В клетке липиды выполняют функцию каталитическую

Урок 2. Липиды, их структура и функции

В клетке липиды выполняют функцию каталитическую

Липиды – небольшие молекулы, их молекулярная масса составляет несколько сотен дальтон. Обычно в молекулах липидов имеются и гидрофильные, и гидрофобные группы, но в целом липиды имеют гидрофобные свойства. Липиды плохо растворимы в воде, зато хорошо растворяются в органических растворителях (спирте, ацетоне, хлороформе).

Исторически липиды были выделены в отдельный класс веществ именно по этому признаку – как соединения, растворимые не в воде, а в менее полярных органических растворителях. К липидам относятся такие соединения, как фосфолипиды, нейтральные жиры, стероиды и воска. В живых организмах липиды выполняют несколько важных функций.

Структурная функция

Все клетки отграничены от окружающей среды наружной мембраной, которая примерно наполовину (по массе) состоит из липидов и наполовину – из белков.

Способность липидов выполнять структурную функцию не ограничивается клеточным уровнем: медоносная пчела лепит свои соты из воска, из воскоподобных веществ состоит и кутикула наземных растений – тонкий слой на поверхности листьев и стеблей, уменьшающий испарение.

Энергетическая функция

Клетка может окислять липиды и использовать выделяющуюся энергию для своих нужд. При окислении нейтральных до углекислого газа и воды жиров выделяется много энергии – около 9,3 килокалорий на грамм.

Жиры часто служат запасными питательными веществами. У высших позвоночных животных для этой цели используется особая ткань – жировая клетчатка. У растений запасы жиров нередко встречаются в семенах.

Регуляторная функция

Важнейшими регуляторами физиологических процессов в организме являются гормоны. Среди них встречаются соединения различной структуры. Особую группу составляют т. н. стероидные гормоны, которые относятся к классу липидов. Производными жирных кислот являются важные регуляторы клеточных функций простагландины (их иногда называют тканевыми гормонами).

Липиды могут выполнять и ряд других функций. Так, накопление липидов организмами планктона и нектона уменьшает их удельный вес и облегчает плавание в толще воды (такой механизм используют также акулы). Подкожная жировая клетчатка может служить механической защитой для внутренних органов, а у теплокровных животных она является теплоизолятором.

В молекулах фосфолипидов присутствуют различные по химическим свойствам составные части: «головка» и два «хвоста». В состав головки входят остатки глицерина, фосфорной кислоты и спирта.

«Головка» гидрофильна и электрически заряжена, вода охотно с ней взаимодействует. «Хвосты» представляют собой остатки жирных кислот, содержащие множество СН2-групп.

Поляризация связи С–Н очень слабая, так что «хвосты» вполне гидрофобны, и они «стремятся» избежать взаимодействия с водой.

Рис. 1. Фосфолипид фосфатидилхолин

В состав фосфолипидов входят как насыщенные жирные кислоты, не содержащие двойных связей, так и ненасыщенные.

Очень распространенными жирными кислотами являются пальмитиновая CH3(CH2)14COOH, стеариновая CH3(CH2)16COOH, олеиновая CH3(CH2)7–СH=CH–(CH2)7COOH, пальмитоолеиновая CH3(CH2)5–СH=CH–(CH2)7COOH.

В состав одной молекулы фосфолипида обычно входят остатки разных жирных кислот, причем ненасыщенная жирная кислота обычно располагается ближе к фосфату. Природные липиды содержат в основном цис-изомеры ненасыщенных жирных кислот.

Транс-изомеры образуются при искусственной переработке растительных жиров – например, при получении маргарина. В последнее время выяснилось, что потребление транс-изомеров жирных кислот вредно для здоровья: оно увеличивает риск возникновения атеросклероза и онкологических заболеваний.

Рис. 2. Ионы пальмитиновой и олеиновой кислот

Если молекулы фосфолипидов поместить на поверхность водного слоя, то, очевидно, что гидрофильные «головки» будут обращены в воду, а гидрофобные «хвосты» будут выталкиваться из воды.

Образуется монослой – поверхностная пленка толщиной в одну молекулу. Если же «затолкать» молекулы фосфолипидов в воду целиком, то тогда «головки» будут обращены к воде (наружу), а «хвосты» – от воды (внутрь).

Такие небольшие скопления молекул называются мицеллами.

Рис. 3. Структуры, образуемые фосфолипидами в воде

К образованию мицелл более склонны не фосфолипиды, а жирные кислоты, имеющие только один гидрофобный «хвост» – мицеллы получаются, например, при растворении мыла в воде

Фосфолипиды чаще образуют другую структуру – липидный бислой. В составе бислоя молекулы фосфолипидов располагаются в два ряда: «головки» будут обращены к воде, а «хвосты» упрятаны внутрь. Липидный бислой составляет основу всех клеточных мембран – мембрана представляет собой «липидное озеро», в котором плавают белки.

Липидный бислой непроницаем для заряженных ионов – они не могут проникнуть через его гидрофобную центральную зону. Для того чтобы транспортировать ионы через мембрану, в клетке имеются специальные белки-переносчики.

Через бислой не могут пройти крупные молекулы – белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты.

Липидный бислой проницаем для небольших гидрофобных молекул, а также для совсем мелких полярных, но не заряженных – таких как Н2О, СО2, а также О2.

Нейтральные жиры представляют собой эфиры глицерина и остатков трех жирных кислот. Они более гидрофобны, чем фосфолипиды, и располагаются внутри клетки в виде нерастворимых жировых включений.

Рис. 4. Модель молекулы тристеарата

В состав жиров также могут входить остатки насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Первые преобладают в животных жирах, а вторые – в растительных.

Насыщенные жирные кислоты имеют более высокую температуру плавления, поэтому подсолнечное масло при комнатной температуре является жидкостью, а сливочное масло и говяжий жир – твердыми телами.

В состав жиров сливочного масла входят насыщенные кислоты с меньшим числом углеродных атомов, чем у жиров говяжьего жира, поэтому сливочное масло плавится при меньшей температуре. Как и молекулы фосфолипидов, молекулы нейтральных жиров обычно содержат остатки разных жирных кислот.

Жирные кислоты могут синтезироваться из углеводов и аминокислот, из-за этого ожирение наступает при избыточном питании не только жирами, но и другими продуктами.

Еще один класс липидов – стероиды. Это небольшие гидрофобные молекулы, производные холестерина. Они содержат в своем составе систему связанных углеводородных колец – три шестиатомных и одно пятиатомное.

Стероидами являются такие гормоны надпочечников, как глюкокортикоиды (например, кортизол), играющие важнейшую роль в развитии стресса, и минералокортикоиды (альдостерон), уменьшающие выведение почками воды и ионов натрия из организма.

К стероидным относятся мужские и женские половые гормоны (тестостерон и эстрадиол), а также прогестины (прогестерон).

Рис. 5. Холестерин и два стероидных гормона

В печени из холестерина синтезируются желчные кислоты, которые затем поступают в желчь. Эти соединения содержат как гидрофильные, так и гидрофобные группы. В водной среде они легко образуют мицеллы.

В просвете кишечника в эти мицеллы включаются молекулы жиров из съеденной пищи – сами по себе нейтральные жиры почти нерастворимы, а в составе мицелл образуют эмульсию и становятся доступными для действия пищеварительных ферментов.

Сам холестерин – не гормон, а необходимый компонент клеточных мембран у высших организмов; у бактерий он встречается редко.

Интересен механизм действия стероидных гормонов на клетки-мишени. Стероиды – это небольшие гидрофобные молекулы, они легко проникают через наружную мембрану клетки. Белки-рецепторы, связывающие эти гормоны, расположены в цитоплазме.

После связывания со стероидом белок-рецептор активируется и идет из цитоплазмы в ядро. В ядре гормон-рецепторный комплекс связывается с ДНК и регулирует активность некоторых генов (ДНК и гены рассматриваются на уроке 8).

Каждый класс стероидных гормонов имеет свои собственные рецепторы и регулирует только определенные гены.

Рис. 6. Механизм действия стероидных гормонов

Так, глюкокортикоиды – гормоны стресса – активируют различные гены, отвечающие за обеспечения организма энергией, и угнетают гены, отвечающие за накопление запасных питательных веществ.

Ведь стрессовая реакция служит для мобилизации организма на борьбу или бегство, а тут уж не до запасания.

Минералокортикоиды активируют гены фермента Na+/K+–АТФазы, который возвращает в кровь из первичной мочи натрий, а вместе с ним и воду.

Еще одна группа важнейших регуляторов жизнедеятельности организма – это простагландины. Они образуются из арахидоновой кислоты – одной из полиненасыщенных жирных кислот. Сперва простагландины были обнаружены в предстательной железе – простате – с чем и связано их название, однако вскоре они были найдены в самых разных клетках, тканях и органах.

Простагландины иногда называют тканевыми гормонами. Дело в том, что в организме у них довольно короткое время жизни, поэтому они действуют локально, в том же органе, в котором и вырабатываются.

Рис. 7. Слева – арахидоновая кислота, справа – простагландин Е2

Существует много разных классов простагландинов, они обладают различным, иногда прямо противоположным физиологическим действием.

Так, простагландин Е2 расширяет стенки кровеносных сосудов, увеличивает их проницаемость, это вещество вырабатывается при воспалении и вызывает многие его симптомы.

Простагландин F2 действует на сосуды противоположным образом – сужает и уменьшает проницаемость – он обладает противовоспалительным действием. Однако при беременности эти соединения действуют одинаково, усиливая сокращения гладкой мускулатуры матки.

Простагландин I2 (простациклин) препятствует агрегации тромбоцитов и тормозит свертывание крови, тогда как тромбоксан А2 (очень похожее на простагландины вещество, тоже синтезируемое из арахидоновой кислоты) активирует эти два процесса.

Еще один класс производных арахидоновой кислоты – лейкотриены – играют ключевую роль в развитии такой тяжелой болезни как бронхиальная астма. Они вызывают сокращение гладких мышц дыхательных путей, что приводит к спазму бронхов и неукротимому кашлю, без специальной медицинской помощи больной может задохнуться и умереть.

Широко распространенное лекарство аспирин угнетает синтез простагландинов. Оно обладает противовоспалительным и жаропонижающим действием.

В организме человека всасывание липидов происходит в тонком кишечнике. Жирные кислоты и глицерин поступают из просвета кишки в клетки эпителия кишечника.

Там из них синтезируются нейтральные жиры, которые в комплексе со специальными белками и холестерином образуют особые частицы диаметром 0,1–1 мкм – хиломикроны.

Хиломикроны поступают из клеток кишечника в лимфатическую систему, затем в кровоток и разносятся по всему организму.

Кроме хиломикронов, перенос жиров от одной ткани к другой осуществляют т. н. липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП). Они образуются в печени – там синтезируется и белковая, и жировая часть этих комплексов, а к другим тканям переносятся с кровотоком. ЛПОНП также содержат холестерин.

После усвоения жиров различными тканями организма липопротеиновые частицы, содержащие холестерин, становятся т. н. липопротеинами низкой плотности (ЛПНП). На поверхности почти всех клеток человеческого организма есть специальные белки–рецепторы ЛПНП.

Когда ЛПНП связываются с этими рецепторами, клетка поглощает их, внутри клетки холестерин освобождается и используется для клеточных нужд.

Рис. 8. Усвоение холестерина клеткой через ЛПНП

При развитии опасного заболевания, атеросклероза, холестерин начинает откладываться на стенках кровеносных сосудов, образуя т. н. склеротические бляшки. Это может привести к закупорке и повреждению сосудов.

Больным атеросклерозом часто назначают диету с пониженным содержанием холестерина, однако этот липид в значительных количествах вырабатывается в самом организме, так что такая диета не может предотвратить развитие заболевания.

Механизм развития атеросклероза изучен далеко не полностью. По-видимому, на первом этапе происходит самопроизвольное окисление жирных кислот, содержащихся в ЛПНП. Такие «испорченные» липопротеины откладываются на стенках кровеносных сосудов, что вызывает прикрепление к измененной сосудистой стенке защитных клеток – макрофагов.

Макрофаги, прикрепленные к стенке сосуда, начинают активно поглощать из плазмы крови холестерин, причем не через рецепторы ЛПНП, а через совсем другие, т. н. рецепторы-мусорщики. Макрофаг оказывается напичканным холестерином, он и дает начало склеротической бляшке.

Известно, что у людей с наследственными дефектами рецепторов ЛПНП атеросклероз развивается уже в детском возрасте.

Запасание триглицеридов происходит в специальной ткани – жировой клетчатке. При голодании в клетках этой ткани происходит распад триглицеридов, и свободные жирные кислоты переносятся к другим органам белком плазмы крови – сывороточным альбумином.

Краткое содержание урока

Липиды – небольшие, довольно гидрофобные молекулы, выполняющие в клетке несколько важнейших функций – структурную, энергетическую, регуляторную. При окислении жиров выделяется много энергии, что делает их особенно удобным запасным питательным веществом. Фосфолипиды образуют в водной среде бислой, который служит основой всех биологических мембран. Стероидные гормоны регулируют целый ряд функций организма – стрессовую реакцию, водный баланс, половую функцию.

Источник: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/2aaf8ce7-9d89-7e98-bb5c-0cc1f4e3b99b/00148918961758843.htm

Функции липидов

В клетке липиды выполняют функцию каталитическую
Липиды наряду с белками и углеводами играют важную роль в живом организме. Функции липидов в клетке зависят от их структуры и нахождения.

Липиды – органические вещества, имеющие сложное строение. Они образованы спиртами и жирными кислотами и являются гидрофобными соединениями без запаха и вкуса.

Жирные кислоты не имеют циклическую структуру взаимосвязей атомов углерода, относятся к карбоновым кислотам и содержат карбоксильную группу -СООН. В природе найдено более 200 видов жирных кислот. Однако в организме человека, в тканях растений и животных обнаружено только 70 видов.

Жирные кислоты подразделяются по наличию двойной связи на две группы:

  • ненасыщенные – содержат двойные связи;
  • насыщенные – не имеют двойных связей.

Рис. 1. Строение жирных кислот.

Жиры могут быть растительного или животного происхождения, твёрдые или в виде жидкостей – масел.

Все жиры делятся на две основные группы:

  • омыляемые – при гидролизе образуют мыло;
  • неомыляемые – не подвержены гидролизу.

К омыляемым относятся простые и сложные липиды. В состав молекулы простых липидов входят только жирные кислоты и спирты. Сложные образуются при присоединении дополнительной группы, например, азотистого основания.

Простые липиды делятся на две группы:

  • глицериды – образованы спиртом глицерина и жирными кислотами;
  • воски – включают высшие жирные кислоты (содержат не менее 6 атомов углерода) и одноатомных или двухатомных спиртов.

К сложным липидам относятся:

  • фосфолипиды – содержат липиды и остатки фосфорной кислоты;
  • гликолипиды – состоят из липидов и углеводов.

Неомыляемые жиры – стероиды. К ним относятся жизненно важные вещества – стерины, желчные кислоты, стероидные гормоны.

Рис. 2. Виды липидов.

Липиды образуют с белками липопротеины, входящие в состав разных тканей животных и растений. Хорошо изучены липопротеины плазмы крови. Они также присутствуют в молоке, желтке, входят в состав хлоропластов и плазмалеммы.

Липиды участвуют в метаболизме и постройке организма, дают энергию и регулируют рост. Список общих функций липидов и их описание представлены в таблице.

ФункцияОписание
ЭнергетическаяТриглицериды при полном расщеплении дают больше энергии, чем белки и углеводы. Из 1 г жира высвобождается 38,9 кДж энергии
ЗапасающаяЖиры способны накапливаться в организме, создавая энергетический резерв. Особенно это важно для животных, впадающих в спячку. Жиры расходуются медленно, особенно при пассивном образе жизни, что помогает пережить неблагоприятные условия. Кроме того, запасаются как резерв воды (горб верблюда, хвост тушканчика). При окислении 1 кг жира выделяется 1,1 л воды
ЗащитнаяЖировая прослойка защищает от механического повреждения внутренние органы
СтруктурнаяВходят в состав плазмалеммы клетки. Фосфолипиды выстраивают двойной слой, обеспечивая естественный барьер. Холестерин придаёт жёсткость, гликолипиды обеспечивают взаимосвязь клеток
ТеплоизоляционнаяЖиры обладают низкой теплопроводностью, поэтому у многих животных, живущих в холодной среде, он откладывается в значительном количестве. Например, подкожный жир кита может достигать 1 метра
ВодоотталкивающаяКожа животных, в том числе человека, листья, плоды, стволы растений, перья птиц смазываются жиром (восками), чтобы отталкивать лишнюю влагу
РегуляторнаяВходят в состав гормонов, фитогормонов, жирорастворимых витаминов (D, Е, К, А), регулирующих деятельность организма. Гиббереллин – гормон роста растений. Тестостерон, эстроген – половые гормоны. Альдостерон регулирует водно-соляной баланс. Желчные липиды контролируют пищеварение

Рис. 3. Строение плазмалеммы.

У человека и высших позвоночных животных жир накапливают специальные клетки – адипоциты, которые образуют жировую ткань.

Из урока биологии узнали, какую функцию выполняют липиды в клеточной мембране и в организме в целом. Липиды – сложно устроенные вещества, состоящие из спиртов и жирных кислот.

Различные модификации жиров позволяют липидам участвовать в различной деятельности организма.

Липиды входят в состав гормонов, плазмалеммы, витаминов, способны накапливаться в жировых тканях и служить источником энергии, воды, защищать от повреждений и холода.

Средняя оценка: 4.8. Всего получено оценок: 342.

  • Нуклеиновые кислотыТест
  • УглеводыТест
  • Функции белковТест
  • Функции липидовТест
  • Пищевая цепьТест
  • ПопуляцияТест
  • Типы распределения популяцийТест
  • Эволюция человекаТест
  • ВыделениеТест
  • Экологическая пирамидаТест
  • Взаимодействие аллельных геновТест

Источник: https://obrazovaka.ru/biologiya/funkcii-lipidov-v-kletke-obschie-spisok.html

Липиды. Углеводы. Витамины

В клетке липиды выполняют функцию каталитическую

Вспомните, какие органические вещества встречаются в клетке. Какие функции выполняют липиды и углеводы в клетке? Какие две группы органических веществ различают по их отношению к воде?

Наряду с белками в клетках присутствуют другие высокомолекулярные органические вещества – липиды, углеводы, витамины, гормоны, а также низкомолекулярные органические вещества – аминокислоты, молочная и уксусная кислоты и др.

Липиды. Липиды (от греч. lipos – жир) представляют собой сложные эфиры многоатомных спиртов и карбоновых кислот.

В состав липидов могут входить высшие жирные карбоновые кислоты (ВЖК), глицерин, высокомолекулярные одноатомные и циклические спирты, а также нелипидные компоненты – фосфорная кислота, белки, углеводы. липидов в клетке в среднем составляет 1-5% от ее массы.

Все липиды практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях – бензине, ацетоне, эфире, хлороформе. Это связано с особенностью строения их молекулы, имеющей длинные неполярные органические радикалы (рис. 21).

Рис. 21. Схема строения молекул липидов: 1 – стеариновой кислоты; 2 — фосфолипида; 3 – жира

Таблица 3

Классификация и функции липидов

Название липидаФункции в клетке
Простые липиды
Триглицериды
жиры – твердые, животныеЭнергетическая функция. Запасные питательные вещества клетки и организма растений и животных. Источник воды в организме. Защитная и терморегуляторная функция. Слой подкожного жира предохраняет организм животного от переохлаждения
масла – жидкие, растительные
Стериды
холестерол, кортикостерон.Гормоны и компоненты витамина D. Строительная, регуляторная, энергетическая функции
половые гормоны
Воски
пчелиныйСтроительная и защитная функции. Пчелиные соты.
растительныйВосковой налет на листьях и плодах у растений предохраняет от избыточного испарения воды
Сложные липиды
ФосфолипидыСтроительная и энергетическая функции. Образуют клеточные мембраны

Рис. 22. Гидрофобные вещества в воде

В зависимости от химического состава липиды делят на простые и сложные. Простые липиды – жиры, масла, воски, стериды – состоят только из липидных компонентов. Сложные липиды имеют дополнительные нелипидные группы (табл. 3). Наиболее распространенными и важными компонентами клетки являются триглицериды и фосфолипиды.

Функции липидов разнообразны, но основная из них – энергетическая. При окислении 1 г жира до углекислого газа и воды образуется 38,9 кДж энергии, что почти в 2,5 раза больше, чем при окислении белков и углеводов.

Еще одна важная функция липидов – строительная. Все клеточные мембраны построены из фосфолипидов, которые образуют билипидный слой. Они обладают двойственными свойствами: остатки фосфорной кислоты гидрофильны, а радикалы – гидрофобны. Своими гидрофобными радикалами фосфолипиды направлены друг к другу, а гидрофильными группами наружу к воде (рис. 22).

Рис. 23. Схема строения углеводов

Углеводы. К этому классу относят органические вещества с общей формулой Сm(Н2O)n. Они разнообразны по составу и свойствам, широко распространены в природе. углеводов в клетках сильно варьируется, но в среднем составляет 0,1-2% от их массы.

По составу и строению среди углеводов различают моносахариды, дисахариды и полисахариды (рис. 23). Моносахариды и дисахариды – белые кристаллические вещества, хорошо растворимы в воде, имеют сладкий вкус. Полисахариды, состоящие из повторяющихся звеньев моносахаридов (обычно глюкозы), плохо растворимы в воде, не имеют сладкого вкуса (табл. 4).

Во всех организмах углеводы в первую очередь выполняют энергетическую функцию. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. Хотя количество теплоты, которое выделяется при окислении углеводов, меньше, чем у жиров, они значительно быстрее и легче расщепляются и усваиваются организмом.

Кроме того, углеводы выполняют строительную и запасающую функции. В растительных клетках углеводы – основной строительный материал и запасное питательное вещество. Целлюлоза входит в состав оболочки растительных клеток, составляя 50% массы всех углеводов, находящихся в растениях.

Крахмал, сахароза и глюкоза накапливаются в семенах и плодах.

Таблица 4

Классификация и состав углеводов

МоносахаридыДнсахаридыПолисахариды
С6Н12О6- глюкоза, фруктозаС5Н10O5 – рибозаС5Н10O4 – дезоксирибозаC12H22O11сахароза – свекловичный сахар (глюкоза и фруктоза) лактоза – молочный сахар мальтоза – солодовый сахар (две глюкозы)(С6Н5O10)nцеллюлоза – растительный углевод (β глюкоза) крахмал – растительный углевод (а-глюкоза) гликоген – животный углевод (а-глюкоза)

В животных клетках углеводов меньше, чем в растительных. Они играют важную роль в обмене веществ. Так, животный крахмал – гликоген – запасается в печени и мышцах и служит резервным энергетическим веществом. Похожий по строению на целлюлозу полисахарид – хитин – входит в состав хитинового покрова членистоногих и оболочки клеток грибов.

Рис. 24. различных витаминов в пищевых продуктах

Витамины. Это сборная группа органических веществ, разнообразная по составу и свойствам. Их объединяет одно – абсолютная необходимость для нормальной жизнедеятельности организмов.

Витамины были открыты в 1880 г. русским врачом Н.И. Луниным. Свое название они получили от латинского слова vita – жизнь, что говорит об их исключительной важности. В настоящее время открыты и изучены почти 30 витаминов, многие из которых могут быть синтезированы искусственным путем.

Витамины входят в состав ферментов, выполняют каталитическую и регуляторную функции. В организме животных и человека большинство витаминов не синтезируются, а поступают с пищей.

По растворимости в воде витамины делят на две группы: водорастворимые и жирорастворимые. Водорастворимые витамины при поступлении в организм растворяются в воде или желудочном соке, быстро всасываются в кровь и усваиваются клетками.

Жирорастворимым витаминам для усвоения обязательно необходимы жиры, в которых они могли бы раствориться. Заболевание, развивающееся при недостатке или отсутствии витаминов в организме, называют авитаминозом.

Особенно велико влияние витаминов на детей и больных людей, так как растущему и ослабленному организму они наиболее нужны.

Таблица 5

Важнейшие витамины и заболевания, связанные с авитаминозом

БуквенноеобозначениеНазваниеСуточная потребность (мг)Заболевания, возникающие в связи с недостатком витамина
АЖирорастворимыеРетинол(антиксерофтальми-ческий)2,5Ослабление зрения («куриная», или сумеречная, слепота), поражение эпителиальных тканей, роговицы глаза, торможение роста и снижение массы тела, общее истощение
DКальциферол(антирахитический)0,0025Нарушение фосфорно-кальциевого обмена и развития костей, в детском возрасте – рахит, у взрослых – остеопороз
В1ВодорастворимыеТиамин(антиневритный)2,0Нарушение обмена белков, углеводов, липидов, дегенерация нервных окончаний, развитие полиневрита (болезнь «бери-бери»), потеря кожной чувствительности, сердечные боли
В2Рибофлавин (витамин роста)2,0Остановка роста, выпадение волос, поражение слизистых оболочек, быстрая утомляемость зрения, понижение работоспособности
САскорбиноваякислота(антискорбутный)75Нарушение синтеза коллагена, цинга, хрупкость кровеносных сосудов, изменения в костях и зубах, ускорение процесса старения

Витамины встречаются в достаточном количестве во фруктах, овощах, зерновках злаков, мясе, печени, рыбе и другой пище растительного и животного происхождения (рис. 24). Характеристика наиболее значимых витаминов дана в таблице 5.

Сбалансированное питание восполняет ежедневную потребность организма человека в витаминах.

Однако следует помнить, что большинство витаминов – неустойчивые соединения: они легко разрушаются при контакте с воздухом и при термической обработке.

Поэтому для сохранности витаминов в пище необходимо избегать ее чрезмерной термической обработки, взаимодействия с металлами и кислородом воздуха. Снижается также содержание витаминов в пище в результате ее длительного хранения.

Липиды: простые и сложные; функции липидов: энергетическая, строительная; углеводы: моносахариды, дисахариды и полисахариды; функции углеводов: энергетическая, строительная, запасающая; витамины: водорастворимые и жирорастворимые; авитаминоз; функции витаминов: каталитическая и регуляторная.

1. Определите по рис. 22 строение фосфолипида, какая его часть обладает гидрофильными, а какая гидрофобными свойствами. 2.Сравните строение полисахаридов и установите черты их сходства и различия. 3. Объясните, почему энергоемкость жиров в два раза больше, чем углеводов. 4.

В животных клетках в качестве запасного питательного вещества откладываются жиры, а в растительных клетках – крахмал. В чем причины различия? 5. Какие функции выполняют углеводы в растительных и животных клетках? 6.

Что такое витамины? Можно ли их отнести к обязательным химическим веществам клетки и почему? 7. Проанализируйте данные из таблицы 5 и объясните, в чем заключается основное значение витаминов для жизнедеятельности организма человека. 8.

Продолжите заполнять таблицу «Химический состав клетки». Внесите в нее сведения о липидах, углеводах и витаминах.



Источник: https://medicknow.com/bookschool/biologiya-sistema-10-teremov/7.php

2.3.2. Органические вещества клетки. Углеводы, липиды

В клетке липиды выполняют функцию каталитическую

 Общая формула Сn (H2O)n: углеводы содержат в своем составе только три химических элемента.

Растворимые в воде углеводы

Моносахариды:
глюкоза  – основной источник энергии для клеточного дыхания;   
фруктоза  – составная часть нектара цветов и фруктовых соков;
рибоза и дезоксирибоза  – структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК.

Дисахариды:
сахароза  (глюкоза + фруктоза) – основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях;  
лактоза  (глюкоза + галактоза) – входит в состав молока млекопитающих;
мальтоза  (глюкоза + глюкоза) – источник энергии в прорастающих семенах.

Функции растворимых углеводов:

  • транспортная,
  • защитная,
  • сигнальная,
  • энергетическая.

Нерастворимые углеводы

полимерные: крахмал, гликоген, целлюлоза,

хитин.

Функции полимерных углеводов:

  • структурная,
  • запасающая,
  • энергетическая,
  • защитная.

Крахмал  состоит из разветвленных спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.

Целлюлоза  – полимер, образованный остатками глюкозы, состоящими из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток.

Хитин  состоит из аминопроизводных глюкозы. Основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Гликоген  – запасное вещество животной клетки.

Липиды

Липиды  – сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода.

Функции липидов:

Запасающая  – жиры, откладываются в запас в тканях позвоночных животных.
Энергетическая
  – половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды.

Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка.
Защитная  – подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений.
Структурная  – фосфолипиды  входят в состав клеточных мембран.

Теплоизоляционная  – подкожный жир помогает сохранить тепло.
Электроизоляционная
  – миелин, выделяемый клетками Шванна (образуют оболочки нервных волокон), изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов.

Питательная  – некоторые липидоподобные вещества способствуют наращиванию мышечной массы, поддержанию тонуса организма.
Смазывающая  – воски покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды. Восковым налетом покрыты листья многих растений, воск используется в строительстве пчелиных сот.

Гормональная  – гормон надпочечников – кортизон и половые гормоны имеют липидную природу.

Часть А

А1. Мономером полисахаридов может быть:1) аминокислота 2) глюкоза 3) нуклеотид 4) целлюлоза

А2. В клетках животных запасным углеводом является:

1) целлюлоза 2) крахмал 3) хитин 4) гликоген

А3. Больше всего энергии выделится при расщеплении:

1) 10 г белка 2) 10 г глюкозы 3) 10 г жира 4) 10 г аминокислоты

А4. Какую из функций липиды не выполняют?

1) энергетическую 2)каталитическую 3) изоляционную 4) запасающую

А5. Липиды можно растворить в:

1) воде 2) растворе поваренной соли 3) соляной кислоте

4) ацетоне

Часть В

В1. Выберите особенности строения углеводов1) состоят из остатков аминокислот2) состоят из остатков глюкозы3) состоят из атомов водорода, углерода и кислорода4) некоторые молекулы имеют разветвленную структуру5) состоят из остатков жирных кислот и глицерина6) состоят из нуклеотидов

В2. Выберите функции, которые углеводы выполняют в организме

1) каталитическая 2) транспортная 3) сигнальная 4)строительная     5) защитная        6) энергетическая

ВЗ. Выберите функции, которые липиды выполняют в клетке

1) структурная        2) энергетическая 3) запасающая 4) ферментативная  5) сигнальная       6) транспортная

В4. Соотнесите группу химических соединений с их ролью в клетке:

РОЛЬ СОЕДИНЕНИЯ В КЛЕТКЕСОЕДИНЕНИЕ
А) быстро расщепляются с выделением энергииБ) являются основным запасным веществом растений и животныхВ) являются источником для синтеза гормоновГ) образуют теплоизолирующий слой у животныхД) являются источником дополнительной воды у верблюдовЕ) входят в состав покровов насекомых1) углеводы2) липиды

Часть  С

С1. Почему в организме не накапливается глюкоза, а накапливается крахмал и гликоген?

Источник: https://biology100.ru/index.php/materialy-dlya-podgotovki/kletka-kak-biologicheskaya-sistema/2-3-2-organicheskie-veshchestva-kletki-uglevody-lipidy

Лекция № 2. Строение и функции углеводов и липидов

В клетке липиды выполняют функцию каталитическую

Углеводы — органические соединения, состав которых в большинстве случаев выражается общей формулой Cn(H2O)m (n и m ≥ 4). Углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды — простые углеводы, в зависимости от числа атомов углерода подразделяются на триозы (3), тетрозы (4), пентозы (5), гексозы (6) и гептозы (7 атомов). Наиболее распространены пентозы и гексозы. Свойства моносахаридов — легко растворяются в воде, кристаллизуются, имеют сладкий вкус, могут быть представлены в форме α- или β-изомеров.

Рибоза и дезоксирибоза относятся к группе пентоз, входят в состав нуклеотидов РНК и ДНК, рибонуклеозидтрифосфатов и дезоксирибонуклеозидтрифосфатов и др. Дезоксирибоза (С5Н10О4) отличается от рибозы (С5Н10О5) тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу, как у рибозы.

Глюкоза, или виноградный сахар (С6Н12О6), относится к группе гексоз, может существовать в виде α-глюкозы или β-глюкозы. Отличие между этими пространственными изомерами заключается в том, что при первом атоме углерода у α-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца, а у β-глюкозы — над плоскостью.

Глюкоза — это:

  1. один из самых распространенных моносахаридов,
  2. важнейший источник энергии для всех видов работ, происходящих в клетке (эта энергия выделяется при окислении глюкозы в процессе дыхания),
  3. мономер многих олигосахаридов и полисахаридов,
  4. необходимый компонент крови.

Купить проверочные работы
по биологии

Фруктоза, или фруктовый сахар, относится к группе гексоз, слаще глюкозы, в свободном виде содержится в меде (более 50%) и фруктах. Является мономером многих олигосахаридов и полисахаридов.

Олигосахариды — углеводы, образующиеся в результате реакции конденсации между несколькими (от двух до десяти) молекулами моносахаридов. В зависимости от числа остатков моносахаридов различают дисахариды, трисахариды и т. д.

Наиболее распространены дисахариды. Свойства олигосахаридов — растворяются в воде, кристаллизуются, сладкий вкус уменьшается по мере увеличения числа остатков моносахаридов.

Связь, образующаяся между двумя моносахаридами, называется гликозидной.

Сахароза, или тростниковый, или свекловичный сахар, — дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы. Содержится в тканях растений. Является продуктом питания (бытовое название — сахар). В промышленности сахарозу вырабатывают из сахарного тростника (стебли содержат 10–18%) или сахарной свеклы (корнеплоды содержат до 20% сахарозы).

Мальтоза, или солодовый сахар, — дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы. Присутствует в прорастающих семенах злаков.

Лактоза, или молочный сахар, — дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы. Присутствует в молоке всех млекопитающих (2–8,5%).

Полисахариды — это углеводы, образующиеся в результате реакции поликонденсации множества (несколько десятков и более) молекул моносахаридов. Свойства полисахаридов — не растворяются или плохо растворяются в воде, не образуют ясно оформленных кристаллов, не имеют сладкого вкуса.

Крахмал (С6Н10О5)n — полимер, мономером которого является α-глюкоза. Полимерные цепочки крахмала содержат разветвленные (амилопектин, 1,6-гликозидные связи) и неразветвленные (амилоза, 1,4-гликозидные связи) участки.

Крахмал — основной резервный углевод растений, является одним из продуктов фотосинтеза, накапливается в семенах, клубнях, корневищах, луковицах. крахмала в зерновках риса — до 86%, пшеницы — до 75%, кукурузы — до 72%, в клубнях картофеля — до 25%.

Крахмал — основной углевод пищи человека (пищеварительный фермент — амилаза).

Гликоген (С6Н10О5)n — полимер, мономером которого также является α-глюкоза. Полимерные цепочки гликогена напоминают амилопектиновые участки крахмала, но в отличие от них ветвятся еще сильнее. Гликоген — основной резервный углевод животных, в частности, человека. Накапливается в печени (содержание — до 20%) и мышцах (до 4%), является источником глюкозы.

Целлюлоза (С6Н10О5)n — полимер, мономером которого является β-глюкоза. Полимерные цепочки целлюлозы не ветвятся (β-1,4-гликозидные связи).

Основной структурный полисахарид клеточных стенок растений. целлюлозы в древесине — до 50%, в волокнах семян хлопчатника — до 98%. Целлюлоза не расщепляется пищеварительными соками человека, т.к.

у него отсутствует фермент целлюлаза, разрывающий связи между β-глюкозами.

Инулин — полимер, мономером которого является фруктоза. Резервный углевод растений семейства Сложноцветные.

Гликолипиды — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и липидов.

Гликопротеины — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и белков.

Строение и функции липидов

Липиды не имеют единой химической характеристики. В большинстве пособий, давая определение липидам, говорят, что это сборная группа нерастворимых в воде органических соединений, которые можно извлечь из клетки органическими растворителями — эфиром, хлороформом и бензолом. Липиды можно условно разделить на простые и сложные.

Простые липиды в большинстве представлены сложными эфирами высших жирных кислот и трехатомного спирта глицерина — триглицеридами.

Жирные кислоты имеют: 1) одинаковую для всех кислот группировку — карбоксильную группу (–СООН) и 2) радикал, которым они отличаются друг от друга. Радикал представляет собой цепочку из различного количества (от 14 до 22) группировок –СН2–.

Иногда радикал жирной кислоты содержит одну или несколько двойных связей (–СН=СН–), такую жирную кислоту называют ненасыщенной. Если жирная кислота не имеет двойных связей, ее называют насыщенной.

При образовании триглицерида каждая из трех гидроксильных групп глицерина вступает в реакцию конденсации с жирной кислотой с образованием трех сложноэфирных связей.

Если в триглицеридах преобладают насыщенные жирные кислоты, то при 20°С они — твердые; их называют жирами, они характерны для животных клеток. Если в триглицеридах преобладают ненасыщенные жирные кислоты, то при 20 °С они — жидкие; их называют маслами, они характерны для растительных клеток.

1 — триглицерид; 2 — сложноэфирная связь; 3 — ненасыщенная жирная кислота;
4 — гидрофильная головка; 5 — гидрофобный хвост.

Плотность триглицеридов ниже, чем у воды, поэтому в воде они всплывают, находятся на ее поверхности.

К простым липидам также относят воски — сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов (обычно с четным числом атомов углерода).

Сложные липиды. К ним относят фосфолипиды, гликолипиды, липопротеины и др.

Фосфолипиды — триглицериды, у которых один остаток жирной кислоты замещен на остаток фосфорной кислоты. Принимают участие в формировании клеточных мембран.

Гликолипиды — см. выше.

Липопротеины — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения липидов и белков.

Липоиды — жироподобные вещества. К ним относятся каротиноиды (фотосинтетические пигменты), стероидные гормоны (половые гормоны, минералокортикоиды, глюкокортикоиды), гиббереллины (ростовые вещества растений), жирорастворимые витамины (А, D, Е, К), холестерин, камфора и т.д.

Функции липидов

  • Перейти к лекции №1 «Введение. Химические элементы клетки. Вода и другие неорганические соединения»

  • Перейти к лекции №3 «Строение и функции белков. Ферменты»

  • Смотреть оглавление (лекции №1-25)

Источник: https://licey.net/free/6-biologiya/21-lekcii_po_obschei_biologii/stages/256-lekciya__2_stroenie_i_funkcii_uglevodov_i_lipidov.html

Врач Фролов
Добавить комментарий