Тема 2 органічні речовини

§ 1.Органічні речовини ,їх різноманітність та значення. . Малі органічні речовини.

1. Загальна характеристика органічних сполук

Специфічні особливості живих організмів визначаються органічними сполуками, що входять до складу їхніх клітин. Органічними сполуками називаються речовини, які мають скелети із ковалентно зв'язаних атомів вуглецю. Атом вуглецю має здатність сполучатися з атомами водню, кисню, азоту і утворювати стійкі зв'язки між собою.

Майже всю суху речовину клітини складають білки, вуглеводи, ліпіди і нуклеїнові кислоти. Це відносно великі структури з високою молекулярною масою. Тому їх називають макромолекулами. Макромолекула - це велетенська молекула, побудована з багатьох одиниць, що повторюються (мономерів). Отже, вона є полімером.На біополімери припадає близько 90% сухої маси клітини. Найважливіші біополімери - білки і нуклеїнові кислоти, або так звані інформаційні полімери. Молекули білків складаються із залишків амінокислот, молекули нуклеїнових кислот - із нуклеотидів, а складних вуглеводів - із моносахаридів. Ліпіди утворені з невеликої кількості різних органічних молекул.

Особливу групу органічних речовин становлять біологічно-активні речовини: ферменти, гормони, вітаміни та ін. Вони різноманітні за будовою і здатні впливати на обмін речовин та енергії в організмі

2. Малі органічні молекули

1)Вуглеводи

Назва "вуглеводи" походить від того, що більшість речовин цього класу є сполуками вуглецю та води і відповідають формулі (СН,О)_п, де п дорівнює 3 або більше.У біосфері вуглеводів більше, ніж усіх органічних сполук в сукупності. У рослинному світі на них припадає 80 - 90% всієї маси рослин. У тваринних організмах вміст вуглеводів становить близько 2% маси тіла, але значення цих речовин досить велике. У клітинах печінки і м’язів вміст вуглеводів до 5%

Вуглеводи — продукти, які під впливом енергії сонячного світла утворюються у зеленій рослині з СО, і Н О і дають початок іншим органічним сполукам. Вуглеводи називають також –цукрами.

Вуглеводи поділяються на три основні класи: моносахариди, дисахариди і полісахариди.

Моносахариди — це прості цукри. Прикладами їх є глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза. У молекулі моносахариду може бути від 3 до 9 атомів вуглецю.У природі найпоширеніші гексози — глюкоза і фруктоза, які мають солодкий смак, легко розчиняються у воді, кристалізуються. Глюкоза –первинне джерело енергії для клітин. ЇЇ часто називають виноградним цукром.

Малюнок 18. Формули глюкози і фруктози.

Фруктоза у великій кількості у вільному вигляді є у плодах , її називають плодовим цукром. Особливо багато фруктози в меді ,цукровому буряку ,фруктах. Із пентоз відомі рибоза і дезоксирибоза, що входять до складу нуклеїнових кислот (РНК і ДНК).Прості цукри –тверді безбарвні кристалічні речовини . Усі моносахариди-

Дисахариди — вуглеводи, утворені сполуками двох моносахаридів. Серед найвідоміших дисахаридів можна назвати лактозу, яка міститься в молоці, буряковий або тростинний цукор - сахарозу, солодовий - мальтозу, грибний - трегалозу. Дисахариди мають приємний солодкий смак, добре розчиняються у воді. Дисахариди виконують будівельну та енергетичну функцію. Окислюючись у процесі клітинного дихання вуглеводи вивільняють закладену в них енергію,забезпечують значну частину енергетичної потреби організму.

Малюнок19 Формула мальтози.

Основна маса вуглеводів, що трапляються у природі — полісахариди. Ці сполуки відіграють головним чином роль резерву їжі та енергії. Крохмаль, полімер α-глюкози, синтезується в клітинах рослин і відкладається в насінні, бульбах у вигляді зерен. Крохмаль знаходить широке застосування у медицині та у багатьох галузях промисловості. У промислових масштабах його одержують із бульб картоплі та зерен кукурудзи. Крохмаль при взаємодії з теплою водою здатний утворювати клейстер. В клітинних стінках рослин міститься целюлоза — міцний, волокнистий, нерозчинний у воді полісахарид. Целюлоза(клітковина) складається із залишків β-глюкози,це також природний полімер. Переважно з целюлози складаються деревина, корок, бавовна.

Глікоген — головний енергетичний та вуглеводний резерв людини і тварин. Особливо великий його вміст у печінці (до 10%) та у м'язах (до 4%). Трапляється він у грибах та мікроорганізмах. Глікоген також є полімером глюкози, але з більш розгалуженим ланцюгом.Серед полісахаридів відомий також хітин. Він входить до складу клітинних стінок грибів і деяких зелених водоростей, а також кутикули членистоногих.

Функції вуглеводів

• Енергетична. Окислюючись у процесі клітинного дихання, вуглеводи вивіль­няють закладену в них енергію, забезпечуючи значну частину енергетичної потреби організму.

• Пластична. Вуглеводи беруть участь у синтезі багатьох найважливіших для організму речовин: нуклеїнових кислот, амінокислот, ліпідів.

• Захисна. Вуглеводи — основні компоненти оболонок рослинних клітин, вони беруть участь також у побудові зовнішнього скелета членистоногих.

• Опорна. Целюлоза та інші полісахариди оболонок рослинних клітин не тільки захищають клітину від зовнішніх впливів, а й утворюють міцний стовбур (стебло) рослини.

2)Ліпіди

СТРУКТУРА ТА ВЛАСТИВОСТІ ЛІПІДІВ

Ліпіди — це різнорідна група низькомолекулярних сполук. Об'єднання їх в один клас речовин ґрунтується на здатності не розчинятися у воді (гідрофобність) та розчинятися в органічних розчинниках -ефірі, хлороформі, ацетоні. Ліпіди здатні створювати складні комплекси з білками, вуглеводами, залишками фосфорної кислоти. Молекули ліпідів мають складну хімічну будову. Найважливіші з них — нейтральні Серед ліпідів найпоширеніші — жири. Нейтральні жири в організмі - це переважно триацетилгліцерини (складні естери жирних кислот та гліцерину).Жири є основною речовиною жирових включень клітин, їхній вміст у клітині становить від 5 до 15% сухої маси, а в клітинах жирової тканини -до 90%. Триацетилгліцерини трапляються як у тваринному, так і в рослинному світі. Підвищений вміст жирів у нервовій тканині, печінці, нирках, підшкірній клітковині, сальнику хребетних тварин. Жири є в молоці. У деяких рослин жирів багато в насінні і плодах (соняшник, волоський горіх, маслина тощо).

Сполуки ліпідів та фосфору (фосфоліпіди) і холестерин складають основу ліпідного матриксу біологічних мембран. Холестерин,крім того, є сировиною для гормонів надниркових залоз, сім'яників та яєчників, з нього в печінці утворюється жовч,він служить також сировиною для синтезу в організмі вітаміну Д.Фосфоліпіди є естерами гліцерину та жирних кислот. Фосфоліпіди здатні утворювати біліпідний шар , що є основою біологічних мембран.

До ліпідів належать також воски. На відміну від жирів вони не містять залишків жирних кислот. Воски виконують захисну функцію. У ссавців їх виділяють сальні залози шкіри, вони змащують шкіру і волосся. У птахів воски (як секрет куприкової залози) надають пір'ю водонепроникності. Восковий шар вкриває листки деяких наземних рослин та поверхню тіла в наземних членистоногих, запобігаючи надмірному випаровуванню. З воску бджоли будують соти.

До ліпідів належать також- стероїди. З усіх стероїдів в найбільшій кількості міститься холестирол. Стероїдами є також статеві гормони.(естроген,тестостерон),вітамін Д.

Функції ліпідів

• Енергетична. При повному розщепленні 1 г жирів до СО₂ і Н₂О виділяється 38,9 кДж енергії, тобто в 2 рази більше, ніж при розщепленні такої ж кількості вуглеводів або білків.

• Джерело води. З 1 кг жиру в результаті його окиснення утворюються майже 1,1 кг води. Саме завдяки запасам жиру деякі тварини (верблюди в пустелі, бабаки та ведмеді під час сплячки) протягом досить тривалого часу обходяться без води. Необхідну для життєдіяльності воду ці тварини дістають у результаті окиснення жиру.

• Будівельна (структурна). Жири складають основу біологічних мембран, входять до складу нервових волокон тощо.

• Запасаюча функція . Жири є своєрідними »енергетичними консервами»Жировими депо можуть бути і крапля жиру всередині клітини і «жирове тіло« у комах і підшкірна клітковина у людини.