишок фосфорної кислоти. Як правило, РНК є одно-ланцюговою. У клітинах міститься три типи РНК: інформацій­на, або матрична (використовується як матриця, що визначає послідовність амінокислот у поліпентидному ланцюгу, який синтезується); транспортна (переносить на рибосому певні амінокислоти) та рибосомальна (міститься в рибосомах).

Молекула ДНК містить цукор дезоксирибозу, азотисті осно­ви АГЦТ та залишок фосфорної кислоти.

Ще у 1950 р. американський біохімік Е. Чаргафф встано­вив ряд закономірностей ("правила Чаргаффа"): аденін присут­ній у ДНК у тій самій кількості, що й тимін, а гуанін — у тій самій, що й цитозин, тобто А=Т, Г=Ц; сума пуринових основ дорівнює сумі піримідинових основ; відношення (Г + Ц)/(А + Т) може варіювати в широких межах, проте залишається постій­ним для даного виду. Але пояснити, чому для практично всіх організмів правила Чаргаффа виявились справедливими, стало можливим тільки після відкриття структури ДНК.

У 1953 р. американські біохіміки Д. Уотсон та Ф. Крік вста­новили, що молекула ДНК являє собою подвійну спіраль, у якій два полінуклеотидні ланцюги закручені один навколо одного та навколо спільної осі . Ланцюги ДНК антипаралельні: в одному ланцюзі міжнуклеотидні зв'язки йдуть у напрямку 3'-5', а в іншому — у протилежному — 5'-3'.

Пуринові та піримідинові основи повернуті всередину спі­ралі, і кожна з них сполучена водневим зв'язком з певною осно­вою другого ланцюга: аденін — з тиміном (AT), гуанін — з цито­зином (ГЦ). Як видно з рисунка, між гуаніном та цитозином виникають три водневі зв'язки, а між тиміном та аденіном — лише два. При підвищенні температури водневі зв'язки розри­ваються, полінуклеотидні ланцюги розходяться. Таке руйнуван­ня вторинної структури ДНК супроводжується поглинанням світла (при довжині хвилі 259 нм). Це явище називається гіпер­хромним ефектом. Температуру, при якій приріст екстинції (поглинання) світла досягає половини максимальної вели­чини, називають точкою плавлення (Т ). Точка плавлен­ня (або температура плавлення) тим вища, чим більше в ДНК гуаніну та цитозину — основ, з'єднаних між собою трьома вод­невими зв'язками. Саме тому точка плавлення очищеної ДНК є показником, який дає можливість легко визначити вміст у ній гуаніну та цитозину. Вміст пар ГЦ у ДНК — це відношення суми молей гуаніну та цитозину до суми молей усіх чотирьох основ у даній ДНК (виражається у відсотках). Вміст ГЦ видоспецифічний і розглядається як таксономічна ознака. Вміст ГЦ у різних бактерій коливається від22до 75 %.

Вуглеводи.У бактеріальній клітині міститься 12-30 % вуглеводів від її сухої маси. Представлені вуглеводи моно- та полісахаридами.

Полісахариди мікроорганізмів — це надзвичайно різнома­нітна група біополімерів, серед яких є сполуки, характерні як для прокаріот, так і для еукаріот (глікоген, целюлоза). Але у бактерій виявлені полісахариди, які не зустрічаються в інших орга­нізмів (тейхоєві кислоти, пептидоглікани, ліпополісахариди). Детальніше специфічні бактеріальні полісахариди будуть роз­глянуті в наступних розділах.

Полісахариди мікроорганізмів поділяються на внутрішньо- (ендо-) та позаклітинні (екзо-). Ендополісахариди виконують функції запасних речовин, є структурними компонентами (вхо­дять до складу клітинної стінки, цитоплазматичної мембрани), ендотоксинами та ін. Екзополісахариди утворюють капсулу або виділяються в культуральну рідину. Це речовини з молекуляр­ною масою до 1000 000, гідрофільні, з негативним зарядом. В основ­ному представлені гетерополісахаридами, але є і гомополісахариди, наприклад, глюкани (складаються тільки з глюкози), левани (до складу входить тільки фруктоза).

Ліпіди. Представлені у бактерій вищими жирними кисло­тами, фосфоліпідами, нейтральними жирами, восками.

Вищі жирні кислоти. Насичені жирні кислоти широко зустрічаються у бактерій, ненасичені кислоти представлені лише кислотами з одним подвійним зв'язком (наприклад, пальмітолеїнова). У бактерій виявлені міколові кислоти. Це (3-оксикис-лоти з довгим аліфатичним ланцюгом, вони локалізовані в клі­тинних стінках нокардіо- та корінебактерій, зумовлюють гідро­фобний характер клітин.

Наявність міколових кислот, а також високий вміст інших ліпідів зумовлюють кислотостійкість деяких бактерій (міко­бактерій), а також здатність використовувати гідрофобні суб­страти (наприклад, парафіни нафти). Кількісний і якісний склад жирних кислот змінюється з віком культури, також залежить від умов культивування.

Фосфоліпіди (фосфогліцериди, гліцерофосфати) представ­лені фосфатидною кислотою, фосфатиділсерином, фосфатиділетаноламіном, фосфатиділхоліном та ін. Основна маса ліпідів міститься в цитоплазматичних мембранах і клітинних оболон­ках. Фосфоліпіди бактерій подібні до фосфоліпідів рослин і тва­рин, але відрізняються від них за складом жирних кислот. У бактеріальних фосфоліпідах переважають жирні кислоти з розга­луженим ланцюгом (15-17 атомів вуглецю), у рослинних і тва­ринних ліпідах — нерозгалужені кислоти. У бактерій значно рідше зустрічається лецитин (фосфатиділхолін).

Нейтральні жири (ацилгліцерини або гліцериди) найчас­тіше містять пальмітинову, масляну, лауринову, лінолеву жирні кислоти.

Воски (складні ефіри жирних кислот з довгим ланцюгом і спиртів) містять кислотостійкі бактерії, наприклад, мікобак­терії. Так, у туберкульозній паличці міститься до 60 % воску.

Бактерії, на відміну від дріжджів і грибів, не містять як обов'язкові компоненти поліненасичені жирні кислоти, не міс­тять і не потребують (за винятком однієї групи мікоплазм) сте­ринів і стероїдів.

Загальний вміст ліпідів у клітині варіює від 5 (у дифтерій­ної палички) до 30-40 % (у збудника туберкульозу). Основна маса ліпідів у клітині зв'язана з іншими компонентами: білка­ми (в цитоплазматичній мембрані), полісахаридами (ендоток­сини та О-антигени грамнегативних бактерій).

Ліпіди мікроорганізмів різноманітніші, ніж ліпіди вищих організмів. Вони виконують різні функції: є запасними речови­нами (поліоксибутират), структурними компонентами клітини (цитоплазматична мембрана), беруть участь у метаболізмі вугле­водів, в енергетичному обміні, входять до складу антигенів, зумов­люють кислотостійкість бактерій.

Пігменти бактерій. Серед бактерій є велика кількість піг­ментованих видів. Пігменти синтезуються бактеріями залежно від умов вирощування — складу середовища, природи джерела вуглецю, кількості кисню, наявності освітлення та ін. Важли­вими елементами для утворення пігментів є азот, магній, залі­зо, кальцій. Мікробні пігменти поділяються на дві групи: нероз­чинні, зв'язані з клітинними компонентами вони зумовлюють забарвлення колоній, але не середовища (пігменти жовтої сар­дини, золотистого стафілокока); розчинні в поживному середо­вищі, яке забарвлюється при культивуванні бактерій. За хіміч­ним складом пігменти надзвичайно різноманітні: каротиноїди, меланіни, хінони, бактеріохлорофіли, піроли.

Бактеріохлорофіли відрізняються структурно між собою і від хлорофілу вищих рослин. Більшість фотосинтезувальних бактерій містить бактеріохлорофіл а, пурпурові бактерії — бактеріохлорофіл в, зелені сіркобактерії — с, d, є. Ці бактеріохлоро­філи відрізняються за максимумом поглинання світла в діапа­зоні хвиль від 375 до 1040 нм.

Каротиноїдних пігментів відомо понад 300. За хімічним скла­дом каротиноїди є продуктами конденсації залишків ізопрену. Лока­лізовані, як і бактеріохлорофіли, у внутрішньоклітинних білково-ліпідних мембранних структурах клітини. Поглинають світло з дов­жиною хвилі 400-550 нм. У фототрофних бактерій каротиноїди є допоміжними пігментами, які передають 30-90 % енергії до моле­кул бактеріохлорофілу, захищають хлорофіл від фотоокислення, беруть участь у реакціях фототаксису. У нефотосинтезувальних мікроорганізмів каротиноїди виконують захисну функцію.

Меланіни (пігменти чорного та коричневого кольору) — це зв'язані з білками полімери, які завдяки наявності вільних радикалів і здатності зворотно окислюватись та відновлюватись зумовлюють захист клітини від дії різних стресових факторів. Зустрічаються у бактерій, грибів і дріжджів.

 


Читайте також:

  1. Адаптивні (органічні) ОСУ
  2. Азоновмістні органічні сполуки.
  3. Азот, фосфор, біогенні елементи та їх сполуки, органічні речовини
  4. Білки – це високомолекулярні органічні біополімери, мономерами яких є амінокислоти.
  5. Вуглеводи – складні органічні сполуки, до складу яких входять атоми вуглецю (С), кисню (О) та водню (Н).
  6. Галогени та галогеновмісні сполуки.
  7. Гемоглобін, будова, властивості, види, сполуки.
  8. КАУСТОБІОЛІТИ І ЇХ ОРГАНІЧНІ УТВОРЕННЯ
  9. Органічні полімерні матеріали
  10. Органічні речовини клітини
  11. Спирти і феноли – це органічні речовини, молекули яких містять гідроксильні групи , сполучені з вуглеводневим радикалами. Загальна назва спиртів і фенолів – гідроксильні сполуки.




Переглядів: 769

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
КЛІТИННА ВОДА. | ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ БАКТЕРІАЛЬНОЇ КЛІТИНИ.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.003 сек.