Углеводы
Углеводов в клетках животных заметно меньше, чем белков и жиров — всего 1–5 %, зато у растений они могут составлять основную массу клетки — до 70 %, а иногда даже до 90 % от общей массы (в запасающих клетках).
Углеводы очень разнообразны по строению, размерам и свойствам.
Моносахариды
Моносахариды — это простые углеводы, содержащие 3–8 атомов углерода, они хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус и имеют свойство кристаллизоваться.
Моносахариды могу принимать линейную и циклическую форму.
К моносахаридам относятся:
- глюкоза — шестиуглеродный моносахарид с формулой C6Н12О6 — главный энергетический источник для клеток, встречается в циклической линейной форме;
- фруктоза — изомер глюкозы, имеет такую же формулу, но немного иное строение;
- галактоза — также изомер глюкозы;
- рибоза — пятиуглеродный циклический моносахарид, входит в состав (и даже в название) РНК — рибонуклеиновой кислоты;
- дезоксирибоза – отличается от рибозы отсутствием одного из атомов кислорода, входит в состав (и название) ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты.
Дисахариды
Дисахариды — молекулы, состоящие из двух моносахаридов, сладкие на вкус, растворяются в воде и кристаллизуются.
К дисахаридам относятся:
- сахароза — обычный сахар, который добывают из сахарной свёклы или тростника и используют для еды. Содержит и глюкозу, и фруктозу и служит формой транспортировки и частично запасания углеводов в растениях;
- мальтоза — солодовый сахар, включает в себя две молекулы глюкозы;
- лактоза — молочный сахар, складывается из молекул глюкозы и галактозы, есть в молоке и молочных продуктах.
Полисахариды
Полисахариды — это полимеры, содержащие от 10 до нескольких тысяч молекул моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Они плохо растворяются в воде, несладкие, не кристаллизуются.
К полисахаридам относятся:
- целлюлоза — линейный полимер из молекул глюкозы, выстроенных в одну длинную цепочку (до 10 000 молекул). Целлюлоза — это самое распространенное органическое вещество на земле и основной компонент древесины и бумаги. Она формирует стенки клеток растений, придавая им прочность;
- крахмал — полимер, также состоящий из молекул глюкозы, но разветвлённый, похожий по форме на ветвящееся дерево. Из-за такого строения крахмал расщепляется гораздо быстрее целлюлозы и является главным запасающим веществом растений;
- гликоген — ещё один разветвленный полимер из молекул глюкозы, он является формой хранения её запасов у грибов и животных (в том числе и у нас), поэтому иногда его называют «животный крахмал». У животных накапливается в мышцах и печени и может составлять до 7% массы печени;
- хитин — линейный полимер в виде длинной цепи из моносахаридов, твёрдый и прочный, образует клеточные стенки грибов и некоторых бактерий, а также внешний скелет ракообразных, пауков и насекомых;
- инулин — небольшая цепочка из молекул фруктозы, запасающее вещество у некоторых растений – сложноцветных (одуванчик), лилейных (нарциссы), фиалок и колокольчиков;
- муреин — сложный полисахарид, один из компонентов клеточной стенки бактерий;
- гепарин — полисахарид, который содержится в печени и других органах животных и применяется в медицине как средство против свёртывания крови.
Функции углеводов в клетке и организме:
- Энергетическая: углеводы – главный поставщик энергии для организма, их запасы расходуются в первую очередь.
- Запасающая: углеводы запасаются как питательные вещества (у растений — крахмал, у животных и грибов — гликоген).
- Строительная: полисахариды — одна из составляющих клеточных стенок и некоторых органоидов, они обеспечивают защиту и опору клеток.
- Рецепторная: из углеводов состоят клеточные рецепторы, они воспринимают изменения окружающей среды на мембранах клеток.
Липиды
К липидам относятся жиры и жироподобные вещества: гидрофобные (не растворяются в воде) и с низкой теплопроводностью. Они образованы сложными эфирами, многоатомными спиртами (глицерин) и жирными кислотами.
Состав жирных кислот, входящих в липиды клеток, имеет большое значение для организма, так как они определяют свойства его мембран. Жирные кислоты бывают насыщенными и ненасыщенными.
Насыщенные жирные кислоты не имеют в строении двойной связи и обладают высокой температурой плавления (то есть температурой перехода из твёрдого состояния в жидкое).
Ненасыщенные жирные кислоты имеют в строении двойную связь и — за счет неё — более низкие температуры плавления. При одной и той же температуре липиды с насыщенными жирными кислотами будут твёрдыми, а липиды с ненасыщенными кислотами — жидкими.
Особое значение это имеет для организмов, живущих при низких температурах, ведь если все липиды станут твёрдыми, клеточные мембраны потеряют свою гибкость и клетки не смогут нормально работать. Поэтому в холодных условиях организмы накапливают больше ненасыщенных жирных кислот, чтобы мембраны сохраняли текучесть и пластичность.
Функции липидов в клетке и организме:
- Энергетическая: при окислении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж энергии, жиры — второй по значению энергетиеский источник в организме после углеводов.
- Запасающая: липиды запасаются как дополнительный источник энергии и метаболической воды (при их окислении образуется вода, поэтому именно запас жиров носит в своём горбе верблюд).
- Строительная: фосфолипиды образуют клеточные мембраны и мембранные органоиды клеток, холестерин придаёт прочность мембранам клеток животных.
О строении мембраны подробнее можешь прочитать в главе «Клеточная теория. Строение клетки».
- Терморегуляторная: за счёт низкой теплопроводности жиры защищают организм от переохлаждения и перегрева.
- Регуляторная: липидами являются стероидные гормоны, образующиеся из холестерина и регулирующие работу организма, в том числе половые гормоны и кортизол.
- Защитная: липиды защищают от намокания листья растений, шерсть и перья водных животных, а от механических повреждений — внутренние органы животных. Растительный воск покрывает листья некоторых растений для защиты от чрезмерного испарения.
Автор:
Хусаинова Валерия, руководитель направления методической разработки “100балльного репетитора” по предметам ОГЭ и 10 класса
