Углеводы: свойства и роль
- 30-10-2021, 20:24
- 362
9 Клас , Биология 9 класс Соболь (новая программа)
§ 6. УГЛЕВОДЫ: СВОЙСТВА И РОЛЬ
Основные понятия и ключевые термины: УГЛЕВОДЫ. Моносахариды. Дисахариды. Полисахариды.
Вспомните! Что такое малые молекулы и макромолекулы?
Подумайте!
Углеводы являются неотъемлемой химической составляющей частью клеток всех без исключения организмов планеты Земля. Но особенно много этих соединений содержится в растительных клетках - около 80 %, в то время, как в животных клетках - всего около 2 %.
По вашему мнению, почему?
СОДЕРЖАНИЕ
Каковы свойства углеводов?
Первые исследованные углеводы имели сладкий вкус, поэтому их ещё часто называют сахаридами, или сахарами. Это важный компонент организмов, источник их энергии и строительный материал.
В живой природе углеводы являются самыми распространёнными по массе органическими соединениями. Их общая формула - Cn(Н2О)m, откуда и исходное название углеводов (углерод и вода). Некоторые углеводы могут также содержать азот (например, хитин), серу (например, пектины), фосфор и др. Образуются углеводы в клетках автотрофных организмов (растений, цианобактерий, железобактерий) из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и хемосинтеза. Гетеротрофные организмы (животные, грибы) образуют углеводы из готовых органических веществ, поступающих с пищей. В живых клетках из углеводов синтезируются аминокислоты, жирные кислоты, витамины. Углеводы могут превращаться в липиды. Следовательно, без преувеличения, углеводы называют основой жизни.
Всем известны такие углеводы, как глюкоза и сахароза (ил. 9). Для них характерны растворимость, способность к кристаллизации и сладкий вкус. Но с увеличением молекулярной массы углеводов эти свойства ослабляются и исчезают, например у крахмала.
Ил. 9. Наиболее распространённые углеводы: 1 - моносахарид глюкоза; 2 - дисахарид сахароза; 3 - полисахарид крахмал
Углеводы способны к бескислородному и кислородному расщеплению, что обусловливает их ведущую роль в обеспечении всех клеток энергией. Более 2/3 энергетических потребностей организма удовлетворяется в результате использования углеводов. Продуктами полного расщепления углеводов являются СО2 и Н2О.
Итак, УГЛЕВОДЫ (сахара) - органические соединения, в состав которых входят Карбон, водород и кислород.
Как классифицируют углеводы?
Углеводы по химическому составу могут быть простыми и сложными. Простые углеводы образованы в соответствии с общей формулой Cn(H2O)m, а сложные углеводы - вследствие взаимодействия молекул простых углеводов с молекулами липидов, белков, серной кислотой (например, гликолипиды, гликопротеиды). Но чаще всего углеводы, в зависимости от способности к гидролизу, разделяют на три класса: моно-, олиго- и полисахариды.
Моносахариды (от греч. монос - один) - это группа углеводов, молекулы которых в своем составе содержат от 3 до 10 атомов углерода. Это простые углеводы, они не подвергаются гидролизу. По физическим свойствам - это белые кристаллические вещества, сладкие на вкус (самой сладкой является фруктоза: в 5 раз слаще глюкозы), хорошо растворимые в воде.
В биохимии углеводов уже описано более 50 различных природных моносахаридов. Важнейшее значение в живой природе имеют пентозы (молекулы содержат 5 атомов углерода) и гексозы (6 атомов углерода). Из пентоз известны рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав рибонуклеиновых (РНК) и дезоксирибонуклеиновых (ДНК) кислот. В природе наиболее распространёнными гексозами являются глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (фруктовый сахар), от содержания которых зависит сладкий вкус ягод, мёда.
Дисахариды (от греч. дуос - два) - полимерные углеводы, в которых два остатка моносахаридов соединены ковалентными связями. Общая химическая формула дисахаридов - C12H22O11.
При нагревании с водой или под действием ферментов подвергаются гидролизу и разлагаются на две молекулы моносахаридов. Наибольшее значение в живой природе имеют: свекольный сахар - сахароза, молочный сахар - лактоза, солодовый сахар - мальтоза. Дисахариды, как и моносахариды, имеют приятный сладкий вкус, несколько слабее растворяются в воде и кристаллизуются.
Полисахариды (греч. поли - многочисленный) - полимерные углеводы, образованные из многих остатков моносахаридов. Эти соединения под каталитическим влиянием кислот или ферментов-амилаз подвергаются гидролизу с образованием множества моносахаридов.
Молекулярная масса некоторых полисахаридов может достигать нескольких миллионов. Они образуют линейные (например, целлюлоза, или клетчатка) и разветвлённые (например, гликоген) цепи. Полисахариды не кристаллизуются, несладки на вкус, среди них есть нерастворимые в воде (например, целлюлоза, хитин, крахмал), некоторые способны образовывать гели (например, агар, пектины), а некоторые - гидрофильные вещества (например, гликоген). В зависимости от функций полисахариды разделяют на структурные, резервные и защитные.
Итак, углеводы могут классифицировать по химическому составу, способностью к гидролизу и функциями.
Какова биологическая роль углеводов?
Основными функциями углеводов в жизнедеятельности организмов является структурная (строительная), энергетическая, трофическая, резервная, защитная, рецепторная и регуляторная.
Структурная функция. Полисахариды образуют покровы членистоногих, клеточные стенки грибов (хитин) (ил. 10), растений (целлюлоза), бактерий (муреин), мембраны животных клеток (гликолипиды и гликопротеиды). Молекулы моносахаридов участвуют в образовании нуклеотидов РНК и ДНК (рибоза и дезоксирибоза), олиго- и полисахаридов (глюкоза, галактоза).
Энергетическая функция. Углеводы являются основным источником энергии для клеток. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. Это несколько меньше, чем при разложении жиров, но расщепление углеводов идёт быстрее.
Резервная функция. Углеводы откладываются про запас и постепенно потребляются в процессе обмена: у животных и грибов (гликоген), у растений (крахмал, ламинарин, инулин).
Ил. 10. Клеточные стенки грибов и экзоскелет раков содержат хитин
Защитная функция. Углеводы используются для заживления и защиты ран у растений (камеди и слизи), для склеивания частиц пищи в комочки в составе слюны (муцин), как ингибиторы свёртывания крови (гепарин), для связывания и удаления из организма радионуклидов (пектины).
Рецепторная функция. Гликолипиды и гликопротеиды участвуют в образовании клеточных мембран и восприятии клеткой раздражений, распознавании и межклеточном взаимодействии и т. п.
Регуляторная функция. При участии углеводов клеточного сока происходят осморегуляторные процессы, которые поддерживают напряжённое (тургорное) состояние растительных клеток.
Итак, углеводы являются составной частью всех клеток и обеспечивают жизненно важные функции всех организмов.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Кроссворд «Углеводы»
1. Запасающий полисахарид животных и грибов.
2. Полисахарид, который образует экзоскелет насекомых.
3. Растительный клей.
4. Свекольный сахар.
5. Виноградный сахар.
6. Солодовый сахар.
7. Гормон, регулирующий обмен углеводов.
8. Моносахарид, являющийся частью РНК.
В случае правильного решения кроссворда в выделенных клетках вы получите название химических реакций разложения веществ в присутствии воды с образованием новых молекул.
Биология + Математика
Названия групп моносахаридов образовывают от греческого названия числительного, соответствующего этому количеству с добавлением окончания -оза (триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы, нанозы, декозы). Сопоставьте приставки, заимствованные из греческих количественных числительных, с арабскими и римскими цифрами.
ОТНОШЕНИЕ
Приведите примеры пищевых продуктов, содержащих углеводы. Укажите их значение и сделайте вывод о необходимости принятия человеком углеводных пищевых продуктов.
РЕЗУЛЬТАТ
Коментарі (0)