Вуглеводи і ліпіди
Вуглеводи – органічні сполуки із загальною хімічною формулою Сn(Н2О). Водень і кисень до їх складу входять в тій же пропорції, що і до складу води, тому їх і назвали вуглеводами.
У рослинних клітинах частка вуглеводів може становити до 2/3 сухої маси, а в тварин – значно менше. В організмах вони виконують енергетичну, запасаючу і будівельну функції. Глюкоза – головна поживна речовина клітин мозку. Її вміст у крові – близько 0,12%. Зниження цієї кількості вдвічі призводить до смерті через кілька хвилин.
Фруктоза входить до складу дисахарида сахарози; галактоза – до складу дисахарида лактози, що міститься в молоці і деяких полісахаридах (наприклад, в агарі).
Полісахариди утворюються шляхом з’єднання моносахаридів в лінійні або розгалужені полімери (до 5х105 молекул) так званим глікозидним зв’язком. У травному тракті складні цукри розщеплюються на прості.
Найпростішими полісахаридами є дисахариди.
Найбільш відома сахароза – всім знайомий тростинний чи буряковий харчовий цукор. До її складу входять залишки (без атома водню) двох простих цукрів – глюкози і фруктози. Лактоза (молочний цукор) – головне джерело енергії для дитинчат ссавців. У молоці – близько 5% лактози. За розщеплення лактози на прості цукри відповідає фермент лактази.
У нормі у дорослих людей цей фермент не синтезується. Через порушення в гені, відповідальному за синтез лактази, синтез цього ферменту не припиняється в організмах більшості європейських народів. Так, більше 90% дорослих шведів і датчан здатні засвоювати молоко, але серед корінного населення Сибіру і Далекого сходу 60-80% людей не можуть перетравлювати молоко.
Інший дисахарид – мальтоза (солодовий цукор) – утворюється з крохмалю при проростанні насіння під дією ферментів-амілаз і служить основним джерелом енергії для проростка.
Зі збільшенням числа полімерних ланок розчинність полісахаридів погіршується, солодкий смак пропадає. Найважливішими полісахаридами, складеними з молекул глюкози, є глікоген, крохмаль і целюлоза. Глікоген – гіллястий полімер а-глюкози – міститься в основному в клітинах печінки. При нормальному харчуванні вміст глікогену:
- В печінці людини може досягати 500 г.; В скелетних м’язах – до 200 г.; У серцевому м’язі і мозку – до 90-100 м.
Основна його функція – запасаюча. У періоди великого фізичного або нервового навантаження відбувається інтенсивне розщеплення глікогену до глюкози, швидко споживаної м’язовими або нервовими клітинами.
Полісахарид крохмаль в клітинах рослин, глікоген в клітинах тварин і грибів є джерелами глюкози і тому виконують функцію основних запасаючих речовин. Вміст крохмалю в бульбах картоплі і насінні – до 90% сухої маси. При витрачанні енергії організмами молекули глюкози відщеплюються від молекул крохмалю, а при надлишку глюкози – приєднуються. Довжина полімерних ланцюгів резервних полісахаридів весь час змінюється.
Лінійна форма крохмалю (амілоза) утворює спіралі і містить сотні залишків а-глюкози, розгалужена (амілопектин) – має значно більше залишків. Ці форми дають різну реакцію на розчин йоду в йодистому калії (I2/KI):
- Амілоза – темно-синю; Амілопектин – червоно-фіолетову.
Целюлоза (лат. Cellula – клітина), або клітковина, як крохмаль і глікоген, являє собою полісахарид на основі глюкози (до 10 тис. залишків), але не а-, а р-форми. Клітковина має високу хімічну стійкість і механічну міцність. Волокно целюлози перевершує по міцності сталевий дріт того ж діаметру.
Деревина – майже чиста целюлоза, з клітковини якої побудовані стінки клітин рослин.
Організми тварин і людини не мають ферментів, що розщеплюють клітковину, в їх травних трактах цю функцію виконують бактерії. У людини в порівнянні з жуйними тваринами засвоюється лише незначна частина клітковини, вона є для нас важкою їжею. Тому після кишкових отруєнь, що супроводжуються вимиванням бактеріального середовища кишківника, не рекомендується вживати в їжу продукти, що містять грубу клітковину (наприклад, житній хліб).
Більш складні полісахариди, як і целюлоза в рослинах, виконують структурну функцію – надають міцність і еластичність сухожиллям і хрящам тварин. Хітин (грец. chiton – одяг) складає основу клітинних стінок грибів, зовнішнього скелета комах і ракоподібних.
Ліпіди – різноманітні за будовою жироподібні речовини, майже нерозчинні у воді (гідрофобні), але добре розчинні в неполярних розчинниках (хлороформі, метанолі). Найбільш поширені ліпіди:
- Віск; Нейтральні жири; Фосфоліпіди; Стероїди.
Воски – з’єднання (складні ефіри) жирних кислот і спиртів. Поверхня багатьох рослин покрита восковим нальотом, що захищає від ультрафіолету і механічних пошкоджень. Віск у рослин регулює також і водний баланс: зберігає вологу і не пропускає всередину зайву воду. Бджоли і джмелі використовують віск зі своїх воскових залоз для споруди сот. У тварин віск покриває пір’я і шерсть, входить до складу:
- Мозку; Жовчних протоків печінки; Стінок лімфатичних вузлів.
Нейтральні жири – з’єднання (складні ефіри) гліцерину (трьохатомного спирту) і трьох молекул жирних кислот, кожна з яких має гідрофільну карбонільну групу і довгий гідрофобний вуглеводневий “хвіст”. До нейтральних жирів відноситься більшість тваринних і рослинних жирів.
Вміст жирів в клітинах зазвичай близько 5-15%, але в запасних тканинах дрібнодисперсна емульсія жирових крапель може займати до 90% об’єму клітини. Основна функція жирів – енергетична. При розщепленні нейтральних жирів до СО2 і Н2О виділяється вдвічі більше енергії (близько 40 кДж/г), ніж при розщепленні вуглеводів.
Жири можуть забезпечувати організм людини енергією в середньому близько декількох тижнів, а запасу глікогену вистачає не більше ніж на добу. Однак енергію, запасену у вуглеводах, організм здатний пустити за призначенням швидше: вона є оперативним запасом.
При розщепленні 1 кг жиру утворюється більше літра води. Завдяки запасам жиру в горбах верблюди можуть не пити 10-12 днів, а ведмеді, їжаки, бабаки під час зимової сплячки обходяться без води кілька місяців. У рослин (соняшнику, волоського горіха) жири зосереджені в насінні. Вони необхідні проростку в якості початкового джерела енергії.
Жири погано проводять тепло і тому використовуються організмами для захисту від переохолодження.
Шар підшкірного жиру у китів, що мешкають в північних морях, може досягати 1 метра. Інша функція жирів – розчиняти необхідні для життєдіяльності гідрофобні органічні речовини (вітаміни та ін.).
Фосфоліпіди утворюють клітинні мембрани, за будовою вони подібні з нейтральними жирами, тільки замість однієї з жирних кислот – залишок фосфорної кислоти. Їх молекули нагадують пуголовків, “головки” гідрофільних, а “хвости” – гідрофобні. У водному середовищі молекули ліпідів злипаються гідрофобними “хвостами” (таке розташування для них енергетично вигідно), утворюючи ПОдвійний ліпідний шар.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)