Вопрос 6. Углеводы и липиды их строение и функции в клетке.

Углеводами – это вещества с общей формулой Cn(H2O)m. Кроме углерода, водорода и кислорода, производные углеводов могут содержать и другие элементы, например азот. В животной клетке содержание углеводов находится в пределах 1-2 %, в растительных оно может достигать в некоторых случаях 85—90 % массы сухого вещества.

Выделяют три группы углеводов:

моносахариды или простые сахара;

олигосахариды — соединения, состоящие из 2—10 последовательно соединенных молекул простых сахаров (например, дисахариды, трисахариды и т. д.).

полисахариды состоят более чем из 10 молекул простых сахаров или их производных (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин).

Моносахариды (простые сахара)

Образуются в растениях в процессе фотосинтеза. Очень хорошо растворимы в воде. Глюкоза - самый распространенный углевод, из которого выстраиваются ди- и полисахариды. В природе моносахариды в свободном виде редко встречаются, в основном они входят в состав сложных углеводов.

Олигосахариды

Это углеводы, молекулы которых построены из нескольких моносахаридных остатков (от 2 до 10-20), соединенных гликозидными связями. К наиболее важным олигосахаридам относятся мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) и сахароза (тростниковый или свекловичный сахар). Эти сахара называют также дисахаридами. По своим свойствам дисахариды блоки к моносахаридам. Они хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.

Полисахариды— общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов. Все полисахариды не растворимы в воде и не имеют сладкого вкуса.

Наиболее важными полисахаридами являются следующие: целлюлоза, крахмал и гликоген, хитин, и т.д.

Функции углеводов

В живых организмах углеводы выполняют следующие функции:

Структурная и опорная функции. Углеводы участвуют в построении различных опорных структур. Так целлюлоза является основным структурным компонентом клеточных стенок растений, хитин выполняет аналогичную функцию у грибов, а также обеспечивает жёсткость экзоскелета членистоногих.

Защитная роль у растений. У некоторых растений есть защитные образования (шипы, колючки и др.), состоящие из клеточных стенок мёртвых клеток.

Пластическая функция. Углеводы входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК)[7].

Энергетическая функция. Углеводы служат источником энергии: при окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды[7].

Запасающая функция. Углеводы выступают в качестве запасных питательных веществ: гликоген у животных, крахмал и инулин — у растений[1].

Осмотическая функция. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы, от концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.

Рецепторная функция. Олигосахариды входят в состав воспринимающей части многих клеточных рецепторов или молекул-лигандов.

Липиды — обширная группа жиров и жироподоб-ных веществ, которые содержатся во всех живых клетках. По химической природе они представляют собой сложные эфиры жирных кислот и какого-либо спирта. Липиды нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в неполярных органических растворителях (эфир, бензин, хлороформ и др.). Отличаются большим химическим разнообразием. Важнейшими группами липидов являются: нейтральные жиры (масла, рыбий жир и др.), стероиды (желчные кислоты, холестерин, половые гормоны, витамин D), терпены (ростовые вещества растений, витамин К), воски, фосфо- и гликолипиды (компоненты клеточных мембранах), липопротеины.

Каковы биологические функции липидов?

Важнейшей функцией липидов является энергетическая. При полном расщеплении и окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Поэтому липиды более экономичны как форма хранения запасов питательных веществ. Липиды выполняют и структурную функцию, являясь важным компонентом клеточных мембран. Благодаря низкой теплопроводности, липиды выполняют защитную функцию, используя жиры для теплоизоляции организма. Стероидные половые гормоны и гормоны коркового слоя надпочечников выполняют регуляторную функцию.

Немаловажна роль липидов как источника метаболической воды для пустынных и находящихся в спячке животных (при окислении 100 г жира образуется примерно 105 г воды).