mozok.click » Біологія » Прості органічні речовини клітини. Ліпіди — органічні сполуки, що не розчиняються у воді
Інформація про новину
  • Переглядів: 1902
  • Автор: admin
  • Дата: 26-11-2017, 00:15
26-11-2017, 00:15

Прості органічні речовини клітини. Ліпіди — органічні сполуки, що не розчиняються у воді

Категорія: Біологія

Терміни й поняття: біомолекули, високомолекулярні сполуки, ліпіди, жири, емульсія, жироподібні речовини, воски, стероїди, холестерин.

Особливості будови молекул органічних речовин. У сучасній хімії органічними речовинами називають усі сполуки, до складу яких входить хімічний елемент Карбон (виняток: карбіди, карбонатна кислота, карбонати, оксиди Карбону та ціаніди). Крім невід'ємних для всіх органічних сполук Карбону й Гідрогену, в них майже завжди наявний Оксиген, рідше — Нітроген. До складу органічних сполук можуть входити такі неметали, як Фосфор (доволі часто) та Сульфур (значно рідше). Також можутьміститися ще й іони металів (Fe2+, Cu2+. Mg2+), а також різноманітні залишки мінеральних сполук (частіше за все це похідні ортофосфатної кислоти).

Свою назву органічні речовини отримали тому, що спочатку вчені вважали: живі організми й неживі тіла побудовані з різних сполук, а отже, речовини, властиві живим організмам, можна отримати лише від живого. І лише коли з амоніаку(NH3) та карбон(ІУ) оксиду (СОД було синтезовано органічну сполуку — сечовину(CH4N,0). стало очевидно: речовини, які виділяють живі організми, за своїм складом

не відрізняються від хімічних сполук неживих тіл. Нині відомо понад 3 млн органічних сполук. Частину з них виділено з живих організмів, однак значно більше синтезовано в лабораторіях, а найпростіші органічні сполуки (вуглеводні) входятьдо складу нафти й газу.



У чому полягають особливості будови органічних сполук? Атоми в них сполучаються ковалентними зв 'язками, основою яких слугує перекриття зовнішніх ор-біталей різних атомів (іл. 3.1). Це найміцніший тип хімічного зв'язку. Він виникає внаслідок усуспільнення електронів різних атомів, що спричиняє їх зв’язування в одну молекулу. Таким чином,пара електронів одночасно належитьдвом сусіднім атомам.

Особливо міцні ковалентні зв’язки утворюються між атомами Оксиге-ну, Карбону, Гідрогену й Нітрогену, які становлять 98 % маси клітини. Із чимце пов’язане? Пояснення таке: що легшіатоми елементів, то міцніші між нимиковалентні зв’язки, а згадані елементи єнайлегшими з хімічних елементів, здатних утворювати ковалентні зв’язки.

Типовий приклад сполуки з ковалентними зв’язками — вода, у якої два електрони двох атомів Гідрогенуусуспільнені з двома електронами зовнішньої орбіталі атома Оксигену.

Ланцюги з атомів Карбону утворюють скелет органічної молекули (іл. 3.2).

Біомолекули. Усі органічні речовини, що синтезуються живими організмами і є постійними складовими клітин, називають біологічними молекулами.

Саме з простих органічних сполук: спиртів, альдегідів, кетонів, карбонових кислот, амінів, що синтезуються в клітинах, — урешті-решт утворюються величезні молекули, які ще називають високомолекулярними сполуками. З таких величезних молекул будуються клітини.

Органічні речовини можуть становити близько 15 % маси клітини. Усього виокремлюють чотири групи органічних сполук, що неодмінно входять до складу клітини будь-якого організму: ліпіди, вуглеводи, білки та нуклеїнові кислоти (табл. 1).

Таблиця 1.

Співвідношення основних хімічних сполуку клітині

Ліпіди. До складу кожної клітини живого організму входять ліпіди (від грец. лі-пос — жир), що за хімічною структурою є сполуками жирних кислот і різноманітних багатоатомних спиртів. Крім них, до цієїгрупи органічних речовин включають щедеякі сполуки, нерозчинні у воді. Ліпіди поділяють на жири та жироподібні речовини.


Будова жирів. Це складні естери триатомного спирту гліцерину з високо-молекулярними жирними кислотами. Доскладу жирів входять лише три елементи: Карбон, Гідроген та Оксиген. Молекули жирів належать до неполярних сполукі тому не розчиняються у воді. Їх називають гідрофобними (від грец. гідро — водаі фобос — страх), на відміну від гідрофільних (від грец. гідро — вода і філео — люблю). Усі карбонові кислоти, що утворюютьжири, мають парну кількість атомів Карбону. Наприклад, у твердих тваринних жирах, які називають салом, містяться пальмітинова (С16Н32О2) і стеаринова (С18Н36О2)кислоти (іл. 3.3).

Жири, які мають за кімнатної температури рідку консистенцію і позначаються терміном олія, утворюються за участі багатоатомних кислот з подвійним зв’язком між атомами Карбону. Найпоширенішою ненасиченою кислотою є олеїновакислота (С18Н34О2) (іл. 3.3), що входить доскладу рідких жирів рослин, риб та морських ссавців.

Жири не розчинюються у воді, але під час збовтування здатні утворювати емульсії (від лат. емульсує — той, якого видоїли) — суміші, що складаються з водий дуже дрібних і непомітних для ока крапельок жиру. Типовою біологічною емульсію є молоко.

Функції жирів.

• Жири виконують передусім структурну функцію, вони є обов'язковим компонентом плазматичної мембрани та оболонки клітинного ядра; входять до складу нервових волокон, виконуючи одночасно й електроізоляційну функцію (утворюютьмієлін — речовину, що створює оболонку нейронів).

• Жири — важливе джерело енергії. Більше половини енергії, яку виробляють клітини в станіспокою, становить енергія, що виділяється під часокиснення жирів. Значна кількість жирів міститьсяв молоці.

• Жири — це енергетичний резерв організму.У процесі окиснення 1 г жиру до води й вуглекислого газу виділяється 38,9 кДж енергії, що удвічібільше, ніж під час окиснення будь-яких інших речовин клітини. Завдяки тому, що жири енергетичнонайвигідніші сполуки, вони є основними речовинами клітини, які організми зберігають у запас. Саметому в рослин найбільше жирів міститься у плодахта насінні. Жири накопичуються і в клітинах тварин, зокрема їх багато в підшкірно-жировій клітковині людини (іл. 3.4).

• Жири погано проводять тепло. Тому, відкладаючись у теплокровних хребетних тварин у вигляді підшкірного жиру, вони також виконують і тер-

морегулювальну функцію. Наприклад, у синього кита, найбільшої тварини, що живе на Землі (іл. 3.5), підшкірний шар жиру становить близько півметра.

• Жири є мастильним та гідрофобним матеріалом, який захищає шкіру ссавців і пір'я птахів від намокання та пересихання.

• Особливу функцію жири виконують у верблюда (іл. 3.6). Усі знають, що у верблюда запаси жиру відкладаються у вигляді горбів на спині. Учені пояснюютьце тим, що за умови рівномірного розподілу великого об’єму жиру по всьому тілуорганізм у спеку перегріватиметься. Тодівиникає питання: навіщо верблюдові потрібна така кількість жиру?

Виявляється, що жир — це джерело води, адже під час окиснення жирів утворюється вода, яку і використовує організм,а тому верблюди можуть не пити багатоднів за температури повітря +40 °С.


Жироподібні речовини. Жироподібні речовини — це більш складні й більш різноманітні за структурою та функціямисполуки, ніж жири. До їх складу не входять молекули гліцерину. Молекули жироподібних речовин можуть складатися нелише з атомів Карбону, Оксисену, Гідрогену, а й інших атомів, наприклад, Сульфу-ру. Ці речовини також нерозчинні або слаборозчинні у воді.

Основне призначення жироподібних речовин — їх участь в утворенні клітинної мембрани. Вони також відіграють важливу роль у передачі клітинного сигналу, можуть бути регуляторами процесів, що відбуваються всередині клітини; слугують молекулярною основою багатьох гормонів; беруть участь в імунних реакціях.

Незамінними компонентами клітинних мембран рослинних і тваринних клітин є фосфоліпідп. Одна частина молекули фосфоліпідів, що представлена залишками жирних кислот, — гідрофобна, а інша, що є залишком ортофосфатної кислоти, — гідрофільна.

Воски — це особлива група жироподібних речовин, які, як і жири, складаються лише з трьох хімічних елементів. На відміну від жирів вони є сполуками багатоатомних жирних кислот з одноатомними спиртами. Наприклад, бджолиний віск, який у бджіл і джмелів продукується в спеціальних залозах, — це сполука висо-комолекулярного спирту (С30Н61ОН) і пальмітинової кислоти. Воски мають водовідштовхувальну властивість, тому в бджіл вони вкривають тіло, а в рослин — поверхню листків.

Окрему групу ліпідів утворюють стероїди, до складу яких жирні кислти не входять, а їхньою основою є чотири циклічні сполуки Карбону. Найважливішимстероїдом організму тварин вважають холестерин (С,_Н 0). Це високомолекуляр-ний спирт, який є складовою клітинних мембран та основою для синтезу вітамінуD, а також гормонів надниркової та статевих залоз.

Органічні сполуки — це різноманітні сполуки Карбону, які можу ть утворюватися в організмі або в лабораторних умовах із простих неорганічних сполук. Молекули органічних речовин, що утворюються в клітинах, називають біомолеку-лами.

Ліпіди — це гідрофобні сполуки ефірної природи. Вони нерозчинні у воді і є неодмінними компонентами клітин. Ліпіди виконують переважно енергетичну функцію та як найбільшенергоємні хімічні сполуки відкладаються в запас. Жироподібні речовини — це більшрізноманітна за структурою і функціями група органічних речовин. Вони є невід’ємнимикомпонентами клітинних мембран. Стероїди — особлива група органічних речовин, яка зафізичними властивостями близька до ліпідів. Найбільш відомий представник цієї групи —холестерин — є молекулярною основою гормонів і вітамінів.

1. Що таке біологічні молекули? 2. Назвіть головні типи біологічних молекул. 3. Чим жири відрізняються від жироподібних речовин? 4. Які функції жирів уклітині? 5. Яку будову мають молекули восків і в чому полягає їх функціональнепризначення у тварин і рослин? 6. Які речовини називають стероїдами та в чомуполягає їх функція?

• Чому в морських ссавців, на відміну від наземних, жири складаються з нена-сичених кислот?

• Чому птахи перед сезонними перельотами насамперед накопичують жири?

 

Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Межжерін

 






^