3 Вопрос

Липиды и липоиды- жиры и жироподобные вещества - органические соединения с различной структурой.

Функции липидов:

1. Структурная - участвуют в образовании мембран клеток всех органов и тканей, обеспечивают их полупроницаемость.

2. Энергитическая – при полном сгорании 1г жира выделяется 38, 9 кДж энергии, что примерно вдвое больше по сравнению с углеводами и белками.

3. Резервная – накапливаясь в клетках жировой ткани животных, семенах и плодах растений, жир служит запасным источником питания.

4. Терморегуляция – жиры плохо проводят тепло. Они откладываются под кожей.

5. Регуляция обменных процессов. Многие липиды являются предшественниками в биосинтезе ряда гормонов и регуляторных веществ.

6. Защитная - защищает нежные органы от ударов и сотрясений.

а) Углеводы.

Около 1% сухого вещества клетки составляют углеводы.

К углеводам относятся органические вещества, имеющие общую химическую формулу C_n(H₂O)_n. По строению углеводы делят на моносахара, олигосахара и полисахара.

Моносахара представляют собой молекулы в виде одного кольца, включающего, как правило, пять или шесть атомов углерода.

Пятиуглеродные сахара - рибоза, дезоксирибоза.

Шестиуглеродные сахара - глюкоза, фруктоза, галактоза.

Олигосахара - это результат объединения небольшого числа моносахаров (дисахара, трисахара и т.п.) наиболее распространенными являются, например, тростниковый (свекловичный) сахар – сахароза (см. приложение № 21), состоящая из двух молекул глюкозы и фруктозы; солодовый сахар - мальтоза, образованная двумя молекулами глюкозы; молочный сахар - лактоза, образован молекулой галактозы и молекулой глюкозы.

Полисахара - крахмал, гликоген, целлюлоза (см. приложение № 21), состоят из огромного количества моносахаров, связанных между собой в более или менее разветвленные цепи (см. приложение № 22).

Роль углеводов в клетке.

Энергетическая.

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. Конечными продуктами расщепления всех углеводов являются углекислый газ и вода.

Запасательная.

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 полисахаров. У растений, например, это - крахмал, а у животных и грибов - гликоген. Для использования этих запасов организм должен сначала превратить полисахара в моносахара.

Строительная.

Подавляющее большинство растительных клеток имеют плотные стенки из целлюлозы, обеспечивающей растениям прочность, упругость и защиту от большой потери влаги.

Структурная.

Моносахара могут соединяться с жирами, белками и другими веществами. Например, рибоза входит в состав всех молекул РНК, а дезоксирибоза - в ДНК (см. приложение № 23).

б) Жиры и жироподобные вещества.

Жиры, как и сахара также состоят из атомов углерода, кислорода и водорода, но относительное содержание в них кислорода меньше.

Молекула жира образуется четырьмя компонентами: глицерином и связанными с ним тремя жирными кислотами (см. приложение № 24). Жирные кислоты представляют длинные полимерные цепи из атомов углерода. Каждая такая цепь закапчивается карбоксильной группой.

От строения жирных кислот зависят свойства жира. Если жирные кислоты, входящие в состав жира имеют ненасыщенные (двойные) связи, то такой жир при комнатной температуре жидкий, например подсолнечное, оливковое, льняное и другие растительные масла. Если же жирные кислоты имеют только насыщенные связи, то они при тех же условиях - твердые вещества: говяжье, баранье, свиное сало, сливочное масло и другие животные жиры.

Важнейшим свойством всех жиров является гидрофобность, то есть способность отталкивать воду. К жироподобным веществам относится разнообразная группа органических веществ: фосфолипиды, каротиноиды, стероиды, которые, несмотря на существенные различия в строении имеют также хорошо выраженные гидрофобные свойства (см. приложение № 23).

Функции жиров и жироподобных веществ в клетке и в организме.

Строительная.

Мембрана клетки и все мембранные органеллы клетки содержат два слоя фосфолипидов.

Энергетическая.

При расщеплении жира выделяется в два раза больше энергии, чем при расщеплении одинакового количества углеводов, поэтому жиры являются более экономичной формой хранения химической энергии. Конечными продуктами расщепления всех жиров являются углекислый газ и вода.

Теплоизоляционная.

Жир плохо проводит тепло, поэтому подкожные запасы жира предохраняют животных, обитающих в высоких широтах (киты, моржи, тюлени) от потери тепла.

Витаминная.

Ряд витаминов представляют собой жироподобные вещества. К ним относятся витамин Е, бетта-каротин (провитамин А), витамин А, витамин D.

Гормональная.

Мужские и женские половые гормоны позвоночных животных являются стероидами.

в) Белки.

Среди основных компонентов протоплазмы ведущее значение принадлежит белку. Макромолекула белка имеет наиболее сложный состав и строение, и характеризуется чрезвычайно богатым проявлением химических и физико-химических свойств. В ней заключено одно из важнейших свойств живой материи - биологическая специфичность.

Белки это биологические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты (см. приложение № 24). Одна молекула белка может содержать тысячи молекул аминокислот. В природе встречается 20 различных аминокислот (глицин, лейцин, аланин, фенилаланин, серин и др.) Каждая аминокислота имеет аминогруппу (-NН₂), карбоксильную группу (-СООН) и так называемый радикал (см. приложение № 25).

Аминокислоты отличаются друг от друга строением радикалов, количеством амино- и карбоксильных групп. В молекуле белка аминокислоты расположены линейно, связываясь между собой так, что аминогруппа одной аминокислоты ковалентно соединяется с карбоксильной группой соседней аминокислоты. Такая связь между двумя различными аминокислотами называется пептидной. При ее образовании выделяется одна молекула воды. Белки имеют несколько уровней организации: первичный, вторичный, третичный и четвертичный.

Первичная структура белка - это цепь связанных пептидными связями молекул аминокислот.

Вторичная структура - это результат спирального скручивания первичной структуры, она образованна и поддерживается благодаря водородным связям между различными витками цепи.

Третичная структура белка - это результат сложной укладки вторично скрученной белковой молекулы в структуру различной конфигурации (например, в виде петли, клубка, кольца и пр.). Третичная структура поддерживается благодаря ковалентным связям между атомами серы, принадлежащим разным аминокислотам. Белки проявляют свои биологические свойства именно на третичной структуре.

Некоторые белки имеют и четвертичную организацию (см. приложение № 26), которая является результатом объединение нескольких третичных структур. Как правило, в создании четвертичной структуры принимает участие атом металла. Например, белок крови гемоглобин состоит из четырех молекул миоглобина, связанных атомом железа.

Аминокислотная последовательность и структура определяют свойства белка, а свойства определяют функцию. Существуют белки не растворимые в воде, а есть белки свободно растворимые в воде. Есть белки растворимые только в слабых растворах щелочи или 60-80% спирте. Отличаются и белки по молекулярному весу. а отсюда по размерам полипептидной цепи.

Разрушение третичной и вторичной структур белка называется денатурацией. Она наблюдается при нагреве белка или изменении кислотности раствора, в котором белок находится. Денатурация - процесс обратимый: при восстановлении прежних условий белок восстанавливает свою структуру.

Разрушение первичной структуры (пептидных связей) называется расщеплением белка. Этот процесс необратим.