Właściwości lipidów i monosacharydów. Ogólna charakterystyka lipidów. Glukoza jest

Węglowodany to związki organiczne, których skład w większości przypadków wyraża się wzorem ogólnym C N(H2O) M (N I M≥ 4). Węglowodany dzielą się na monosacharydy, oligosacharydy i polisacharydy.

Monosacharydy - węglowodany proste, w zależności od liczby atomów węgla, dzielą się na triozy (3), tetrozy (4), pentozy (5), heksozy (6) i heptozy (7 atomów). Najczęściej spotykane są pentozy i heksozy. Właściwości monosacharydów - łatwo rozpuszczalne w wodzie, krystalizują, mają słodki smak i mogą występować w postaci α- lub β-izomerów.

Ryboza i deoksyryboza należą do grupy pentoz, są częścią nukleotydów RNA i DNA, trifosforanów rybonukleozydów i trifosforanów deoksyrybonukleozydów itp. Deoksyryboza (C 5 H 10 O 4) różni się od rybozy (C 5 H 10 O 5) tym, że przy drugi atom węgla ma atom wodoru, a nie grupę hydroksylową, taką jak ryboza.

Glukoza lub cukier winogronowy(C 6 H 12 O 6), należy do grupy heksoz, może występować w postaci α-glukozy lub β-glukozy. Różnica pomiędzy tymi izomerami przestrzennymi polega na tym, że przy pierwszym atomie węgla α-glukozy grupa hydroksylowa znajduje się pod płaszczyzną pierścienia, natomiast w β-glukozie powyżej tej płaszczyzny.

Glukoza to:

jeden z najpowszechniejszych monosacharydów,

najważniejsze źródło energii do wszelkiego rodzaju pracy zachodzącej w komórce (energia ta uwalniana jest podczas utleniania glukozy podczas oddychania),

monomer wielu oligosacharydów i polisacharydów,

niezbędny składnik krwi.

Fruktoza, czyli cukier owocowy, należy do grupy heksoz, słodszych od glukozy, występujących w wolnej formie w miodzie (ponad 50%) i owocach. Jest monomerem wielu oligosacharydów i polisacharydów.

Oligosacharydy- węglowodany powstałe w wyniku reakcji kondensacji kilku (od dwóch do dziesięciu) cząsteczek monosacharydów. W zależności od liczby reszt monosacharydowych rozróżnia się disacharydy, trisacharydy itp. Disacharydy są najpowszechniejsze. Właściwości oligosacharydów- rozpuścić w wodzie, krystalizować, słodki smak maleje wraz ze wzrostem ilości reszt monosacharydowych. Wiązanie utworzone pomiędzy dwoma monosacharydami nazywa się glikozydowy.

Sacharoza, cukier trzcinowy lub buraczany, jest disacharydem składającym się z reszt glukozy i fruktozy. Zawarty w tkankach roślinnych. Jest produktem spożywczym (nazwa zwyczajowa - cukier). Przemysłowo sacharozę produkuje się z trzciny cukrowej (łodygi zawierają 10–18%) lub buraków cukrowych (warzywa korzeniowe zawierają do 20% sacharozy).

Maltoza lub cukier słodowy, jest disacharydem składającym się z dwóch reszt glukozy. Obecny w kiełkujących nasionach zbóż.

Laktoza, czyli cukier mleczny, jest disacharydem składającym się z reszt glukozy i galaktozy. Obecny w mleku wszystkich ssaków (2–8,5%).

Polisacharydy- są to węglowodany powstałe w wyniku reakcji polikondensacji wielu (kilkudziesięciu i więcej) cząsteczek monosacharydów. Właściwości polisacharydów- nie rozpuszczają się lub słabo rozpuszczają się w wodzie, nie tworzą wyraźnie ukształtowanych kryształów i nie mają słodkiego smaku.

Skrobia(C6H10O5) N- polimer, którego monomerem jest α-glukoza. Łańcuchy polimeru skrobi zawierają regiony rozgałęzione (amylopektyna, wiązania 1,6-glikozydowe) i nierozgałęzione (amyloza, wiązania 1,4-glikozydowe). Skrobia jest głównym węglowodanem rezerwowym roślin, jest jednym z produktów fotosyntezy i gromadzi się w nasionach, bulwach, kłączach i cebulach. Zawartość skrobi w ziarnach ryżu wynosi do 86%, pszenicy - do 75%, kukurydzy - do 72%, w bulwach ziemniaka - do 25%. Skrobia jest głównym węglowodanemżywność dla ludzi (enzym trawienny - amylaza).

Glikogen(C6H10O5) N- polimer, którego monomerem jest również α-glukoza. Łańcuchy polimerowe glikogenu przypominają obszary amylopektyny skrobi, ale w przeciwieństwie do nich rozgałęziają się jeszcze bardziej. Glikogen jest głównym węglowodanem rezerwowym zwierząt, zwłaszcza człowieka. Gromadzi się w wątrobie (zawartość do 20%) i mięśniach (do 4%) i jest źródłem glukozy.

Celuloza(C6H10O5) N- polimer, którego monomerem jest β-glukoza. Łańcuchy polimeru celulozowego nie rozgałęziają się (wiązania β-1,4-glikozydowe). Główny polisacharyd strukturalny ścian komórkowych roślin. Zawartość celulozy w drewnie wynosi do 50%, we włóknach nasion bawełny - do 98%. Celuloza nie jest rozkładana przez ludzkie soki trawienne, ponieważ brakuje mu enzymu celulazy, który rozrywa wiązania pomiędzy β-glukozami.

Inulina- polimer, którego monomerem jest fruktoza. Węglowodany rezerwowe roślin z rodziny astrowatych.

Glikolipidy- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia węglowodanów i lipidów.

Glikoproteiny- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia węglowodanów i białek.

Funkcje węglowodanów

Funkcjonować	Przykłady i wyjaśnienia
Energia	Główne źródło energii do wszelkich prac zachodzących w komórkach. Podczas rozkładu 1 g węglowodanów uwalniane jest 17,6 kJ.
Strukturalny	Ściana komórkowa roślin zbudowana jest z celulozy, ściana komórkowa bakterii z mureiny, ściana komórkowa grzybów, a powłoka stawonogów z chityny.
Składowanie	Węglowodanem rezerwowym u zwierząt i grzybów jest glikogen, u roślin skrobia i inulina.
Ochronny	Śluz chroni jelita i oskrzela przed uszkodzeniami mechanicznymi. Heparyna zapobiega krzepnięciu krwi u zwierząt i ludzi.

Obejrzyj animację dotyczącą klasyfikacji i funkcji biologicznych węglowodanów

Struktura i funkcje lipidów

Lipidy nie mają jednej właściwości chemicznej. W większości korzyści dawanie oznaczanie lipidów mówią, że jest to zbiorcza grupa nierozpuszczalnych w wodzie związków organicznych, które można wyekstrahować z komórki za pomocą rozpuszczalników organicznych - eteru, chloroformu i benzenu. Lipidy można podzielić na proste i złożone.

Proste lipidy Najczęściej reprezentowane są przez estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholu trójwodorotlenowego, glicerynę – trójglicerydy. Kwas tłuszczowy mają: 1) grupę taką samą dla wszystkich kwasów – grupę karboksylową (–COOH) oraz 2) rodnik, którym się od siebie różnią. Rodnik to łańcuch o różnej liczbie (od 14 do 22) grup –CH2. Czasami rodnik kwasu tłuszczowego zawiera jedno lub więcej wiązań podwójnych (–CH=CH–), np kwas tłuszczowy nazywany jest nienasyconym. Jeśli kwas tłuszczowy nie ma podwójnych wiązań, nazywa się go bogaty. Kiedy tworzy się trigliceryd, każda z trzech grup hydroksylowych glicerolu ulega reakcji kondensacji z kwasem tłuszczowym, tworząc trzy wiązania estrowe.

Jeśli dominują trójglicerydy nasycone kwasy tłuszczowe, następnie w temperaturze 20°C są stałe; nazywają się tłuszcze, są charakterystyczne dla komórek zwierzęcych. Jeśli dominują trójglicerydy nienasycone kwasy tłuszczowe, następnie w temperaturze 20 °C są płynne; nazywają się obrazy olejne, są charakterystyczne dla komórek roślinnych.

1 - trójgliceryd; 2 - wiązanie estrowe; 3 - nienasycony kwas tłuszczowy; 4 - głowica hydrofilowa; 5 - ogon hydrofobowy.

Gęstość trójglicerydów jest mniejsza niż wody, dlatego unoszą się one w wodzie i osadzają się na jej powierzchni.

Do lipidów prostych zaliczają się także: woski- estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi o dużej masie cząsteczkowej (zwykle o parzystej liczbie atomów węgla).

Złożone lipidy. Należą do nich fosfolipidy, glikolipidy, lipoproteiny itp.

Fosfolipidy- triglicerydy, w których jedna reszta kwasu tłuszczowego jest zastąpiona resztą kwasu fosforowego. Weź udział w tworzeniu błon komórkowych.

Glikolipidy- patrz wyżej.

Lipoproteiny- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia lipidów i białek.

Lipoidy- substancje tłuszczopodobne. Należą do nich karotenoidy (barwniki fotosyntetyczne), hormony steroidowe (hormony płciowe, mineralokortykoidy, glukokortykoidy), gibereliny (substancje wzrostowe roślin), witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E, K), cholesterol, kamfora itp.

Obejrzyj animację dotyczącą klasyfikacji i funkcji biologicznych lipidów

Funkcje lipidów

Funkcjonować	Przykłady i wyjaśnienia
Energia	Główna funkcja trójglicerydów. Podczas rozkładu 1 g lipidów uwalniane jest 38,9 kJ.
Strukturalny	Fosfolipidy, glikolipidy i lipoproteiny biorą udział w tworzeniu błon komórkowych.
Składowanie	Tłuszcze i oleje są rezerwowymi składnikami odżywczymi zwierząt i roślin. Ważne dla zwierząt, które hibernują w zimnych porach roku lub odbywają długie wędrówki przez obszary, gdzie nie ma źródeł pożywienia. Oleje z nasion roślin są niezbędne, aby zapewnić sadzonce energię.
Ochronny	Warstwy tłuszczu i kapsułek tłuszczowych zapewniają amortyzację narządów wewnętrznych. Warstwy wosku stosowane są jako wodoodporna powłoka na roślinach i zwierzętach.
Izolacja cieplna	Podskórna tkanka tłuszczowa zapobiega odpływowi ciepła do otaczającej przestrzeni. Ważne dla ssaków wodnych lub ssaków żyjących w zimnym klimacie.
Regulacyjne	Gibereliny regulują wzrost roślin. Hormon płciowy testosteron jest odpowiedzialny za rozwój wtórnych cech płciowych u mężczyzn. Hormon płciowy estrogen jest odpowiedzialny za rozwój drugorzędowych cech płciowych kobiet i reguluje cykl menstruacyjny. Mineralokortykoidy (aldosteron itp.) kontrolują metabolizm wody i soli. Glukokortykoidy (kortyzol itp.) biorą udział w regulacji metabolizmu węglowodanów i białek.
Metaboliczne źródło wody	Podczas utleniania 1 kg tłuszczu uwalnia się 1,1 kg wody. Ważne dla mieszkańców pustyni.
Katalityczny	Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach A, D, E, K są kofaktorami enzymów, tj. Same witaminy nie mają działania katalitycznego, ale bez nich enzymy nie mogą spełniać swoich funkcji.

Aby skorzystać z podglądu prezentacji utwórz konto Google i zaloguj się na nie: https://accounts.google.com

Podpisy slajdów:

Węglowodany. Lipidy Skład chemiczny komórek Luzganova I.N., nauczycielka biologii, Szkoła Średnia im. A.M. Gorkiego, Karaczow

Cele lekcji: Dowiedzenie się, jakie procesy stanowiące jakościowy skok od przyrody nieożywionej do żywej są badane przez naukowców na poziomie molekularnym. I badaj skład, strukturę i funkcje węglowodanów, lipidów

SUBSTANCJE w organizmie NIEORGANICZNE ZWIĄZKI ORGANICZNE Jony Małe cząsteczki Makrocząsteczki (biopolimery) Woda Sole, kwasy itp. Aniony Kationy Monosacharydy Aminokwasy Nukleotydy Lipidy Inne polisacharydy Białka Kwasy nukleinowe

Substancje organiczne Są to związki chemiczne zawierające atomy węgla. Charakterystyczne tylko dla organizmów żywych Substancje organiczne, tłuszcze, białka, węglowodany (lipidy), kwasy nukleinowe

Biopolimery Duże związki organiczne nazywane są makrocząsteczkami. Makrocząsteczki składają się z powtarzających się, podobnych strukturalnie związków niskocząsteczkowych, połączonych ze sobą wiązaniem kowalencyjnym – MONOMERÓW. Makrocząsteczka utworzona z monomerów nazywana jest POLIMEREM.

Związki organiczne tworzące żywe komórki nazywane są BIOPOLIMERAMI. BIOPOLIMERY to łańcuchy liniowe lub rozgałęzione zawierające wiele jednostek monomeru. Biopolimery

Biopolimery POLIMERY HOMOPOLIMERY HETEROPOLIMERY reprezentowane są przez jeden rodzaj monomerów (A – A – A – A...) są reprezentowane przez kilka różnych monomerów (A – B – C – A – D...) ZWYKŁY NIEREGULARNY grupa monomerów się powtarza okresowo... A-B-A -B-A-B... ... A-A-B-B-B-A-A-B-B-B... ... A-B-C-A-B-C-A-B-C... brak widocznej powtarzalności monomerów...A-B-A-A-B-A-B-B-B-A... A-B-C-B-B-C-A-C-A-A-C

Właściwości biopolimerów Biopolimery Liczba, skład, kolejność monomerów Budowa wielu wariantów cząsteczek Podstawa różnorodności życia na planecie

Skład chemiczny Zawartość komórki Struktura (struktura) Właściwości Funkcje Biopolimery CHARAKTERYSTYKA PLANU:

Substancje organiczne Substancje organiczne tłuszcze białka węglowodany (lipidy) kwasy nukleinowe Atomy węgla połączone ze sobą tworzą różne struktury - szkielet cząsteczek substancji organicznych:

WĘGLOWODANY Komórki C, O, H C n (H 2 O) n P - 70-90% F - 1-2% suchej masy 1-2% C 5 H 10 O 5 C 3 H 6 O 3 C 6 H 12 O 6 C 4 H 8 O 4 Powstaje z wody (H 2 O) i dwutlenku węgla (CO 2) podczas fotosyntezy zachodzącej w chloroplastach roślin zielonych

Mono-oligo(di)-poli-sacharydy C 3 Triozy (PVC, kwas mlekowy) C 4 Tetrozy C 5 Pentozy (ryboza, fruktoza, deoksyryboza) C 6 Heksozy (glukoza, galaktoza) Sacharoza (glukoza + fruktoza) Maltoza (glukoza + glukoza) Laktoza (glukoza + galaktoza) Skrobia Celuloza Glikogen Chityna (M) (M+M) (M+M+...+M) PROSTE WĘGLOWODANY ZŁOŻONE Wszystkie węglowodany mają grupę karbonylową:

Postać liniowa Fruktoza Glukoza MONOSACHARYDY: Właściwości: Bezbarwny, słodki, rozpuszczalny, krystalizuje, ŁATWO przechodzi przez błony Cząsteczki monosacharydów są liniowymi łańcuchami atomów węgla. W roztworach przybierają formę cykliczną Formę cykliczną Formę liniową Formę cykliczną Galaktozę Są ważnym źródłem energii dla każdej komórki.

Ryboza Deoksyryboza MONOSACHARYDY: Właściwości: Bezbarwny, słodki, rozpuszczalny, krystalizuje, ŁATWO przechodzi przez błony Cząsteczki monosacharydów są liniowymi łańcuchami atomów węgla. W roztworach przyjmują postać cykliczną, wchodzą w skład kwasów nukleinowych.

Bezbarwne, słodkie rozpuszczalne DISACHARYDY: SCHAROZA (glukoza + fruktoza) MALTOZA (glukoza + glukoza) LAKTOZA (glukoza + galaktoza) Właściwości:

POLISACHARYDY: Celuloza Cząsteczki mają strukturę liniową (nierozgałęzioną), w wyniku czego celuloza łatwo tworzy włókna. Nierozpuszczalny w wodzie i nie ma słodkiego smaku. Zbudowane są z niego ściany komórek roślinnych. Pełni funkcję wspierającą i ochronną.

POLISACHARYDY: Skrobia Osadzona w postaci wtrąceń, służy jako rezerwowa substancja energetyczna dla komórki roślinnej

POLISACHARYDY: Glikogen Cząsteczka składa się z około 30 000 jednostek glukozy. Struktura przypomina skrobię, ale jest bardziej rozgałęziona i lepiej rozpuszczalna w wodzie. Odkłada się w postaci wtrąceń i służy jako rezerwowa substancja energetyczna dla komórki zwierzęcej.

POLYSACHARYDY: Chityna Substancja organiczna z grupy polisacharydów, która tworzy zewnętrzną twardą osłonę i szkielet stawonogów, grzybów i bakterii, wchodzi w skład ścian komórkowych (C 8 H 13 O 5 N)

Budulec celulozy w komórkach roślinnych, chityna w szkielecie owadów i w ścianie komórkowej grzybów zapewniają komórkom i organizmom siłę, elastyczność oraz ochronę przed dużą utratą wilgoci. FUNKCJE WĘGLOWODANÓW

Strukturalne monosacharydy mogą łączyć się z tłuszczami, białkami i innymi substancjami. Na przykład ryboza jest częścią wszystkich cząsteczek RNA, a deoksyryboza jest częścią DNA. FUNKCJE WĘGLOWODANÓW

Przechowywanie Mono- i oligocukry ze względu na swoją rozpuszczalność są szybko wchłaniane przez komórkę, łatwo migrują po organizmie, dlatego nie nadają się do długotrwałego przechowywania. Rolę rezerwy energetycznej pełnią ogromne, nierozpuszczalne w wodzie cząsteczki polisacharydów. Rośliny zawierają skrobię, a zwierzęta i grzyby – glikogen. FUNKCJE WĘGLOWODANÓW Glikogen w komórkach wątroby

Transport W roślinach sacharoza służy jako rozpuszczalny sacharyd rezerwowy i forma transportu, która jest łatwo transportowana w całej roślinie. Sygnał Istnieją polimery cukrów, które są częścią błon komórkowych; zapewniają interakcję komórek tego samego typu i wzajemne rozpoznawanie się przez komórki. (Jeśli oddzielone komórki wątroby zostaną zmieszane z komórkami nerek, niezależnie rozdzielą się one na dwie grupy w wyniku interakcji komórek tego samego typu: komórki nerek połączą się w jedną grupę, a komórki wątroby w drugą). FUNKCJE WĘGLOWODANÓW

Energia (17,6 kJ) Mono- i oligocukry są ważnym źródłem energii dla każdej komórki. Rozpadając się, uwalniają energię, która magazynowana jest w postaci cząsteczek ATP, które wykorzystywane są w wielu procesach życiowych komórki i całego organizmu. FUNKCJE WĘGLOWODANÓW Ochronna („śluz”) Lepka wydzielina (śluz) wydzielana przez różne gruczoły jest bogata w węglowodany i ich pochodne (na przykład glikoproteiny). Chronią przełyk, jelita, żołądek i oskrzela przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz wnikaniem szkodliwych bakterii i wirusów.

WĘGLOWODANY  C, O, H KOMPLEKS Mono–oligo(di)–polisacharydy Triozy (PVC, laktoza) Tetrozy Pentozy (ryboza, fruktoza, deoksyryboza) Heksozy (glukoza, galaktoza) Sacharoza (glukoza + fruktoza) Maltoza (glukoza + glukoza) ) Laktoza (glukoza + galaktoza) Skrobia Celuloza Glikogen Chityna Słodka rozpuszczalna krystalizuje przejście. przez membrany ŁATWO bez smaku rozpuszcza się krystalizuje przez membrany NIE w

 Alkohole (glicerolowe) kwasy tłuszczowe C, O, H + HYDROFOBOWE ROZPUSZCZONE W benzolinie, eterze, chloroformie 5-10%, w komórkach tłuszczowych do 90%  WŁAŚCIWOŚCI:  LIPIDY

FOSFOLIPIDY STEROIDY LIPOPROTEINY GLIKOLIPIDY TRÓJGLICERYDY LIPIDY WOSKOWE Rodzaje lipidów

TŁUSZCZE (stałe) OLEJE (płynne) TRÓJGLICERYDY Alkohol Gliceryna + kwasy tłuszczowe Alkohol + nienasycone (nasycone) kwasy tłuszczowe Rodzaje lipidów

FOSFOLIPIDY Glicerol + kwasy tłuszczowe + reszta kwasu fosforowego BŁONY KOMÓRKOWE Rodzaje lipidów

Estry wyższych kwasów tłuszczowych i jednowodorotlenowych alkoholi wielkocząsteczkowych WOSKI Zwierzęta roślinne Rodzaje lipidów

STEROIDY WITAMINY (K, E, D, A) HORMONY (nadnercza, płeć) Alkohol Cholesterol + kwasy tłuszczowe Rodzaje lipidów

LIPOPROTEINY GLIKOLIPIDY Lipidy + węglowodany Lipidy + białka Rodzaje lipidów Prawie wszystkie lipoproteiny powstają w wątrobie. Główną funkcją lipoprotein jest transport składników lipidowych do tkanek. Zlokalizowane są głównie na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, gdzie ich składniki węglowodanowe zaliczają się do innych węglowodanów powierzchniowych komórki. mogą uczestniczyć w interakcjach i kontaktach międzykomórkowych. Niektóre z nich to antygeny.

FUNKCJE PRZECHOWYWANIA LIPIDÓW

Wspomagająco-strukturalne FUNKCJE LIPIDÓW Lipidy biorą udział w budowie błon komórkowych wszystkich narządów i tkanek, powodując ich półprzepuszczalność, a także uczestniczą w tworzeniu wielu ważnych biologicznie związków.

FUNKCJE ENERGETYCZNE LIPIDÓW Lipidy stanowią 25-30% całej energii potrzebnej organizmowi. Podczas utlenienia 1 g tłuszczu uwalnia się 39,1 kJ energii Rozpuszczalne w tłuszczach witaminy K, E, D, A są koenzymami (częścią niebiałkową) enzymów Hormony katalityczne - steroidy (płeć, nadnercza) są w stanie zmieniają aktywność wielu enzymów, wzmacniając lub tłumiąc działanie enzymów i tym samym regulując przebieg procesów fizjologicznych w organizmie Regulacyjne (hormonalne)

FUNKCJE OCHRONNE LIPIDÓW Mechaniczne (absorpcja wstrząsów, warstwa tłuszczowa jamy brzusznej chroni narządy wewnętrzne przed uszkodzeniami) Termoregulacyjne (izolacja termiczna) - tłuszcz źle przewodzi ciepło i zimno. Izolacja elektryczna (osłonka mielinowa włókien nerwowych)

Źródło wody metabolicznej FUNKCJE LIPIDÓW Podczas rozkładu 1 kg tłuszczu wydziela się 1,1 kg wody

LIPIDY  C, O, H  alkohol (glicerol) kwasy tłuszczowe + HYDROFOBOWE 5-10%, w komórkach tłuszczowych do 90% TŁUSZCZE (stałe) OLEJE (płynne) FOSFOLIPIDY STEROIDY LIPOPROTEINY GLIKOLIPIDY - FUNKCJE - TRÓJGLICERYDY Alkohol gliceryna + tłuszcze kwasy Alkohol + nienasycone (nasycone) kwasy tłuszczowe Alkohol + nienasycone kwasy tłuszczowe Glicerol + kwasy tłuszczowe + reszta kwasu fosforowego Estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi jednowodorotlenowych WOSK Lipidy + węglowodany Lipidy + białka Alkohol cholesterol + kwasy tłuszczowe WITAMINY (A, D E, K) HORMONY (nadnercza, płeć) Wspomagająco-strukturalne Regulacyjne (hormonalne) Energia 39,1 kJ Katalityczne Magazynowanie Źródło wody metabolicznej Ochronne (termoregulacyjne) Benzyna, eter, chloroform

Spójrz na rysunek 15. Jakie właściwości mają tłuszcz, olej i cukier? Jakie znaczenie mają te substancje dla organizmów?

Istoty żywe zawierają substancje organiczne. Różnią się składem, właściwościami i funkcjami biologicznymi, a ich masa cząsteczkowa wynosi od 30 do kilku tysięcy jednostek. Substancje organiczne o niskiej masie cząsteczkowej składają się z jednej jednostki strukturalnej, natomiast związki o dużej masie cząsteczkowej mogą zawierać od kilku jednostek do tysięcy jednostek strukturalnych. Takie substancje nazywane są polimerami (greckie polimery - liczne), a ich jednostki strukturalne nazywane są monomerami (jeden).

Substancje organiczne zwane lipidami obejmują tłuszcze, oleje, fosfolipidy i woski (ryc. 15). W zależności od rodzaju komórki zawartość lipidów waha się od 5% do 90%, np. w komórkach tkanki tłuszczowej. Lipidy są nierozpuszczalne w wodzie, to znaczy są hydrofobowe. Fosfolipidy, w przeciwieństwie do tłuszczu i oleju, zawierają resztę kwasu fosforowego, który jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Dlatego fosfolipidy mają podwójne właściwości - hydrofilowo-hydrofobowe.

Ryż. 15. Lipidy: 1 - schemat budowy cząsteczki tłuszczu; 2 - schemat budowy cząsteczki fosfolipidów

Główną funkcją lipidów w organizmach żywych jest energia. Podczas utleniania 1 g tłuszczu uwalniane jest 38,9 kJ energii. Tłuszcze i oleje są rezerwowymi składnikami odżywczymi w komórkach roślin (ryc. 16) i zwierząt, źródłem wody w organizmie, która powstaje podczas ich rozkładu. Kolejną, nie mniej ważną funkcją lipidów jest budowa. Fosfolipidy są częścią błon komórkowych. Pszczoły używają wosku do budowy plastrów miodu.

Ryż. 16. Nasiona słonecznika są bogate w olej

Lipidy pełnią także funkcję ochronną i termoregulacyjną. Podskórna warstwa tłuszczu u wielu ssaków chroni je przed hipotermią i uszkodzeniem narządów wewnętrznych na skutek stresu mechanicznego (ryc. 17). Woskowa powłoka na liściach niektórych roślin, np. igieł świerkowych i sosnowych, zapobiega nadmiernemu parowaniu, ekspozycji na niskie temperatury i światło słoneczne. Kolejną ważną funkcją lipidów jest funkcja regulacyjna. Hormon nadnerczy (kortyzon) i hormony płciowe (testosteron i estradiol) to lipidy. Niektóre lipidy są składnikami witamin D i E.

Ryż. 17. Wieloryb ma grubą podskórną warstwę tłuszczu

Substancje słodkie lub cukropodobne - węglowodany - mają ogólny wzór. W komórkach zwierzęcych zawartość węglowodanów waha się od 1 do 3% (w komórkach wątroby zwierzęcej do 5%). Aż 90% węglowodanów znajduje się w komórkach roślinnych, gdzie stanowią główny materiał budulcowy i rezerwowy składnik odżywczy (ryc. 18, 19).

Ryż. 18. Winogrona są bogate w glukozę

Ryż. 19. Skrobia magazynowana jest w organach roślin, np. w bulwach ziemniaka

Wszystkie węglowodany dzielą się na monosacharydy i polisacharydy (ryc. 20). Monosacharydy obejmują na przykład glukozę i rybozę. Są to bezbarwne, krystaliczne substancje, dobrze rozpuszczalne w wodzie i o słodkim smaku. Polisacharydy to polimery o dużej masie cząsteczkowej, których monomery są powtarzalnymi jednostkami, najczęściej cząsteczkami glukozy. Polisacharydy obejmują skrobię, glikogen i celulozę. W przeciwieństwie do monosacharydów, polisacharydy nie mają słodkiego smaku i są słabo lub całkowicie nierozpuszczalne w wodzie.

Ryż. 20. Węglowodany: 1 - schemat budowy cząsteczki glukozy; 2 - schemat budowy cząsteczki celulozy; Ryc. 3 - schemat budowy cząsteczki skrobi

W organizmie węglowodany pełnią głównie funkcje budulcowe i energetyczne. Ściana komórkowa komórek roślinnych zbudowana jest z celulozy. Pod względem masy całkowitej w przyrodzie żywej Ziemi zajmuje pierwsze miejsce wśród związków organicznych. Chityna polisacharydowa jest częścią skóry stawonogów i ścian komórkowych grzybów.

Skrobia i glikogen stanowią składniki odżywcze magazynujące komórki. Skrobia jest syntetyzowana i magazynowana w komórkach roślinnych, natomiast glikogen jest syntetyzowany w komórkach zwierzęcych, zwłaszcza w wątrobie. Węglowodany te, wraz z glukozą, pełnią także w organizmie funkcję energetyczną. Podczas utleniania 1 g węglowodanów uwalniane jest 17,6 kJ energii. Ilość ciepła wytworzonego w tym przypadku jest mniejsza niż podczas utleniania tłuszczów. Jednakże węglowodany są rozkładane i wchłaniane przez organizm szybciej niż tłuszcze. Na przykład komórki tkanki nerwowej wykorzystują glukozę jako główne źródło energii.

Ćwiczenia w oparciu o przerabiany materiał

Co to jest polimer i monomer? Jakie organiczne substancje żywe zalicza się do polimerów?
Dlaczego tłuszcze mają właściwości hydrofobowe? Porównaj ich rozpuszczalność z fosfolipidami. Co wyjaśnia różnice?
Morsy, foki i inne zwierzęta północy gromadzą w swoich ciałach grubą warstwę tłuszczu podskórnego. Jakie funkcje pełni w organizmie tych zwierząt?
Które węglowodany dzielimy na monosacharydy i polisacharydy? Jakie funkcje pełnią w organizmach?

Charakterystyka węglowodanów.

Oprócz substancji nieorganicznych w komórce znajdują się także substancje organiczne: białka, węglowodany, lipidy, kwasy nukleinowe i substancje organiczne o niskiej masie cząsteczkowej.

Białka 10-20% Woda 75-85%

Tłuszcze 1-5% Substancje nieorganiczne 1,0-1,5%

Węglowodany 0,2-2,0%

Kwasy nukleinowe 1-2%

Substancje organiczne o niskiej masie cząsteczkowej - 0,1-0,5%

Substancje organiczne należą do grupy polimerów. Istnieją polimery regularne i polimery nieregularne. Ważne miejsce wśród nich zajmują węglowodany, czyli związki zawierające atomy węgla, tlenu i wodoru. Ich ogólny wzór to C m (H 2 O) n, dzielą się na węglowodany proste i złożone.

Węglowodany proste nazywane są monosacharydami. W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce wyróżnia się monosacharydy: triozy (3C), tetrozy (4C), pentozy (5C), heksozy (6C), heptozy (7C). W przyrodzie najbardziej rozpowszechnione są pentozy i heksozy. Najważniejszymi pentozami są deoksyryboza i ryboza, które są częścią DNA, RNA i ATP; Spośród heksoz najpowszechniejsze są glukoza, fruktoza i galaktoza (wzór ogólny C 6 H 12 O 6).

Monosacharydy mogą występować w postaci izomerów a i b. Grupa hydroksylowa przy pierwszym atomie węgla może znajdować się zarówno poniżej płaszczyzny pierścienia (izomer a), jak i powyżej niej (izomer b). Cząsteczki skrobi składają się z reszt a-glukozy, celuloza - z reszt b-glukozy.

Deoksyryboza (C 5 H 10 O 4) różni się od rybozy (C 5 H 10 O 5) tym, że ma atom wodoru przy drugim atomie węgla, a nie grupę hydroksylową, jak ryboza.

Węglowodany złożone to takie, których cząsteczki rozkładają się podczas hydrolizy, tworząc węglowodany proste. Węglowodany złożone obejmują oligosacharydy i polisacharydy.

Oligosacharydy to złożone węglowodany zawierające od 2 do 10 reszt monosacharydowych. W zależności od liczby reszt monosacharydowych zawartych w cząsteczkach oligosacharydów rozróżnia się disacharydy, trisacharydy itp. Najbardziej rozpowszechnione w przyrodzie są disacharydy, których cząsteczki tworzą dwie reszty monosacharydowe - maltoza, składająca się z dwóch reszt a-glukozy, cukier mleczny - laktoza i cukier buraczany (lub trzcinowy). Występują w przyrodzie w postaci wolnej lub jako część polisacharydów.

Polisacharydy powstają w wyniku reakcji polikondensacji.

Najważniejszymi polisacharydami są skrobia, glikogen, celuloza, chityna, mureina. Skrobia jest głównym węglowodanem rezerwowym u roślin, glikogenem u zwierząt i ludzi. Celuloza jest głównym węglowodanem strukturalnym ścian komórkowych roślin, jest nierozpuszczalna w wodzie i jest liniowym polimerem b-glukozy.

Właściwości monosacharydów i oligosacharydów obejmują ich rozpuszczalność w wodzie i słodki smak. Wraz ze wzrostem liczby jednostek monomeru rozpuszczalność maleje i zanika słodki smak; polisacharydy są nierozpuszczalne w wodzie.

Funkcje. Najważniejszą funkcją węglowodanów jest energia , węglowodany są głównym źródłem energii w organizmie zwierzęcia. Podczas rozkładu 1 g węglowodanów uwalniane jest 17,6 kJ wody metabolicznej i CO2.

Składowanie funkcja ta wyraża się w akumulacji skrobi przez komórki roślinne i glikogenu przez komórki zwierzęce, które pełnią rolę źródeł glukozy, łatwo ją uwalniając w razie potrzeby.

Strukturalny funkcjonować. Węglowodany wchodzą w skład błon komórkowych i ścian komórkowych (celuloza wchodzi w skład ściany komórkowej roślin, skorupa stawonogów zbudowana jest z chityny, różne oligo- i polisacharydy tworzą ścianę komórkową bakterii).

Łącząc się z lipidami i białkami, tworzą glikolipidy I glikoproteiny .

Ryboza i dezoksyryboza są częścią monomerów nukleotydowych .

Ochronny funkcjonować. Śluz wydzielany przez różne gruczoły jest bogaty w węglowodany i ich pochodne (na przykład glikoproteiny). Chronią przełyk, jelita, żołądek, oskrzela przed uszkodzeniami mechanicznymi, zapobiegają przedostawaniu się bakterii i wirusów do organizmu. Heparyna zapobiega krzepnięciu krwi u zwierząt i ludzi.

Charakterystyka lipidów.

Lipidy to grupa związków organicznych, które nie mają jednej cechy chemicznej. Łączy je to, że są nierozpuszczalne w wodzie, ale dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych (eter, chloroform, benzyna). Zawarty we wszystkich komórkach zwierząt i roślin. Zawartość lipidów w komórkach wynosi 5-15% suchej masy, ale w tkance tłuszczowej może czasami sięgać 90%.

W zależności od cech strukturalnych cząsteczek wyróżnia się lipidy proste i złożone. Do lipidów prostych zaliczają się tłuszcze. Są częścią ludzkiego ciała, zwierząt, roślin, drobnoustrojów i niektórych wirusów. Zawartość tłuszczu w obiektach biologicznych, tkankach i narządach może sięgać 90%.

Tłuszcze (trójglicerydy)- są to estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholu trójwodorotlenowego - gliceryny.

Są to najczęstsze lipidy występujące w przyrodzie. W trójglicerydach odkryto ponad 500 kwasów tłuszczowych, których cząsteczki mają podobną budowę. Kwasy tłuszczowe mają to samo zgrupowanie dla wszystkich kwasów – grupę karboksylową (–COOH) i rodnik, którym się od siebie różnią. Grupa karboksylowa tworzy główną grupę kwasu tłuszczowego. Jest polarny, a zatem hydrofilowy. Rodnik to ogon węglowodorowy, który różni się w różnych kwasach tłuszczowych liczbą grup –CH2. Jest niepolarny i dlatego hydrofobowy. Kiedy tworzy się cząsteczka triglicerydu, każda z trzech grup hydroksylowych (-OH) glicerolu ulega reakcji kondensacji z kwasem tłuszczowym, tworząc trzy wiązania estrowe, dlatego powstały związek nazywa się estrem. Właściwości fizyczne zależą od składu ich cząsteczek. Jeśli w trójglicerydach dominują nasycone kwasy tłuszczowe, to są one stałe (tłuszcze), jeśli nienasycone, są płynne (oleje). Gęstość tłuszczów jest mniejsza niż wody, więc w wodzie unoszą się i znajdują na powierzchni.

Woski- grupa prostych lipidów, będących estrami wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi o wyższej masie cząsteczkowej.

Fosfolipidy- estry alkoholi wielowodorotlenowych z wyższymi kwasami tłuszczowymi zawierającymi resztę kwasu fosforowego. Z reguły cząsteczka fosfolipidu zawiera dwie wyższe reszty kwasu tłuszczowego i jedną resztę kwasu fosforowego. Obecny we wszystkich komórkach istot żywych, uczestniczący głównie w tworzeniu błon komórkowych.

Glikolipidy- są to substancje powstałe w wyniku połączenia lipidów z węglowodanami. Zlokalizowane są głównie na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, gdzie ich składniki węglowodanowe zaliczają się do innych węglowodanów powierzchniowych komórki.

Steroidy - cholesterol szeroko rozpowszechniony w tkankach zwierzęcych, estradiol i testosteron - odpowiednio żeńskie i męskie hormony płciowe; terpeny – olejki eteryczne, od których zależy zapach roślin; gibereliny – substancje wzrostowe roślin; niektóre pigmenty (chlorofil, bilirubina) i witaminy (A, D, E, K).

Funkcje lipidów. Główną funkcją lipidów jest energia. Podczas rozkładu 1 g tłuszczów na CO2 i H2O uwalnia się 38,9 kJ. Strukturalny - lipidy biorą udział w tworzeniu błon komórkowych. Błony zawierają fosfolipidy, glikolipidy i lipoproteiny. Funkcja magazynowania – tłuszcze są substancją rezerwową u zwierząt i roślin. Jest to szczególnie ważne w przypadku zwierząt, które hibernują w zimnych porach roku lub odbywają długie wędrówki przez obszary, gdzie nie ma źródeł pożywienia (wielbłądy na pustyni). Nasiona wielu roślin zawierają tłuszcz niezbędny do dostarczenia energii rozwijającej się roślinie. Termoregulacyjne - są dobrymi izolatorami termicznymi ze względu na słabą przewodność cieplną. Ochronno-mechaniczny - chroni ciało przed wpływami mechanicznymi. Funkcja katalityczna jest związana z witaminami rozpuszczalnymi w tłuszczach (A, D, E, K). Same witaminy nie mają działania katalitycznego, są natomiast częścią wielu enzymów i bez nich enzymy te nie mogą pełnić swoich funkcji. Metaboliczne źródło wody – jednym z produktów utleniania tłuszczów jest woda. Ta metaboliczna woda jest bardzo ważna dla mieszkańców pustyni. Zatem tłuszcz wypełniający garb wielbłąda służy nie tylko jako rezerwowe źródło energii, ale także jako źródło wody (po utlenieniu 1 kg tłuszczu uwalnia się 1,1 kg wody). I wreszcie rezerwy tłuszczu zwiększają pływalność zwierząt wodnych.

Węglowodany- związki organiczne, których skład w większości przypadków wyraża się wzorem ogólnym C N(H2O) M (N I M≥ 4). Węglowodany dzielą się na monosacharydy, oligosacharydy i polisacharydy.

Monosacharydy- węglowodany proste, w zależności od liczby atomów węgla, dzielą się na triozy (3), tetrozy (4), pentozy (5), heksozy (6) i heptozy (7 atomów). Najczęściej spotykane są pentozy i heksozy. Właściwości monosacharydów- łatwo rozpuszcza się w wodzie, krystalizuje, ma słodki smak i może występować w postaci α- lub β-izomerów.

Ryboza i dezoksyryboza należą do grupy pentoz, wchodzą w skład nukleotydów RNA i DNA, trifosforanów rybonukleozydów i trifosforanów deoksyrybonukleozydów itp. Deoksyryboza (C 5 H 10 O 4) różni się od rybozy (C 5 H 10 O 5) tym, że ma drugi atom węgla ma atom wodoru, a nie grupę hydroksylową, taką jak ryboza.

Glukoza to:

jeden z najpowszechniejszych monosacharydów,
najważniejsze źródło energii do wszelkiego rodzaju pracy zachodzącej w komórce (energia ta uwalniana jest podczas utleniania glukozy podczas oddychania),
monomer wielu oligosacharydów i polisacharydów,
niezbędny składnik krwi.

Sacharoza, cukier trzcinowy lub buraczany, jest disacharydem składającym się z reszt glukozy i fruktozy. Zawarty w tkankach roślinnych. Jest produktem spożywczym (nazwa zwyczajowa - cukier). W przemyśle sacharozę produkuje się z trzciny cukrowej (łodygi zawierają 10-18%) lub buraków cukrowych (warzywa okopowe zawierają do 20% sacharozy).

Maltoza lub cukier słodowy, jest disacharydem składającym się z dwóch reszt glukozy. Obecny w kiełkujących nasionach zbóż.

Laktoza, czyli cukier mleczny, jest disacharydem składającym się z reszt glukozy i galaktozy. Obecny w mleku wszystkich ssaków (2-8,5%).

Polisacharydy to węglowodany powstałe w wyniku reakcji polikondensacji wielu (kilkudziesięciu lub więcej) cząsteczek monosacharydów. Właściwości polisacharydów— nie rozpuszczają się lub słabo rozpuszczają się w wodzie, nie tworzą wyraźnie ukształtowanych kryształów i nie mają słodkiego smaku.

Skrobia(C6H10O5) N- polimer, którego monomerem jest α-glukoza. Łańcuchy polimeru skrobi zawierają regiony rozgałęzione (amylopektyna, wiązania 1,6-glikozydowe) i nierozgałęzione (amyloza, wiązania 1,4-glikozydowe). Skrobia jest głównym węglowodanem rezerwowym roślin, jest jednym z produktów fotosyntezy i gromadzi się w nasionach, bulwach, kłączach i cebulach. Zawartość skrobi w ziarnach ryżu wynosi do 86%, pszenicy do 75%, kukurydzy do 72%, a bulwach ziemniaka do 25%. Skrobia jest głównym węglowodanemżywność dla ludzi (enzym trawienny - amylaza).

(C6H10O5) N- polimer, którego monomerem jest β-glukoza. Łańcuchy polimeru celulozowego nie rozgałęziają się (wiązania β-1,4-glikozydowe). Główny polisacharyd strukturalny ścian komórkowych roślin. Zawartość celulozy w drewnie wynosi do 50%, we włóknach nasion bawełny - do 98%. Celuloza nie jest rozkładana przez ludzkie soki trawienne, ponieważ brakuje mu enzymu celulazy, który rozrywa wiązania pomiędzy β-glukozami.

Inulina- polimer, którego monomerem jest fruktoza. Węglowodany rezerwowe roślin z rodziny astrowatych.

Glikolipidy- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia węglowodanów i lipidów.

Glikoproteiny- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia węglowodanów i białek.

Funkcje węglowodanów

Struktura i funkcje lipidów

Proste lipidy Najczęściej reprezentowane są przez estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholu trójwodorotlenowego, glicerynę – trójglicerydy. Kwas tłuszczowy mają: 1) grupę taką samą dla wszystkich kwasów – grupę karboksylową (-COOH) oraz 2) rodnik, którym się od siebie różnią. Rodnik jest łańcuchem o różnej liczbie (od 14 do 22) grup -CH2-. Czasami rodnik kwasu tłuszczowego zawiera jedno lub więcej wiązań podwójnych (-CH=CH-), np kwas tłuszczowy nazywany jest nienasyconym. Jeśli kwas tłuszczowy nie ma podwójnych wiązań, nazywa się go bogaty. Kiedy tworzy się trigliceryd, każda z trzech grup hydroksylowych glicerolu ulega reakcji kondensacji z kwasem tłuszczowym, tworząc trzy wiązania estrowe.

1 - trójgliceryd; 2 - wiązanie estrowe; 3 - nienasycony kwas tłuszczowy;
4 — główka hydrofilowa; 5 - ogon hydrofobowy.

Gęstość trójglicerydów jest mniejsza niż wody, dlatego unoszą się one w wodzie i osadzają się na jej powierzchni.

Do lipidów prostych zaliczają się także: woski- estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi o dużej masie cząsteczkowej (zwykle o parzystej liczbie atomów węgla).

Złożone lipidy. Należą do nich fosfolipidy, glikolipidy, lipoproteiny itp.

Fosfolipidy- triglicerydy, w których jedna reszta kwasu tłuszczowego jest zastąpiona resztą kwasu fosforowego. Weź udział w tworzeniu błon komórkowych.

Glikolipidy- patrz wyżej.

Lipoproteiny- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia lipidów i białek.

Funkcje lipidów

Funkcjonować	Przykłady i wyjaśnienia
Energia	Główna funkcja trójglicerydów. Podczas rozkładu 1 g lipidów uwalniane jest 38,9 kJ.
Strukturalny	Fosfolipidy, glikolipidy i lipoproteiny biorą udział w tworzeniu błon komórkowych.
Składowanie	Tłuszcze i oleje są rezerwowymi składnikami odżywczymi zwierząt i roślin. Ważne dla zwierząt, które hibernują w zimnych porach roku lub odbywają długie wędrówki przez obszary, gdzie nie ma źródeł pożywienia. Oleje z nasion roślin są niezbędne, aby zapewnić sadzonce energię.
Ochronny	Warstwy tłuszczu i kapsułek tłuszczowych zapewniają amortyzację narządów wewnętrznych. Warstwy wosku stosowane są jako wodoodporna powłoka na roślinach i zwierzętach.
Izolacja cieplna	Podskórna tkanka tłuszczowa zapobiega odpływowi ciepła do otaczającej przestrzeni. Ważne dla ssaków wodnych lub ssaków żyjących w zimnym klimacie.
Regulacyjne	Gibereliny regulują wzrost roślin. Hormon płciowy testosteron jest odpowiedzialny za rozwój wtórnych cech płciowych u mężczyzn. Hormon płciowy estrogen jest odpowiedzialny za rozwój drugorzędowych cech płciowych kobiet i reguluje cykl menstruacyjny. Mineralokortykoidy (aldosteron itp.) kontrolują metabolizm wody i soli. Glukokortykoidy (kortyzol itp.) biorą udział w regulacji metabolizmu węglowodanów i białek.
Metaboliczne źródło wody	Podczas utleniania 1 kg tłuszczu uwalnia się 1,1 kg wody. Ważne dla mieszkańców pustyni.
Katalityczny	Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach A, D, E, K są kofaktorami enzymów, tj. Same witaminy nie mają działania katalitycznego, ale bez nich enzymy nie mogą spełniać swoich funkcji.

Iść do wykłady nr 1"Wstęp. Elementy chemiczne komórki. Woda i inne związki nieorganiczne”

Iść do wykłady nr 3„Budowa i funkcje białek. Enzymy”