Органические компоненты клетки липидов

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

Органические компоненты клетки липидов

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:

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.

Читайте также:  Лекарство от холестериновых бляшек в сосудах

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:

РОЛЬ СОЕДИНЕНИЯ В КЛЕТКЕ

А) быстро расщепляются с выделением энергии
Б) являются основным запасным веществом растений и животных
В) являются источником для синтеза гормонов
Г) образуют теплоизолирующий слой у животных
Д) являются источником дополнительной воды у верблюдов
Е) входят в состав покровов насекомых

1) углеводы
2) липиды

Часть С

С1. Почему в организме не накапливается глюкоза, а накапливается крахмал и гликоген?

Источник: biology100.ru

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.

Читайте также:  Как избавляться от холестерина

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

Органический состав клеток

Существует 4 класса органических веществ, входящих в состав клеток: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Углеводы

Углеводы — органические вещества, в состав которых входят углерод, кислород и водород. Образуются в процессе фотосинтеза из воды и углекислого газа. Различают — моносахариды (состоят из одной молекулы) (глюкоза, рибоза и т.д.), дисахариды — соединение двух молекул (сахароза, мальтоза) и полисахариды — в их состав входит много молекул сахара (крахмал, гликоген, клетчатка, пектин, инулин, хитин).

Функции углеводов

1. Входят в состав многих органических веществ (рибоза — в состав РНК, АТФ, ФАД, НАД, НАДФ, дезоксирибоза — в состав ДНК)

2. Глюкоза — является источником энергии (окисляется при дыхании)

3. Многие углеводы являются запасными веществами — крахмал у растений, гликоген — у грибов и животных

4. Входят в состав многих компонентов клеток и тканей (гликокаликс, гепарин, кликопротеины, пектины, полисахариды, гемицеллюлоза, хитин, муреин, тейхоевые кислоты)

5. Защитная — в составе гликокаликса участвует в процессе клеточного распознавания, входят в состав иммуноглобулинов, входят в состав камеди (выделяется при повреждении стволов) и в состав клеточной стенки многих организмов

Белки

Белки — это органические вещества-полимеры, мономерами которых являются аминокислоты (гемоглобин, альбумин, коллаген, эластин и многие другие).

Белки имеют 4 структуры

Первичная — линейная последовательность аминокислот, соединенная в полипептиднуй цепь

Вторичная — спираль, состоящая из двух цепей, соединенных водородными связями

Читайте также:  Холестерин 8 это очень плохо

Третичная — глобула или фибриллярная структура (уложенные слои или суперскрученная спираль). Ионные, водородные, ковалентные (дисульфидные мостики), гидрофобные взаимодействия между составными частями

Четвертичная — несколько глобул или микрофибриллы, соединенные силами межмолекулярного притяжения

Бывают: собственно белки и ферменты.

Ферменты — биологические катализаторы, не только ускоряют, но и осуществляют большиснтво реакций в живых организмах.

Функции белков

1. Ферментативная — ускоряют, а в большинстве случаев осуществляют биохимические реакции в организме

2. Структурная — входят в состав всех мембран, являются компонентом соединительной ткани (костей, хрящей, сухожилий, кожи, волос, ногтей), входят в состав слизистых секретов (мукопротеины). Из белков состоят капсиды вирусов. Входят в состав каружного скелета насекомых.

3. Двигательная — из белков состоят микротрубочки (тубулин), двигательный аппарат жгутиков, актин и миозин — сократительные белки мышц.

4. Транспортная — транспорт через мембрану и внутри клетки, а также белки крови (гемоглобин переносит кислород, гемоцианин переносит кислород в крови беспозвоночных, сывороточный альбумин переносит жирные кислоты, глобулины переносят ионы металлов и гормоны)

5. Защитная — белки иммунитета (интерфероны), белки крови (предотвращают кровопотерю), антиоксиданты (гасят активные формы кислорода)

6. Рецепторная — белки гликокаликса (отвечают за клеточную совместимость), светочувствительные ферменты сетчатки глаза, фитохром у растений (реагирует на изменение длины светового дня)

7. Запасающая — белок-ферритин запасает железо в печени, селезенке, миоглобин запасает кислород в мышцах позвоночных

8. Питательная — белки — источники аминокислот

9. Регуляторная — многие гормоны являются белками (инсулин, соматотропин, пролактин, глюкагон)

10. Антибиотическая — многие антибиотики (противомикробные препараты) являются белками (грамицидин S, актиномицин)

11. Токсическая — многие токсины (опасные для живых организмов вещества) являются белками — ботулинический токсин, столбнячный, холерный, токсины грибов и пчел

Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК

В 1953 г. английские ученые Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель пространственной струк- туры ДНК. Они показали, что ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, спирально закрученных одна вокруг другой. Двойная спираль стабилизирована водородными свя- зями между азотистыми основаниями разных цепей так, что против аденина одной цепи всегда стоит ти- мин другой, а гуанина — цитозин. Многократное повторение этих связей придает большую устойчивость двойной спирали ДНК. При опреде- ленных условиях (действие кислот, щелочей, нагревание и т. п.) происходит денатурация ДНК — разрыв водородных связей между компле- ментарными азотистыми основани- ями. Денатурирован­ная ДНК может восстановить двуспи­ральное строение благодаря установлению водородных связей между комплементарными нуклеотидами — этот процесс называется ренатурацией.

Строение ДНК:

ДНК составляют 4 типа азотистых оснований : А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).

Нуклеотиды соединяются по принципу комплементарности: А=Т, ГΞЦ

Функции ДНК:

1. Хранение генетической информации

2. Репликация ДНК

Строение РНК:

РНК бывает:

1. Рибосомальной (входит в состав рибосом)

2. Транспортной (приносит аминокислоты к рибосомам во время синтеза белка)

3. Информационной (передает информацию о первичной структуре белка на рибосомы)

Липиды

Липиды — жироподобные органические вещества, нерастворимые в воде, но растворимые в неполярных органических растворителях (бензоле, бензине и т.д.).

Состоят из глицерина и жирных кислот, при этом глицериновые головки являются гидрофильными, а углеводородные хвосты — гидрофобными. Таким образом, образуется в мембране билипидный слой, через который диффундирует вода и другие вещества.

Строение липидов:

Функции липидов:

1. Энергетическая — при окислении липидов выделяется много энергии

2. Резервная — жиры являются запасным веществом и в ходе окисления жиров выделяется вода, которая очень важны, например, для жителей пустыни

3. Структурная — из фосфолипидов состоят мембраны всех живых организмов, гликолипиды участвуют в межклеточных контактах в тканях животных, сфинголипиды обеспечивают электрическую изоляцию аксона, создавая условия для быстрого прохождения импульса, пчелы из воска строят соты

4. Защитная — термоизоляция и амортизация, воски являются водоотталкивающими веществами у растений, гликолипиды участвуют в распознавании токсинов

5. Регуляторная — некоторые гормоны — липиды (тестостерон, прогестерон, кортизон), существуют жирорастворимые витамины (A, D, E, K), гибберелины — регуляторы роста растений

Разнообразие липидов

Фосфолипиды — содержат остаток фосфорной кислоты, входят в состав клеточных мембран.

Гликолипиды — соединения липидов с углеводами. Являются составной частью тканей мозга и нервных волокон.

Липопротеиды — комплексные соединения разнообразных белков с жирами.

Стероиды — важные компоненты половых гормонов, витамина Д.

Воска — выполняют защитную функцию: у млекопитающих — смазывают кожу и волосы, у птиц — придают перьям водоотталкивающие свойства, у растений — предотвращают чрезмерное испарение воды.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — нуклеотид, в состав которого входит азотистое основание аденин, углевод рибоза и три остатка фосфорной кислоты. Молекула АТФ является универсальным химическим аккумулятором энергии в клетках. Остатки фосфорной кислоты связаны макроэргичными связями. Когда от АТФ отщепляется один остаток фосфорной кислоты, образуется АДФ — аденозиндифосфорная кислота и выделяется 40 кДж энергии

Источник: cleverpenguin.ru