Белки, липиды и углеводы. Их структура и роль в живых организмах. Тема: Углеводы, липиды Пименов А.В. Задачи: Изучить строение, свойства и функции углеводов и липидов в клетке. Задачи: Изучить строение, свойства и функции. Описание углеводов и липидов

Углеводы — органические соединения, состав которых в большинстве случаев выражается общей формулой C n (H 2 O) 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 (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.

Глюкоза, или виноградный сахар (С 6 Н 12 О 6), 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.

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 (С 6 Н 10 О 5) 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. Содержание 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 (С 6 Н 10 О 5) 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.

(С 6 Н 10 О 5) n — полимер, мономером которого является β-глюкоза. Полимерные цепочки целлюлозы не ветвятся (β-1,4-гликозидные связи). Основной структурный полисахарид клеточных стенок растений. Содержание 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.

Функции углеводов

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 -СН 2 -. 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»

1. Биологические полимеры
2. Углеводы и их строение
3. Функции углеводов
4. Липиды их строение и функции

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).

Органические соединения - углеродсодержащие ве­щества, характерные для живой природы, - составля­ют в среднем 20-30% массы клеток живых организ­мов. Главные свойства клеток и организмов определяют органические полимеры: белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, а также сложные соединения - жиры и ряд молекул гормонов, пигментов, отдельных нуклеотидов, в частности АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).

1. 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 ББАББАББ А...

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

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.

2. 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 C n (H 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.

Углеводы, или сахариды , - органические веще­ства с общей формулой С п (Н 2 0) л, где п не меньше трех. Соотношение водорода и кислорода в формуле углево­дов аналогично их соотношению в молекуле воды, отсю­да их название. Наиболее богаты углеводами раститель­ные клетки, в которых содержание сахаридов достигает в некоторых случаях 90% от сухой массы (клубни кар­тофеля, семена), в животной клетке углеводы содер­жатся в количестве 2-5%. Все углеводы подраз­деляются на три группы: моносахариды, дисахариды и полисахариды. Несколько молекул моносахаридов, соединяясь между собой с выделением воды, образуют молекулу полисахарида, полимера:-

• моносахариды (простые сахара) подразделяют в зависимости от числа углеродных атомов в молеку­ле на: триозы, содержащие 3 атома углерода, тетрозы - 4, пентозы - 5, гексозы - 6 атомов углерода. Из триоз большое значение имеют глицерин и его про­изводные (молочная и пировиноградная кислоты). Из тетроз - эритроза. К пентозам относятся рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав РНК и ДНК. Среди гексоз наибольшее значение для живых организмов имеют глюкоза, фруктоза и галактоза, их общая фор­мула С 6 Н 12 О 6. Моносахариды растворимы в воде. Они являются основным источником энергии в клетке. Окисление 1 г глюкозы дает 17,1 кДж энергии;
• дисахариды, олигосахариды состоят из двух мо­носахарид, соединенных гликозидной связью. К ним относятся сахароза, лактоза и мальтоза. Растворяются в воде, обладают сладким вкусом;
• полисахариды - высокомолекулярные углево­ды, состоящие из большого числа моносахаридов, их молекулярная масса велика, молекулы имеют линей­ную или разветвленную структуру. В функциональ­ном отношении различают полисахариды резервного и структурного назначения. Не растворимый в холод­ной воде крахмал - главный резервный полисахарид растений; содержится в большом количестве в клуб­нях картофеля, плодах, семенах. Гликоген - полиса­харид, содержащийся в тканях тела человека и живо­тных, а также в грибах и дрожжах, - играет важную роль в превращениях углеводов в клетках. Клетчат­ка (целлюлоза) - основной структурный полисаха­рид клеточных оболочек растений. В ней содержится почти 50% всего углерода биосферы. Полисахариды подразделяются на гомо- и гетерополисахариды. Первые состоят из моносахаридов толь­ко одного вида; вторые - из моносахаридов разных типов и их производных. Комплексы с белками имеют название гликопротеиды, с жирами - гликолипиды.

3. Функции углеводов: энергетическая, структурная, сигнальная (гликопротеид). Секреты различных желез животных и человека содержат углеводы и их про­изводные. В растениях полисахариды выполняют и опорную функцию.

4. Липиды Липиды и липоиды (греч. lipos - жир) - жиры и жироподобные вещества - органические соединения с различной структурой. Они не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворите­лях: эфире, бензине, хлороформе и др. Содержание жира в клетках обычно невелико, составляет 5-15% от су­хой массы, однако клетки жировой ткани могут содер­жать жира до 90% от сухой массы.

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. Некоторые липиды являются гормонами и принимают учас­тие в регуляции физиологических функций организма. Липи­ды, содержащие фосфор (фосфолипиды), служат важнейшей со­ставной частью клеточных мембран, т. е. они выполняют струк­турную функцию. По химической структуре липиды - соединения глицерина - трехатомного спирта с высокомолеку­лярными органическими кислотами (жирными), не имеют полимерной структуры:

Н 2 С - О - остаток жирной кислоты

НС - О - остаток жирной кислоты

Н 2 С - О - остаток жирной кислоты.

Функции липидов:

• структурная. Жиры участвуют в образовании мембран клеток всех органов и тканей, обеспечивают их полупроницаемость. Основные компоненты мемб­ран клеток - фосфолипиды. Это жироподобные веще­ства, у которых одна молекула жирной кислоты заме­щена на Н 2 РО 4 . Липиды участвуют в образовании многих биологи­чески важных соединений:
• энергетическая. При полном сгорании 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, что примерно вдвое боль­ше по сравнению с углеводами и белками. Липиды обес­печивают 25-30% всей энергии, необходимой организму;
• резервная - проявляется в том, что, накапливаясь в клетках жировой ткани животных, семенах и плодах растений, жир служит запасным источником питания;
• терморегуляции эта функция связана с тем, что жиры плохо проводят тепло. Они откладываются под кожей, образуя у некоторых животных большие скопления (у китов до 1 м), что позволяет животным обитать в районах с низкой температурой. У многих млекопитающих существует своеобразный биологический «обогреватель» - жировая ткань бу­рого цвета, так называемый «бурый жир». Эта ткань очень богата митохондриями красно-бурой окраски из- за находящихся в них железосодержащих белков. В ней производится тепловая энергия, имеющая для мле­копитающих большое значение в условиях жизни при низких температурах. Жиры - поставщики так называемой эндогенной воды: при окислении 100г жира выделяется 107 мл воды. Благодаря такой воде существуют многие пус­тынные животные;
• регуляции обменных процессов. Многие липиды являются предшественниками в биологическом синте­зе ряда гормонов и регуляторных веществ. Жиры вхо­дят в состав витаминов и растительных пигментов;
• защитная. Жиры могут защищать нежные орга­ны от ударов и сотрясений (например, околопочечная капсула, жировая подушка около глаз). Жироподобные вещества покрывают тонким слоем листья растений, обеспечивая им защиту во время обильных дождей от избыточного намокания.

Лекция, реферат. Органические вещества: липиды, углеводы, их роль в клетке - понятие и виды. Классификация, сущность и особенности.

Липиды - это органические вещества, которые не растворяются в воде, а растворяются в органических растворителях.

Липиды делятся на:

1. Жиры и масла (сложные эфиры трехатомного спирта глицерола и жирных кислот). Жирные кислоты бывают насыщенными (пальмитиновая, стеариновая, арахиновая) и ненасыщенными (олеиновая, линолевая, линоленовая). В маслах выше доля ненасыщенных жирных кислот, поэтому при комнатной температуре они находятся в жидком состоянии. В жирах полярных животных, по сравнению с тропическими животными, также содержится больше ненасыщенных жирных кислот.

2. Липоиды (жироподобные вещества). К ним относят: а) фосфолипиды, б) жирорастворимые витамины (A, D, Е, К), в) воска, г) простые липиды, не содержащие жирных кислот: стероиды (холестерол, гормоны коры надпочечников, половые гормоны) и терпены(гиббереллины – гормоны роста растений, каротиноиды – фотосинтетические пигменты, ментол).

Молекулы фосфолипидов имеют полярные «головки» (гидрофильные участки) и неполярные «хвосты» (гидрофобные участки). Благодаря такому строению они играют важную роль в образовании биологических мембран.

Функции липидов:

1) энергетическая - жиры источник энергии в клетке. При расщеплении 1 грамма выделяется 38,9 кДж энергии;

2) структурная (строительная) - фосфолипиды входят в состав биологических мембран;

3) защитная и теплоизоляционная - подкожная жировая клетчатка, защищает организм от переохлаждения и травм;

4) запасающая - жиры составляют запас питательных веществ, откладываясь в жировых клетках животных и в семенах растений;

5) регуляторная - стероидные гормоны участвуют в регуляции обмена веществ в организме (гормоны коры надпочечников, половые гормоны).

6) источник воды - при окислении 1 кг жира образуется 1,1 кг воды. Это используется животными пустыни, так верблюд может не пить 10-12 дней.

Углеводы - сложные органические вещества, общая формула которых C n (H 2 O) m . Они состоят из углерода, водорода и кислорода. В клетках животных их содержится 1-2%, а в клетках растений до 90% от массы сухого вещества.

Углеводы делятся на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды в зависимости от количества атомов углерода подразделяются на триозы (С 3), тетрозы (С 4), пентозы (С 5), гексозы (С 6), и т.д. Важную роль в жизнедеятельности клетки играют:

1) Пентозы. Рибоза и дезоксирибоза - входят в состав нуклеиновых кислот.

2) Гексозы: глюкоза, фруктоза, галактоза. Фруктоза содержится во многих плодах и в меде, обусловливая их сладкий вкус. Глюкоза является основным энергетическим материалом в клетке при обмене веществ. Галактоза входит в состав молочного сахара (лактозы).

D:\Program Files\Physicon\Open Biology 2.6\content\3DHTML\08010203.htm

Мальтоза

Молекулы олигосахаридов образуются в процессе полимеризации 2-10 моносахаридов. При соединении двух моносахаридов образуются дисахариды: сахароза, состоящая из молекул глюкозы и фруктозы; лактоза, состоящая из молекул глюкозы и галактозы; мальтоза, состоящая из двух молекул глюкозы. В олигосахаридах и полисахаридах молекулы мономеров соединены гликозидными связями.

Полисахариды образуются в процессе полимеризации большого количества моносахаридов. К полисахаридам относятся гликоген (основное запасное вещество в клетках животных); крахмал (основное запасное вещество в клетках растений); целлюлоза (содержится в клеточных стенках растений), хитин (содержится в клеточной стенке грибов). Мономером гликогена, крахмала и целлюлозы является глюкоза.

D:\Program Files\Physicon\Open Biology 2.6\content\3DHTML\08010208.htmЦеллюлоза

Функции углеводов:

1) энергетическая - углеводы основной источник энергии в клетке. При расщеплении 1 грамма углеводов выделяется 17,6 кДж энергии.

2) структурная (строительная) - из целлюлозы построены оболочки растительных клеток.

3) запасающая - полисахариды служат запасным питательным материалом.

Белки - это биологические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки очень важны для жизни клетки. Они составляют 50-80 % сухого вещества животной клетки. В состав белков входит 20 различных аминокислот. Аминокислоты подразделяют на заменимые, которые могут синтезироваться в организме человека, и незаменимые (метионин, триптофан, лизин и др.). Незаменимые аминокислоты не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать с пищей.

Аминокислота

В зависимости от свойств радикала аминокислоты делят на три группы: неполярные, полярные заряженные и полярные незаряженные.

Аминокислоты соединяются между собой связью NH-CO (ковалентная, пептидная связь). Соединения из нескольких аминокислот называют пептидами. В зависимости от их количества различают ди-, три-, олиго- или полипептиды. Обычно в состав белков входит 300-500 аминокислотных остатков, но есть и более крупные, содержащие до нескольких тысяч аминокислот. Различия белков определяются не только составом и числом аминокислот, но и последовательностью чередования их в полипептидной цепи. Уровни организации белковых молекул:

1) первичная структура - это последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Аминокислоты соединены пептидными связями. Первичная структура специфична для каждого белка и определяется аминокислотной последовательностью, закодированной в ДНК. Замена только
одной аминокислоты приводит к изменению функций белка.

2) вторичная структура - это закрученная в спираль (α - спираль) или уложенная в виде гармошки (β - слой) полипептидная цепь. Вторичная структура поддерживается водородными связями.

3) третичная структура - уложенная в пространстве спираль, образующая глобулу или фибриллу. Белок активен только в виде третичной структуры. Она поддерживается дисульфидными, водородными, гидрофобными и другими связями.

4) четвертичная структура - формируется при объединении нескольких белков, имеющих первичную, вторичную и третичную структуры. Например, белок крови гемоглобин состоит из четырех молекул белка глобина и небелковой части, которая носит название - гем.

Белки по строению бывают простые (протеины) и сложные (протеиды). Простые белки состоят только из аминокислот. Сложные имеют в своем составе кроме аминокислот другие химические соединения (например: липопротеиды, гликопротеиды, нуклеопротеиды, гемоглобин и др.).

При действии на белок различных химических веществ, высокой температуры происходит разрушение структуры белка. Этот процесс называется денатурацией. Процесс денатурации иногда обратим, то есть, может произойти самопроизвольное восстановление структуры белка -ренатурация. Ренатурация возможна, когда сохранена первичная структура белка.

Функции белков:

1.Структурная (строительная) функция - белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки.

2. Каталитическая (ферментативная) - белки-ферменты ускоряют химические реакции в клетке.

3. Двигательная (сократительная) - белки участвуют во всех видах движений клетки. Так сокращение мышц обеспечивается сократительными белками: актином и миозином.

4. Транспортная - белки транспортируют химические вещества. Так, белок гемоглобин переносит кислород к органам и тканям.

5. Защитная - белки крови антитела (иммуноглобулины) распознают чужеродные для организма антигены и способствуют их уничтожению.

6. Энергетическая - белки являются источником энергии в клетке. При расщеплении 1 грамма белков выделяется 17,6 кДж энергии.

7. Регуляторная - белки участвуют в регуляции обмена веществ в организме (гормоны инсулин, глюкагон).

8. Рецепторная - белки лежат в основе работы рецепторов.

9. Запасающая - белки альбумины являются резервными белками организма (в яичном белке содержится овальбумин, в молоке - лактальбумин).

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:

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.