Органические вещества клетки: углеводы и липиды

Вспомните из курса химии, чем органические вещества отличаются от неорганических.

Углеводы. Углеводы представляют собой обширную группу органических веществ, входящих в состав всех клеток. Молекулы углеводов состоят из атомов углерода, водорода, кислорода и имеют общую формулу Cn(H2O)m . Углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды, полисахариды.

Моносахариды (от греч. monos – простой и sakchar – сахар) – простые углеводы (фруктоза, глюкоза, рибоза, дезоксирибоза). Они имеют существенное значение в жизни клетки. Глюкоза, например, – основной источник энергии в клетке, а рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот, функция которых заключается в хранении, передаче наследственной информации и участии в биосинтезе белка.

Олигосахариды (от греч. oligos – немногочисленный) – углеводы, молекулы которых содержат от 2 до 8–10 остатков моносахаридов. В соответствии с этим различают дисахариды, трисахариды и т. д. В свободном состоянии многие олигосахариды встречаются в растениях, которые являются важным источником их получения (например, сахарозу получают из свеклы или сахарного тростника). Коровье молоко содержит дисахарид лактозу, а женское молоко, кроме того, еще ряд олигосахаридов.

Полисахариды представляют собой углеводы, молекулы которых построены из нескольких тысяч моносахаридных остатков. В отличие от моносахаридов, они не кристаллизуются, несладкие на вкус и не растворяются или плохо растворяются в воде. Полисахариды (целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин) играют важную роль в клетках организмов. Например, целлюлоза входит в состав клеточной стенки растений, а хитин – грибов. Полисахариды служат одним из компонентов соединительной, костной и хрящевой тканей животных, в том числе человека. В этом заключается структурная функция полисахаридов.

Полисахариды могут выполнять и защитную функцию. Так, гепарин препятствует свертыванию крови. Запасающая функция полисахаридов проявляется в том, что в клетках растений накапливается крахмал, а в клетках животных и грибов может запасаться гликоген.

Липиды. Это жироподобные вещества. К ним относятся жиры, воск и липоиды. Они неполярны, нерастворимы в воде, но некоторые из них могут растворяться в органических растворителях (эфире, бензине и др.).

Молекулы жиров входят в состав внутриклеточных структур, тканей и органов. Жиры образуют защитный каркас для внутренних органов, таким образом защищая их от механических повреждений. Биологическое значение жиров заключается также в том, что они служат основной формой накопления энергии в клетке. При окислении 1 г жира высвобождается 39 кДж (9,5 ккал) энергии. Кроме структурной, защитной и энергетической функций, жиры играют роль источника воды в клетке (при расщеплении 1 г жирных кислот образуется 1,07 г воды).

Другой липид – воск покрывает прочным слоем клетки кожицы листьев, семян, плодов и других органов растений, а также кожу, перья и шерсть животных и выполняет главным образом роль водоотталкивающего покрытия. Кроме того, воск предохраняет растения от чрезмерного испарения и проникновения микроорганизмов.
Липоидную природу имеют многие гормоны, например половые гормоны у человека. К липоидам относятся: холестерол (входит в состав клеточных мембран), витамин Р, витамин А, пигменты растительных клеток желтого, оранжевого и красного цвета.

Таким образом, углеводы и липиды обеспечивают клетки энергией, регулируют важнейшие жизненные процессы. Они могут входить в состав клеточных структур и откладываться про запас.

Вопросы и задания

  1. Назовите важнейшие функции углеводов в клетках организмов.
  2. Какой углевод входит в состав крови человека?
  3. Какой из углеводов запасается в печени человека?
  4. Почему избыток глюкозы в крови превращается в гликоген? Какое значение это имеет для организма человека?
  5. Какое биологическое значение имеет толстый слой запасного подкожного жира в организме белого медведя? Ответ обоснуйте.
  6. Какое биологическое значение имеет запасной жир, откладывающийся в горбу у верблюда?