Kaj so ogljikovi hidrati in lipidi. Struktura in delovanje ogljikovih hidratov in lipidov. Zgradba, primeri in funkcije ogljikovih hidratov
Če želite uporabiti predogled predstavitev, si ustvarite Google Račun (račun) in se prijavite vanj: https://accounts.google.com
Napisi diapozitivov:
Ogljikovi hidrati. Lipidi Kemična sestava celic Luzganova I.N., učiteljica biologije Srednja šola MBOU po imenu A.M. Gorky, Karachev
Cilji lekcije: Ugotoviti, katere procese, ki so kvalitativni preskok iz nežive narave v živo, znanstveniki raziskujejo na molekularni ravni. In spoznajte sestavo, strukturo in delovanje ogljikovih hidratov, lipidov
SNOVI v telesu ANORGANSKE ORGANSKE spojine Ioni Male molekule Makromolekule (biopolimeri) Voda Soli, kisline itd. Anioni Kationi Monosaharidi Aminokisline Nukleotidi Lipidi Drugi polisaharidi Beljakovine Nukleinske kisline
Organske snovi To so kemične spojine, ki vsebujejo ogljikove atome. Značilno samo za žive organizme Organske snovi maščobe beljakovine ogljikovi hidrati (lipidi) nukleinske kisline
Biopolimeri Velike organske spojine imenujemo makromolekule. Makromolekule so sestavljene iz ponavljajočih se, strukturno podobnih nizkomolekularnih spojin, ki so povezane s kovalentno vezjo – MONOMERI. Makromolekula, tvorjena iz monomerov, se imenuje POLIMER.
Organske spojine, ki sestavljajo žive celice, se imenujejo BIOPOLIMERI. BIOPOLIMERI so linearne ali razvejene verige, ki vsebujejo veliko monomernih enot. Biopolimeri
Biopolimeri POLIMERI HOMOPOLIMERI HETEROPOLIMERI so predstavljeni z eno vrsto monomerov (A - A - A - A ...) so predstavljeni z več različnimi monomeri (A - B - C - A - D ...) REDNA NEPRAVILNA skupina monomerov se periodično ponavlja ... 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 ... ni očitne ponovljivosti monomerov ... A-B-A-A-B-A-B-B-B-A ... A-B-C-B-B-A-C-A
Lastnosti biopolimerov Biopolimeri Število, sestava, vrstni red monomerov Gradnja številnih variant molekul Osnova raznolikosti življenja na planetu
Kemična sestava Vsebina v celici Struktura (struktura) Lastnosti Funkcije Biopolimeri LASTNOSTI NAČRTA:
Organske snovi Organske snovi maščobe beljakovine ogljikovi hidrati (lipidi) nukleinske kisline Med seboj povezani atomi ogljika tvorijo različne strukture – hrbtenico molekul organskih snovi:
OGLJIKOVI HIDRATI Celice C, O, H C n (H 2 O) n P - 70-90 % F - 1-2 % suhe mase 1-2 % C 5 H 10 O 5 C 3 H 6 O 3 C 6 H 12 О 6 С 4 Н 8 О 4 Nastane iz vode (Н 2 О) in ogljikovega dioksida (СО 2) med fotosintezo v kloroplastih zelenih rastlin
Mono - Oligo (di) - Poli - C A X A R I D S C 3 Trioze (PVC, mleko to-to) C 4 Tetroze C 5 Pentoze (riboza, fruktoza, deoksiriboza) C 6 Heksoze (glukoza, galaktoza) Saharoza (glukoza + fruktoza (fruktoza) + glukoza) Laktoza (glukoza + galaktoza) Škrob Celuloza Glikogen Hitin (M) (M + M) (M + M +… + M) OGLJIKOVI HIDRATI ENOSTAVNI KOMPLEKS Vsi ogljikovi hidrati imajo karbonilno skupino:
Linearna oblika Fruktoza Glucoza MONOSAHARIDI: Lastnosti: Brezbarven, sladek, topen, kristalizira, lahko prehaja skozi membrane Molekule monosaharidov so linearne verige ogljikovih atomov. Ciklična oblika v raztopini Ciklična oblika Linearna oblika Ciklična oblika Galaktoza So pomemben vir energije za vsako celico
Riboza Deoksiriboza MONOSAHARIDI: Lastnosti: Brezbarven, sladek, topen, kristalizira, Zlahka prehaja skozi membrane Molekule monosaharidov so linearne verige ogljikovih atomov. V raztopinah prevzamejo ciklično obliko So del nukleinskih kislin
Brezbarvni sladko topni DISAHARIDI: Sladkor (glukoza + fruktoza) Slad (glukoza + glukoza) Laktoza (glukoza + galaktoza) Lastnosti:
POLISAHARIDI: Molekule celuloze imajo linearno (nerazvejano) strukturo, zaradi katere celuloza zlahka tvori vlakna. Je netopen v vodi in nima sladkega okusa. Iz njega so zgrajene stene rastlinskih celic. Opravlja podporno in zaščitno funkcijo.
POLISAHARIDI: Škrob se odlaga v obliki vključkov in služi kot rezervna energijska snov rastlinske celice
POLISAHARIDI: Glikogen A je sestavljena iz približno 30.000 ostankov glukoze. Po strukturi je podoben škrobu, vendar je bolj razvejan in se bolje raztopi v vodi. Odlaga se v obliki vključkov in služi kot rezervna energijska snov živalske celice.
POLISAHARIDI: Hitin Organska snov iz skupine polisaharidov, ki tvori zunanjo trdo ovojnico in skelet členonožcev, gliv in bakterij ter vstopa v celične membrane (C 8 H 13 O 5 N)
Gradbena lupina iz celuloze v rastlinskih celicah, hitin v okostju žuželk in v celični steni gliv zagotavljajo celicam in organizmom moč, elastičnost in zaščito pred velikimi izgubami vlage. FUNKCIJE Ogljikovih hidratov
Strukturni monosladkor se lahko kombinira z maščobami, beljakovinami in drugimi snovmi. Na primer, riboza je del vseh molekul RNK, deoksiriboza pa del DNK. FUNKCIJE Ogljikovih hidratov
Skladiščenje Mono- in oligosaharidi se zaradi svoje topnosti v celici hitro absorbirajo, zlahka migrirajo po telesu in zato niso primerni za dolgotrajno shranjevanje. Vlogo shranjevanja energije imajo ogromne v vodi netopne molekule polisaharidov. Rastline imajo škrob, živali in glive pa glikogen. FUNKCIJE OGLJIKOVIH HIDRATOV Glikogen v jetrnih celicah
Transport V rastlinah služi saharoza kot topen rezervni saharid in transportna oblika, ki se zlahka prenaša po rastlini. Signal Obstajajo sladkorni polimeri, ki so del celičnih membran; zagotavljajo interakcijo celic iste vrste, prepoznavanje med seboj s strani celic. (Če se ločene jetrne celice pomešajo z ledvičnimi celicami, se bodo zaradi interakcije iste vrste celic neodvisno razpršile v dve skupini: ledvične celice se bodo združile v eno skupino, jetrne celice pa v drugo). FUNKCIJE Ogljikovih hidratov
Energetski (17,6 kJ) Mono - in oligosaharidi so pomemben vir energije za vsako celico. Z cepljenjem sproščajo energijo, ki je shranjena v obliki molekul ATP, ki se uporabljajo v številnih vitalnih procesih celice in celotnega organizma. FUNKCIJE OGLJIKOVIH HIDRATOV Zaščitni (»sluz«) Viskozni izločki (sluz), ki jih izločajo različne žleze, so bogate z ogljikovimi hidrati in njihovimi derivati (npr. glikoproteini). Ščitijo požiralnik, črevesje, želodec, bronhije pred mehanskimi poškodbami, prodiranjem škodljivih bakterij in virusov.
Ogljikovi hidrati С, О, Н KOMPLEKS Mono - Oligo (di) - Poli– S A X A R I D S Trioze (PVC, mleko to-ta) Tetroze Pentoze (riboza, fruktoza, deoksiriboza) Heksoze (glukoza, galaktoza) Maloza (glukoza) saharoza (glukoza) glukoza + glukoza) Laktoza (glukoza + galaktoza) Škrob Celuloza Glikogen Hitin sladko topen kristaliziran prehod. skozi membrane LAHKO brez okusa raztopi kristalizirati skozi skozi membrane NE pri
С, О, Н alkohol (glicerin) maščobne kisline + HIDROFOBNA RAZSTOPA V BENCINU, ETRU, KLOROFORMU 5-10%, v maščobnih celicah do 90% LASTNOSTI: LIPIDI
FOSFOLIPIDI STEROIDI LIPOPROTEINI GLIKOLIPIDI VOSEK TRIGLICERIDI LIPIDI Vrste lipidov
MAŠČOBE (trdne) OLJA (tekoče) TRIGLICERIDI Alkohol glicerin + maščobne kisline Alkohol + nenasičene (nasičene) maščobne kisline Vrste lipidov
FOSFOLIPIDI Glicerin + maščobne kisline + ostanek fosforne kisline CELIČNE MEMBRANE Vrste lipidov
Estri višjih maščobnih kislin in monohidričnih visokomolekularnih alkoholov VOSEK Rastlina Živali Vrste lipidov
STEROIDI VITAMINI (K, E, D, A) HORMONI (nadledvičnice, spol) Alkohol holesterol + maščobne kisline Vrste lipidov
LIPOPROTEINI GLIKOLIPIDI Lipidi + ogljikovi hidrati Lipidi + beljakovine Vrste lipidov Skoraj vsi lipoproteini nastajajo v jetrih. Glavna funkcija lipoproteinov je transport lipidov v tkiva. Lokalizirani so predvsem na zunanji površini plazemske membrane, kjer so njihove ogljikove hidrate med drugimi ogljikovimi hidrati na celični površini. lahko sodelujejo v medceličnih interakcijah in stikih. Nekateri od njih so antigeni.
FUNKCIJE LIPIDI Shranjevanje
PODPORNO-STRUKTURNE FUNKCIJE LIPIDOV Lipidi sodelujejo pri gradnji celičnih membran vseh organov in tkiv, povzročajo njihovo polprepustnost, sodelujejo pri tvorbi številnih biološko pomembnih spojin.
Energijske FUNKCIJE LIPIDOV Lipidi predstavljajo 25-30 % vse energije, ki jo telo potrebuje. Pri oksidaciji 1 g maščobe se sprosti 39,1 kJ energije. V maščobi topni vitamini K, E, D, A so koencimi (nebeljakovinski del) encimov. Katalitski hormoni – steroidi (spol, nadledvične žleze) se lahko spremenijo. aktivnost številnih encimov, ki krepijo ali zavirajo delovanje encimov in s tem uravnavajo potek fizioloških procesov v telesu. Regulatorni (hormonski)
Zaščitne FUNKCIJE LIPIDOV Mehanske (absorpcija udarcev, maščobna plast trebušne votline ščiti notranje organe pred poškodbami) Termoregulacijska (toplotno izolacijska) - maščoba slabo prevaja toploto in mraz. Električna izolacija (mielinska ovojnica živčnih vlaken)
Vir presnovne vode FUNKCIJE LIPIDI Ko se 1 kg maščobe razgradi, se sprosti 1,1 kg vode
LIPIDI С, О, Н alkohol (glicerol) maščobne kisline + HIDROFOBNE 5-10%, v maščobnih celicah do 90% MAŠČOB (trdna) OLJA (tekoče) FOSFO-LIPIDI STEROIDI LIPOPROTEINI GLIKOLIPIDI-FUNKCIJE AlcoLIPIDI-FUNKCIJE + nenasičene (nasičene) maščobne kisline Alkohol + nenasičene maščobne kisline Glicerin + maščobne kisline + ostanek fosforne kisline Estri višjih maščobnih kislin in enovodni visokomolekularni alkoholi VOSEK Lipidi + ogljikovi hidrati Lipidi + beljakovine Alkohol holesterol + maščobne kisline (A, E, KITAMINI) HORMONI (nadledvične žleze, spol) Podporno-strukturni Regulacijski (hormonski) Energetski 39,1 kJ Katalitski Rezervirano Presnovni vodni vir Zaščitni (termoregulacijski) Bencin, eter, kloroform
Masni delež ogljikovih hidratov v živi naravi je večji od deleža drugih organskih spojin. V celicah živali in gliv so ogljikovi hidrati v neznatni količini (približno 1% suhe mase, v jetrnih in mišičnih celicah - do 5%), v rastlinskih celicah pa je njihova vsebnost veliko višja (60-90%). . Ogljikovi hidrati nastajajo predvsem kot posledica fotosinteze. Heterotrofni organizmi pridobivajo ogljikove hidrate iz hrane ali jih sintetizirajo iz drugih organskih spojin (maščobe, aminokisline itd.).
Ogljikovi hidrati so organske spojine, v katerih razmerje med ogljikom in kisikom v osnovi ustreza formuli (CH 2 O) n, kjer je n = 3 ali več. Vendar pa obstajajo ogljikovi hidrati, pri katerih je to razmerje nekoliko drugačno, nekateri pa vsebujejo atome dušika, fosforja ali žvepla.
Ogljikovi hidrati vključujejo monosaharide, oligosaharide in polisaharide.
Monosaharidi so zelo topni v snoveh in imajo sladek okus. Razmislimo o strukturi monosaharidov na primeru glukoze. Njegova molekulska formula je C 6 H 12 0 6.
Molekula glukoze
Monosaharidi so razvrščeni po številu ogljikovih atomov v njihovih molekulah. Za prostoživeče živali sta najpomembnejši pentoza (spojine s petimi ogljikovimi atomi) in heksoza (spojine s šestimi ogljikovimi atomi). Poleg glukoze sta pogosti heksozi fruktoza in galaktoza. Od pentoz sta razširjeni riboza in deoksiriboza, katerih ostanki so del monomerov nukleinskih kislin. Monosaharidi se lahko kombinirajo med seboj z uporabo -OH skupin. V tem primeru nastane med dvema ostankoma monosaharidov preko atoma kisika (-O-).
Diagram tvorbe polisaharidov na primeru celuloze (fragment molekule) Oligosaharidi in polisaharidi so sestavljeni iz monosaharidnih ostankov. Oligosaharidi so polimerni ogljikovi hidrati, v katerih je od 2 do 10 monosaharidnih enot povezanih s kovalentnimi vezmi. Na primer, disaharide tvorita dva monosaharidna ostanka. V naravi so razširjeni naslednji disaharidi: navadni prehrambeni sladkor - saharoza (sestavljen iz ostankov glukoze in fruktoze) in mlečni sladkor - laktoza (sestavljen iz ostankov glukoze in galaktoze).
Zaradi interakcije monosaharidov lahko nastanejo verige sto in tisoč ostankov - polisaharidov. Te spojine so slabo topne v vodi in nimajo sladkega okusa. V naravi so običajni polisaharidi, ki nastanejo iz ostankov glukoze, celuloza, glikogen in škrob. Drugi naravni polisaharid, hitin, je sestavljen iz derivatov glukoze, ki vsebujejo dušik.
Funkcije ogljikovih hidratov so precej raznolike. Energijska funkcija je posledica dejstva, da se zaradi popolne razgradnje 1 g ogljikovih hidratov sprosti 17,6 kJ energije. Del te energije zagotavlja delovanje telesa, del pa se sprošča v obliki toplote. Največja količina energije se sprosti kot posledica oksidacije ogljikovih hidratov s kisikom, v drugih primerih pa lahko pride do razgradnje ogljikovih hidratov s sproščanjem energije. To je pomembno za organizme, ki obstajajo v pogojih pomanjkanja ali pomanjkanja kisika.
Polisaharidi se lahko kopičijo v celicah, torej opravljajo rezervno funkcijo. Glikogen se kopiči v celicah živali in gliv, škrob pa v rastlinskih celicah. Gradbena (strukturna) funkcija ogljikovih hidratov je, da so polisaharidi del določenih struktur. Torej hitin tvori zunanji skelet členonožcev in je vsebovan v celični steni gliv, celuloza pa v celični steni rastlin. Ogljikovi hidrati, vezani na lipide, se nahajajo zunaj plazemske membrane živalske celice in bakterijske celične stene. Posebne spojine ogljikovih hidratov z beljakovinami (mukopolisaharidi) opravljajo funkcijo mazanja v organizmih vretenčarjev in ljudi - so del tekočine, mažejo površine sklepov.
Polisaharidne verige so lahko linearno razporejene ali razvejene, odvisno od njihove funkcije. Verige polisaharidov, ki so del struktur celice ali organizma, so med seboj povezane s številnimi vezmi, kar zagotavlja trdnost in kemično odpornost teh snovi. Vendar pa je večina polisaharidov rezervne snovi živalskih in rastlinskih celic, imajo številne razvejane verige, zaradi česar se te molekule v celici hitro razgradijo v glukozo na več točkah hkrati.
Zgradba, lastnosti in biološka vloga lipidov
Vsaka celica telesa vsebuje lipide. Lipidi so derivati maščobnih kislin in polihidričnih alkoholov ali aldehidov. Maščobne kisline so organske kisline z verigo štirih ali več (do 24) ogljikovih atomov, običajno z nerazvejeno verigo. Nekateri lipidi imajo nekoliko drugačno strukturo, a so tudi slabo topni v vodi.
Lipidi so hidrofobni, vendar se dobro raztopijo v nepolarnih topilih: benzenu, kloroformu, acetonu.
Maščobe predstavljajo veliko skupino lipidov. Maščobe so estri trihidričnega alkohola glicerola in treh ostankov nerazvejanih maščobnih kislin. Ena najpomembnejših funkcij maščob je energija. V primeru popolne razgradnje 1 g maščobe se sprosti 38,9 kJ energije – dvakrat več kot pri popolni razgradnji podobne količine ogljikovih hidratov ali beljakovin. Rezervna funkcija je, da so maščobe v citoplazmi celic v obliki vključkov - v maščobnih celicah, sončničnih semenih itd. Maščobne rezerve lahko organizmi uporabljajo kot rezervna hranila in kot vir presnovne vode (ko 1 g maščoba se oksidira, približno 1,1 ml vode).
Maščobe, ki se kopičijo v podkožnem maščobnem tkivu živali, ščitijo telo pred nenadnimi spremembami temperature in opravljajo toplotnoizolacijsko funkcijo. Ta funkcija maščob je posledica njihove nizke toplotne prevodnosti. Maščobne zaloge v telesu imajo lahko tudi zaščitno funkcijo. Še posebej ščitijo notranje organe pred mehanskimi poškodbami.
Spojine, ki so po strukturi podobne maščobam, so voski, katerih plast pokriva liste in plodove kopenskih rastlin, površino hitinskega okostja mnogih členonožcev, ki preprečujejo prekomerno izhlapevanje vode s površine telesa.
Steroidi tvorijo ločeno skupino lipidov. Najpomembnejši steroid v živalskem telesu je holesterol - sestavni del celičnih membran, pa tudi predhodnik za sintezo vitamina D, nadledvičnih hormonov in spolnih žlez.
Med lipidi so spojine, ki nastanejo kot posledica interakcije preprostih lipidnih molekul z drugimi snovmi. Sem spadajo lipoproteini (spojine lipidov in beljakovin), glikolipidi (lipidi in ogljikovi hidrati), fosfolipidi (ki vsebujejo ostanke fosforne kisline)
Domov> PredavanjePredavanje 3. Ogljikovi hidrati, lipidiOgljikovi hidrati. Ogljikovi hidrati ali saharidi - organske snovi, ki vključujejo ogljik, kisik, vodik. Za kemijsko sestavo ogljikovih hidratov je značilna njihova splošna formula C m (H 2 O) n, kjer je m ≥ n. Ogljikovi hidrati predstavljajo približno 1% mase živalskih celic, v jetrih in mišičnih celicah pa do 5%. Rastlinske celice so najbogatejše z ogljikovimi hidrati (do 90 %). Število vodikovih atomov v molekulah ogljikovih hidratov je običajno dvakrat večje od števila atomov kisika (to je kot v molekuli vode). Od tod tudi ime – ogljikovi hidrati. Obstajata dve skupini ogljikovih hidratov: preprosti in zapleteni. Preprosti ogljikovi hidrati. Enostavni ogljikovi hidrati se imenujejo monosaharidi, saj se med prebavo ne hidrolizirajo, v nasprotju s kompleksnimi, ki se med hidrolizo razgradijo v monosaharide. Splošna formula enostavnih sladkorjev je (CH 2 O) n, kjer je n ≥ 3, odvisno od števila ogljikovih atomov v molekuli monosaharidov: trioze (3C), tetroze (4C), pentoze (5C), heksoza (6C), heptoza (7C). V naravi so najbolj razširjene pentoze in heksoze. V
riž. ... pentoza:
1 - riboza; 2 - deoksiriboza.
Najpomembnejši monosaharidi: od pentoz - riboza (C 5 H 10 O 5) in deoksiriboza (C 5 H 10 O 4), ki sta del nukleotidov DNK, RNA in ATP. Deoksiriboza se od riboze razlikuje po tem, da ima pri drugem atomu ogljika vodikov atom in ne hidroksilno skupino kot riboza. IN
riž. ... Linearna in ciklična struktura molekule glukoze.
Najpogostejše heksoze so glukoza, fruktoza in galaktoza (splošna formula C 6 H 12 O 6). Glukoza (grozni sladkor) Je primarni vir energije za celice. Del kompleksnih ogljikovih hidratov. Obvezna komponenta krvi. Zmanjšanje njegove količine vodi do takojšnje motnje vitalnih funkcij živčnih in mišičnih celic. Ker je v celicah, uravnava osmotski tlak. Fruktoza najdemo v prosti obliki v sadju. Še posebej ga je v medu in sadju. Veliko slajši od glukoze in drugih sladkorjev. Je del oligo- in polisaharidov, sodeluje pri ohranjanju turgorja rastlinskih celic. galaktoza- tudi prostorski izomer glukoze. Skupaj z glukozo tvorijo najpomembnejši mlečni disaharid - laktoza poklical mlečni sladkor... Preprosto se pretvori v glukozo. M
riž. ... Izomeri glukoze:
1 - -izomer; 2 - -izomer.
Olekule monosaharidov so lahko v obliki premočrtnih verig ali cikličnih struktur (slika). Za pentoze in heksoze je najbolj značilna ciklična struktura, linearne molekule so zelo redke. Molekule disaharidov in polisaharidov tvorijo tudi ciklične oblike monosaharidov. Monosaharidi so lahko predstavljeni v obliki - in -izomerov (slika). Hidroksilna skupina pri prvem atomu ogljika se lahko nahaja tako pod ravnino cikla (-izomer) kot nad njo (-izomer),-izomeri tvorijo škrob in molekule glikogena, -izomeri - celulozo Lastnosti monosaharidov: nizke molekulske mase, sladkega okusa, zlahka se raztopi v vodi, kristalizira, se nanaša na redukcijske (obnavljanje) sladkorjev. Kompleksni ogljikovi hidrati. Kompleksni ogljikovi hidrati se imenujejo ogljikovi hidrati, katerih molekule se med hidrolizo razgradijo v monosaharide. Njihovo sestavo izražamo s splošno formulo Cm (H 2 O) n, kjer je m > n. Kompleksne ogljikove hidrate delimo na oligosaharidi in polisaharidi.O
riž. ... Tvorba disaharidov.
ligosaharidi . Oligosaharidi so kompleksni ogljikovi hidrati, ki vsebujejo od 2 do 10 monosaharidnih ostankov. Glede na število monosaharidnih ostankov, vključenih v molekule oligosaharidov, ločimo disaharide, trisaharide, tetrasaharide itd. V naravi so najbolj razširjeni disaharidi. Disaharidi- oligosaharidi, katerih molekule tvorita dva monosaharidna ostanka. Disaharidi nastanejo kot posledica kondenzacije dveh monosaharidov (najpogosteje heksoz) (slika). Vez, ki nastane med dvema monosaharidoma, se imenuje glikozidni... Običajno tvori med 1. in 4. ogljikovim atomom sosednjih monosaharidnih enot - 1,4-glikozidna vez... Najpomembnejši disaharidi so maltoza, laktoza, saharoza. Maltoza (sladni sladkor) sestoji iz dveh ostankov -glukoze. Disaharid je zlahka topen v vodi. Nastane kot posledica kondenzacijske reakcije dveh molekul -glukoze ali encima maltaza med hidrolizo škroba. Saharoza (trsni sladkor, sladkor iz pese) sestoji iz ostankov -glukoze in fruktoze. Z lahkoto raztopimo v vodi. Široko razširjena v rastlinah. Ogljikovi hidrati, ki nastanejo med fotosintezo, odtekajo iz listov v obliki saharoze... Saharoza se zlahka pretvori v škrob in glikogen. Ima veliko vlogo pri prehrani živali in ljudi. Saharozo pridobivajo predvsem iz sladkorne pese in sladkornega trsa.
riž. ... Najpomembnejši disaharidi
laktoza (mlečni sladkor) tvorijo ostanki galaktozo in -glukoza... Slabo topen v vodi. Del mleka. Je vir energije za mlade sesalce. Najdemo ga v prosti obliki v nekaterih rastlinah. Uporablja se v mikrobiološki industriji za pripravo hranilnih medijev Lastnosti oligosaharidov: sorazmerno nizka (nekaj sto) molekulska masa, dobra topnost v vodi, lahko kristalizirajo, navadno imajo sladek okus, lahko so redukcijske in nereducirajoče. Polisaharidi. Organske snovi z visoko molekulsko maso, biopolimeri, katerih monomeri so enostavni ogljikovi hidrati. Najpogosteje je monomer polisaharidov glukoza, včasih galaktoza in drugi sladkorji. Sestava polisaharidov praviloma vsebuje več sto monomernih enot. NS
Slika 267. Tvorba razvejenega polisaharida.
Kot rezultat polikondenzacijske reakcije nastanejo olisaharidi (slika). Če so v molekuli polisaharida prisotne samo 1,4-glikozidne vezi, potem nastane linearni, nerazvejen polimer (celuloza). Če sta prisotni obe 1,4 in 1,6-glikozidni vezi, bo polimer razvejan (glikogen) Med monosaharidnimi ostanki, ki sestavljajo različne linearne verige, nastane 1,6-glikozidna vez. Najpomembnejši polisaharidi so škrob, glikogen, celuloza, hitin, murein. škrob- glavni rezervni ogljikov hidrat rastlin. Splošna formula je (C 6 H 10 O 5) n, kjer je n število ostankov -glukoze. Netopen v hladni vodi. V vroči vodi tvori raztopino, ki po lastnostih spominja na koloidno (škrobno pasto). Molekula škroba je približno 20 % sestavljena iz amiloza in 80 % od amilopektin... Linearne amilozne verige so sestavljene iz več tisoč ostankov glukoze in so sposobne spiralno zvijati in prevzeti bolj kompaktno obliko. Amilopektin se intenzivno veje in zaradi tega je zagotovljena njegova kompaktnost.
riž. ... Tvorba molekule trigliceridov.
Večina maščobnih kislin vsebuje v "repu" sodo število ogljikovih atomov, od 14 do 22 (najpogosteje 16 ali 18). Poleg tega lahko rep ogljikovodikov vsebuje različne količine dvojnih vezi. Razlikuje prisotnost ali odsotnost dvojnih vezi v repu ogljikovodikov nasičene maščobne kisline ki ne vsebujejo dvojnih vezi v ogljikovodikovem repu in nenasičene maščobne kisline, ki imajo dvojne vezi med ogljikovimi atomi (-CH = CH -).Če v trigliceridih prevladujejo nasičene maščobne kisline, so pri sobni temperaturi trdne (maščobe), če pa nenasičene so tekoči (olje). Gostota maščob je manjša od gostote vode, zato lebdijo v vodi in so na površini. Vosek- skupina enostavnih lipidov, ki so estri višjih maščobnih kislin in alkoholov z visoko molekulsko maso. Najdemo jih tako v živalskem kot rastlinskem kraljestvu, kjer opravljajo predvsem zaščitne funkcije. Pri rastlinah na primer s tanko plastjo prekrijejo liste, stebla in plodove, ki jih ščitijo pred vlaženjem vode in prodiranjem mikroorganizmov. Rok uporabnosti sadja je odvisen od kakovosti voščenega premaza. Pod pokrovom čebeljega voska se shranjuje med in razvijajo se ličinke. Za kompleksne lipide vključujejo fosfolipide, g
riž. 269. Fosfolipidna molekula
Lipidi, lipoproteini, steroidi, steroidni hormoni, vitamini A, D, E, K. F
riž. ... Fosfolipidna kislina
tvorijo membrano
Osfolipidi so estri polihidričnih alkoholov z višjimi maščobnimi kislinami, ki vsebujejo ostanek fosforne kisline (slika). Včasih se lahko z njim povežejo dodatne skupine (dušikove baze, aminokisline). Fosfolipidna molekula praviloma vsebuje dva ostanka višjih maščobnih kislin in en ostanek fosforne kisline. Fosfolipidi so prisotni v vseh celicah živih bitij, sodelujejo predvsem pri tvorbi fosfolipidnega dvosloja celičnih membran - ostanki fosforne kisline so hidrofilni in vedno usmerjeni na zunanjo in notranjo površino membrane, hidrofobni repi pa so usmerjeni drug proti drugemu v notranjost. membrano. Glikolipidi So ogljikovi hidrati, derivati lipidov. Njihove molekule poleg polihidričnega alkohola in višjih maščobnih kislin vključujejo tudi ogljikove hidrate. Lokalizirani so predvsem na zunanji površini plazemske membrane, kjer so njihove ogljikove hidrate med drugimi ogljikovimi hidrati na celični površini. lipoproteini- lipidne molekule, povezane z beljakovinami. V membranah jih je veliko, proteini lahko skozi membrano prodrejo skozi in skoz, nahajajo se pod ali nad membrano, lahko so potopljeni v lipidni dvosloj do različnih globin. Lipoidi- maščobne snovi. Tej vključujejo steroidi(v živalskih tkivih razširjen holesterol in njegovi derivati - hormoni skorje nadledvične žleze - mineralokortikoidi, glukokortikoidi, estradiol in testosteron - ženski in moški spolni hormoni). Med lipoide sodijo terpeni (eterična olja, od katerih je odvisen vonj rastlin), giberelini (rastne snovi), nekateri pigmenti (klorofil, bilirubin), v maščobah topni vitamini (A, D, E, K). Funkcije lipidov.
| Primeri in razlage |
|
| Energija | Glavna funkcija trigliceridov. Ko se 1 g lipidov razgradi, se sprosti 38,9 kJ |
| Strukturni | Fosfolipidi, glikolipidi in lipoproteini sodelujejo pri tvorbi celičnih membran. |
| Shranjevanje | Maščobe in olja so rezervna živila pri živalih in rastlinah. Pomembno za živali, ki prezimujejo v hladnem obdobju ali delajo dolge prehode skozi območje, kjer ni virov hrane Olja rastlinskih semen so bistvenega pomena za zagotavljanje energije sadik. |
| Zaščitni | Maščobne plasti in maščobne kapsule zagotavljajo blaženje notranjih organov. Plasti voska se uporabljajo kot vodoodbojni premaz pri rastlinah in živalih. |
| Toplotna izolacija | Podkožno maščobno tkivo preprečuje odtok toplote v okoliški prostor. Pomembno za vodne sesalce ali sesalce v hladnejših podnebjih. |
| Regulativni | Giberelini uravnavajo rast rastlin. Spolni hormon testosteron je odgovoren za razvoj sekundarnih spolnih značilnosti moških. Spolni hormon estrogen je odgovoren za razvoj sekundarnih spolnih značilnosti žensk in uravnava menstrualni ciklus. Mineralokortikoidi (aldosteron itd.) nadzorujejo presnovo vode in soli. Glukokortikoidi (kortizol itd.) sodelujejo pri uravnavanju presnove ogljikovih hidratov in beljakovin. |
| Vir presnovne vode | Ko se 1 kg maščobe oksidira, se sprosti 1,1 kg vode. Pomembno za prebivalce puščav. |
| Katalitično | V maščobah topni vitamini A, D, E, K so kofaktorji encimov, torej ti vitamini sami po sebi nimajo katalitične aktivnosti, vendar brez njih encimi ne morejo opravljati svojih funkcij. |
Potrebo po razvoju gradiva o prehrani za šolarje narekujejo depresivni podatki o zdravstvenem stanju sodobnih šolarjev, pomanjkanje prehranjevalne kulture kot sestavine zdravega načina življenja.
Ogljikovi hidrati so kompleksne organske spojine, ki vsebujejo atome ogljika, kisika in vodika.
Razlikovati med preprostimi in zapletenimi ogljikovimi hidrati. Enostavni ogljikovi hidrati se imenujejo monosaharidi. Kompleksni ogljikovi hidrati so polimeri, v katerih monosaharidi delujejo kot monomeri. Disaharid nastane iz dveh monosaharidov, trisaharid iz treh in polisaharid iz mnogih.
Vsi monosaharidi so brezbarvne snovi, zlahka topne v vodi. Skoraj vsi imajo prijeten sladek okus. Najpogostejši monosaharidi so glukoza, fruktoza, riboza in deoksiriboza. Sladek okus sadja in jagodičja ter medu je odvisen od vsebnosti glukoze in fruktoze. Riboza in deoksiriboza sta del nukleinskih kislin in ATP.
Di- in trisaharidi, tako kot monosaharidi, so zlahka topni v vodi in imajo sladek okus. S povečanjem števila monomernih enot se topnost polisaharidov zmanjša, sladek okus izgine.
Od disaharidov sta pomembna pesa (ali trsni) in mlečni sladkor, med polisaharidi so zelo razširjeni škrob (v rastlinah), glikogen (pri živalih) in vlaknine (celuloza). Les je skoraj čista celuloza. Monomeri teh polisaharidov so glukoza.
Biološka vloga ogljikovih hidratov.
Ogljikovi hidrati igrajo vlogo vira energije, potrebne za izvajanje različnih oblik aktivnosti celice. Za delovanje celic – gibanje, izločanje, biosinteza, luminiscenca itd. – je potrebna energija. Kompleksne strukture, bogate z energijo, se ogljikovi hidrati globoko razcepijo v celici in se posledično spremenijo v enostavne, energetsko revne spojine - ogljikov monoksid (IV) in vodo (CO 2 in H 2 O). Med tem procesom se sprosti energija. Ko se 1 g ogljikovih hidratov razgradi, se sprosti 17,6 kJ.
Ogljikovi hidrati poleg energije opravljajo tudi gradbeno funkcijo. Na primer, stene rastlinskih celic so narejene iz celuloze.
Lipidi.
Lipidi so organske snovi, netopne v vodi, vendar topne v bencinu, etru, acetonu.
Od lipidov so najbolj pogoste in znane maščobe. Vsebnost maščobe v celicah je običajno nizka: 5-10 % (suhe snovi). Vendar pa obstajajo celice, ki so približno 90% maščobe. Pri živalih se takšne celice nahajajo pod kožo, v mlečnih žlezah in omentumu. Maščoba se nahaja v mleku vseh sesalcev. V nekaterih rastlinah je velika količina maščobe koncentrirana v semenih in plodovih, na primer v sončnicah, konoplji in orehih.
Poleg maščob celice vsebujejo tudi druge lipide, kot so lecitin, holesterol. Lipidi vključujejo nekatere vitamine (A, D) in hormone (na primer spolni hormoni).
Biološki pomen lipidov je velik in raznolik. Najprej omenimo njihovo konstrukcijsko funkcijo. Lipidi so hidrofobni. Najtanjša plast teh snovi je del celičnih membran. Največja količina lipidov – maščobe – je zelo pomembna kot vir energije. Maščobe se lahko v celici oksidirajo v ogljikov monoksid (IV) in vodo. Pri razgradnji maščob se sprosti dvakrat več energije kot pri razgradnji ogljikovih hidratov. Živali in rastline hranijo maščobo v rezervi in jo porabijo v procesu življenja. Visoka vsebnost maščobe v semenih je potrebna za zagotavljanje energije sadiki, dokler se ne samohrani.
Nadalje je treba opozoriti na pomen maščob kot vira vode. Iz 1 kg maščobe med oksidacijo nastane skoraj 1,1 kg vode. To pojasnjuje, kako nekatere živali zmorejo precej dolgo brez vode. Kamele, na primer, ki prečkajo suho puščavo, ne smejo piti 10 do 12 dni. Medvedi, svizci in druge živali, ki prezimujejo, ne pijejo več kot dva meseca. Te živali dobijo vodo, potrebno za življenje, zaradi oksidacije maščob. Poleg strukturnih in energetskih funkcij imajo lipidi zaščitne funkcije; maščoba ima nizko toplotno prevodnost. Odlaga se pod kožo in pri nekaterih živalih tvori znatne akumulacije. Torej pri kitu debelina podkožne plasti maščobe doseže 1 m, kar tej živali omogoča, da živi v hladni vodi polarnih morij.
- Biološki polimeri
- Ogljikovi hidrati in njihova struktura
- Funkcije ogljikovih hidratov
- Lipidi, njihova zgradba in funkcija
Celice vsebujejo številne organske spojine: ogljikove hidrate, beljakovine, lipide, nukleinske kisline in druge spojine, ki jih v neživi naravi ni. Organske snovi so kemične spojine, ki vsebujejo atome ogljik.
Ogljikovi atomi lahko vstopijo v močno kovalentno vez med seboj in tvorijo različne verižne ali obročne molekule.
Najenostavnejše spojine, ki vsebujejo ogljik, so ogljikovodiki, spojine, ki vsebujejo samo ogljik in vodik. Vendar večina organskih, torej ogljikovih, spojin vsebuje tudi druge elemente (kisik, dušik, fosfor, žveplo).
Organske spojine - snovi, ki vsebujejo ogljik, značilne za živo naravo - sestavljajo v povprečju 20-30% celične mase živih organizmov. Glavne lastnosti celic in organizmov določajo organski polimeri: beljakovine, ogljikovi hidrati, nukleinske kisline, pa tudi kompleksne spojine - maščobe in številne hormonske molekule, pigmenti, posamezni nukleotidi, zlasti ATP (adenozin trifosforjeva kislina).
- Biološki polimeri (biopolimeri).
Biološki polimeri so organske spojine, ki sestavljajo celice živih organizmov in njihove presnovne produkte.
polimer(iz grškega "poli" - veliko) - veččlenska veriga, v kateri je člen neka razmeroma preprosta snov - monomer. Monomeri se združijo in tvorijo verige iz tisočih monomerov. Če označite vrsto monomera z določeno črko, na primer A, potem lahko polimer upodobimo kot zelo dolgo kombinacijo monomernih enot: A-A-A-A -...- A. To so na primer vam znane organske snovi: škrob, glikogen, celuloza itd. Biopolimeri so beljakovine, nukleinske kisline, polisaharidi. Lastnosti biopolimerov so odvisne od strukture njihovih molekul: od števila in raznolikosti monomernih enot, ki tvorijo polimer. Ko se dve vrsti monomerov A in B združita skupaj, lahko dobimo zelo široko paleto polimerov. Struktura in lastnosti takšnih polimerov bodo odvisne od števila, razmerja in vrstnega reda izmenjevanja, to je položaja monomerov v verigah. Imenuje se polimer, v molekuli katerega skupina monomerov se periodično ponavlja redno. To so na primer shematično upodobljeni polimeri z rednim menjavanjem monomerov:
A B A B A B A B ...
A A B B A A B B ...
BBABBABB A ...
Lahko pa dobimo veliko več variant polimerov, pri katerih ni vidne pravilnosti ponovljivosti monomerov. Takšni polimeri se imenujejo nepravilna.
Predpostavimo, da vsak od monomerov določa neko lastnost polimera. Na primer, monomer A določa visoko trdnost, monomer B pa električno prevodnost. Z združevanjem teh dveh monomerov v različnih razmerjih in njunim menjavanjem na različne načine lahko dobimo ogromno polimernih materialov z različnimi lastnostmi. Če vzamemo ne dve vrsti monomerov (A in B), ampak več, potem inštevilo variant polimerne verige se bo znatno povečalo. Izkazalo se je, da kombinacija in prerazporeditev več vrst monomerov v dolgih polimernih verigah zagotavlja konstrukcijo številnih variant in določa različne lastnosti biopolimerov, ki so del vseh organizmov. To načelo temelji na raznolikosti življenja na našem planetu.
2. Ogljikovi hidrati in njihova struktura. V sestavi celic vseh živih organizmov so zelo razširjeni ogljikovih hidratov. Ogljikovi hidrati so organske spojine, sestavljene iz ogljika, vodika in kisika. V večini ogljikovih hidratov sta vodik in kisik praviloma v enakih razmerjih kot in v vodi (od tod njihovo ime - ogljikovi hidrati). Splošna formula za takšne ogljikove hidrate je C n (H 2 0) m. Primer je eden najpogostejših ogljikovih hidratov - glukoza, katerega elementarna sestava je C 6 H 12 0 6 (slika 2). Glukoza je preprost sladkor. Več ostankov enostavnih sladkorjev se združi med seboj in tvori kompleksne sladkorje. Mleko vsebuje mlečni sladkor, ki je sestavljen iz ostankov molekul dveh enostavnih sladkorjev (disaharida). Mlečni sladkor je glavni vir energije za mladiče vseh sesalcev. Na tisoče ostankov molekul istih sladkorjev, ki se med seboj povezujejo, tvorijo biopolimere - polisaharide. V sestavi živih organizmov je veliko različnih polisaharidov: v rastlinah je škrob(slika 3), pri živalih - glikogen, sestavljena tudi iz tisočih molekul glukoze, a še bolj razvejanih. Škrob in glikogen igrata vlogo akumulatorja energije, potrebne za vitalno aktivnost telesnih celic. S škrobom so zelo bogati krompir, zrna pšenice, rži, koruze itd.
Ogljikovi hidrati ali saharidi, - organske snovi s splošno formulo C p (H 2 0) l, kjer NS vsaj tri. Razmerje med vodikom in kisikom v formuli ogljikovih hidratov je podobno njunemu razmerju v molekuli vode, od tod tudi njihovo ime. Rastlinske celice so najbogatejše z ogljikovimi hidrati, v katerih vsebnost saharidov v nekaterih primerih doseže 90% suhe mase (gomolji krompirja, semena), v živalskih celicah so ogljikovi hidrati v količini 2-5%. Vsi ogljikovi hidrati so razvrščeni v tri skupine: monosaharidi, disaharidi in polisaharidi. Več molekul monosaharidov, ki se med seboj povezujejo s sproščanjem vode, tvorijo molekulo polisaharida, polimer: -
- monosaharidi (enostavni sladkorji) so glede na število ogljikovih atomov v molekuli razdeljeni na: trioze, ki vsebujejo 3 ogljikove atome, tetroze - 4, pentoze - 5, heksoze - 6 ogljikovih atomov. Od trioz je velik pomen glicerin in njegovi derivati (mlečna in pirovinska kislina). Od tetroze - eritroze. Pentoze vključujejo ribozo in deoksiribozo, ki sta del RNA in DNK. Med heksozami so za žive organizme najpomembnejše glukoza, fruktoza in galaktoza, njihova splošna formula je C 6 H 12 O 6. Monosaharidi so topni v vodi. So glavni vir energije v celici. Oksidacija 1 g glukoze daje 17,1 kJ energije;
- disaharidi, oligosaharidi Sestoji iz dveh monosaharidov, povezanih z glikozidno vezjo. Ti vključujejo saharozo, laktozo in maltozo. Raztopijo se v vodi, imajo sladek okus;
- polisaharidi - ogljikovi hidrati z visoko molekulsko maso, sestavljeni iz velikega števila monosaharidov, njihova molekulska masa je velika, molekule imajo linearno ali razvejano strukturo. Funkcionalno obstajajo rezervni in strukturni polisaharidi. Netopen v hladni vodi škrob- glavni rezervni polisaharid rastlin; se v velikih količinah nahaja v gomoljih krompirja, sadju, semenih. Glikogen- polisaharid, ki ga vsebujejo tkiva telesa ljudi in živali, pa tudi glive in kvasovke, - igra pomembno vlogo pri pretvorbi ogljikovih hidratov v celicah. Vlakno(celuloza) - glavni strukturni polisaharid rastlinskih celičnih sten. Vsebuje skoraj 50 % vsega ogljika v biosferi. Polisaharide delimo na homo- in heteropolisaharide. Prvi so sestavljeni samo iz ene vrste monosaharidov; drugi - iz monosaharidov različnih vrst in njihovih derivatov. Kompleksi z beljakovinami se imenujejo glikoproteini, z maščobami - glikolipidi.
3. Funkcije ogljikovih hidratov: energijski, strukturni, signalni (glikoprotein). Skrivnosti različnih žlez živali in ljudi vsebujejo ogljikove hidrate in njihove derivate. V rastlinah opravljajo tudi podporno funkcijo polisaharidi.
4. Lipidi Lipidi in lipoidi (grško lipos - maščoba) - maščobe in maščobam podobne snovi - organske spojine z različno strukturo. Ne topijo se v vodi, dobro pa se raztopijo v organskih topilih: etru, bencinu, kloroformu itd. Vsebnost maščobe v celicah je običajno nizka, 5-15 % suhe teže, vendar lahko celice maščobnega tkiva vsebujejo maščobo do 90% suhe teže ...
Lipidi so po strukturi raznoliki. Vsem pa je skupno eno: vsi so nepolarni. Zato se raztopijo v nepolarnih tekočinah, kot so kloroform, eter, vendar praktično netopni v vodi. Lipidi vključujejo maščobe in maščobam podobne snovi. Pri oksidaciji maščob v celici nastane velika količina energije, ki se porabi za različne procese. To je energetska funkcija maščob. Maščobe se lahko kopičijo v celicah in služijo kot hranilo za shranjevanje. Pri nekaterih živalih (na primer kiti, plavutonožci) se pod kožo odloži debela plast podkožne maščobe, ki jih zaradi nizke toplotne prevodnosti ščiti pred podhladitev. Nekateri lipidi so hormoni in sodelujejo pri uravnavanju fizioloških funkcij telesa. Lipidi, ki vsebujejo fosfor (fosfolipidi), so najpomembnejša sestavina celičnih membran, torej opravljajo strukturno funkcijo. Po kemični strukturi so lipidi spojine glicerola - trihidričnega alkohola z organskimi kislinami z visoko molekulsko maso (maščobne), nimajo polimerne strukture:
H 2 C - O - ostanek maščobne kisline
HC - O - ostanek maščobne kisline
H 2 C - O - ostanek maščobne kisline.
Funkcije lipidov:
- strukturno. Maščobe sodelujejo pri tvorbi celičnih membran vseh organov in tkiv ter zagotavljajo njihovo polprepustnost. Glavne sestavine celičnih membran so fosfolipidi. To so maščobi podobne snovi, v katerih je ena molekula maščobne kisline nadomeščena s H 2 PO 4 . Lipidi sodelujejo pri tvorbi številnih biološko pomembnih spojin:
- energija. Ko je 1 g maščobe popolnoma izgorel, se sprosti 38,9 kJ energije, kar je približno dvakrat več kot v primerjavi z ogljikovimi hidrati in beljakovinami. Lipidi zagotavljajo 25-30 % vse energije, ki jo potrebuje telo;
- rezerva - se kaže v tem, da maščoba, ki se kopiči v celicah maščobnega tkiva živali, semena in sadja rastlin, služi kot rezervni vir prehrane;
- termoregulacija ta funkcija je posledica dejstva, da maščobe slabo prevajajo toploto. Odlagajo se pod kožo, pri nekaterih živalih tvorijo velike grozde (pri kitih do 1 m), kar omogoča živalim bivanje na območjih z nizkimi temperaturami. Mnogi sesalci imajo nekakšen biološki "grelec" - rjavo maščobno tkivo, tako imenovano "rjavo maščobo". To tkivo je zelo bogato z rdeče-rjavimi mitohondriji. od- za beljakovine, ki vsebujejo železo v njih. Proizvaja toplotno energijo, ki je zelo pomembna za sesalce v življenjskih razmerah pri nizkih temperaturah. Maščobe so dobaviteljice tako imenovane endogene vode: pri oksidaciji 100 g maščobe se sprosti 107 ml vode. Zahvaljujoč takšni vodi obstaja veliko puščavskih živali;
- ureditev presnovnih procesov. Številni lipidi so predhodniki v biološki sintezi številnih hormonov in regulatornih snovi. Maščobe so del vitaminov in rastlinskih pigmentov;
- zaščitni. Maščobe lahko zaščitijo občutljive organe pred šokom in šokom (npr. perinealna kapsula, maščobna blazinica okoli oči). Maščobam podobne snovi prekrijejo liste rastlin s tanko plastjo, kar jim zagotavlja zaščito pred prekomernim vlaženjem med močnim deževjem.
