Липиды. Функции липидов.

Белки составляют 10-20 % сухого вещества клетки; жиры- 1-5 %; углеводы - 0,2-2,0 % (в животных клетках); нуклеиновые кислоты - 1-2 %; низкомолекулярные органические вещества - 0,1-0,5 %. К органическим веществам также относятся АТФ, гормоны, витамины, алкалоиды, пигменты.

Многие из названных органических соединений, входящих в состав клетки, имеют большие размеры молекул. Поэтому их называют макромолекулами (греч. macros - большой). Такие макромолекулы состоят, как правило, из повторяющихся сходных по структуре низкомолекулярных соединений, ковалентно связанных между собой. Эти соединения получили название мономеров (греч. monos - один).

Макромолекула, образованная мономерами, называется полимером(греч. роlу - много).

Полимеры бывают:

1) Регулярные – состоят из одинаковых мономеров;

2) Нерегулярные – в их строении нет определенной закономерности в последовательности мономеров.

Если мономер обозначить буквой А, то в таком случае полимер будет выглядеть как последовательность одинаковых букв: А-А-А-А-А-А-А- ... -А.

Если мономер записать: А-В-Б-В-А-Б...то это нерегулярный полимер.

Оказывается, что перестановка и новые сочетания нескольких типов мономеров в длинных полимерных цепях обеспечивают различные свойства макромолекул.

1. Углеводы. Распространение углеводов. Классификация углеводов.

В растительных клетках углеводы образуются в процессе фотосинтеза: в клубнях картофеля - крахмал; сахар - в свекле, моркови; целлюлоза - из нее состоят оболочки растительных клеток.

В животных клетках гликоген, например откладывается в запас в клетках печени.

Углеводы – группа органических соединений, общая формула которых – (СН2О)n

Углеводы делятся на три группы:

1) Моносахариды- бесцветные вещества, с приятным сладким вкусом, хорошо растворимы в воде; в зависимости от числа углеродных атомов, входящих в молекулу углевода, различают триозы (содержат 3 атома углерода), тетрозы - 4 атома углерода, пентозы - 5 атомов углерода, гексозы - 6 атомов углерода и т. д.

Назовем углеводы, входящие в группу моносахаридов:

Рибоза – входит в состав РНК, АТФ, витаминов группы В, ферментов;

Дезоксирибоза – входит в состав ДНК;

Глюкоза – источник энергии, входит в состав гликозидов; в свободном состоянии содержится в тканях растений, животных, человека (содержится во фруктах, меде, крови). Недостаток глюкозы в крови вызывает нарушение работы ЦНС;

Фруктоза – входит в состав сахарозы, других олигосахаридов, полисахаридов.

Галактоза – содержится в молоке, она способствует в кишечнике новорожденного размножению полезных бактерий, вырабатывающих молочную кислоту. Эта кислота улучшает усвоение Са и Р, а также входит в состав полисахаридов.

2) Олигосахариды- это сложные углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков; хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.

Назовем углеводы, входящие в группу олигосахаридов:

Мальтоза - (солодовый сахар) состоит из двух молекул глюкозы; источник энергии в прорастающих семенах и клубнях

Сахароза - (свекловичный сахар, тростниковый сахар) состоит из глюкозы и фруктозы; используется в питании человека;

Лактоза - (молочный сахар) состоит из глюкозы и галактозы; источник углеводов для детенышей млекопитающих, в т. ч. человека.

3) Полисахариды- это сложные углеводы, состоящие из большого числа мономеров - простых сахаров и их производных.

В связи с увеличением числа мономерных звеньев полисахариды нерастворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Некоторые из них способны ослизняться и набухать. Приведем названия некоторых полисахаридов:

Крахмал - (полимер а-глюкозы) резервный полисахарид растительных клеток.

Гликоген - (полимер а-глюкозы) содержится в тканях животных, человека, в грибах, бактериях, цианобактериях; резервный полисахарид.

Целлюлоза - (полимер β-глюкозы)из него состоят клеточные стенки растительных клеток

Хитин - (полимер аминопроизводного а-глюкозы); образует покровы тела членистоногих; компонент клеточной стенки грибов.

2. Функции углеводов.

1) Энергетическая(кислородное расщепление глюкозы) – 1г дает 17,6 КДж энергии, углеводы окисляются до Н₂О и СО₂. В кишечнике человека и животных крахмал пищи расщепляется до глюкозы. Затем глюкоза всасывается из кишечника в кровь, доставляется в клетки, где может окисляться с освобождением энергии. Избыток выделившейся энергии способен запасаться в виде АТФ. Большое количество глюкозы может превращаться в гликоген и откладываться в клетках печени, а также в мускулатуре. В периоды интенсивной мышечной работы, голодания или нервного напряжения процесс расщепления гликогена ускоряется, и образующаяся глюкоза используется клеткой.

2) Структурная(является компонентом наружной плазматической мембраны клетки) – в результате полимеризации (реакция соединения одинаковых молекул в более крупные) глюкозы образуется целлюлоза. Из целлюлозных волокон строится прочная основа клеточных стенок растений. Благодаря особому строению целлюлоза не растворима в воде и обладает высокой прочностью. По этой причине целлюлозу используют 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 бактерии, постоянно обитающих в специальном отделе желудка (рубце).

3) Запасающая- участвуют в синтезе других органических веществ (например, крахмала, гликогена, жиров).

4) Метаболическая- являются источником метаболической воды в организме (при кислородном расщеплении глюкозы образуются вода и углекислый газ).

3. Липиды

Липиды (жиры и жироподобные вещества) - это вещества разнообразные по структуре, но имеют одно свойство: все они неполярны, нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях - спирте, эфире и др.

Содержатся во всех клетках животных и растений – 5 – 15%. В клетках животных, в частности в клетках жировой ткани, содержание жира составляет иногда 90 % от сухой массы. Много жира в молоке (самое жирное у китообразных – 40 %), у растений в плодах и семенах.

По химической структуре жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот.

Жирные кислоты делятся на:

А) насыщенные (не содержат двойных связей): пальмитиновая кислота стеариновая кислота;

Б) ненасыщенные (содержат двойные связи): олеиновая кислота.

Растительные жиры (масла) богаты ненасыщенными жирными кислотами, поэтому они являются легкоплавкими - жидкими при комнатной температуре. Животные жиры при комнатной температуре твердые, так как содержат в основном насыщенные жирные кислоты. Остаток глицерина, содержащийся в жире, обладает гидрофильными свойствами, остатки же жирных кислот - резко гидрофобны.

Кроме жиров в клетке обычно присутствует большое количество веществ, обладающих сильно гидрофобными свойствами, по химической структуре сходных с жирами - это фосфолипиды, воска, половые гормоны человека и животных – тестостерон (мужской) и эстрадиол (женский), терпины (эфирные масла, от которых зависит запах растений), гибберилины (ростовые вещества растений), некоторые пигменты (хлорофилл, билирубин), часть витаминов (А, D, Е, К) и др.

4. Функции липидов.

Основная функция липидов – энергетическая. В ходе расщепления 1 г жиров до СО₂ и Н₂О освобождается 38,9 кДж энергии. Например, жиры в молоке - источник энергии для детенышей млекопитающих.

Структурная – липиды принимают участие в образовании клеточных мембран. В составе мембран находятся фосфолипиды, гликолипиды, липопротеины.

Запасающаяфункция — 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 развивающегося растения.

Терморегуляторная — являются хорошими термоизоляторами вследствие плохой теплопроводимости.

Защитно-механическая — защищают организм от механических воздействий.

Каталитическаяфункция связана с жирорастворимыми витаминами (А, Е, Е, К). Сами по себе витамины не обладают каталитической активностью, но они входят в состав ферментов, без них 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 в первую очередь не источником энергии, а источником воды (при окислении 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды. Запасы жира повышают плавучесть водных животных.