10 клас Біологія та Екологія Остапченко 2018 PDF

Перевірте здобуті знання 1. Чим стандартні амінокислоти відрізняються від тих, які не трапляються у складі білків? 2. Що спільного та відмінного в будові та функціях глобулярних і фібрилярних білків? 3. Чому противірусні ліки створюють на основі інтерферонів,...

Перевірте здобуті знання 1. Чим стандартні амінокислоти відрізняються від тих, які не трапляються у складі білків? 2. Що спільного та відмінного в будові та функціях глобулярних і фібрилярних білків? 3. Чому противірусні ліки створюють на основі інтерферонів, а не імуноглобулінів? 4. Чому без участі ферментів перебіг біохімічних реакцій у клітинах та організмах неможливий? 5. Чим пояснюється специфічність ферментів? Поміркуйте У результаті ферментативних реакцій, на відміну від безфер- ментних, не утворюються побічні продукти, тобто спостеріга- ється майже 100 %-й вихід кінцевого продукту. Яке це має значення для нормаль- ного функціонування організму? §17. БУДОВА ТА БІОЛОГІЧНА РОЛЬ ВУГЛЕВОДІВ І ЛІПІДІВ Ïðèãàäàéòå будову цитоплазматичної мембрани. Які угруповання у складі молекул називають полярними, а які – неполярними? Які полісахариди запаса­ ються в клітинах різних представників водоростей і вищих рослин? Будова та властивості вуглеводів. Залежно від молекулярної маси вуг­ леводи поділяють на моносахариди, олігосахариди та полісахариди. Моно­ сахариди, або прості цукри, за кількістю атомів Карбону поділяють на тріози (3 атоми), тетрози (4), пентози (5), гексози (6) і так далі до декоз (10). У природі найпоширеніші гексози, а саме – глюкоза та фруктоза. Солод­ кий смак ягід, меду залежить від вмісту в них цих сполук. З пентоз най­ більш відомі рибоза та дезоксирибоза, що входять до складу, відповідно, рибонуклеїнової (РНК) та дезоксирибонуклеїнової (ДНК) кислот. Олігосахариди – полімерні вуглеводи, у яких кілька моносахаридних ланок з’єднані між собою ковалентними (глікозидними) зв’язками. Вони, так само як і моносахариди, мають приємний солодкий смак і добре роз­ чиняються у воді. Полісахариди – вуглеводи з високим ступенем полімеризації, молеку­ лярна маса деяких з них може сягати кількох мільйонів (крохмаль, целю­ лоза, глікоген та ін.). Полісахариди майже не розчиняються у воді й не мають солодкого смаку. Основні функції вуглеводів в організмах – енергетична, будівельна, за­ хисна та резервна. Енергетична функція. Полісахариди та олігосахариди розщеплюються в організмі до моносахаридів з наступним окисненням їх до СО2 і Н2О. При повному розщепленні 1 г вуглеводів вивільняється 17,6 кДж енергії. Буді­ вельна (структурна) функція вуглеводів полягає в тому, що вони входять до складу надмембранних структур клітин. Так, у глікокаліксі (мал. 17.1) є олігосахаридні ланцюги, які входять до складу глікопротеїдів і гліколі­ підів. Ці речовини забезпечують і з’єднання клітин між собою. Целюлоза входить до складу клітинної оболонки клітин рослин і грибів. Нітрогеновмісний б полісахарид хітин міститься в зовніш­ ньому скелеті членистоногих і клітинній оболонці справжніх грибів. Особливі спо­ а луки вуглеводів і білків (мукополісаха­ риди) виконують в організмі тварин і людини функцію своєрідного мастила, зо­ Мал. 17.1. Глікокалікс – над­ крема, вони входять до складу рідини, що мембранний комплекс клітин тварин: а – плазматична змащує суглобові поверхні. мембрана; б – глікокалікс 67 Тема 2  Захисна функція. Полісахарид пектин здатний зв’язувати деякі ток­ сини та радіонукліди, які не потрап­ а ляють у кров, а виводяться з організму. Мукополісахарид гепарин запобігає підвищеній здатності крові 1 2 зсідатися. Крім того, він підвищує проникність судин, стійкість орга­ Мал. 17.2. Резервні речовини нізму до нестачі кисню (гіпоксії), в клітинах: 1 – зерна крохмалю впливу вірусів і токсинів, знижує рі­ в клітинах бульб картоплі; вень цукру в крові. 2 – резервний жир у вигляді краплини (а) в клітині жирової Резервна функція. Полісахариди тканини можуть відкладатись у клітинах про запас, найчастіше у вигляді зерен (мал. 17.2, 1). У клітинах рослин відкладається крохмаль, у клітинах тва­ рин і грибів – глікоген. Ці запасні сполуки є резервом поживних речовин та енергії. Ліпіди – переважно гідрофобні органічні сполуки, які можна екстра­ гувати неполярними розчинниками (етер, хлороформ, ацетон та ін.). Біль­ шість ліпідів – це похідні вищих жирних кислот і спиртів. Серед ліпідів розрізняють прості та складні. До простих ліпідів належать речовини, які складаються лише із залишків жирних кислот (або альдегідів) і спиртів, наприклад жири, воски тощо. Складні ліпіди – це сполуки ліпідів з вугле­ водами (гліколіпіди), похідними ортофосфатної кислоти (фосфоліпіди), комплекси ліпідів з білками (ліпопротеїди) тощо. Серед простих ліпідів найпоширеніші ней­ тральні жири – складні етери високомолекуляр­ них жирних кислот і трьохатомного спирту гліцеролу (мал. 17.3). У середньому їхній вміст ста­ новить від 5 до 15 % сухої маси клітин. Підвище­ ний вміст жирів (до 90 %) характерний для клітин нервової тканини, печінки, нирок, підшкірної клітковини, жирового тіла членистоногих. У де­ яких рослин жирів багато в насінні та плодах (со­ няшник, волоський горіх, маслина тощо). Функції та властивості ліпідів. Прості ліпіди є гідрофобними сполуками, що не розчиняються у воді. Основна функція цих сполук – енергетична. Мал. 17.3. За повного розщеплення 1 г жирів виділяється Просторова модель будови молекули жиру 38,9 кДж енергії, тобто вдвічі більше, ніж за пов­ ного розщеплення такої самої кількості вуглеводів або білків, а також утворюється майже 1,1 г води. Саме завдяки запасам жиру деякі тварини протягом певного часу можуть існувати без надхо­ дження води іззовні. Çàïàì’ÿòàºìî Воду, яка утворюється в організмах тварин під час окиснення жирів і вуглево- дів, що містяться в їжі, називають метаболічною. Захисна функція ліпідів полягає в захисті внутрішніх органів від ме­ ханічних пошкоджень (наприклад, нирки вкриті м’яким жировим шаром). У ссавців воски, які виділяють сальні залози шкіри, змащують її по­ верхню, надаючи шкірі еластичності та зменшуючи зношення волосяного 68 Тема 2 покриву. У птахів воски виділяє купри­ кова залоза, її секрет надає пір’яному покриву водовідштовхувальних власти­ востей. Восковий шар вкриває листки наземних рослин і поверхню зовніш­ нього скелета членистоногих – мешкан­ ців суходолу, запобігаючи надлишко­ вому випаровуванню води організмами. З воску бджоли будують свої стільники та замащують ним щілини у вулику пе­ ред зимівлею. Накопичуючись у підшкірній жиро­ вій клітковині деяких тварин (китів, тюленів та ін.), жири виконують тепло­ ізоляційну функцію. Мал. 17.4. Розподіл білої В організмі людини є біла та бура (показано світлим кольором) та бурої (показано темним жирова тканина (мал. 17.4). Біла жи- кольором) жирової тканини рова тканина виконує енергетичну, за­ в організмі дорослої людини хисну, теплоізоляційну, резервну (зо­ крема, накопичує жиророзчинні вітаміни A, D, E, K) функції тощо. За не­ достатнього харчування резервний жир розщеплюється, при цьому виді­ ляється енергія та утворюється багато метаболічної води. За посиленого харчування жири знову накопичуються в клітинах у вигляді краплин (див. мал. 17.2, 2). Бура жирова тканина добре розвинена в новонароджених (у дорослих кількість цієї тканини незначна; мал. 17.4). У мітохондріях її клітин міс­ титься Ферум, що й зумовлює бурий колір. Основна функція – участь у терморегуляції. Окиснювальна здатність мітохондрій у клітинах бурої жи­ рової тканини приблизно в 20 разів вища, ніж у клітинах білої. Це дає змогу підтримувати температуру тіла за умов, коли підтримувати її за рахунок скорочення м’язів неможливо. Новонароджені завдяки високому вмісту бурої жирової тканини (до 5 % маси тіла), сконцентрованої у ді­ лянці шиї, нирок, верхньої частини спини, на плечах, менш сприйнятливі до впливу холоду, ніж дорослі. Регуляторну функцію виконують стероїди. Найвідоміший з них – хо­ лестерин. Він синтезується у печінці і входить до складу жовчі. Але ця сполука може надходити і з жирною їжею. Надлишок холестерину стиму­ лює утворення так званих атеросклеротичних бляшок на стінках крово­ носних судин, що порушує нормальний кровообіг. Стероїдну природу мають статеві гормони людини – естрогени (жіночі) та андрогени (чоловічі), гормони надниркових залоз (кортикостероїди), ві­ таміни групи D. Ці сполуки беруть участь у регуляції життєвих функцій організмів. Особлива роль належить фосфоліпідам. Пригадайте: подвійний шар фосфоліпідів є структурною основою клітинних мембран. Фосфо­ і гліко­ ліпіди та деякі інші аналогічні сполуки виконують важливу будівельну функцію – використовуються для створення багатьох внутрішньоклітин­ них структур. Ключові терміни та поняття вуглеводи, ліпіди, метаболічна вода. 69 Тема 2