Химический состав липидов по биологии

Химический состав липидов по биологии

Подробное решение параграф § 7 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2014

В чём особенность строения атома углерода?

Органические молекулы состоят из углерода. Благодаря небольшой величине атома и четырем валентным электронам он способен образовывать прочные ковалентные связи углеродных скелетов и других атомов. Эта дает возможность углеродным соединениям образовывать большие и сложные молекулы. Это и отличает их от неорганических веществ. Среди органических веществ различают небольшие по молекулярной массе молекулы и макромолекулы. Малые молекулы представляют собой соединения углерода с молекулярной массой от 100 до 100 и содержат до 30 углеродных атомов. Из таких молекул образуются более крупные макромолекулы, их молекулярные массы могут превышать 1000000.

Какую связь называют ковалентной?

Ковалентная связь (от лат. co — «совместно» и vales — «имеющий силу») — химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой.

Какие вещества называют органическими?

Класс химических соединений, в состав которых входит углерод как основной элемент, а также кислород, азот, водород и другие. Органические вещества входят в состав живых организмов.

Какие продукты питания содержат большое количество жира?

Насыщенные жиры остаются твердыми при комнатной температуре. Их в большом количестве содержат:

– жирное мясо, особенно жареное;

– кокосовое и пальмовое масла;

Наиболее богаты ненасыщенными жирами:

– птица (кроме кожи);

– жирные сорта рыбы;

– орехи: кешью, арахис (мононенасыщенные), грецкие, миндаль (полиненасыщенные);

– растительные масла (подсолнечное, льняное, рапсовое, кукурузное (мононенасыщенные), оливковое, арахисовое (полиненасыщенные)), а также продукты, из которых их получают (арахис, оливки, подсолнечные семечки и прочее).

Вопросы для повторения и задания

1. Какие органические вещества входят в состав клетки?

Органические вещества — это сложные углеродсодержащие соединения. Органические вещества живой природы чрезвычайно разнообразны по своим размерам, строению и функциям. Поэтому создать единую классификацию, которая учитывала бы все характерные особенности каждого соединения, практически невозможно. Наиболее распространено деление всех органических соединений на низкомолекулярные (аминокислоты, липиды, органические кислоты и др.) и высокомолекулярные, или биополимеры. Полимеры — это молекулы, состоящие из повторяющихся структурных единиц — мономеров. В свою очередь, все биополимеры подразделяют на две группы: гомополимеры, построенные из мономеров одного типа (например, гликоген, крахмал и целлюлоза состоят из молекул глюкозы), и гетерополимеры, в состав которых входят отличающиеся друг от друга мономеры (например, белки состоят из 20 типов аминокислот, а нуклеиновые кислоты — из 8 типов нуклеотидов: ДНК — из 4 типов, РНК — из 4 типов.

2. Что такое липиды? Опишите их химический состав.

Среди низкомолекулярных органических соединений, входящих в состав живых организмов, важную роль играют липиды, к которым относят жиры, воски и разнообразные жироподобные вещества. Это гидрофобные соединения, нерастворимые в воде. Обычно общее содержание липидов в клетке колеблется в пределах 5—15% от массы сухого вещества. Широко распространены в природе нейтральные жиры, которые представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трёхатомного спирта глицерина (рис. 14). В цитоплазме клеток нейтральные жиры откладываются в виде жировых капель.

3. Какова роль липидов в обеспечении жизнедеятельности организма?

Жиры являются источником энергии. При окислении 1 г жира до углекислого газа и воды выделяется 38,9 кДж энергии (при окислении 1 г глюкозы — всего 17 кДж). Жиры служат источником метаболической воды, из 1 г жира образуется 1,1 г воды. Используя свои жировые запасы, верблюды или впадающие в зимнюю спячку суслики могут обходиться без воды длительное время. Жиры в основном откладываются в клетках жировой ткани. Эта ткань служит энергетическим депо организма, предохраняет его от потери тепла и выполняет защитную функцию. В полости тела между внутренними органами у позвоночных животных формируются упругие жировые прокладки, которые защищают органы от повреждений, а подкожная жировая клетчатка создаёт теплоизоляционный слой.

4. В чём заключается биологическое значение жироподобных веществ?

Не менее важное значение в организме имеют жироподобные вещества. Представители этой группы — фосфолипиды — формируют основу всех биологических мембран. По своей структуре фосфолипиды сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты. Важную роль в жизнедеятельности всех живых организмов, особенно животных, играет жироподобное вещество — холестерин. В корковом слое надпочечников, в половых железах и в плаценте из него образуются стероидные гормоны (кортикостероиды и половые гормоны). В клетках печени из холестерина синтезируются желчные кислоты, необходимые для нормального переваривания жиров. К жироподобным веществам относят также жирорастворимые витамины А, D, E, K, обладающие высокой биологической активностью.

5. Вспомните из курса «Человек и его здоровье» функции витаминов; симптомы их недостаточности.

6. Составьте схемы – классификации органических веществ. На основе каких критериев созданы ваши схемы?

Подумайте! Вспомните!

1. Какие вы знаете биологически активные вещества в организме человека, относящиеся к группе липидов? Каковы их функции?

Стероидные гормоны (steroid hormones) [греч. stereos — твердый и eidos — вид; греч. hormao — привожу в движение, побуждаю] — группа физиологически активных веществ (половые гормоны, кортикостероиды, гормональная форма витамина D), регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека. У позвоночных стероидные гормоны синтезируются из холестерина) в коре надпочечников, клетках Лейдига семенников, в фолликулах и желтом теле яичников, а также в плаценте. Стероидные гормоны содержатся в составе липидных капель в цитоплазме в свободном виде. В связи с высокой липофильностью стероидные гормоны относительно легко диффундируют через плазматические мембраны в кровь, а затем проникают в клетки-мишени. В организме человека присутствуют шесть стероидных гормонов: прогестерон, кортизол, альдостерон, тестостерон, эстрадиол и кальцитриол (устаревшее название кальциферол). За исключением кальцитриола эти соединения имеют очень короткую боковую цепь из двух углеродных атомов или не имеют ее вовсе. Стероидные гормоны, выполняющие сигнальную функцию, встречаются также у растений.

Читайте также:  Повышенный холестерин норма у мужчин

2. Объясните, как восковой слой на поверхности листьев участвует в регуляции водного баланса растений.

Растения, произрастающие в засушливом климате, имеют множество приспособлений для выживания в неблагоприятных условиях. Это восковой налет на листовой пластинке некоторых видов растений. Блестящая поверхность крупных уплощенных листьев фикуса из семейства Тутовых имеет свойство отражать солнечный свет. Способствует сокращению потерь воды листьями в засушливых районах.

3. В организме может существовать запас витаминов. Подумайте, какие витамины — жирорастворимые или водорастворимые — могут депонироваться в тканях. Объясните свою точку зрения.

Ткани состоят из клеток, клетки на 80-90% состоят из воды, водорастворимые витамины легко растворяются в воде и депонироваться (накапливаться) не смогли бы, занчит витамины должны быть жирорастворимые.

Источник: resheba.me

Липиды

Строение

Липиды по химической природе – один из трёх типов жизненно важных органических веществ. Они практически не растворяются в воде, т.е. являются гидрофобными соединениями, но образуют с Н2О эмульсию. Липиды распадаются в органических растворителях – бензоле, ацетоне спиртах и т.д. По физическим свойствам жиры бесцветны, не имеют вкуса и запаха.

По строению липиды – соединения жирных кислот и спиртов. При присоединении дополнительных групп (фосфора, серы, азота) образуются сложные жиры. Жировая молекула обязательно включает атомы углерода, кислорода и водорода.

Жирные кислоты – алифатические, т.е. не содержащие циклических углеродных связей, карбоновые (группа -СООН) кислоты. Отличаются количеством группы -СН2-.
Выделяют кислоты:

  • ненасыщенные– включают одну или несколько двойных связей (-СН=СН-);
  • насыщенные– не содержат двойных связей между атомами углерода

Рис. 1. Строение жирных кислот.

В клетках запасаются в виде включений – капель, гранул, в многоклеточном организме – в форме жировой ткани, состоящей из адипоцитов – клеток, способных накапливать жиры.

Классификация

Липиды – сложные соединения, которые встречаются в различных модификациях и выполняют различные функции. Поэтому классификация липидов обширна и не ограничивается одним признаком. Наиболее полная классификация по строению приведена в таблице.

Общая характеристика

Нейтральные жиры. Относятся к сложным эфирам, состоящим из глицерина и жирных кислот. Различают моно-, ди- и триглицериды

Сложные эфиры жирных кислот и спиртов (одноатомных или двухатомных)

Образованы присоединением к липидам остатков фосфорной кислоты. Обширная группа, включающая две подгруппы:

Состоят из углеводов и липидов, образующие гидрофильно-гидрофобные комплексы

Описанные выше липиды относятся к омыляемым жирам – при их гидролизе образуется мыло. Отдельно в группу неомыляемых жиров, т.е. не взаимодействующих с водой, выделяют стероиды.
Они подразделяются на подгруппы в зависимости от строения:

  • стерины– стероидные спирты, входящие в состав животных и растительных тканей (холестерин, эргостерин);
  • желчные кислоты – производные холевой кислоты, содержащие одну группу -СООН, способствуют растворению холестерина и перевариванию липидов (холевая, дезоксихолевая, литохолевая кислоты);
  • стероидные гормоны – способствуют росту и развитию организма (кортизол, тестостерон, кальцитриол).

Рис. 2. Схема классификации липидов.

Отдельно выделяют липопротеины. Это сложные комплексы жиров и белков (аполипопротеинов). Липопротеины относят к сложным белкам, а не к жирам. В их состав входят разнообразные сложные жиры – холестерин, фосфолипиды, нейтральные жиры, жирные кислоты.
Выделяют две группы:

  • растворимые – входят в состав плазмы крови, молока, желтка;
  • нерастворимые– входят в состав плазмалеммы, оболочки нервных волокон, хлоропласты.

Рис. 3. Липопротеины.

Наиболее изучены липопротеины плазмы крови. Они различаются по плотности. Чем больше жиров, тем меньше плотность.

Липиды по физической структуре классифицируются на твёрдые жиры и масла. По нахождению в организме выделяют резервные (непостоянные, зависят от питания) и структурные (генетически обусловленные) жиры. По происхождению жиры могут быть растительными и животными.

Значение

Липиды должны поступать в организм вместе с пищей и участвовать в метаболизме. В зависимости от типа жиры выполняют в организме разнообразные функции:

  • триглицериды сохраняют тепло организма;
  • подкожный жир защищает внутренние органы;
  • фосфолипиды входят в состав мембран любой клетки;
  • жировая ткань является резервом энергии – расщепление 1 г жира даёт 39 кДж энергии;
  • гликолипиды и ряд других жиров выполняют рецепторную функцию – связывают клетки, получая и проводя сигналы, полученные из внешней среды;
  • фосфолипиды участвуют в свёртываемости крови;
  • воски покрывают листья растений, одновременно предохраняя их от высыхания и промокания.

Избыток или недостаток жиров в организме приводит к изменению обмена веществ и нарушению функций организма в целом.

Что мы узнали?

Жиры имеют сложное строение, классифицируются по разным признакам и выполняют разнообразные функции в организме. Липиды состоят из жирных кислот и спиртов. При присоединении дополнительных групп образуются сложные жиры. Белки и жиры могут образовывать сложные комплексы – липопротеины. Жиры входят в состав плазмалеммы, крови, ткани растений и животных, выполняют теплоизолирующую и энергетическую функции.

Источник: obrazovaka.ru

Липиды — строение, свойства и функции молекул

Биологическая роль и функции

Молекулы липидов можно найти в любой живой клетке, без них невозможна жизнь. Они выполняют большинство функций как в масштабах всего организма, так и в отдельной клетке. Составлены из мономеров, включающих жирные кислоты и глицерин. Биологическая роль жиров в организме достаточно высока, т. к. без них невозможны многие жизненно важные процессы. Примером химической реакции может служить цепное окисление.

Читайте также:  При атеросклерозе применяют

Основная функция липидов заключается в обновлении клеточных мембран. Окисляется обычно жировой слой оболочек клеток. Жиры тесно связаны с метаболизмом:

  1. Аденозинтрифосфорная кислота. Необходима для транспортировки питательных веществ, деления клеток, обеззараживания токсинов.
  2. Аминокислоты. Это структурная часть белков. При соединении с липидами они превращаются в липопротеины, которые осуществляют транспортировку полезных веществ в организме.
  3. Нуклеиновая кислота. Входит в структуру ДНК. При расщеплении липидов некоторая часть энергии идет на деление клеток, в результате которого появляются новые цепи ДНК.
  4. Стероиды. Гормоны с повышенным уровнем содержания этих соединений. При плохом усвоении они повышают риск развития заболеваний органов эндокринной системы.

В них происходит образование и усвоение веществ, которые требуются для поддержания жизнедеятельности клетки и ее деления. Липиды выполняют несколько функций:

  1. Энергетическая. Заключается в распаде липидов в организме с выделением большого объема энергии. Она требуется для поддержания и нормализации дыхания, деления клеток и их роста, а также других процессов. Липиды проникают в клетку с кровотоком и откладываются в виде жировых капель в ее цитоплазме. Клетка получает энергию при расщеплении молекул.
  2. Резервная. За накоплением жиров следят адипоциты — клетки, образующие жировую ткань в организме. Наибольший ее запас расположен в подкожно-жировой клетчатке. Она также выполняет теплоизоляцию организма, поддерживая нормальную температуру тела.
  3. Структурная. В клетке липиды, выполняя строительную функцию, входят в состав мембран, формируя и сохраняя стенки, и осуществляют обмен веществ.
  4. Транспортная. Эта функция относится к второстепенным. Ее осуществляют в основном липопротеины. Они состоят из белков и липидов, переносят с кровью вещества между органами.
  5. Ферментативная. Липиды участвуют в формировании ферментов, помогают усваивать некоторые микроэлементы, которые поступают с пищей.
  6. Сигнальная. Поддерживает несколько процессов организма. Заключается в переносе значимых сигналов внутрь клетки и из нее. Осуществляют это фосфатидилинозитол, эйкозаноиды, гликолипиды.
  7. Регуляторная. Липиды участвуют в регуляции многих процессов, но самостоятельно на их протекание не влияют. Это в основном стероидные гормоны (половые и надпочечников). Они участвуют в обмене веществ, репродуктивной функции, оказывают влияние на иммунитет.

Каждая из этих функций очень важна для поддержания нормальной жизнедеятельности людей и животных.

Строение и свойства

Строение липидов довольно простое. Они состоят из соединений жирных кислот и спиртов. Сложные вещества содержат:

В формулу жировой молекулы входят атомы углерода, кислорода, водорода.

Свойства липидов связаны с их химическим строением, зависят от насыщенности жирных кислот и спирта. Общими для всех видов жиров являются следующие:

  • растворимы в бензоле, хлороформе, гексане;
  • не растворимы в воде и полярных растворителях.

В организме людей перевариваются только эмульгированные жиры, основными эмульгаторами которых являются желчные кислоты и белки. Жиры присутствуют во всех живых клетках и создают барьер, ограничивающий их проницаемость, а также содержатся в составе гормонов.

Классификация соединений

Классификация липидов достаточно обширна, т. к. они выполняют много разных функций. Это видно из таблицы, где представлено их разделение по строению:

Типы Виды Описание
Простые Триацилглицерол, нейтральные жиры Принадлежат к сложным эфирам, состоящим из глицерина и жирных кислот. Различают моно-, ди- и триглицериды.
Воски Сложные эфиры жирных кислот и спиртов (одноатомных или двухатомных).
Сложные Гликолипиды Состоят из углеводов и липидов, образующие гидрофильно-гидрофобные комплексы.
Фосфолипиды, глицерофосфолипиды, сфинголипиды Омыляемые жиры. При их гидролизе образуется мыло, а строение зависит от пути биосинтеза.

Существуют и не взаимодействующие с водой (неомыляемые) липиды-стероиды. С учетом строения они подразделяются на:

  1. Стерины. К ним относят холестерин, эргостерин — спирты, присутствующие в составе животных и растительных клеток.
  2. Стероидные гормоны. Кортизол, тестостерон, кальцитриол — содействуют развитию и росту организма.
  3. Желчные кислоты. Это растворяющие холестерин производные холевой кислоты.

Отдельную группу составляют липопротеины. Состав их, с точки зрения биохимии, достаточно сложный. Они состоят из белков и жиров. В составе содержат холестерин, необходимый компонент клеточных мембран у высших организмов, фосфолипиды, жирные кислоты. Присутствующие в составе плазмы крови способны растворяться, а нерастворимые содержатся в оболочке нервного волокна.

Значение для человека

Некоторые виды соединений организм человека самостоятельно производить неспособен. Это ненасыщенные жирные кислоты. Они проникают с пищей и содержатся в:

  • орехах;
  • овощах;
  • зелени;
  • растительных маслах;
  • злаковых растениях;
  • фруктах.

Организму для получения жирорастворимых витаминов требуются триглицериды. Обогащены этими жирными кислотами большинство продуктов животного происхождения, это:

  • молоко;
  • мясо;
  • тропические фрукты (авокадо, кокосы).

По своей химической формуле к классу липидов относят и витамины А, Е, К, Д. Они поступают с пищей. Суточное потребление липидов взрослым человеком должно быть в пределах 80−130 граммов.

Влияние на кожный покров и волосы

Жиры необходимы для здоровья кожи, волосяного покрова. Секрецию, насыщенную жирами, выделяют сальные железы. При дефиците липидов нарушается регенерация клеток дермы, ногтей и волос:

  • кожный покров испытывает недостаток энергии для регенерации клеток;
  • дерма теряет эластичность и становится сухой при постоянной нехватке триглицеридов;
  • волосы утрачивают здоровый вид, теряют блеск, развиваются различные заболевания;
  • из-за слабой секреции сальных желез роговая прослойка дермы страдает от агрессивного воздействия внешней среды;
  • недостаточное содержание жиров ногтевые пластины делает мягкими.

Для восполнения дефицита рекомендуется придерживаться строгой диеты, пользоваться косметическими средствами, которые липиды содержат в своем составе.

В организме жиры играют резервную роль, используются при заболевании или ухудшении качества питания. Они структурный элемент тканей внутриклеточных образований и оболочек клеток. Пищевые имеют животное и растительное происхождение. Они не растворимы в воде, только в неполярных органических растворителях. Жиры, получаемые из растительных элементов, — это масла. Отдельную группу составляют жиры морских млекопитающих и рыб.

Читайте также:  Сазан рыба и холестерин

Источник: nauka.club

Липиды и их роль в жизнедеятельности клетки

На этом уроке мы продолжим изучение органических веществ. Мы рассмотрим один из основных компонентов клеток – липиды. Узнаем, на какие основные группы делятся липиды, а также их значение для жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Липиды и их классификация

Липиды – это обширная группа жиров и жироподобных веществ, которые содержатся во всех живых клетках. Они неполярны и, следовательно, гидрофобны.

Липиды практически не растворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях, например в эфире, бензоле, хлороформе.

В некоторых клетках липидов очень мало, всего несколько процентов, а в некоторых их содержание достигает 90 % (семена подсолнечника, подкожная жировая клетчатка).

По химическому строению липиды разнообразны. Однако настоящие липиды – это сложные эфиры высших жирных кислот и какого-либо спирта.

Липиды подразделяются на простые и сложные.

Простые липиды

К простым липидам относятся триацилглицеролы (нейтральные жиры) и воска (см. Рис. 1).

1. Нейтральные жиры – это самые распространенные липиды, встречающиеся в природе. Их молекулы образуются в результате присоединения трех остатков высокомолекулярных жирных кислот к одной молекуле трехатомного спирта глицерина.

Среди соединений этой группы различают жиры, остающиеся твердыми при температуре 20 °С, и масла, которые в этих условиях становятся жидкими.

2. Воска – это сложные эфиры, образуемые жирными кислотами и многоатомными спиртами. Они покрывают кожу, шерсть, перья животных, смягчая их и защищая их от воды. Также из восков пчёлы строят соты.

Рис. 1. Простые липиды

Значение нейтральных жиров

В организме животных, впадающих в спячку, накапливается большое количество жира, который расходуется во время спячки.

У позвоночных жир накапливается также в подкожной жировой клетчатке и служит теплоизоляцией. Особенно выражен подкожный слой у млекопитающих, живущих в холодном климате.

В растениях обычно накапливаются масла, а не жиры. Семена, плоды, хлоропласты богаты маслами. А некоторые семена, например семена кокосовой пальмы, клещевины, сои, подсолнечника, служат сырьем для получения масла промышленным способом.

Значение природных восков

Природные воска, такие как пчелиный воск и спермацет, нашли широкое применение в медицине и парфюмерной промышленности.

Спермацет, получаемый из головного мозга кашалота, хорошо всасывается в кожу и служит основой для приготовления различных мазей и кремов.

Пчелиный воск применяется в медицине для приготовления мазей, входит в состав питательных, отбеливающих, очищающих кремов и масок.

Сложные липиды

К сложным липидам относятся: фосфолипиды, гликолипиды, стероиды (см. Рис. 2).

Рис. 2. Сложные липиды

1. Фосфолипиды (см. Рис. 3) по своей структуре близки к нейтральным жирам, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты.

Рис. 3. Фосфолипиды

2. Гликолипиды образуются в результате соединения липидов с углеводами. Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга.

Стероиды и терпены

Стероиды и терпены – это липиды, не имеющие жирных кислот и имеющие особую структуру.

К стероидам относятся половые гормоны, например прогестерон и эстроген (женские половые гормоны), тестостерон (мужской половой гормон) (см. Рис. 4).

Рис. 4. Тестостерон

Также к стероидам относится витамин D, при недостатке которого возникает болезнь под названием рахит.

Терпены – вещества, от которых зависит аромат эфирных масел растений, например: ментола, мяты, камфары.

Функции липидов

1. Энергетическая

При полном окислении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж энергии, то есть в 2 раза больше, чем при окислении 1 г углеводов.

2. Запасающая

Жиры являются основным запасающим веществом у животных, а также у некоторых растений. Они могут использоваться также в качестве источника воды (при окислении 1 г жира образуется более 1 г воды). Это особенно ценно для пустынных животных, обитающих в условиях дефицита воды.

3. Защитная

Обладая выраженными термоизоляционными свойствами, липиды защищают наш организм от температурных перепадов. Также липиды защищают организм от механических и физических воздействий.

Воска, которые покрывают тело растений, защищают их от излишнего испарения воды. Это очень важно для тех растений, которые живут в засушливых регионах в условиях дефицита влаги.

4. Структурная

В комплексе с белками липиды являются структурными компонентами всех биологических мембран.

5. Регуляторная

Липиды принимают участие в регуляции физиологических функций организма, так как некоторые из них являются гормонами.

Список литературы

  1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
  2. Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П.В. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина и др. – 2-е изд., переработанное. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стр.
  3. Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
  4. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Домашнее задание

  1. Вопросы в конце параграфа 10 (стр. 39) – Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Общая биология», 10-11 класс (Источник)
  2. По какой причине может происходить отложение жиров в избыточном количестве?

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

Источник: interneturok.ru