- Органические вещества клетки
- Биополимеры
- Углеводы
- Липиды
- знать какое строение имеют молекулы углеводов, какие вещества относятся к липидам
- уметь выделять углеводы по группам, знать их характеристику, устанавливать связь между особенностями строения и функциями углеводов, выделять общие свойства липидов и какие функции они выполняют в клетках
- Исследователю для анализа предложено два вещества, и он точно знает, что одно из них крахмал, а другое — глюкоза. Какими способами он может точно установить, где крахмал, а где глюкоза?
Органические вещества клетки. Биополимеры
Рис. 1. Органические вещества клетки
Органические соединения составляют примерно 20–30 % массы клетки (рис. 1). В их состав обязательно входит углерод. Этот элемент обладает уникальными химическими свойствами. Он может вступать в химические связи со многими атомами и их группами, образовывать циклические структуры и цепочки, которые лежат в основе строения множества органических молекул. Благодаря прочности ковалентных связей могут существовать гигантские молекулы, такие как белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. Эти вещества составляют около 97 % от сухой массы клетки.
Биополимеры — высокомолекулярные органические соединения, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев — мономеров .
Углеводы
Углеводы — органические соединения углерода, водорода, кислорода с общей формулой Сп(Н2О)m .
Элементный состав: С, Н, О.
Классификация
|
Моносахариды
(Рис. 2)
|
Дисахариды (олигосахариды)
(Рис. 3)
|
Полисахариды
(Рис. 4)
|
|
Состоят из одной молекулы моносахаридов.
|
Состоят из 2–10 моносахаридов.
|
Состоят из 102–103 моносахаридов.
|
|
|
|
Характеристика
|
Простые (моносахариды, дисахариды)
|
Сложные (полисахариды)
|
|
|
Моносахариды
|
Название
|
Нахождение
|
Функции
|
|
Рибоза
|
Входит в состав РНК
|
Участие в биосинтезе
|
|
Дезоксирибоза
|
Входит в состав ДНК
|
Обеспечение хранения и передачи наследственной информации
|
|
Глюкоза
|
Мономер полисахаридов Моносахарид
|
Источник энергии, регуляция осмотического давления
|
|
Фруктоза
|
Моносахарид
|
Источник энергии у растений
|
|
Галактоза
|
Входит в состав дисахаридов
|
Источник энергии
|
Рис. 5. Структурные формулы моносахаридов
Дисахариды образуются в результате реакции конденсации двух моносахаридов (гексоз):
|
Сахароза
|
Лактоза
|
Мальтоза
|
|
Тростниковый сахар C12H22O11
|
Молочный сахар C12H22O11
|
Солодовый сахар C12H22O11
|
|
глюкоза + фруктоза
|
глюкоза + галактоза
|
глюкоза + глюкоза
|
|
Источник энергии растительной клетки (клеточный сок)
|
Источник энергии животной клетки (молоко)
|
Промежуточный продукт расщепления крахмала
|
Рис. 6. Структурные формулы дисахаридов
Полисахариды — полимеры, создаваемые из одинаковых моносахаридов.
|
Гомополисахариды
состоят из одинаковых моносахаридов:
|
Гетерополисахариды
состоят из моносахаридов разных видов
|
|
|
Структурные
|
Резервные
|
|
|
|
|
|
Название
|
Форма
|
Мономер
|
Нахождение
|
Функции
|
|
крахмал
|
разветвлённая
|
α-глюкоза
|
клетки растений
|
запас веществ
|
|
гликоген
|
сильно разветвлённая
|
α-глюкоза
|
клетки животных
|
запас веществ
|
|
целлюлоза
|
линейная
|
β-глюкоза
|
клеточная стенка растений
|
структурная
|
|
хитин
|
линейная
|
амин производное глюкозы
|
клеточная стенка грибов, хитиновый покров членистоногих (раки, пауки, насекомые)
|
структурная, опорная
|
Функции углеводов
- Энергетическая : основной источник Е для биосинтеза, транспорта веществ, движения, при расщеплении 1 г глюкозы выделяется 17,6 кДж энергии
- Запасающая : крахмал, инулин у растений, гликоген у животных, грибов. Они расходуются по мере возникновения потребности в энергии. В печени при полноценном питании может накапливаться до 10 % гликогена, а при голодании его содержание может снижаться до 0,2 % от массы печени.
-
Структурная
:
глюкоза — компонент целлюлозы, крахмала, гликогена;
фруктоза — компонент инулина;
рибоза — компонент РНК, АТФ;
дезоксирибоза — компонент ДНК;
целлюлоза, хитин, муреин — строительный материал клеточных стенок. - Опорная : в клетках растений, грибов и покров членистоногих.
- Рецепторная : углеводные компоненты мембран обеспечивают узнавание клеток, рецепцию гормонов и медиаторов.
- Защитная : гликопротеиды — иммунные реакции организма, вязкие секреты желёз (слюна, слизь желудка, кишечника, восковой налёт плодов), выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными, в частности гликопротеидами. Они предохраняют стенки полых органов (пищевод, кишечник, желудок, бронхи) и плодов от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов.
Липиды
Липиды — это жиры и жироподобные органические соединения углерода, водорода, кислорода, являющиеся сложными эфирами спиртов и жирных кислот.
Классификация липидов
|
Простые липиды
|
Сложные липиды
|
Липоиды
|
|
|
- триглицериды (нейтральные жиры) - воски
|
-фосфолипиды -гликолипиды -липопротеиды
|
Стероиды - холестерин (придает устойчивость мембранам животных клеток) - половые гормоны (прогестерон, эстроген), желчные кислоты
|
Терпены - каротиноиды (животные и растительные пигменты) - гиббереллины (ростовые вещества растений) - эфирные масла
|
Свойства:
- в воде нерастворимы, растворимы в органических растворителях;
- гидрофобны, обладают водоотталкивающими свойствами,
- способны к эмульгированию (смешивание жиров с водой — одно из необходимых условия для всасывания жиров при пищеварении),
- легче воды,
- в процессе гидролиза распадаются на составляющие его части: глицерин и жирные кислоты.
Простые липиды — сложные эфиры спиртов с жирными кислотами.
|
Нейтральные жиры
|
Воски
|
|
Сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот.
|
Сложные эфиры одноатомных спиртов и высокомолекулярных жирных кислот.
|
В зависимости от состава жирных кислот выделяют две группы жиров.
|
Насыщенные
|
Ненасыщенные
|
|
Имеют только одинарные связи, твёрдые (животные жиры, искл. пальмовое масло).
|
Имеют одинарные и двойные связи, жидкие (растительные масла, искл. рыбий жир).
|
Воски
|
Строение
|
Нахождение
|
Значение
|
|
Сложные эфиры жирных кислот и одноатомных спиртов.
|
Кожные железы животных, воск пчёл, воск растений.
|
Предохраняющие шерсть и перья от намокания, строят соты, защитный слой на поверхности плодов и листьев.
|
Сложные липиды — сложные эфиры спиртов с жирными кислотами и другими группами.
|
Название
|
Строение
|
Нахождение
|
Значение
|
|
фосфолипиды
|
сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина, жирных кислот и фосфорной кислоты
|
клеточная мембрана
|
отграничение сред клетки
|
|
гликолипиды
|
комплексы из углеводов и липидов
|
гликокаликс мембраны
|
рецепторная функция мембраны клетки
|
|
липопротеиды
|
комплексы из липидов и белков
|
внутренняя среда организма
|
перенос триглицеридов и жирных кислот в крови
|
Липоиды — жироподобные вещества, предшественники или производные липидов.
|
Название
|
Значение
|
|
Стероиды
|
Входят в состав желчных кислот, половых гормонов, витамина D. Предшественником в синтезе этих веществ является холестерин.
|
|
Пигменты
|
Жироподобные вещества каротиноиды (животные и растительные пигменты, некоторые витамины).
|
Функции липидов
|
Функции липидов
|
Примеры
|
|
|
Структурная
|
входит в состав клеточной мембраны
|
фосфолипиды
|
|
Энергетическая
|
при полном расщеплении 1 г жира освобождается 38,9 кДж энергии
|
триглицериды
|
|
Запасающая
|
откладываются в клетках жировой ткани, источник энергии
|
триглицериды
|
|
Защитная
|
амортизация органов, воск образует водоотталкивающее покрытие, предохраняя от смачивания
|
триглицериды, воски
|
|
Терморегуляторная
|
теплоизоляция
|
триглицериды
|
|
Эндогенная вода
|
при окислении 1 г жира образуется 1,1 г воды
|
триглицериды
|
|
Регуляторная
|
В составе гормонов
|
стероиды
|
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте определение термина «мономер»?
2. Какие виды углеводов вам известны?
3. Выделите функции углеводов в клетке и в организме.
4. Какие вещества относятся к липидам?
5. Выделите функции липидов в клетке и в организме.
Подумайте
1. При поступлении большого количества углеводов с пищей уровень глюкозы повышается незначительно. При голодании, когда глюкоза в организм не поступает, а её расходование в клетках продолжается, уровень глюкозы в крови практически не изменяется. Объясните физиологию приведённых явлений.
2. Крохотные птицы колибри питаются нектаром цветков или мелкими насекомыми. За день они съедают корма вдвое больше по сравнению с их массой тела. С наступлением сумерек колибри садятся на ветки деревьев и впадают в оцепенение. Объясните, в чём состоит физиологический смысл такого поведения.
