ОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ ЖИВИХ СИСТЕМ. ВУГЛЕВОДИ

Згадаєте! Які хімічні речовини ставляться до органічних? Які розрізняють основні класи органічних сполук?

Загальна характеристика органічних сполук. Хімічні властивості організмів у значній мірі визначаються вуглецем, що становить більше 50% їхньої сухої маси. Вуглець, як і інші органогенні хімічні елементи, може утворювати ковалентні зв'язки. Атом вуглецю може зв'язуватися з атомами водню, азоту, кисню. Важливе значення має здатність атомів вуглецю створювати стійкі зв'язки між собою. До таких атомів вуглецю (вуглецевим кістякам) можуть приєднуватися інші групи атомів. Речовини, що мають кістяки з ковалент-но зв'язаних атомів вуглецю, називають органічними сполуками (мал. 3).

Майже всю суху масу речовин у клітині становлять органічні сполуки - вуглеводи, білки, ліпіди й нуклеиновые кислоти. Вони у своїй більшості є структурами з великою молекулярною масою. Тому їх називають макромолекулами. Так, молекулярна маса більшості білків становить від 5000 до 1 000 000, а в деяких нуклеиновых кислот вона досягає декількох мільярдів дальтон (один дальтон відповідає 1,67-10 ²⁴ грама, тобто 1/12 атомної маси ізотопу вуглецю ¹²С).

Молекулярна маса ліпідів значно менше - 50-1500 дальтон. Однак вони можуть поєднуватися між собою, образуя складні структури з тисяч молекул.

Багато макромолекул (биополимеры) побудовані із простих молекул (мономерів). Так, молекули білків складаються із залишків амінокислот, нуклеиновых кислот - нуклеотидов, а складних вуглеводів (полисахаридов) - з моносахаридов. Ліпіди складаються з порівняно невеликої кількості різних органічних молекул.

Особливу групу органічних речовин становлять біологічно активні речовини: ферменти, гормони, вітаміни й ін. Вони різноманітні по будові; впливають на обмін речовин і енергії.

Вуглеводи, їхня будова й властивості. Назва «вуглеводи» пов'язане з тим, що в більшості з'єднань цього класу водень і кисень перебувають у тих же співвідношеннях, що й у молекулі води із загальною формулою (СН₂ПРО)_п, де п рівняється трьом і більше. Разом з тим є вуглеводи, у яких співвідношення зазначених у формулі хімічних елементів інше. Крім того, деякі з них містять атоми азоту, фосфору або сірки.

У клітинах тваринні вуглеводи присутні в незначній кількості (приблизно 1% їхньої сухої маси, а в клітинах печінки й м'язів - до 5%). У рослинах вуглеводів значно більше (у листах, насіннях, плодах - майже 70%, а в бульбах картоплі - до 90%).

Вуглеводи ділять на три основні групи: моносахариды, олиго-сахариды й полисахариды.

Моносахариды, або прості цукри, мають загальну формулу Cn_2nO_n. По кількості атомів вуглецю їх розділяють на тприозы (3 атоми), тпетпрозы (4), пентозы (5), гексози (б) і так далі до декоз (10). Молекули моносахаридов можуть бути двох форм - лінійні, коли вуглецевий ланцюг відкрита, і циклічні, коли вона замкнута.

У природі найпоширеніші гексози, а маєтків глюкоза й фруктоза. Солодкий смак ягід, фруктів, меду залежить від змісту в них цих речовин.

Среди пентоз важливе значення мають рибоза й дезоксирибо-за, що входять відповідно до складу рибонуклеиновых (РНК) і дезоксирибонуклеиновых (ДНК) кислот.

Олигосахариды - це полімери вуглеводів, у яких залишки моносахаридов з'єднані ковалентними зв'язками. Серед олиго-сахаридов найпоширеніші дисахариди, що утворяться в результаті з'єднання двох молекул моносахаридов. Наприклад, буряковий (або очеретяний) цукор (сахароза) складається із залишків глюкози й фруктози, молочний (лактоза) - глюкози й галактози, солодовий (мальтоза) — тільки із глюкози. Дисахариди мають солодкий смак, вони добре розчинні у воді.

Большинство вуглеводів в організмах представлені полисахаридами - молекулами з високим ступенем полімеризації, молекулярна маса яких може досягати декількох мільйонів дальтон. Полисахариды розрізняються між собою не тільки складом мономерів, але й довжиною й ступенем розгалуження ланцюгів (мал. 4). Полисахариды практично нерозчинні у воді й не мають солодкого смаку.

Один з найпоширеніших полисахаридов - крохмаль складається із залишків глюкози. Синтезується в клітинах рослин і запасається в листах, насіннях, бульбах і інших органах у вигляді зернистих включень. Особливо багато крохмалю в насіннях рису й бульбах картоплі. У клітинних стінках рослин утримується целюлоза - міцний, волокнистий, нерозчинний у воді полисахарид. Деревина, кора, бавовна складаються в основному із целюлози.

У грибів, тварин і людину резервним полисахаридом є глікоген.

До полисахаридам ставиться й хітин, що входить до складу клітинних стінок деяких грибів і зелених водоростей, а також кутикули членистоногих і деяких утворень інших безхребетних тварин.

Функції вуглеводів. У живих організмах вуглеводи виконують дві основні функції - енергетичну й будівельну.

Енергетична функція. Полисахариды й олигосахариды розщеплюються до моносахаридов з наступним окислюванням до З₂ і Н₂О. При повнім розщепленні одного грама цих j£njecTfi_ звільняється 17,2 кдж енергії. Крохмаль і глікоген.,рхклады₃

ваясь у клітинах, є резервом глюкози. У хребетних тварин глюкоза, всмоктуючись із кишечнику в кров, окисляється зі звільненням енергії, а її надлишок відкладається (у вигляді глікогену) у клітинах м'язів і печінки. У членистоногих енергетичну функцію виконує дисахарид трегалоза.

Вуглеводи здатні до бескислородному розщеплення, що має надзвичайно важливе значення для організмів, що живуть в умовах дефіциту кисню (напр., паразитів кишечнику).

Будівельна, або структурна, функція вуглеводів полягає в тім, що вони входять до складу опорних елементів. Так, як уже"відзначалося, хітин є компонентом зовнішнього кістяка членистоногих і клітинних стінок деяких грибів і водоростей. Клітинні стінки рослин, що містять целюлозу, захищають клітини й підтримують їхню постійну форму. У надмем-бранных структурах клітин тварин є олигосахарид-ные ланцюга, пов'язані з білками й ліпідами.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ;

1. Які хімічні сполуки називаються органічними? 2. Які основні класи вуглеводів ви знаєте? 3. Які властивості вуглеводів вам відомі? 4. Які основні функції вуглеводи виконують у клітині?

Подумайте! Чому саме вуглеводам належить провідна роль в енергетичному обміні клітини?

ЛІПІДИ

Згадаєте! Які функції жирів у живих організмах?

Структура й властивості ліпідів. Ліпіди - це нерозчинні у воді (гідрофобні) органічні сполуки, які можна виділити із клітин (екстрагувати) за допомогою неполярних розчинників (ефіру, хлороформу, ацетону й ін.). Ліпіди здатні утворювати складні з'єднання з білками, вуглеводами, залишками фосфорної кислоти й ін. речовинами.

Серед ліпідів найпоширеніші жири. Вони становлять основу жирових включень клітин. Їхній зміст становить у середньому від 5 до 15% сухої маси клітин, зокрема в клітинах жирової тканини - до 90%, в органеллах - від 20 до 60%. Підвищений зміст жирів - у нервовій тканині, у хребетних тварин - також у підшкірній клітковині, сальнику, печінці, бруньках; у членистоногих - у жировому тілі. Жири є в молоці. У деяких рослин їхній зміст підвищений у насіннях і плодах (соняшник, волоські горіхи, маслини й ін.). Молекули ліпідів мають різну хімічну природу. Вони мають гідрофобні властивості, обумовленими вхідними в їхній склад залишками жирних кислот, спиртів і альдегідів.

К ліпідам ставляться також воски, що виконують в основному захисну функцію. У ссавців животных вони виділяються сальними залозами шкіри; змазують шкіру й волосся. У птахів воски, секретируемые куприковою залозою, надають пір'ям водовідштовхувальні властивості. Воскової шар покриває листи наземних рослин і поверхня тіла наземних членистоногих, охороняючи від зайвого випару води.

До ліпідів, що не містять жирних кислот, ставляться стероїди. Вони є важливим компонентом вітаміну D, деяких полових гормонів і ін. речовин. Серед стероїдів найпоширеніш холестерин.

Функции ліпідів. Одна з основних функцій ліпідів - енергетична. При повнім окислюванні 1 м жирів до вуглекислого газу й води виділяється 38,9 кдж енергії, тобто вдвічі більше, ніж при повнім розщепленні такої ж кількості вуглеводів. Крім того, при окислюванні 1 м жирів утвориться 1,1 м води. Тому завдяки запасам жиру деякі тварини можуть відносно довго обходитися без води. Наприклад, верблюди в пустелі витримують без води 10-12 доби, ведмеді й інші тварини під час зимової спячки - більше двох місяців. Необхідну для життєдіяльності воду ці тварини одержують у результаті окислювання жирів.

Важливою функцією ліпідів є будівельна: вони становлять основу біологічних мембран, входять до складу нервових волокон і інших структур.

Захисна функція ліпідів полягає в тім, що вони охороняють внутрішні органи від механічних ушкоджень (напр., бруньки людини покриті жировим шаром, що захищає їх від струсу при ходьбі й стрибках). Накопичуючись у підшкірній жировій клітковині деяких тварин (китів, тюленів і ін.), жири виконують теплоізоляційну функцію. Так, у синього киту шар жиру в підшкірній клітковині може перевищувати 50 див.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Що являють собою ліпіди? 2. Які з'єднання ставляться до ліпідів? 3. Які біологічні функції ліпідів? 4. Які фізико-хімічні властивості ліпідів?

Подумайте! Що загального у фізико-хімічних властивостях і функціях вуглеводів і ліпідів і чим ці з'єднання відрізняються друг від друга?

Поиск по сайту: