Воска

§ 6. Органические вещества клетки. Липиды.
Задачи: 1. Расширить знания учащихся о липидах, освещать их биологическую роль в жизни клетки. 2. Развивать мышление учащихся путем сравнения строения и функций углеводов и
липидов. 3. Совершенствовать умения работать с учебником.
Актуализация знаний.
Работа у доски. 1 Особенности строения и состава углеводов, классификация.
2. Особенности строения и значения моносахаридов, дисахариддов, полисахаридов.
Проверка домашней работы в тетрадях.
Самостоятельная работа класса по дидактическому материалу (стр10).
1. По структурным формулам углеводов установите, гидрофильными или гидрофобными
свойствами обладают эти вещества? Почему? Как они растворяются в воде?
2. Рассмотрите схемы строения полисахаридов. Из каких остатков глюкозы они построены? Сравните их строение и укажите черты сходства и отличия. Как эти отличия сказываются на свойствах и биологических функциях полисахаридов?
Моносахариды могут быть представлены в форме А- и В-изомеров. Гидроксильная группа
при первом атоме углерода может располагатся как под плоскостью цикла (а-изомер), так и
над ней (в-изомер). Крахмал построен из амилозы и амилопектина, которые образуются из
а-глюкозы, гликоген животный аналог крахмала, по строению похож на амилопектин, но
разветвлен в большей степени (очень компактные структуры), целлюлоза состоит из Bглюкозы. Крахмал и гликоген являются резервными углеводами, целлюлоза структурным.
Молекула целлюлозы представляет собой неразветвленную цепочку моносахаридов. Множестов линейных моносахаридов уложено параллельно, они связаны в пучки водородными
связями. Этим определяется прочность растительных волокон.
3. Заполните таблицу:
Биологические функции углеводы.
углеводы
Свойства
Биологические функции
Моносахариды.
1. Глюкоза
Растворимость в
воде
Реакция
с иодом
+
-
+
-
Главный источник энергии в организме, высвобождаемой при окислении в процессе дыхания, регулирует
осмотическое давление
Входит в состав РНК
+
-
Большая роль в питании человека, может откладываться в запас в растениях.
-
+
+
+
I.
2. рибоза.
II.
Дисахариды
сахароза
III. Полисахариды
1. крахмал
2. гликоген
3. целлюлоза
Резервный полисахарид растений
Резервный полисахарид животных
Структурный компонент клеточных оболочек растений.
Самостоятельная работа: химические формулы углеводов.
Изучение нового материала.
1. Химический состав. Содержание.
Липиды – нерастворимые в воде органические вещества, которые можно извлечь из
клеток органическими растворителями – эфиром, хлороформом и бензолом. Под термином
липиды (греч. lipos — жир) объединяют жиры и жироподобные вещества. Липиды — органические соединения с различной структурой, но общими свойствами. Они нерастворимы в воде, но
хорошо растворяются в органических растворителях: эфире, бензине, хлороформе и др. Липиды
очень широко представлены в живой природе и играют чрезвычайно важную роль в клетке и организме. Содержание жира в клетках составляет "~"15% от сухой массы. Существуют однако,
клетки, содержание жира в которых достигает почти 90% от сухой массы. Эти наполненные жиром клетки имеются в жировой ткани.
2. Классификация.
Жиры – это сложные эфиры высших жирных кислот и трехатомного спирта – глицерина. По химической структуре жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот:
СН2 – О – С – R1
CН – О - С – R2
СН2 – О – С – R3
где Ri, Rz' Кз — радикалы жирных кислот. Из них чаще всего встречаются пальмитиновая
(СНз—(CH2)14—СООН), стеариновая (СНз—(СН2)16—СООН), олеиновая
(СНз—(СН2)7—СН= СН—(CH2)7—СООН) жирные кислоты.
Жирные кислоты имеют одинаковую для всех кислот гидроксильную группу ( - СООН) и радикал , которым они отличаются друг от друга. Карбоксильная группа образует головку жирной кислоты. Она полярна, поэтому гидрофильна. Радикал представляет собой
углеводородный хвост, отличающийся у разных жирных кислот количеством группировок –
СН2. Он неполярен, поэтому гидрофобен. При образовании молекулы триглицерида каждая
из трех гидроксильных (-ОН) групп глицерина вступает в реакцию конденсации с жирной
кислотой, образуются три сложноэфирные связи, поэтому образовавшееся соединение называют сложным эфиром.
Все жирные кислоты делятся на две группы: насыщенные, т. е. не содержащие двойных
связей, и ненасыщенные, или непредельные, содержащие двойные связи. Из приведенных выше
формул видно, что к насыщенным кислотам принадлежат пальмитиновая и стеариновая кислоты, а
к ненасыщенным — олеиновая.
Жиры
Насыщенные
Ненасыщенные =непредельные
Пальметиновая и стеориновая
олеиновая
Свойства жиров определяются качественным составом жирных кислот и их количественным соотношением. Растительные жиры, или масла, богаты непредельными жирными кислотами,
поэтому они являются легкоплавкими — жидкими при комнатной температуре. Например, в
оливковом масле глицерин связан с остатками олеиновой кислоты. Животные жиры при комнатной температуре твердые, так как содержат главным образом насыщенные жирные кислоты.
Например, говяжье сало состоит из глицерина и насыщенных пальмитиновой и стеариновой кислот (пальмитиновая кислота плавится при 43 "С, а стеариновая — при 60 °С).
Из формулы жира видно, что его молекула, с одной стороны, содержит остаток глицерина
— вещества, хорошо растворимого в воде, а с другой стороны — остатки жирных кислот, углеводородные цепочки которых практически нерастворимы в воде. При нанесении капли жира на поверхность воды в сторону воды обращена глицериновая часть молекулы жира, а из воды «торчат»
вверх цепочки жирных кислот. Такая ориентация по отношению к воде играет очень важную роль.
Тончайший слой этих веществ, входящих в состав клеточных мембран, препятствует смешиванию
содержимого клетки с окружающей средой.
Воски – группа простых липидов, представляющих собой сложные эфиры высших
жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов.
Биологически важными жироподобными веществами являются фосфолипиды. Фосфолипиды – сложные эфиры многоатомных спиртов с высшими жирными кислотами, содержащими остаток фосфорной кислоты. Это тоже сложные соединения глицерина и жирных кислот.
От настоящих жиров они отличаются тем, что содержат остаток фосфорной кислоты, к которой
присоединены азотсодержащие органические соединения: серии, этаноламин, холин или многоатомный спирт — инозитол. Фосфолипиды — основные компоненты мембран клеток.
Большое значение в жизнедеятельности клетки и организма имеют и такие сложные соединения, как гликолипиды – углеводные производные липидов, состоящие из углеводов и липидов. Особенно их много в составе ткани мозга и нервных волокон. Здесь же надо назвать и липопротеиды, представляющие собой комплексные соединения различных белков с жирами.
Липоиды – жироподобные вещества. К ним относятся стероиды (широко распространенный в животных тканях холестерин, эстрадиол и тестостерон – соответственно женский
и мужской половые гормоны), терпены (эфирные масла, от которых зависит запах растений), гибберелины (ростовые вещества растений), некоторые пигме6нты (хлорофилл, билирубин), часть витаминов (A, D, E, K) и др.
Липиды.
Жиры. Воски. Фосфолипиды. Липопротеиды. Липоиды.
3. Функции липидов. Структурная функция. Липиды принимают участие в построении
мембран всех клеток. Они участвуют в образовании многих биологически важных соединений.
Энергетическая функция. Липиды обеспечивают 25—30% всей энергии, необходимой
организму. При полном распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, что примерно в 2 раза
больше по сравнению с углеводами или белками.
Функция запасания питательных веществ. Жиры являются своего рода энергетическими
консервами. Жировыми депо могут быть и капли жира внутри клетки, и «жировое тело» у насекомых, и подкожная клетчатка, в которой сосредоточены жировые клетки-липоциты у человека.
Функция терморегуляции. Жиры плохо проводят тепло. Они откладываются под кожей,
образуя у некоторых животных огромные скопления. Например, у кита слой подкожного жира достигает 1 м. Это позволяет теплокровному животному жить в холодной воде полярного океана.
У многих млекопитающих существует специальная жировая ткань, играющая в основном
роль терморегулятора, своеобразного биологического обогревателя. Эту ткань называют бурым
жиром. Она имеет бурый цвет, поскольку очень богата мито-хондриями красно-бурой окраски изза находящихся в них железосодержащих белков. В этой ткани производится тепловая энергия,
имеющая для млекопитающих важное значение в условиях жизни при низких температурах.
Жиры выполняют еще множество различных функций в клетке и организме. Жир — поставщик
так называемой эндогенной воды: при окислении 100 г жира выделяется 107 мл воды. Благодаря такой
воде существуют многие пустынные животные, например песчанки, тушканчики, с этим связано и накопление жира в горбах у верблюда. Слой жира защищает органы, от ударов и сотрясений (например, околопочечная капсула, жировая подушка около глаза). Жироподобные соединения покрывают тонким слоем
листья растений, не давая им намокать во время обильных дождей. Многие липиды являются предшественниками в биосинтезе гормонов. Например, к липидам относятся половые гормоны человека и животных: эстрадиол (женский) и тестостерон (мужской).
Из ненасыщенных жирных кислот в клетках человека и животных синтезируются такие регуляторные вещества, как простагландины. Они обладают широким спектром биологической активности: регулируют сокращение мускулатуры внутренних органов, поддерживают тонус сосудов; регулируют функции различных отделов мозга, например центры теплорегуляции.
Повышение температуры при ряде заболеваний связано с усилением синтеза простагландинов и возбуждением центра терморегуляции. Аспирин тормозит синтез простагландинов и таким образом понижает температуру тела.
Зак. 1. В чем особенности строения и свойств молекул жира и как эти особенности определяют
наиболее важные биологические функции названного органического вещества? 2. Какую роль в
процессе эволюции могли сыграть липиды в появлении клетки? .3. Пользуясь дополнительной литературой и школьным учебником «Человек», назовите биологически активные вещества организма человека, имеющие липидную природу. Какова их роль? Д/з Захаров 3.2.3. Рувинский § 6.
Таблица 5.8. Функция различных липидов, не относящихся к жирам или маслам
Воска
Используются у растений и животных главным образом в качестве водоотталкивающего покрытия:
образуют дополнительный защитный слой на кутикуле эпидермиса некоторых
органов растений, например листьев, плодов и семян (в основном у ксерофитов);
покрывают кожу, шерсть и перья;
входят в состав наружного скелета насекомых (см. хитин)
Из воска пчелы строят соты
Фосфолипиды
Компоненты мембран
Стероиды
Желчные кислоты, например холевая кислота. Входят в состав желчи
Соли желчных кислот способствуют эмульгированию и солюбилизации липидов в
процессе переваривания
Половые гормоны, например эстроген, прогестерон, тестостерон
Холестерол (у растений отсутствует)
Витамин D-при его недостатке развивается рахит
Сердечные гликозиды, например гликозиды наперстянки, применяемые при сердечных заболеваниях
Адренокортикотропные гормоны (кортикостероиды), например альдостерон, кортикостерон, кортизон
Терпены
Вещества, от которых зависит аромат эфирных масел растений, например ментол
у мяты, камфора (2, 3 или 4 изопреновые единицы в молекуле)
Гиббереллины - ростовые вещества растений (4 изопреновые единицы)
Фитол, входящий в состав хлорофилла , и витамин К (4 изопреновые единицы)
Холестерол-производное терпенов с 6 изопреновыми единицами
Каротиноиды - фотосинтетические пигменты с 8 изопреновыми единицами
Натуральный каучук-линейный полимер изопрена, содержащий тысячи изопреновых единиц
Лииопротеины
Из липопротеинов состоят мембраны В форме липопротеинов переносятся с кровью и лимфой
липиды, т.е. липопротеины - это транспортная форма липидов.
Гликолипиды
Компоненты клеточных мембран, особенно в миелиновой оболочке нервных волокон и на поверхности нервных клеток, а также компоненты мембран хлоропластов
Таблица 5.8. Функция различных липидов, не относящихся к жирам или маслам
Воска
Используются у растений и животных главным образом в качестве водоотталкивающего покрытия:
образуют дополнительный защитный слой на кутикуле эпидермиса некоторых
органов растений, например листьев, плодов и семян (в основном у ксерофитов);
покрывают кожу, шерсть и перья;
входят в состав наружного скелета насекомых (см. хитин)
Из воска пчелы строят соты
Фосфолипиды
Компоненты мембран
Стероиды
Желчные кислоты, например холевая кислота. Входят в состав желчи
Соли желчных кислот способствуют эмульгированию и солюбилизации липидов в
процессе переваривания
Половые гормоны, например эстроген, прогестерон, тестостерон
Холестерол (у растений отсутствует)
Витамин D-при его недостатке развивается рахит
Сердечные гликозиды, например гликозиды наперстянки, применяемые при сердечных заболеваниях
Адренокортикотропные гормоны (кортикостероиды), например альдостерон, кортикостерон, кортизон
Терпены
Вещества, от которых зависит аромат эфирных масел растений, например ментол
у мяты, камфора (2, 3 или 4 изопреновые единицы в молекуле)
Гиббереллины - ростовые вещества растений (4 изопреновые единицы)
Фитол, входящий в состав хлорофилла , и витамин К (4 изопреновые единицы)
Холестерол-производное терпенов с 6 изопреновыми единицами
Каротиноиды - фотосинтетические пигменты с 8 изопреновыми единицами
Натуральный каучук-линейный полимер изопрена, содержащий тысячи изопреновых единиц
Лииопротеины
Из липопротеинов состоят мембраны В форме липопротеинов переносятся с кровью и лимфой
липиды, т.е. липопротеины - это транспортная форма липидов.
Гликолипиды
Компоненты клеточных мембран, особенно в миелиновой оболочке нервных волокон и на поверхности нервных клеток, а также компоненты мембран хлоропластов