§4. Липиды. Углеводы. Строение и функции углеводов и липидов Углеводы и липиды у растений

Характеристика углеводов.

Кроме неорганических веществ в состав клетки входят и органические вещества: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и низкомолекулярные органические вещества.

Белки 10-20% Вода 75-85%

Жиры 1-5% Неорганические вещества 1,0-1,5%

Углеводы 0,2-2,0 %

Нуклеиновые кислоты 1-2%

Низкомолекулярные органические вещества - 0,1-0,5%

Органические вещества относятся к группе полимеров. Различают регулярные полимеры и нерегулярные полимеры. Важное место среди них занимают углеводы, соединения, в состав которых входят атомы углерода, кислорода и водорода. Их общая формула С m (Н 2 О) n , они делятся на простые и сложные углеводы.

Простые углеводы называют моносахаридами. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахаридов различают: триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С), гептозы (7С). В природе наиболее широко распространены пентозы и гексозы. Важнейшие из пентоз - дезоксирибоза и рибоза, входящие в состав ДНК, РНК и АТФ; из гексоз наиболее распространены глюкоза, фруктоза и галактоза (общая формула С 6 Н 12 О 6).

Моносахариды могут быть представлены в форме a- и b-изомеров. Гидроксильная группа при первом атоме углерода может располагаться как под плоскостью цикла (a-изомер), так и над ней (b-изомер). Молекулы крахмала состоят из остатков a-глюкозы, целлюлозы - из остатков b-глюкозы.

Дезоксирибоза (С 5 Н 10 О 4) отличается от рибозы (С 5 Н 10 О 5) тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу как у рибозы.

Сложными называют углеводы, молекулы которых при гидролизе распадаются с образованием простых углеводов. Среди сложных углеводов различают олигосахариды и полисахариды.

Олигосахаридами называют сложные углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков. В зависимости от количества остатков моносахаридов, входящих в молекулы олигосахаридов, различают дисахариды, трисахариды, и т.д. Наиболее широко распространены в природе дисахариды, молекулы которых образованы двумя остатками моносахаридов - мальтоза, состоящая из двух остатков a-глюкозы, молочный сахар - лактоза и свекловичный (или тростниковый) сахар. Встречаются в природе в свободном виде или в составе полисахаридов.

Полисахариды образуются в результате реакций поликонденсации.

Важнейшие полисахариды - крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин, муреин. Крахмал - основной резервный углевод растений, гликоген - у животных и человека. Целлюлоза - основной структурный углевод клеточных стенок растений, она нерастворима в воде, является линейным полимером b-глюкозы.

К свойствам моносахаридов и олигосахаридов относится их растворимость в воде, сладкий вкус. С увеличением числа мономерных звеньев растворимость падает и сладкий вкус исчезает, полисахариды в воде нерастворимы.

Функции. Важнейшая функция углеводов - энергетическая , углеводы - основные источники энергии в животном организме. При расщеплении 1 г углевода выделяется 17,6 кДж, метаболическая вода и СО 2 .

Запасающая функция выражается в накоплении крахмала клетками растений и гликогена клетками животных, которые играют роль источников глюкозы, легко высвобождая ее по мере необходимости.

Структурная функция. Углеводы входят в состав клеточных мембран и клеточных стенок (целлюлоза входит в состав клеточной стенки растений, из хитина образован панцирь членистоногих, различные олиго- и полисахариды образуют клеточную стенку бактерий).

Соединяясь с липидами и белками, образуют гликолипиды и гликопротеины .

Рибоза и дезоксирибоза входят в состав мономеров нуклеотидов .

Защитная функция. Слизи, выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными (например, гликопротеинами). Они предохраняют пищевод, кишечник, желудок, бронхи от механических повреждений, препятствуют проникновению в организм бактерий и вирусов. Гепарин предотвращает свертывание крови в организме животных и человека.

Характеристика липидов.

Липиды - сборная группа органических соединений, не имеющих единой химической характеристики. Их объединяет то, что все они нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (эфире, хлороформе, бензине). Содержатся во всех клетках животных и растений. Содержание липидов в клетках составляет 5-15% сухой массы, но в жировой ткани может иногда достигать 90%.

В зависимости от особенности строения молекул различают: простые и сложные липиды. К простым липидам относятся жиры. Они входят в состав организма человека, животных, растений, микробов, некоторых вирусов. Содержание жиров в биологических объектах, тканях и органах может достигать 90%.

Жиры (триглицериды) - это сложные эфиры высших жирных кислот и трехатомного спирта - глицерина.

Это самые распространенные в природе липиды. В составе триглицеридов обнаружено более 500 жирных кислот, молекулы которых имеют сходное строение. Жирные кислоты имеют одинаковую для всех кислот группировку - карбоксильную группу (–СООН) и радикал, которым они отличаются друг от друга. Карбоксильная группа образует головку жирной кислоты. Она полярна, поэтому гидрофильна. Радикал представляет собой углеводородный хвост, отличающийся у разных жирных кислот количеством группировок –СН 2 . Он неполярен, поэтому гидрофобен. При образовании молекулы триглицерида каждая из трех гидроксильных (-ОН) групп глицерина вступает в реакцию конденсации с жирной кислотой, образуется три сложноэфирные связи, поэтому образовавшееся соединение называют сложным эфиром. Физические свойства зависят от состава их молекул. Если в триглицеридах преобладают насыщенные жирные кислоты, то они твердые (жиры), если ненасыщенные - жидкие (масла). Плотность жиров ниже, чем у воды, поэтому в воде они всплывают и находятся на поверхности.

Воски - группа простых липидов, представляющих собой сложные эфиры высших жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов.

Фосфолипиды - сложные эфиры многоатомных спиртов с высшими жирными кислотами, содержащие остаток фосфорной кислоты. Как правило, в молекуле фосфолипидов имеется два остатка высших жирных и один остаток фосфорной кислоты. Присутствуют во всех клетках живых существ, участвуя главным образом в формировании клеточных мембран.

Гликолипиды - это вещества, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. Локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности.

Стероиды - широко распространенный в животных тканях холестерин, эстрадиол и тестостерон - соответственно женский и мужской половые гормоны; терпены - эфирные масла, от которых зависит запах растений; гиббереллины - ростовые вещества растений; некоторые пигменты (хлорофилл, билирубин) и витамины (А, D, E, K).

Функции липидов. Основная функция липидов - энергетическая. В ходе расщепления 1 г жиров до С02 и Н20 освобождается 38,9 кДж. Структурная - липиды принимают участие в образовании клеточных мембран. В составе мембран находятся фосфолипиды, гликолипиды, липопротеины. Запасающая функция - жиры являются запасным веществом животных и растений. Это особенно важно для животных, впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, где нет источников питания (верблюды в пустыне). Семена многих растений содержат жир, необходимый для обеспечения энергией развивающееся растение. Терморегуляторная - являются хорошими термоизоляторами вследствие плохой теплопроводимости. Защитно-механическая - защищают организм от механических воздействий. Каталитическая функция связана с жирорастворимыми витаминами (А, D, E, K). Сами по себе витамины не обладают каталитической активностью, но они входят в состав многих ферментов, без них данные ферменты не могут выполнять свои функции. Источник метаболический воды - одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая вода очень важна для обитателей пустынь. Так, жир, которым заполнен горб верблюда, служит не только запасным источником энергии, но и источником воды (при окислении 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды). И, наконец, запасы жира повышают плавучесть водных животных.

В состав клеток входит множество органических соединений: углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты и другие соединения, которых нет в неживой природе. Органическими веществами называют химические соединения, в состав которых входят атомы углерода.

Атомы углерода способны вступать друг с другом в прочную ковалентную связь, образуя множество разнообразных цепочечных или кольцевых молекул.

Самыми простыми углеродсодержащими соединениями являются углеводороды — соединения, которые содержат только углерод и водород. Однако в большинстве органических, т. е. углеродных, соединений содержатся и другие элементы (кислород, азот, фосфор, сера).

Биологические полимеры (биополимеры). Биологические полимеры — это органические соединения, входящие в состав клеток живых организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Полимер (от греч. «поли» — много) — многозвеньевая цепь, в которой звеном является какое-либо относительно простое вещество — мономер. Мономеры, соединяясь между собой, образуют цепи, состоящие из тысяч мономеров. Если обозначить тип мономера определенной буквой, например А, то полимер можно изобразить в виде очень длинного сочетания мономерных звеньев: А—А—А—А—...—А. Это, например, известные вам органические вещества: крахмал, гликоген, целлюлоза и др. Биополимерами являются белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды.

Свойства биополимеров зависят от строения их молекул: от числа и разнообразия мономерных звеньев, образующих полимер.

Если соединить вместе два типа мономеров А и Б, то можно получить очень большой набор разнообразных полимеров. Строение и свойства таких полимеров будут зависеть от числа, соотношения и порядка чередования, т. е. положения мономеров в цепях. Полимер, в молекуле которого группа мономеров периодически повторяется, называют регулярным. Таковы, например, схематически изображенные полимеры с закономерным чередованием мономеров:

А Б А Б А Б А Б...

А А Б Б А А Б Б...

А Б Б А Б Б А Б Б А Б Б...

Однако значительно больше можно получить вариантов полимеров, в которых нет видимой закономерности в повторяемости мономеров. Такие полимеры называют нерегулярными. Схематически их можно изобразить так:

ААБАБББАААББАБББББААБ...

Допустим, что каждый из мономеров определяет какое-либо свойство полимера. Например, мономер А определяет высокую прочность, а мономер Б — электропроводность. Сочетая эти два мономера в разных соотношениях и по-разному чередуя их, можно получить огромное число полимерных материалов с разными свойствами. Если же взять не два типа мономеров (А и Б), а больше, то и число вариантов полимерных цепей значительно возрастет.

Оказалось, что сочетание и перестановка нескольких типов мономеров в длинных полимерных цепях обеспечивает построение множества вариантов и определяет различные свойства биополимеров, входящих в состав всех организмов. Этот принцип лежит в основе многообразия жизни на нашей планете.

Углеводы и их строение. В составе клеток всех живых организмов широкое распространение имеют углеводы. Углеводами называют органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. В большинстве углеводов водород и кислород находятся, как правило, в тех же соотношениях, что и в воде (отсюда их название — углеводы). Общая формула таких углеводов С n (Н 2 0) m . Примером может служить один из самых распространенных углеводов — глюкоза, элементный состав которой С 6 Н 12 0 6 (рис. 2). Глюкоза является простым сахаром. Несколько остатков простых сахаров соединяются между собой и образуют сложные сахара. В составе молока находится молочный сахар, который состоит из остатков молекул двух простых сахаров (дисахарид). Молочный сахар — основной источник энергии для детенышей всех млекопитающих.

Тысячи остатков молекул одинаковых сахаров, соединяясь между собой, образуют биополимеры — полисахариды. В составе живых организмов имеется много разнообразных полисахаридов: у растений это крахмал (рис. 3), у животных — гликоген, тоже состоящий из тысяч молекул глюкозы, но еще более ветвистый. Крахмал и гликоген играют роль как бы аккумуляторов энергии, необходимой для жизнедеятельности клеток организма. Очень богаты крахмалом картофель, зерна пшеницы, ржи, кукурузы и др.

Функции углеводов. Важнейшая функция углеводов — энергетическая. Углеводы служат основным источником энергии для организмов, питающихся органическими веществами. В пищеварительном тракте человека и животных полисахарид крахмал расщепляется особыми белками (ферментами) до мономерных звеньев — глюкозы. Глюкоза, всасываясь из кишечника в кровь, окисляется в клетках до углекислого газа и воды с освобождением энергии химических связей, а избыток ее запасается в клетках печени и мышц в виде гликогена. В периоды интенсивной мышечной работы или нервного напряжения (либо при голодании) в мышцах и печени животных расщепление гликогена усиливается. При этом образуется глюкоза, которая потребляется интенсивно работающими мышечными и нервными клетками.

Таким образом, биополимеры полисахариды — это вещества, в которых запасается используемая клетками энергия растительных и животных организмов.

В растениях в результате полимеризации глюкозы образуется не только крахмал, но и целлюлоза. Из целлюлозных волокон строится прочная основа клеточных стенок растений. Благодаря особому строению целлюлоза нерастворима в воде и обладает высокой прочностью. По этой причине целлюлозу используют и для изготовления тканей. Ведь хлопок почти чистая целлюлоза. В кишечнике человека и большинства животных нет ферментов, способных расщеплять связи между молекулами глюкозы, входящими в состав целлюлозы. У жвачных животных целлюлозу расщепляют ферменты бактерий, постоянно обитающих в специальном отделе желудка.

Известны также сложные полисахариды, состоящие из двух типов простых сахаров, которые регулярно чередуются в длинных цепях. Такие полисахариды выполняют структурные функции в опорных тканях животных. Они входят в состав межклеточного вещества кожи, сухожилий, хрящей, придавая им прочность и эластичность. Таким образом, важной функцией углеводных биополимеров является структурная функция.

Имеются полимеры сахаров, которые входят в состав клеточных мембран; они обеспечивают взаимодействие клеток одного типа, узнавание клетками друг друга. Если разделенные клетки печени смешать с клетками почек, то они самостоятельно разойдутся в две группы благодаря взаимодействию однотипных клеток: клетки почек соединятся в одну группу, а клетки печени — в другую. Утрата способности узнавать друг друга характерна для клеток злокачественных опухолей. Выяснение механизмов узнавания и взаимодействия клеток может иметь важное значение, в частности для разработки средств лечения рака.

Липиды. Липиды разнообразны по структуре. Всем им присуще, однако, одно общее свойство: все они неполярны. Поэтому они растворяются в таких неполярных жидкостях, как хлороформ, эфир, но практически нерастворимы в воде. К липидам относятся жиры и жироподобные вещества. В клетке при окислении жиров образуется большое количество энергии, которая расходуется на различные процессы. В этом заключается энергетическая функция жиров.

Жиры могут накапливаться в клетках и служить запасным питательным веществом. У некоторых животных (например, у китов, ластоногих) под кожей откладывается толстый слой подкожного жира, который благодаря низкой теплопроводности защищает их от переохлаждения, т. е. выполняет защитную функцию.

Некоторые липиды являются гормонами и принимают участие в регуляции физиологических функций организма. Липиды, содержащие остаток фосфорной кислоты (фосфолипиды), служат важнейшей составной частью клеточных мембран, т. е. они выполняют структурную функцию.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Углеводы. Липиды Химический состав клеток Лузганова И.Н., учитель биологии МБОУ СОШ имени А.М.Горького, г. Карачев

Цели урока: В ыяснить, какие процессы, являющиеся качественным скачком от неживой природы к живой, исследуют ученые на молекулярном уровне. И зучить состав, строение и функции углеводов, липидов

ВЕЩЕСТВА в составе организма НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ Соединения Ионы Малые молекулы Макромолекулы (биополимеры) Вода Соли, кислоты и др. Анионы Катионы Моносахариды Аминокислоты Нуклеотиды Липиды Другие Полисахариды Белки Нуклеиновые кислоты

Органические вещества Это химические соединения, в состав которых входят атомы углерода. Характерны только для живых организмов Органические вещества жиры белки углеводы (липиды) нуклеиновые кислоты

Биополимеры Органические соединения, имеющие большие размеры называют макромолекулами. Макромолекулы, состоят из повторяющихся, сходных по структуре низкомолекулярных соединений, связанных между собой ковалентной связью – МОНОМЕРОВ. Образованная из мономеров макромолекула называется ПОЛИМЕРОМ.

Органические соединения, входящие в состав живых клеток называются БИОПОЛИМЕРАМИ. БИОПОЛИМЕРЫ – это линейные или разветвленные цепи, содержащие множество мономерных звеньев. Биополимеры

Биополимеры ПОЛИМЕРЫ ГОМОПОЛИМЕРЫ ГЕТЕРОПОЛИМЕРЫ представлены одним видом мономеров (А – А – А – А...) представлены несколькими различными мономерами (А – В – С – А – D ...) РЕГУЛЯРНЫЕ НЕРЕГУЛЯРНЫЕ группа мономеров периодически повторяется … А-В-А-В-А-В... … А-А-В-В-В-А-А-В-В-В … … А-В-С-А-В-С-А-В-С … нет видимой повторяемости мономеров …А-В-А-А-В-А-В-В-В-А... А-В-С-В-В-С-А-С-А-А-С

Свойства биополимеров Биополимеры Число, состав, порядок мономеров Построение множества вариантов молекул Основа многообразия жизни на планете

Химический состав Содержание в клетке Структура (строение) Свойства Функции Биополимеры ПЛАН ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Органические вещества Органические вещества жиры белки углеводы (липиды) нуклеиновые кислоты Соединенные друг с другом атомы углерода образуют различные структуры – остов молекул органических веществ:

УГЛЕВОДЫ Клетки С, О, Н С n (Н 2 О) n Р - 70-90% Ж - 1-2% от сухой массы 1-2% С 5 Н 10 О 5 С 3 Н 6 О 3 С 6 Н 12 О 6 С 4 Н 8 О 4 Образуются из воды (Н 2 О) и углекислого газа (СО 2) в процессе фотосинтеза, происходящего в хлоропластах зеленых растений

Моно– Олиго(ди)– Поли– С А Х А Р И Д Ы С 3 Триозы (ПВК, молочная к-та) С 4 Тетрозы С 5 Пентозы (рибоза, фруктоза, дезоксирибоза) С 6 Гексозы (глюкоза, галактоза) Сахароза (глюкоза+фруктоза) Мальтоза (глюкоза+глюкоза) Лактоза (глюкоза+галактоза) Крахмал Целлюлоза Гликоген Хитин (М) (М+М) (М+М+…+М) УГЛЕВОДЫ ПРОСТЫЕ СЛОЖНЫЕ У всех углеводов есть карбонильная группа:

Линейная форма Ф р у к т о з а Г л ю к о з а МОНОСАХАРИДЫ: Свойства: Бесцветные, сладкие, растворимые, кристаллизуются, проходят через мембраны ЛЕГКО Молекулы моносахаридов – линейные цепочки атомов углерода. В растворах принимают циклическую форму Циклическая форма Линейная форма Циклическая форма Галактоза Являются важным источником энергии для любой клетки

Рибоза Дезоксирибоза МОНОСАХАРИДЫ: Свойства: Бесцветные, сладкие, растворимые, кристаллизуются, проходят через мембраны ЛЕГКО Молекулы моносахаридов – линейные цепочки атомов углерода. В растворах принимают циклическую форму Входят в состав нуклеиновых кислот

Бесцветные Сладкие Растворимые ДИСАХАРИДЫ: С а х а р о з а (глюкоза + фруктоза) М а л ь т о з а (глюкоза + глюкоза) Л а к т о з а (глюкоза + галактоза) Свойства:

ПОЛИСАХАРИДЫ: Целлюлоза Молекулы имеют линейное (неразветвленное) строение, вследствие чего целлюлоза легко образует волокна. Нерастворима в воде и не обладает сладким вкусом. Из нее состоят стенки растительных клеток. Выполняет опорную и защитную функцию.

ПОЛИСАХАРИДЫ: Крахмал Откладывается в виде включений и служит запасным энергетическим веществом растительной клетки

ПОЛИСАХАРИДЫ: Гликоген Молекула состоит примерно из 30 000 остатков глюкозы. По структуре напоминает крахмал, но сильнее разветвлен и лучше растворяется в воде. Откладывается в виде включений и служит запасным энергетическим веществом животной клетки.

ПОЛИСАХАРИДЫ: Хитин Органическое вещество из группы полисахаридов, образующее наружный твёрдый покров и скелет членистоногих, грибов и бактерий и входящее в клеточные оболочки (C 8 H 13 O 5 N)

Строительная Оболочка из целлюлозы в растительных клетках, хитин в скелете насекомых и в стенке клеток грибов обеспечивают клеткам и организмам прочность, упругость и защиту от большой потери влаги. ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

Структурная Моносахара могут соединяться с жирами, белками и другими веществами. Например, рибоза входит в состав всех молекул РНК, а дезоксирибоза - в ДНК. ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

Запасающая Моно- и олигосахара благодаря своей растворимости быстро усваиваются клеткой, легко мигрируют по организму, поэтому непригодны для длительного хранения. Роль запаса энергии играют огромные нерастворимые в воде молекулы полисахаридов. У растений – крахмал, а у животных и грибов – гликоген. ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ Гликоген в клетках печени

Транспортная В растениях сахароза служит растворимым резервным сахаридом, и транспортной формой, которая легко переносится по растению. Сигнальная Имеются полимеры сахаров, которые входят в состав клеточных мем- бран; они обеспечивают взаимодействие клеток одного типа, узнавание клетками друг друга. (Если разделенные клетки печени смешать с клетками почек, то они самостоятельно разойдутся в две группы благодаря взаимодейст-вию однотипных клеток: клетки почек соединятся в одну группу, а клетки печени - в другую). ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

Энергетическая (17,6 кДж) Моно - и олигосахара являются важным источником энергии для любой клетки. Расщепляясь, они выделяют энергию, которая запасается в виде молекул АТФ, которые используется во многих процессах жизнедеятельности клетки и всего организма. ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ Защитная («слизь») Вязкие секреты (слизь), выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными (например, гликопротеидами). Они предохраняют пищевод, кишки, желудок, бронхи от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов.

УГЛЕВОДЫ  С, О, Н СЛОЖНЫЕ Моно– Олиго(ди)– Поли– С А Х А Р И Д Ы Триозы (ПВК, молочная к-та) Тетрозы Пентозы (рибоза, фруктоза, дезоксирибоза) Гексозы (глюкоза, галактоза) Сахароза (глюкоза+фруктоза) Мальтоза (глюкоза+глюкоза) Лактоза (глюкоза+галактоза) Крахмал Целлюлоза Гликоген Хитин сладкие растворимые кристаллизуются проход. ч/з мембраны ЛЕГКО безвкусные растворяются кристаллизуются проходят ч/з мембраны НЕ у

 С, О, Н спирт (глицерин) жирные кислоты + ГИДРОФОБНЫ РАСТВОРЯЮТСЯ В БЕНЗИНЕ, ЭФИРЕ, ХЛОРОФОРМЕ 5-10%, в жировых клетках до 90%  СВОЙСТВА:  ЛИПИДЫ

ФОСФОЛИПИДЫ СТЕРОИДЫ ЛИПОПРОТЕИНЫ ГЛИКОЛИПИДЫ ТРИГЛИЦЕРИДЫ ВОСКА ЛИПИДЫ Виды липидов

ЖИРЫ (твердые) МАСЛА (жидкие) ТРИГЛИЦЕРИДЫ Спирт глицерин + жирные кислоты Спирт + ненасыщенные (предельные) жирные кислоты Виды липидов

ФОСФОЛИПИДЫ Глицерин + жирные кислоты + остаток фосфорной кислоты МЕМБРАНЫ КЛЕТОК Виды липидов

Сложные эфиры высших жирных кислот и одноатомных высокомолекулярных спиртов ВОСКА Растительные Животные Виды липидов

СТЕРОИДЫ ВИТАМИНЫ (К, E , D , А) ГОРМОНЫ (надпочечников, половые) Спирт холестерол + жирные кислоты Виды липидов

ЛИПОПРОТЕИНЫ ГЛИКОЛИПИДЫ Липиды + углеводы Липиды + белки Виды липидов Почти все липопротеины образуются в печени. Основной функцией липопротеинов является транспорт липидных компонентов к тканям. Локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности. могут участвовать в межклеточных взаимодействиях и контактах. Некоторые из них являются антигенами.

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ Запасающая

Опорно-структурная ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ Липиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей обуславливая их полупроницаемость, участвуют в образовании многих биологически важных соединений.

Энергетическая ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ На долю липидов приходит-ся 25-30% всей энергии, необходимой организму. При окислении 1 г жира выделяется 39,1 кДж энергии Жирорастворимые витамины К, Е, D , А являются коферментами (небелковой частью) ферментов Каталитическая Гормоны – стероиды (половые, надпочечников) способны изменять активность многих ферментов, усиливая или подавляя действие ферментов и тем самым регулируя протекание физиологических процессов в организме Регуляторная (гормональная)

Защитная ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ Механическая (амортизация ударов, жировая прослойка брюшной полости защищает внутренние органы от повреждений) Терморегуляционная (теплоизоляционная) – жир плохо проводит тепло и холод. Электроизо- ляционная (миелиновая оболочка нервных волокон)

Источник метаболической воды ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ При распаде 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды

ЛИПИДЫ  С, О, Н  спирт (глицерин) жирные кислоты + ГИДРОФОБНЫ 5-10%, в жировых клетках до 90% ЖИРЫ (твердые) МАСЛА (жидкие) ФОСФО-ЛИПИДЫ СТЕРОИДЫ ЛИПОПРОТЕИНЫ ГЛИКОЛИПИДЫ -ФУНКЦИИ- ТРИГЛИЦЕРИДЫ Спирт глицерин + жирные кислоты Спирт + ненасыщенные (предельные) жирные кислоты Спирт + непредельные жирные кислоты Глицерин + жирные кислоты + остаток фосфорной кислоты Сложные эфиры высших жирных кис-лот и одноатомных высокомолекулярных спиртов ВОСКА Липиды + углеводы Липиды + белки Спирт холестерол + жирные кислоты ВИТАМИНЫ (А, D. E , К) ГОРМОНЫ (надпочечников, половые) Опорно-структурная Регуляторная (гормональная) Энергетическая 39,1 кДж Каталитическая Запасающая Источник метаболической воды Защитная (терморегуляторная) Бензин, эфир, хлороформ

Углеводы - это органические соединения, образованные тремя химическими элемента­ ми - углеродом, водородом и кислородом. Некоторые содержат также азот или серу. Общая формула углеводов - Сm(H2O)n.

Их делят на три основных класса: моносахариды, олигосахариды(дисахариды) и полисахариды.

Моносахариды - это простейшие углеводы, имеющие 3–10 атомов углерода. Большинство атомов углерода в молекуле моносахарида связано со спиртовыми группами, а один - с аль­дегидной или кетогруппой.

Глюкоза (виноградный сахар) встречается во всех организмах, в том числе в крови человека, поскольку является энергетическим резервом, входит в состав саха­розы, лактозы, мальтозы, крахмала, целлюлозы и других углеводов. Фруктоза (плодовый сахар) в наибольших кон­ центрациях содержится в плодах, меде, корнеплодах са­харной свеклы. Она не только принимает активное участие в процессах обмена веществ, но и входит в состав сахарозы.

Моносахариды - кристаллические вещества, сладкие на вкус и хорошо растворимые в воде.

К олигосахаридам относят углеводы, образованные не­ сколькими остатками моносахаридов. Они в основном так­ же кристаллические, хорошо растворимы в воде и сладки на вкус. В зависимости от количества этих остатков разли­ чают дисахариды (два остатка моносахаридов), трисахари­ ды (три) и т.д.

К дисахаридам относятся сахароза, лактоза и мальтоза. Сахароза (свекловичный или тростниковый са­ хар) состоит из остатков глюкозы и фруктозы, она в стречается в запасающих органах некоторых растений. Особенно много сахарозы в корне­ плодах сахарной свеклы и сахарного тростника, откуда их получают промышленным спосо­бом. Лактоза, или молочный сахар, образована остатками глюкозы и галактозы, содержится в материнском и коровьем молоке. Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух остатков глюкозы. Она образуется в процессе рас­щепления крахмала в семенах растений и в пи­щеварительной системе человека.

Полисахариды - это биополимеры, мономе­ рами которых являются остатки моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюло­ за, хитин и др. Мономером этих полисахаридов является глюкоза.

Крахмал является основ­ ным запасным веществом растений, которое накапливается в семенах, плодах, клубнях, корневищах и других запасающих органах. Качественной реакцией на крахмал является реакция с йодом, при которой крахмал окрашивается в сине­фиолетовый цвет.

Гликоген (животный крахмал) - это запасной полисахарид животных и грибов, кото­рый у человека в наибольших количествах накапливается в мышцах и печени. Молекулы гликогена имеют более высокую степень ветвления, чем молекулы крахмала.

Целлюлоза, или клетчатка, - основной опорный полисахарид растений. Неразветвленные молекулы целлюлозы образуют пучки, которые входят в состав клеточ­ных стенок растений. Она используется в производстве тканей, бумаги, спирта и других органических веществ.

Хитин - это полисахарид, мономером которого является азотсодержащий моносахарид на основе глюкозы. Он входит в состав клеточных стенок грибов и панцирей членистоногих.

Полисахариды представляют собой порошкообразные вещества, которые несладки на вкус и нерастворимы в воде.

Видео YouTube

Функции углеводов

Углеводы выполняют в клетке пластическую (строительную), энер­ гетическую, запасающую и опорную функции. Они образуют клеточные стенки растений и грибов. Энергетическая ценность расщепления 1 г углеводов составляет 17,2 кДж. Глюкоза, фруктоза, сахароза, крахмал и гликоген являются запасными веществами. Углеводы могут также входить в состав сложных липидов и белков, образуя гликолипиды и гликопротеины.

Insert Flash

Липиды

Липиды - это разнородная в химическом отношении группа гидрофобных веществ. Эти вещества не растворяются в воде, зато могут растворяться в органических растворителях.
В воде они образуют эмульсии. Липиды жирны на ощупь, многие из них оставляют на бу­маге характерные невысыхающие следы. Наряду с белками и углеводами они являются одними из основных компонентов клеток. Содержание липидов в различных клетках неоди­ наково, особенно много их в семенах и плодах некоторых растений, в печени и сердце.

По химическому строению липиды делят на жи­ры, воски, стероиды, фосфолипиды, гликолипиды и др.

Жиры, или триацилглицеролы, являются слож­ ными эфирами трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Молекула жира имеет двойственные свойства, так как остаток гли­ церина образует гидрофильную «головку», а остатки жирных кислот - гидрофобные «хвосты».

Большинство жирных кислот содержит 14–22 угле­ родных атома. Среди них есть как насыщенные, так и ненасыщенные, то есть содержащие двойные связи.

Стероиды имеют молекулы с несколькими циклами. К ним относятся обязательный компонент клеточных мембран - холестерин (холестерол), гормоны эстрадиол и тестосте­ рон, витамин D.

Фосфолипиды - полярные липиды. Помимо остатков глицерина и жирных кислот, они имеют остаток ортофосфорной кислоты. Фосфолипиды являются основой клеточных мем­ бран и обеспечивают их барьерные свойства.

Воски - это сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов. У растений они образуют пленку на поверхности органов - листьев, плодов. Эти соединения защищают наземные органы растений от излишней потери влаги, предотвращают проник­новение патогенов и т. п. У насекомых они покрывают тело или служат для построения сот.

Гликолипиды также являются компонентами мембран, но их содержание там невелико. Нелипидная часть гликолипидов включает остаток углевода.

Функции липидов.

Insert Flash

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.

Видео YouTube

ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

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 углеводов
1) состоят из остатков аминокислот
2) состоят из остатков глюкозы
3) состоят из атомов водорода, углерода и кислорода
4) некоторые молекулы имеют разветвленную структуру
5) состоят из остатков жирных кислот и глицерина
6) 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 КЛЕТКЕ	СОЕДИНЕНИЕ
А) быстро расщепляются с выделением энергии Б) являются основным запасным веществом растений и животных В) являются источником для синтеза гормонов Г) образуют теплоизолирующий слой у животных Д) являются источником дополнительной воды у верблюдов Е) входят в состав покровов насекомых	1) углеводы 2) липиды

Часть С

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

Тест 2

Часть 1 содержит 10 заданий (А1-10). К каждому заданию приводится 4 варианта ответа, один из которых верный.

Часть 1

А 1. Моносахарид, в молекуле которого содержится пять атомов углерода

1. глюкоза

2. фруктоза

3. галактоза

4. дезоксирибоза

А 2. Химическая связь, соединяющая остатки глицерина и высших жирных кислот в молекуле жира

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

4. водородная

А 3. Мономером крахмала и целлюлозы является

1. глюкоза

2. глицерин

3. нуклеотид

4. аминокислота

А 4. В каком из веществ растворятся липиды

3. физиологический раствор

4. соляная кислота

А 5. Зимостойкость растений повышается при накоплении в клетках:

1. крахмала

3. сахаров

4. минеральных солей

А 6. В каких продуктах содержится наибольшее количество углеводов, необходимых человеку?

1. в сыре и твороге

2. хлебе и картофеле

3. мясе и рыбе

4. растительном масле

А 7. Конечными продуктами гликогена в клетке являются

1. АТФ и вода

2. кислород и углекислый газ

3. вода и углекислый газ

4. АТФ и кислород

А 8. Запасным углеводом в животной клетке является

1. крахмал

2. гликоген

3. целлюлоза

А 9. Сок, не содержащий ферментов, но облегчающий всасывание жиров в тонком кишечнике

1. желудочный сок

2. поджелудочный сок

3. кишечный сок

А 10. У человека углеводы пищи начинают перевариваться в

1. двенадцатипёрстной кишке

2. ротовой полости

3. желудке

4. толстом кишечнике

Часть 2 содержит 8 заданий (В1-В8): 3 – с выбором трёх верных ответов из шести, 3 – на соответствие, 2 – на установление последовательности биологических процессов, явлений, объектов.

Часть 2

В 1. Липиды, встречающиеся только у животных

1. холестерин

2. липопротеиды

3. триглицериды

4. фосфолипиды

5. желчные кислоты

6. тестостерон

В 2. Моносахаридами являются

2. сахароза

3. лактоза

4. глюкоза

5. мальтоза

6. галактоза

В3. Сложные органические соединения, в молекулу которых входит углеводный компонент

1. рибонуклеотиды

2. фосфолипиды

3. дезоксирибонуклеотиды

4. аминокислоты

5. аденозинтрифосфат

6. холестерин

В 4. Формы углеводов в растительных и животных клетках

Клетка Углевод

А) растительные клетки 1. гликоген

Б) животные клетки 2. крахмал

3. целлюлоза

4. гепарин

В 5. Установите соответствие между характеристикой и органическим веществом

Характеристика Органическое вещество

1. Состоят из углерода, водорода и кислорода А. Углеводы

2. Низкая теплопроводность Б. Жиры

3. Образуют биополимеры – полисахариды

4. Обеспечивают взаимодействие клеток одного типа

5. Все они не полярны

6. Практически не растворимы в воде

В 6. Установите соответствие между углеводом и группой углеводов, к которой они относятся

Название углевода Группа углеводов

1.Глюкоза А. моносахариды

2. Сахароза Б. Дисахариды

3. Галактоза В. Полисахариды

4. Крахмал

5. Мальтоза

6. Лактоза

В 7. Расположите моносахариды в порядке возрастания числа атомов углерода в их молекуле

1. диоксиацетон (кетоза)

2. глюкоза

3. элитроза треоза

5. глюкозамин

6. рамно-О

В 8. Расположите жиры в порядке возрастания атомов углерода в их молекуле

1. трипальмитин

2. тристеарин

3. трилаурин

4. трикаприлин

5. тримиристин

Часть 3 содержит 6 заданий. На задание С 1 дайте краткий свободный ответ, а на задания С2-С6 – полный развёрнутый ответ.

Часть 3

С 1. Какую роль для живых организмов играют фосфолипиды и гликолипиды?

С 2. Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки. Объясните их.

1. Углеводы представляют собой соединения углерода и водорода.

2. Различают три класса углеводов – моносахариды, дисахариды и полисахариды.

3. Наиболее распространённые моносахариды – сахароза и лактоза.

4. Они растворимы в воде и обладают сладким вкусом.

5. При расщеплении 1 г. глюкозы выделяется 35,2 кДЖ энергии

С 3. Каковы функции углеводов в растительных клетках?

С 4. Объясните, почему запасающую функцию выполняют полисахариды, а не моносахариды?

Ответы:

Часть 1

А1-4 А6-2

А2-1 А7-3

А3-1 А8-2

А4-2 А9-4

А5-3 А10-2

Часть 2

В1-1 3 4

В2-1 4 6

В3-1 3 5

В4 -А 2 3, Б 1 4

В5-А 1 3 4, Б 2 5 6

В6-А1 3, Б 2 5 6, В 4

В7-1 3 4 2 5 6

В8-4 3 5 1 2

Часть 3

С 1. Фосфолипиды и гликолипиды являются компонентами клеточных мембран.

С 2. 1. углерода и воды.

3. дисахариды.

5. 17,6 кДЖ

С 3. 1. Моносахариды и дисахариды выполняют энергетическую функцию.

2. Крахмал – запасное питательное вещество.

3. Целлюлоза входит в состав клеточных стенок.

С 4. 1. Так как полисахариды не растворимы в воде, они не оказывают осмотического и химического действия на клетку.

2. В твёрдом и обезвоженном состоянии имеют меньший объём и большую полезную массу.

3. Менее доступны для болезнетворных бактерий и грибов, так как эти организмы пищу всасывают, а не заглатывают.

4. При необходимости легко превращаются в моносахариды.

Липиды. Углеводы.

Кроме неорганических веществ и их ионов все клеточные структуры также состоят из органических соединений- белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.

Углеводы и липиды.

Углеводы (сахара) -биоорганические соединения углерода и воды, входящие в состав всех живых организмов: Общая формула- Сn (Н2О)n.

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-Н галактоза)- входит в состав молока млекопитающих;

мальтоза (глюкоза + глюкоза) - источник энергии в прорастающих семенах.

Функции растворимых углеводов: транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

Не растворимые в воде углеводы:

Крахмал - смесь двух полимеров: амилозы и амилопектина. Разветвленная спирализованная молекула, служащая запасным веществом в тканях растений;

Целлюлоза (клетчатка) - полимер, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток;

Хитин - основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов;

Гликоген - запасное вещество животной клетки. Мономером является а-глюкоза.

Функции нерастворимых углеводов: структурная, запасающая, энергетическая, защитная.

Липиды - органические соединения, большинство которых являются сложными эфирами глицерина и жирных кислот.

Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода.

Виды липидов : жиры, воска, фосфолипиды, стероиды.

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

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, изолирует некоторые нейро­ны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов;

Питательная- желчные кислоты и витамин D образуются из стероидов;

Смазывающая- воска 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. Их молекулы не содержат жирных кислот.