Полезные углеводы – залог успешного похудения. Какие углеводы нерастворимы в воде
Назовите растворимые в воде углеводы. Какие особенности строения их молекул обеспечивают свойство растворимости?
- Углево#769;ды (синонимы: глициды, глюциды, сахариды, сахара)
обширный, наиболее распространенный на Земле класс органических соединений, входящих в состав клеток всех организмов и абсолютно необходимых для их жизнедеятельности. Углеводы являются первичными продуктами фотосинтеза. Во всех живых клетках У. и их производные играют роль пластического и структурного материала, поставщика энергии, субстратов и регуляторов жизненно важных биохимических процессов. Качественное или количественное изменение содержания различных У. в крови, моче и других биологических жидкостях человека является информативным диагностическим признаком нарушений углеводного обмена, носящих наследственный характер или развившихся вторично вследствие различных патологических состояний. В питании человека У. являются одной из основных групп пищевых веществ наряду с белками и жирами (см. Питание) . Термин углеводы (углерод + вода) был предложен в 1844 г. Шмидтом (С. Schmidt), т. к. формулы известных в то время представителей этого класса веществ соответствовали общей формуле Cn (Н2О) m, однако позже оказалось, что подобную формулу могут иметь не только У. , но и, например, молочная кислота. Кроме того, к У. стали относить различные, сходные по свойствам их производные с иной общей формулой.
Класс У. включает самые разнообразные соединения от низкомолекулярных веществ до высокомолекулярных полимеров. Условно У. делят на три большие группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Отдельно рассматривают группу смешанных биополимеров, молекулы которых содержат наряду с олигосахаридной или полисахаридной цепью белковые, липидные и другие компоненты (см. Гликоконъюгаты) . К моносахаридам (монозам, или простым сахарам) относят полиоксиальдегиды (альдозы, или альдосахара) и полиоксикетоны (кетозы, или кетосахара) . По числу углеродных атомов моносахариды делят на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы, нонозы. Наиболее распространены в природе и важны для человека гексозы и пентозы. По взаимному пространственному расположению водорода и гидроксильной группы у последнего асимметричного углеродного атома в молекуле все моносахариды относят к D- или L-ряду (вращают плоскость поляризованного луча света соответственно вправо или влево) . Моносахариды, распространенные в природе как в свободном виде, так и входящие в состав многочисленных соединений, относятся главным образом к D-ряду; моносахариды в твердом состоянии находятся в виде циклических полуацеталей пятичленных (фураноз) или шестичленных (пираноз) . Моносахариды существуют в виде #945;- и #946;-изомеров, различающихся по конфигурации асимметричного центра у карбонильного углерода. В растворе между этими формами устанавливается подвижное равновесие, кроме того, в нем присутствует наиболее реакционно-способная ациклическая форма моносахарида. Циклы моносахаридов могут приобретать различные геометрические формы, называемые конформациями. К моносахаридам относятся также дезоксисахара (гидроксильная группа замещена водородом) , аминосахара (содержат аминогруппу) , уроновые, альдоновые и сахарные кислоты (содержат карбоксильные группы) , многоатомные спирты, эфиры моносахаридов, гликозиды, сиаловые кислоты и др.
К олигосахаридам относят соединения, молекулы которых построены из остатков циклических форм моносахаридов, соединенных О-гликозидными связями. Число остатков моносахаридов в молекулах олигосахаридов не превышает 10. Олигосахариды делятся на ди-, три-, тетрасахариды и т. д. по числу входящих в них остатков моносахаридов. Если молекула олигосахарида построена из остатков одного и того же моносахарида, то его называют гомоолигосахаридом; если же такая молекула построена из остатков разных моносахаридов гетероолигосахаридом. Олигосахариды бывают линейными, разветвленными, циклическими, редуцирующими (обладающими способностью к химической реакции восстановления) и нередуцирующими; они различаются также по типу связи между остатками моносахаридов. - простые углеводы: фруктоза, глюкоза...
- за счет полярных связей. вода (диполь) образует сальватную оболочку и разрывает связь.
- Хорошо растворимы в воде практически все (!) углеводы. В жизни хорошо известен один, по крайней мере, - сахароза (дисахарид) , или обычный сахар.
Растворимость в воде обусловлена схожестью строения - наличия гидроксильных групп, способных образовывать водородные связи между молекулами по типу:
R-O-H....O-R
Атом водорода гидроксильной группы способен образовывать НЕКОВАЛЕНТНУЮ (электростатическую) связь с атомами кислорода, фтора или азота
служат основным источником энергии. Примерно 60% энергии организм получает за счет углеводов, остальную часть - за счет белков и жиров. Углеводы содержатся преимущественно в продуктах растительного происхождения.
В зависимости от сложности строения, растворимости, быстроты усвоения углеводы пищевых продуктов делятся на:
простые углеводы - моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариды (сахароза, лактоза);
сложные углеводы - полисахариды (крахмал, гликоген, пектиновые вещества, клетчатка).
Простые углеводы легко растворяются в воде и быстро усваиваются. Они обладают выраженным сладким вкусом и относятся к сахарам.
Простые углеводы. Моносахариды.
Моносахариды - самый быстрый и качественный источник энергии для процессов, происходящих в клетке.
Глюкоза - наиболее распространенный моносахарид. Она содержится во многих плодах и ягодах, а также образуется в организме в результате расщепления дисахаридов и крахмала пищи. Глюкоза наиболее быстро и легко используется в организме для образования гликогена, для питания тканей мозга, работающих мышц (в том числе и сердечной мышцы), для поддержания необходимого уровня сахара в крови и создания запасов гликогена печени. Во всех случаях при большом физическом напряжении глюкоза может использоваться как источник энергии.
Фруктоза обладает теми же свойствами, что и глюкоза, и может рассматриваться как ценный, легкоусвояемый сахар. Однако она медленнее усваивается в кишечнике и, поступая в кровь, быстро покидает кровяное русло. Фруктоза в значительном количестве (до 70 - 80%) задерживается в печени и не вызывает перенасыщение крови сахаром. В печени фруктоза более легко превращается в гликоген по сравнению с глюкозой. Фруктоза усваивается лучше сахарозы и отличается большей сладостью. Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшие ее количества для достижения необходимого уровня сладости продуктов и таким образом снизить общее потребление сахаров, что имеет значение при построении пищевых рационов ограниченной калорийности. Основными источниками фруктозы являются фрукты, ягоды, сладкие овощи.
Основными пищевыми источниками глюкозы и фруктозы служит мед: содержание глюкозы достигает 36.2%, фруктозы - 37.1%. В арбузах весь сахар представлен фруктозой, количество которой составляет 8%. В семечковых преобладает фруктоза, а в косточковых (абрикосы, персики, сливы) - глюкоза.
Галактоза является продуктом расщепления основного углевода молока - лактозы. Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах не встречается.
Простые углеводы. Дисахариды.
Из дисахаридов в питании человека основное значение имеет сахароза, которая при гидролизе распадается на глюкозу и фруктозу.
Сахароза. Важнейший пищевой источник ее тростниковый и свекловичный сахар. Содержание сахарозы в сахаре-песке составляет 99.75%. Натуральными источниками сахарозы являются бахчевые, некоторые овощи и фрукты. Попадая в организм, она легко разлагается на моносахариды. Но это возможно, если мы потребляем сырой свекольный или тростниковый сок. Обыкновенный сахар имеет на много более сложный процесс усвоения.
Это важно! Избыток сахарозы оказывает влияние на жировой обмен, усиливая жирообразование. Установлено, что при избыточном поступлении сахара усиливается превращение в жир всех пищевых веществ (крахмала, жира, пищи, частично и белка). Таким образом, количество поступающего сахара может служить в известной степени фактором, регулирующим жировой обмен. Обильное потребление сахара приводит к нарушению обмена холестерина и повышению его уровня в сыворотке крови. Избыток сахара отрицательно сказывается на функции кишечной микрофлоры. При этом повышается удельный вес гнилостных микроорганизмов, усиливается интенсивность гнилостных процессов в кишечнике, развивается метеоризм. Установлено, что в наименьшей степени эти недостатки проявляются при потреблении фруктозы.
Лактоза (молочный сахар) - основной углевод молока и молочных продуктов. Ее роль весьма значительна в раннем детском возрасте, когда молоко служит основным продуктом питания. При отсутствии или уменьшении фермента лактозы, расщепляющей лактозу до глюкозы и галактозы, в желудочно-кишечном тракте наступает непереносимость молока.
Сложные углеводы. Полисахариды.
Сложные углеводы, или полисахариды, характеризуются усложненным строением молекулы и плохой растворимостью в воде. К сложным углеводам относятся крахмал, гликоген, пектиновые вещества и клетчатка.
Мальтоза (солодовый сахар) - промежуточный продукт расщепления крахмала и гликогена в желудочно-кишечном тракте. В свободном виде в пищевых продуктах она встречается в меде, солоде, пиве, патоке и проросшем зерне.
Крахмал - важнейший поставщик углеводов. Он образуется и накапливается в хлоропластах зеленых частей растения в форме маленьких зернышек, откуда путем гидролизных процессов переходит в водорастворимые сахара, которые легко переносятся через клеточные мембраны и таким образом попадают в другие части растения, в семена, корни, клубни и другие. В организме человека крахмал сырых растений постепенно распадается в пищеварительном тракте, при этом распад начинается еще во рту. Слюна во рту частично превращает его в мальтозу. Вот почему хорошее пережевывание пищи и смачивание ее слюной имеет исключительно важное значение. Старайтесь в своем питании чаще использовать продукты, содержащие естественную глюкозу, фруктозу и сахарозу. Наибольшее количество сахара содержится в овощах, фруктах и сухофруктах, а также проросшем зерне.
Крахмал имеет основное пищевое значение. Высоким его содержанием в значительной степени обуславливается пищевая ценность зерновых продуктов. В пищевых рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. Превращение крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности в сахаре.
Гликоген в организме используется в качестве энергетического материала для питания работающих мышц, органов и систем. Восстановление гликогена происходит путем его его ресинтеза за счет глюкозы.
Пектины относятся к растворимым веществам, усваивающимися в организме. Современными исследованиями показано несомненное значение пектиновых веществ в питании здорового человека, а также возможность использовать их с терапевтической целью при некоторых заболеваниях преимущественно желудочно-кишечного тракта.
Клетчатка по химической структуре весьма близка к полисахаридам. Высоким содержанием клетчатки характеризуются зерновые продукты. Однако помимо общего количества клетчатки, важное значение имеет ее качество. Менее грубая, нежная клетчатка хорошо расщепляется в кишечнике и лучше усваивается. Такими свойствами обладает клетчатка картофеля и овощей. Клетчатка способствует выведению из организма холестерина.
Потребность в углеводах определяется величиной энергетических затрат. Средняя потребность в углеводах для тех, кто не занят тяжелым физическим трудом, 400 - 500 г. в сутки. У спортсменов по мере увеличения интенсивности и тяжести физических нагрузок потребность в углеводах увеличивается и может возрастать до 800 г в сутки.
Это важно! Способность углеводов быть высокоэффективным источником энергии лежит в основе их сберегающего белок действия. При поступлении с пищей достаточного количества углеводов аминокислоты лишь в незначительной степени используются в организме как энергетический материал. Хотя углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут образовываться в организме из аминокислот и глицерина, минимальное количество углеводов суточного рациона не должно быть ниже 50 - 60г., чтобы избежать кетоза, кислого состояния крови, которое может развиться, если для образования энергии используются преимущественно запасы жира. Дальнейшее снижение количества углеводов ведет к резким нарушениям метаболических процессов.
Если употреблять слишком много углеводов, больше, чем организм может преобразоваться в глюкозу или гликоген, то в результате, это ведет к ожирению. Когда телу нужно больше энергии, то жир преобразуется обратно в глюкозу, и вес тела снижается. При построении пищевых рационов чрезвычайно важно не только удовлетворить потребности человека в необходимом количестве углеводов, но и подобрать оптимальные соотношения качественно различных типов углеводов. Наиболее важно учитывать соотношение в рационе легкоусвояемых углеводов (сахаров) и медленно всасывающихся (крахмал, гликоген).
При поступлении с пищей значительных количеств сахаров они не могут полностью откладываться в виде гликогена, и их избыток превращается в триглицериды, способствуя усиленному развитию жировой ткани. Повышенное содержание в крови инсулина способствует ускорению этого процесса, поскольку инсулин оказывает мощное стимулирующее действие на жироотложение.
В отличие от сахаров крахмал и гликоген медленно расщепляются в кишечнике. Содержание сахара в крови при этом нарастает постепенно. В связи с этим целесообразно удовлетворять потребности в углеводах в основном за счет медленно всасывающихся углеводов. На их долю должно приходиться 80 - 90% от общего количества потребляемых углеводов. Ограничение легкоусвояемых углеводов приобретает особое значение для тех, кто страдает атеросклерозом, сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом, ожирением.
Будет здорово, если вы напишете комментарий:
Общая формула Сn (H2O)n: углеводы содержат в своем составе только три химических элемента.
Таблица. Сравнение классов углеводов.
Растворимые в воде углеводы.
Моносахариды
:
глюкоза
– основной источник энергии для клеточного дыхания;
фруктоза
– составная часть нектара цветов и фруктовых соков;
рибоза и дезоксирибоза
– структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК.
Дисахариды
:
сахароза
(глюкоза + фруктоза) – основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях;
лактоза
(глюкоза + галактоза) – входит в состав молока млекопитающих;
мальтоза
(глюкоза + глюкоза) – источник энергии в прорастающих семенах.
Функции растворимых углеводов :
- транспортная,
- защитная,
- сигнальная,
- энергетическая.
Нерастворимые углеводы
полимерные
:
крахмал,
гликоген,
целлюлоза,
хитин.
Функции полимерных углеводов :
- структурная,
- запасающая,
- энергетическая,
- защитная.
Крахмал состоит из разветвленных спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.
Целлюлоза – полимер, образованный остатками глюкозы, состоящими из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток.
Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы. Основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.
Гликоген – запасное вещество животной клетки.
Таблица. Наиболее распространенные углеводы.
Таблиица.Основные функции углеводов.
Липиды .
Липиды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода.
Функции липидов :
Запасающая
– жиры, откладываются в запас в тканях позвоночных животных.
Энергетическая
– половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды. Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка.
Защитная
– подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений.
Структурная
– фосфолипиды входят в состав клеточных мембран.
Теплоизоляционная
– подкожный жир помогает сохранить тепло.
Электроизоляционная
– миелин, выделяемый клетками Шванна (образуют оболочки нервных волокон), изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов.
Питательная
– некоторые липидоподобные вещества способствуют наращиванию мышечной массы, поддержанию тонуса организма.
Смазывающая
– воски покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды. Восковым налетом покрыты листья многих растений, воск используется в строительстве пчелиных сот.
Гормональная
– гормон надпочечников – кортизон и половые гормоны имеют липидную природу.
Таблица. Основные функции липидов.
ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
Часть А
А1
. Мономером полисахаридов может быть:
1) аминокислота
2) глюкоза
3) нуклеотид
4) целлюлоза
А2
. В клетках животных запасным углеводом является:
1) целлюлоза
2) крахмал
3) хитин
4) гликоген
А3
. Больше всего энергии выделится при расщеплении:
1) 10 г белка
2) 10 г глюкозы
3) 10 г жира
4) 10 г аминокислоты
А4
. Какую из функций липиды не выполняют?
1) энергетическую
2)каталитическую
3) изоляционную
4) запасающую
А5
. Липиды можно растворить в:
1) воде
2) растворе поваренной соли
3) соляной кислоте
4) ацетоне
Часть В
В1
. Выберите особенности строения углеводов
1) состоят из остатков аминокислот
2) состоят из остатков глюкозы
3) состоят из атомов водорода, углерода и кислорода
4) некоторые молекулы имеют разветвленную структуру
5) состоят из остатков жирных кислот и глицерина
6) состоят из нуклеотидов
В2
. Выберите функции, которые углеводы выполняют в организме
1) каталитическая
2) транспортная
3) сигнальная
4)строительная
5) защитная
6) энергетическая
ВЗ
. Выберите функции, которые липиды выполняют в клетке
1) структурная
2) энергетическая
3) запасающая
4) ферментативная
5) сигнальная
6) транспортная
В4 . Соотнесите группу химических соединений с их ролью в клетке:
Часть С
С1 . Почему в организме не накапливается глюкоза, а накапливается крахмал и гликоген?
1. Небольшой размер молекул (легко проникает через клеточные мембраны по градиенту концентрации, поры)
2. Способность к электролитической диссоциации (НОН = Н+ + ОН+)
3. Дипольная структура (асимметричное распределение зарядов атомов + и —)
4. Способность к образованию Н — связей (благодаря им все молекулы природной и клеточной воды ассоциированы, отдельные молекулы только при температуре 4000 С); Н — связи в 20 раз слабее ковалентных
5. Высокая теплота испарения (охлаждение организма)
6. Максимальная плотность при температуре 4 0 С (занимает минимальный объём)
7. Способность растворять газы (О2 , СО2 и др.)
8. Высокая теплопроводность (быстрое и равномерное распределение тепла)
9. Несжимаемость (придание формы сочным органам и тканям)
10. Большая удельная теплоёмкость (самая большая из всех известных жидкостей)
- защита тканей от быстрого и сильного повышения температуры
- избыточная энергия (тепло) расходуется на разрыв Н — связей
11. Большая теплота плавления (уменьшает вероятность замерзания содержимого клеток и окружающих её жидкостей)
12. Поверхностное натяжение и когезия (самое большое из всех жидкостей)
Когезия — сцепление молекул физического тела под действием сил притяжения
- обеспечивает движение воды по сосудам ксилемы (проводящей ткани растений)
- передвижение растворов по тканям (восходящий и нисходящий токи по растению, кровообращение и т. д.)
13. Прозрачность в видимом спектре (фотосинтез, испарение)
Биологические функции воды
- все живые клетки могут существовать только в жидкой среде
1. Вода — универсальный растворитель
q По степени растворимости вещества разделяются на:
Гидрофильные (хорошо растворимы в воде) — соли, моно — и дисахариды, простые спирты, кислоты, щёлочи, аминокислоты, пептиды
- гидрофильность определяется наличием групп атомов (радикалов) — ОН- , СООН- , NН2- и др.
Гидрофобные (плохо растворимые или нерастворимые в воде) — липиды, жиры, жироподобные вещества, каучук, некоторые органические растворители (бензол, эфир) , жирные кислот, полисахариды, глобулярные белки
- гидрофобность определяется наличием неполярных молекулярных группировок:
СН3 — , СН2 —
- гидрофобные вещества могут разделять водные растворы на отдельные компартаменты(фракции)
- гидрофобные вещества отталкиваются водой и притягиваются друг к другу (гидрофобные взаимодействия)
Амфифильные – фосфолипиды, жирные кислоты
- имеют в составе молекулы и ОН- , NН2- , СООН- и СН3- , СН2 — СН3-
- в волных растворах образуют бимолекулярный слой
2. Обеспечиваеттургорные явления в растительных клетках
Тургор — упругость растительных клеток, тканей и органов создаваемое внутриклеточной жидкостью
- обуславливает форму, упругость клеток и рост клеток, движения устьиц, транспирацию (испарение воды), всасывание воды корнями
3. Среда для осуществления диффузии
4. Обуславливает осмотическое давление и осморегуляцию
Осмос — процесс диффузии воды и растворённых в ней химических веществ сквозь полупроницаемую мембрану по градиенту концентрации (в сторону повышенной концентраци)
- лежит в основе транспорта гидрофильных веществ через мембрану клетки, всасывании продуктов пищеварения в кишечнике, воды корнями и т. д.
5. Поступление веществ в клетку (в основном в виде водного раствора) — эндоцитоз
6. Выведение продуктов обмена веществ (метаболитов) из клетки – экзоцитоз, экскреция
- осуществляется преимущественно в виде водных растворов
7. Создаёт и поддерживает химическую среду для физиологических и биохимических процессов — const pH+ — строгий гомеостаз для оптимальной реализации функций ферментов
8. Создаёт среду для протекания всех химических реакций обмена веществ (большая часть протекает только в виде водных растворов)
9. Вода — химический реагент (важнейший метаболит)
- реакции гидролиза, расщепления и пищеварения белков, углеводов, липидов, запасных биополимеров, макроэргов – АТФ, нуклеиновых кислот
- участвует в реакциях синтеза, окислительно-восстановительные реакциях
13. Основа образования жидкой внутренней среды организма — крови, лимфы, тканевой жидкости, ликвора
14. Обеспечивает транспорт неорганических ионов и органических молекул в клетке и организме (по жидким средам организма, цитоплазме, проводящей ткани — ксилеме, флоэме
15. Источник кислорода, выделяющегося при фотосинтезе
16. Донор атомов водорода, необходимого для восстановления продуктов ассимиляции СО2 в процессе фотосинтеза
17. Терморегуляция (поглощение или выделение тепла вследствие разрыва или образования водородных связей) — const to C
18. Опорная функция (гидростатистический скелет у животных)
19. Защитная функция (слезная жидкость, слизь)
20. Служит средой, в которой происходит оплодотворение
Предыдущая12345678910111213141516Следующая
Липиды - это жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). Липиды принадлежат к простейшим биологическим молекулам.
В химическом отношении большинство липидов представляет собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов.
Наиболее известны среди них жиры. Каждая молекула жира образована молекулой трехатомного спирта глицерола и присоединенными к ней эфирными связями трех молекул высших карбоновых кислот. Согласно принятой номенклатуре, жиры называют триацилглщеролами.
Атомы углерода в молекулах высших карбоновых кислот могут быть соединены друг с другом как простыми, так и двойными связями.
Из предельных (насыщенных) высших карбоновых кислот наиболее часто в состав жиров входят пальмитиновая, стеариновая, арахиновая; из непредельных (ненасыщенных) - олеиновая и линолевая.
Степень ненасыщенности и длина цепей высших карбоновых кислот (т.
3 Вода как растворитель
число атомов углерода) определяют физические свойства того или иного жира.
Жиры с короткими и непредельными кислотными цепями имеют низкую температуру плавления. При комнатной температуре это жидкости (масла) либо мазеподобные вещества (жиры). И наоборот, жиры с длинными и насыщенными цепями высших карбоновых кислот при комнатной температуре становятся твердыми.
Вот почему при гидрировании (насыщении кислотных цепей атомами водорода по двойным связям) жидкое арахисовое масло, например, становится мазеобразным, а подсолнечное масло превращается в твердый маргарин. По сравнению с обитателями южных широт в организме животных, обитающих в холодном климате (например, у рыб арктических морей), обычно содержится больше ненасыщенных триацилглицеролов. По этой причине тело их остается гибким и при низких температурах.
В фосфолипидах одна из крайних цепей высших карбоновых кислот триацилглицерола замещена на группу, содержащую фосфат.
Фосфолипиды имеют полярные головки и неполярные хвосты. Группы, образующие полярную головку, гидрофильны, а неполярные хвостовые группы гидрофобны. Двойственная природа этих липидов обусловливает их ключевую роль в организации биологических мембран.
Еще одну группу липидов составляют стероиды (стеролы). Эти вещества построены на основе спирта холестерола. Стеролы плохо растворимы в воде и не содержат высших карбоновых кислот. К ним относятся желчные кислоты, холестерол, половые гар-моны, витамин D и др.
К липидам также относятся терпены (ростовые вещества растений - гиббереллины; каротиноиды - фотосинтетичские пигменты; эфирные масла растений, а также воска).
Липиды могут образовывать комплексы с другими биологическими молекулами - белками и сахарами.
Функции липидов следующие:
Структурная.
Фосфолипиды вместе с белками образуют биологические мембраны. В состав мембран входят также стеролы.
Энергетическая. При окислении жиров высвобождается большое количество энергии, которая идет на образование АТФ.
В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ. Животные, впадающие в спячку, и растения накапливают жиры и масла и расходуют их на поддержание процессов жизнедеятельности. Высокое содержание липидов в семенах растений обеспечивает развитие зародыша и проростка до их перехода к самостоятельному питанию.
Семена многих растений (кокосовой пальмы, клещевины, подсолнечника, сои, рапса и др.) служат сырьем для получения растительного масла промышленным способом.
Защитная и теплоизоляционная.
Накапливаясь в подкожной клетчатке и вокруг некоторых органов (почек, кишечника), жировой слой защищает организм животных и его отдельные органы от механических повреждений. Кроме того, благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло, что позволяет, например, многим животным обитать в условиях холодного климата.
У китов, кроме того, он играет еще и другую роль - способствует плавучести.
Смазывающая и водоотталкивающая. Воск покрывает кожу, шерсть, перья, делает их более эластичными и предохраняет от влаги.
Восковой налет имеют листья и плоды многих растений.
Регуляторная. Многие гормоны являются производными хо-лестерола, например половые (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин) и кортикостероиды (альдостерон). Производные холестерола, витамин D играют ключевую роль в обмене кальция и фосфора. Желчные кислоты участвуют в процессах пищеварения (эмульгирование жиров) и всасывания высших карбоновых кислот.
Липиды являются также источником образования метаболической воды.
Окисление 100 г жира дает примерно 105 г воды. Эта вода очень важна для некоторых обитателей пустынь, в частности для верблюдов, способных обходиться без воды в течение 10-12 суток: жир, запасенный в горбе, используется именно в этих целях. Необходимую для жизнедеятельности воду медведи, сурки и другие животные, впадающие в спячку, получают в результате окисления жира.
В миелиновых оболочках аксонов нервных клеток липиды являются изоляторами при проведении нервных импульсов.
Воск используется пчелами в строительстве сот.
Источник: Н.А.
Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"
Растворимые в воде углеводы.
Функции растворимых углеводов : транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.
Моносахариды: глюкоза – основной источник энергии для клеточного дыхания. Фруктоза – составная часть нектара цветов и фруктовых соков.
Рибоза и дезоксирибоза – структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК.
Дисахариды: сахароза (глюкоза + фруктоза) – основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях. Лактоза (глюкоза + галактоза) – входит в состав молока млекопитающих.
Мальтоза (глюкоза + глюкоза) – источник энергии в прорастающих семенах.
Слайд 8
Полимерные углеводы :
крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин.
Они не растворимы в воде.
Функции полимерных углеводов : структурная, запасающая, энергетическая, защитная.
Крахмал состоит из разветвленных спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.
Целлюлоза – полимер, образованный остатками глюкозы, состоящими из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями.
Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток.
Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы. Основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.
Гликоген – запасное вещество животной клетки.
Гликоген еще более ветвистый, чем крахмал и хорошо растворимы в воде.
Липиды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях.
Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода. Виды липидов: жиры, воска, фосфолипиды.
Слайд 9
Функции липидов:
Запасающая – жиры, откладываются в запас в тканях позвоночных животных.
Энергетическая – половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров.
Жиры используются и как источник воды. Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка.
Защитная – подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений.
Структурная – фосфолипиды входят в состав клеточных мембран.
Теплоизоляционная – подкожный жир помогает сохранить тепло.
Электроизоляционная – миелин, выделяемый клетками Шванна (образуют оболочки нервных волокон), изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов.
Питательная – некоторые липидоподобные вещества способствуют наращиванию мышечной массы, поддержанию тонуса организма.
Смазывающая – воски покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды.
Восковым налетом покрыты листья многих растений, воск используется в строительстве пчелиных сот.
Гормональная – гормон надпочечников – кортизон и половые гормоны имеют липидную природу.
Слайд 10
Белки, их строение и функции
Белки – это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Белки синтезируются в живых организмах и выполняют в них определенные функции.
В состав белков входят атомы углерода, кислорода, водорода, азота и иногда серы.
Мономерами белков являются аминокислоты – вещества, имеющие в своем составе неизменяемые части аминогруппу NH2 и карбоксильную группу СООН и изменяемую часть – радикал.
Именно радикалами аминокислоты отличаются друг от друга.
Аминокислоты обладают свойствами кислоты и основания (они амфотерны), поэтому могут соединяться друг с другом. Их количество в одной молекуле может достигать нескольких сотен. Чередование разных аминокислот в разной последовательности позволяет получать огромное количество различных по структуре и функциям белков.
В белках встречается 20 видов различных аминокислот, некоторые из которых животные синтезировать не могут.
Они получают их от растений, которые могут синтезировать все аминокислоты. Именно до аминокислот расщепляются белки в пищеварительных трактах животных. Из этих аминокислот, поступающих в клетки организма, строятся его новые белки.
Слайд 11
Структура белковой молекулы .
Под структурой белковой молекулы понимают ее аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности молекулы, которая должна умещаться в различных отделах и органоидах клетки, причем не одна, а вместе с огромным количеством других молекул.
Последовательность аминокислот в молекуле белка образует его первичную структуру.
Она зависит от последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК (гене), кодирующем данный белок. Соседние аминокислоты связаны пептидными связями, возникающими между углеродом карбоксильной группы одной аминокислоты и азотом аминогруппы другой аминокислоты.
Длинная молекула белка сворачивается и приобретает сначала вид спирали.
Так возникает вторичная структура белковой молекулы. Между СО и NH – группами аминокислотных остатков, соседних витков спирали, возникают водородные связи, удерживающие цепь.
Молекула белка сложной конфигурации в виде глобулы (шарика), приобретает третичную структуру. Прочность этой структуры обеспечивается гидрофобными, водородными, ионными и дисульфидными S-S связями.
Некоторые белки имеют четвертичную структуру, образованную несколькими полипептидными цепями (третичными структурами).
Четвертичная структура так же удерживается слабыми нековалентными связями – ионными, водородными, гидрофобными. Однако прочность этих связей невелика и структура может быть легко нарушена. При нагревании или обработке некоторыми химическими веществами белок подвергается денатурации и теряет свою биологическую активность.
Нарушение четвертичной, третичной и вторичной структур обратимо. Разрушение первичной структуры необратимо.
В любой клетке есть сотни белковых молекул, выполняющих различные функции.
Кроме того, белки имеют видовую специфичность. Это означает, что каждый вид организмов обладает белками, не встречающимися у других видов. Это создает серьезные трудности при пересадке органов и тканей от одного человека к другому, при прививках одного вида растений на другой и т.д.
Слайд 12
Функции белков .
Каталитическая (ферментативная ) – белки ускоряют все биохимические процессы, идущие в клетке: расщепление питательных веществ в пищеварительном тракте, участвуют в реакциях матричного синтеза.
Каждый фермент ускоряет одну и только одну реакцию (как в прямом, так и в обратном направлении). Скорость ферментативных реакций зависит от температуры среды, уровня ее рН, а также от концентраций реагирующих веществ и концентрации фермента.
Транспортная – белки обеспечивают активный транспорт ионов через клеточные мембраны, транспорт кислорода и углекислого газа, транспорт жирных кислот.
Защитная – антитела обеспечивают иммунную защиту организма; фибриноген и фибрин защищают организм от кровопотерь.
Структурная – одна из основных функций белков.
Белки входят в состав клеточных мембран; белок кератин образует волосы и ногти; белки коллаген и эластин – хрящи и сухожилия.
Сократительная – обеспечивается сократительными белками – актином и миозином.
Сигнальная – белковые молекулы могут принимать сигналы и служить их переносчиками в организме (гормонами). Следует помнить, что не все гормоны являются белками.
Энергетическая – при длительном голодании белки могут использоваться в качестве дополнительного источника энергии после того, как израсходованы углеводы и жиры.
Слайд13
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты были открыты в 1868 г.
швейцарским ученым Ф. Мишером. В организмах существует несколько видов нуклеиновых кислот, которые встречаются в различных органоидах клетки – ядре, митохондриях, пластидах. К нуклеиновым кислотам относятся ДНК, и-РНК, т-РНк, р-РНК.
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – линейный полимер, имеющий вид двойной спирали, образованной парой антипараллельных комплементарных (соответствующих друг другу по конфигурации) цепей.
Пространственная структура молекулы ДНК была смоделирована американскими учеными Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в 1953 г.
Мономерами ДНК являются нуклеотиды . Каждый нуклеотид ДНК состоит из пуринового (А – аденин или Г – гуанин) или пиримидинового (Т – тимин или Ц – цитозин) азотистого основания , пятиуглеродного сахара – дезоксирибозы и фосфатной группы .
Нуклеотиды в молекуле ДНК обращены друг к другу азотистыми основаниями и объединены парами в соответствии с правилами комплементарности: напротив аденина расположен тимин, напротив гуанина – цитозин.
Пара А – Т соединена двумя водородными связями, а пара Г – Ц – тремя. При репликации (удвоении) молекулы ДНК водородные связи рвутся и цепи расходятся и на каждой из них синтезируется новая цепь ДНК. Остов цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками.
Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК определяет ее специфичность, а также специфичность белков организма, которые кодируются этой последовательностью.
Эти последовательности индивидуальны и для каждого вида организмов, и для отдельных особей.
Пример: дана последовательность нуклеотидов ДНК: ЦГА – ТТА – ЦАА.
На информационной РНК (и-РНК) будет синтезирована цепь ГЦУ – ААУ – ГУУ, в результате чего выстроится цепочка аминокислот: аланин – аспарагин – валин.
При замене нуклеотидов в одном из триплетов или их перестановке этот триплет будет кодировать другую аминокислоту, а следовательно изменится и белок, кодируемый данным геном.
Слайд 14
Изменения в составе нуклеотидов или их последовательности называются мутацией.
Слайд 15
Рибонуклеиновая кислота (РНК) – линейный полимер, состоящий из одной цепи нуклеотидов.
В составе РНК тиминовый нуклеотид замещен на урациловый (У). Каждый нуклеотид РНК содержит пятиуглеродный сахар – ри– бозу, одно из четырех азотистых оснований и остаток фосфорной кислоты.
Виды РНК.
Матричная , или информационная , РНК.
Синтезируется в ядре при участии фермента РНК-полимеразы. Комплементарна участку ДНК, на котором происходит синтез. Ее функция – снятие информации с ДНК и передача ее к месту синтеза белка – на рибосомы.
Составляет 5% РНК клетки. Рибосомная РНК – синтезируется в ядрышке и входит в состав рибосом. Составляет 85% РНК клетки.
Транспортная РНК (более 40 видов). Транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка.
Имеет форму клеверного листа и состоит из 70-90 нуклеотидов.
Слайд 16
Аденозинтрифосфорная кислота – АТФ . АТФ представляет собой нуклеотид, состоящий из азотистого основания – аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, в двух из которых запасается большое количество энергии. При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты освобождается 40 кДж/моль энергии.
Сравните эту цифру с цифрой, обозначающей количество выделенной энергии 1 г глюкозы или жира. Способность запасать такое количество энергии делает АТФ ее универсальным источником.
Физико-химические особенности молекулы воды
Синтез АТФ происходит в основном в митохондриях.
Слайд 17
II. Метаболизм: энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь. Ферменты, их химическая природа, роль в метаболизме. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание. Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь.
Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле
Слайд 18
Что может быть проще воды?
Мы ее пьем, купаемся в ней, готовим с ее помощью. Наша жизнь была бы совершенно невозможна без нее. И в то же время эта «знакомая» вода – самое таинственное химическое вещество на планете.
«Живая» и «мертвая» вода, ее происхождение, причины перехода в другие агрегатные состояния – эти вопросы издавна интересовали людей.
Одним из самых «чудесных» свойств воды является ее способность растворять вещества.
Фантастиче-
ская сила
Мы смотрим на горный источник и думаем: «Вот по-настоящему чистая вода!» Однако это не так: идеально чистой воды в природе не бывает. 
Дело в том, что вода является практически универсальным растворителем.
В ней растворены газы: азот, кислород, аргон, углекислота – и другие примеси, находящиеся в воздухе. Особенно ярко свойства растворителя проявляются в морской воде, в которой растворяются практически все вещества. Принято считать, что в водах Мирового океана могут быть растворены практически все элементы таблицы периодической системы элементов. По крайней мере, на сегодня их обнаружено более 80, в том числе редкие и радиоактивные элементы.
В наибольшем количестве в морской воде содержатся хлор, натрий, магний, сера, кальций, калий, бром, углерод, стронций, бор. Одного только золота растворено в Мировом океане по 3 кг на душу населения Земли!
В земной воде также всегда что-то растворено.
Наиболее чистой считается дождевая вода, 
но и она растворяет в себе примеси, находящиеся в воздухе. Не думайте, что вода растворяет только легко растворимые вещества.
К примеру, химики-аналитики утверждают, что вода немного растворяет даже стекло. Если растереть в ступке порошок стекла с водой, то в присутствии индикатора (фенолфталеина) появится розовая окраска – признак щелочной среды. Следовательно, вода частично растворила стекло и щелочь попала в раствор (недаром химики называют этот процесс выщелачиванием стекла).
Заниматель-
ная химия
Почему же вода может растворять столь различные вещества?
Из курса химии мы знаем, что молекула воды электронейтральна. 
Но электрический заряд внутри молекулы распределен неравномерно: в области атомов водорода преобладает положительный заряд, в области, где расположен кислород, выше плотность отрицательного заряда.
Следовательно, частица воды – это диполь. Этим свойством молекулы воды объясняется ее способность ориентироваться в электрическом поле и присоединяться к другим молекулам, несущим заряд. Если энергия притяжения молекул воды к молекулам какого-либо вещества больше, чем энергия притяжения между молекулами воды, то вещество растворяется. В зависимости от этого различают гидрофильные (хорошо растворимые в воде: соли, щелочи, кислоты) и гидрофобные (вещества, трудно или вовсе не растворимые в воде: жиры, каучук и др.).
Таким образом, «вакциной» против растворения в воде является содержание в веществе жира. Неслучайно клетки человеческого тела имеют мембраны, содержащие жировые компоненты. Благодаря этому вода не растворяет тело человека, а способствует его жизнедеятельности.
Бетон и композит –
что прочнее?
Какое отношение эта информация имеет к бассейнам?
Дело в том, что способность воды растворять многие вещества отрицательно влияет на бетонные бассейны. Вода необходима для гидратирования цемента. 
Однако после ее испарения в структуре бетона появляются пустоты и поры. Это приводит к увеличению проница- емости бетона для газов, пара и жидкости.
В результате в поры бетонного бассейна попадает вода, он подвергается выщелачиванию и впоследствии попросту трескается.
Большим преимуществом по отношению к бетонным собратьям пользуются композитные бассейны. Композит – это неоднородный сплошной материал, состоящий из двух и более компонентов. Основную прочность изделиям из композита придает стекловолокно, то есть волокно из тонких стеклянных нитей. В такой форме стекло демонстрирует неожиданные свойства: 
не бьется, не ломается, а гнется без разрушения.
Тест для 10 класса (профиль). Цитология. Химическая организация клетки
В качестве связующего наполнителя в изготовлении композита применяются полимерные органические смолы, которые препятствую проникновению воды в поры вещества. Благодаря этому композитные бассейны практически не подвержены старению и устойчивы к воздействию всем необходимого, но столь разрушительного вещества – воды.
Похоже, что для всемогущей воды практически не существует препятствий.
Со временем ей поддается абсолютно любой материал.
Но если необходимо выбрать материал для бассейна, то совершенно очевидно, какой из них: бетон или композит – будет Вашим надежным помощником в борьбе с разрушительной силой воды.
Для чего человеку нужны углеводы
Все живые организмы в природе, будь-то растения или животные, содержат углеводы — основной источник энергии. Наибольшее количество их присутствует в клетках растений (до 90%) и 1 – 2% в клетках животных.
Организм человека имеет 2-3% этих органических соединений, в основном гликогена, и лишь 5 граммов глюкозы.
Особенности углеводов заключаются в том, что они состоят из длинных молекулярных сплетений, а состав самих молекул – это атомы углерода, кислорода и водорода.
Солнечный свет способствует фотосинтезу углеводов в растительности при наличии воды и углекислого газа. Основная масса данных веществ поступает в человеческий организм в основном с растительной пищей, но и сам организм синтезирует их, правда в незначительном объёме.
Роль углеводов для человека – это обеспечение его тела энергией, что составляет около 60% от всего энергопотребления в течение суток.
Основные типы углеводов
В зависимости от своих свойств, углеводы подразделяются на простые (моносахариды и дисахариды) и сложные (полисахариды).
Первую группу также называют ещё быстрыми углеводами, поскольку они хорошо растворяются в воде и буквально за считанные минуты поднимают уровень глюкозы в крови.
Сложные углеводы соответственно называют медленными, так как растворяются они с меньшей скоростью.
Из простых веществ наиболее важными являются глюкоза, рибоза, фруктоза и галактоза.
Особую ценность моносахаридов представляет глюкоза, дающая клеткам энергию.
Благодаря обменным процессам в организме она преобразуется в углекислый газ и воду. Отклонение уровня глюкозы в крови в ту или иную сторону приводит к сонливости, вплоть до потери сознания. Низкий её уровень вызывает чувство усталости, слабости, при этом значительно снижаются умственные способности человека.
Глюкоза содержится в крупах, зерновых продуктах, во многих овощах и фруктах.
Рибоза — это химический аналог глюкозы, которая присутствует во всех клетках организма в структуре нуклеиновых кислот и влияет на обмен веществ.
Её используют как пищевую добавку в спортивном питании.
Фруктоза содержится практически во всех фруктах и мёде, а в овощах её значительно меньше. Она легко проникает в клетки из крови без инсулина, что принципиально отличает ее от глюкозы. Благодаря этому свойству фруктоза считается безопасной при заболевании диабетом. К тому же этот элемент не приводит к возникновению кариеса, в отличие от сахарозы.
Галактоза образует дисахарид с глюкозой, который называется лактоза и присутствует в основном в молочных продуктах и молоке.
В чистом виде галактоза не встречается.
Попадая в желудочно-кишечный тракт лактоза, содержащаяся в молоке, распадается на глюкозу и галактозу благодаря ферменту лактазе. Недостаток этого фермента вызывает повышенное газообразование в кишечнике после употребления молока из-за нерасщепленной лактозы. Людям с таким свойством организма полезно употреблять кисломолочные продукты, где лактоза преобразована в молочную кислоту, нейтрализующую кишечную микрофлору.
К сложным углеводам относится сахароза, мальтоза, крахмал, гликоген, инулин, целлюлоза и другие.
Сахароза, состоящая из молекул глюкозы и фруктозы, является чистым углеводом, а именно сахаром, в котором кроме калорий нет ни полезных веществ, ни витаминов, ни минералов.
Мальтоза ещё имеет название солодовый сахар, поскольку содержится в солоде, мёде, пиве и патоке.
Она образована двумя молекулами глюкозы.
Крахмал представляет собой длинные молекулярные цепи, состоящие из глюкозы.
Вода - 100% растворитель!
Это порошок белого цвета не имеющий запаха и вкуса, не растворяющийся в воде. Многие зерновые и корнеплоды содержат крахмал в большом количестве, являющийся основным аккумулятором энергии человека. В то же время современная медицина считает его виновником неправильного обмена веществ.
Инулин — это полимер фруктозы, применяющийся для профилактики диабета. Содержится в топинамбуре и некоторых других растениях.
Гликоген также образован из молекул глюкозы, расположенных в виде густых разветвлений.
Небольшой процент его содержится в печени и мышцах животных.
Биологические важные функции углеводов
Для чего нужны углеводы, и какое значение они представляют для человеческого организма?
Возможно, главной важной функцией углеводов является их энергетическая ценность, так как каждый грамм этого вещества, окисляясь, образует более 4 ккал энергии.
Если учесть, что в мышцах и печени человека содержится порядка 0,5 кг гликогена, что равно 2000 ккал энергии, необходимых для функционирования всех тканей организма и в особенности мозга.
Недостаток гликогена в пище, имеющий хронический характер, приводит к нарушению работы печени из-за накопления в ней жира.
В дальнейшем дефицит углеводов в питании приводит к интенсивному окислению жиров и закислению (отравлению) всего организма и тканей мозга. Результатом может стать потеря сознания вследствие ацидотической комы.
Избыток углеводов также будет способствовать накоплению лишнего жира и холестерина из-за высокого уровня глюкозы и инсулина в крови.
Конечно, роль углеводов для жизнедеятельности человека велика, но их энергетическая ценность должна составлять не более 50% от общей калорийности пищи.
При длительном воздействии высокого уровня глюкозы на белки изменяются их функции и структура.
Происходит гликозилирование белков, вызывающее ряд осложнений при сахарном диабете.
Здоровому человеку употребление углеводов необходимо проводить в первой половине дня.
В последующие часы формирование и накопление этих веществ в организме постепенно снижается.
Людям, ведущим активный образ жизни, а также занимающимся спортом, бодибилдингом или фитнесом следует употреблять пищу наполовину состоящую из углеводов. Меньшее количество углеводов рекомендуется тем, кто имеет лишний вес.
Функции углеводов в клетках живых организмов различны. Кроме энергетической это также резервные (запасающие), структурные, защитные, антикоагулянтные и другие функции.
