Полисахариды – сложные высокомолекулярные углеводы, образованные сотнями и тысячами молекул моносахаридов (преимущественно гексоз). Образуются путём реакции конденсации. Не имеют сладкого вкуса, почти не растворяются в воде и не кристаллизируются.
Различают гомополисахариды и гетерополисахариды. Гомополисахариды построены из множества одинаковых моносахаридных остатков. Например, крахмал, гликоген, целлюлоза состоят из глюкозы. Гетеросахариды – из моносахаридов разных видов (гепарин, гиалуроновая кислота). В молекулах хитина остатки глюкозы связаны с азотсодержащими группами. Муреин представляет собой сетку параллельных полисахаридных цепей, построенных из чередующихся дисахаридов и соединённых между собой пептидными цепочками.
6.3 Функции углеводов
Значение углеводов раскрывают функции:
- структурная (целлюлоза - оболочка растительных клеток, хитин - наружный
скелет, в составе грибов);
- энергетическая (при полном расщеплении 1г глюкозы освобождается 17,6кДж
энергии);
- запасающая (крахмал у растений, гликоген в печени животных - до10%);
- защитная (входят в состав оболочек растительных клеток, вяжущие секреты -
слизь защищает от проникновения бактерий и вирусов);
- рецепторная (узнавание клеток, рецепция гормонов и медиаторов).
РАЗДЕЛ 7 Витамины
7.1 Определение понятия
Витамины – низкомолекулярные соединения различной химической природы, необходимые для роста, жизнедеятельности и размножения организма. Открыты в 1880 г. русским врачом Н.И.Луниным. Название "витамины" – жизненнонеобходимые амины – дал польский учёный К.Функ в 1912 г.
7.2 Классификация витаминов
Известно около 20 витаминов и витаминных веществ. В зависимости от того, в чём растворяются витамины, их подразделяют на водорастворимые (группы В, витамин С) и жирорастворимые (витамины А, Д, Е, К).
7.3 Характерные признаки
Характерные признаки следующие:
* не синтезируются в организме человека и должны поступать с пищей;
* не служат пластическим материалом и источником энергии;
* потребность в витаминах мала, но обязательна;
* оказывают влияние на биохимические процессы в организме (входят в состав коферментов, определяют специфичность ферментов);
* при их недостатке происходит нарушение обмена веществ (гиповитаминозы и авитаминозы).
7.4 Значение для организма
Значение:
- способствуют укреплению здоровья, увеличивают сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность;
- участвуют в реакциях биокатализа, в регуляции биохимических и физиологических процессов.
РАЗДЕЛ 8 Обмен веществ
8.1 Определение понятий
Для поддержания жизнедеятельности и нормального функционирования всех систем организма человека необходим постоянный обмен веществ и энергии с окружающей средой. Источником энергии и пластическим материалом, для построения необходимых организму веществ, является пища и содержащиеся в пищевых продуктах (мясе, молоке, рыбе, яйцах, фасоли, хлебе и т.п.) питательные вещества - белки, жиры, углеводы. Энергия, полученная от распада питательных веществ, используется для:
- синтеза белков, нуклеиновых кислот и липидов;
- построения клеточных мембран и органелл клетки;
- выполнения механической, химической, осмотической и электрической работ
в организме;
- транспорта ионов через клеточную мембрану.
Процесс механической (измельчение) и химической (расщепление под влиянием ферментов) переработки пищи с дальнейшим всасыванием питательных веществ называется пищеварением. Пищеварение – это начальный этап обмена веществ между организмом и средой. В организме человека непрерывно протекают водный, солевой, белковый, жировой и углеводный обмен. Совокупность процессов расщепления молекул сложных органических веществ до простых, а затем и до конечных продуктов распада с образованием макроэргических и восстановленных соединений (АТФ, НАДФ и т.д.) называется энергетическим обменом (катаболизмом или диссимиляцией). Пластический обмен (анаболизм или ассимиляция) – это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клетки и других структур органов и тканей. Обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур и накопление энергетических субстратов. Два этих взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса представляют собой обмен веществ и энергии, или метаболизм. Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом, называется энергетическим балансом.
8.2 Обмен белков, липидов, углеводов и воды
Белковый обмен. В организме здорового человека количество распавшегося за сутки белка равно количеству вновь синтезированного. Обмен белков можно представить схемой: белки --> аминокислоты --> собственный белок человека.
Скорость распада и обновления белков в организме различна – в среднем белки организма человека обновляются за 80 суток. Соотношение потребляемых белков растительного и животного происхождения для взрослых составляет 1:1, а для подростков – 1:3. Человек и животные могут добывать азот только из аминокислот, поступающих в организм с белковой пищей. О суммарном обмене белка судят по количеству азота, выводимого из организма человека. Норма потребления белка для здорового человека 0,75г на 1кг веса в сутки, или около 80-100г на день. Энергетическая ценность 1г белка составляет 4,1ккал (16,74кДж).
В отличие от белков, которые не образуют в специфических запасных форм, служащих источником энергии, запасы нейтральных жиров триглицеридов в жировых депо человека в среднем составляют 10-20% массы его тела. Из них около половины локализованы в подкожной жировой клетчатке и между мышцами. Жиры и масла - наиболее концентрированные пищевые продукты, так как они значительно превосходят по калорийности углеводы и белки, но и содержат меньше воды, чем углеводные и белковые продукты. Обмен жиров можно отобразить схематично: липиды --> глицерин и жирные кислоты --> липиды человека. Суточная потребность в липидах 1г на 1кг веса, или около 80-100г на день (70-90г из которых дорлжны быть животные, остальные растительные). Энергетическая ценность 1г жира составляет 9,3 ккал (37,66 кДж).
Углеводный обмен. Организм человека углеводы получает в виде сахарозы, глюкозы, фруктозы. Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к её концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она фосфорилируется и превращается в резервную форму её хранения – гликоген. Количество гликогена может составить в организме человека 150-200г. В случае ограничения потребления пищи или по мере снижения уровня глюкозы в крови происходит расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь. С током крови глюкоза доставляется в различные клетки организма.
Здесь она является важнейшим источником энергии. Схема углеводного обмена следующая: углеводы --> глюкоза --> гликоген. Суточная потребность в углеводах 8-10г на 1кг веса, или около 350-450г на день. Энергетическая ценность 1г глюкозы составляет 4,1ккал (17,64 кДж).
Обмен воды. Недостаточное поступление в организм воды или избыточная её потеря приводят к дегидратации, что сопровождается сгущением крови и нарушением гидродинамики. Недостаток в организме воды в объёме 20% массы тела ведёт к летальному исходу. Избыточное поступление воды в организм или снижение её объёмов, выводимых из организма, приводит к водной интоксикации, что может сопровождаться мышечными судорогами. Суточная норма воды 2-2,5 л на 70кг веса. Отношение количества потреблённой воды к количеству выделенной воды составляет водный баланс. Если водный баланс меньше или равен 0,1, то наступает жажда. Минеральные вещества и витамины усваиваются организмом в неизменённом виде.
Примеры решения типовых задач
1. Задача на построение белка по предложенной структуре ДНК.
С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов: АЦГЦЦЦАТГГЦЦГГТ..?
Решение: Цепь ДНК: А Ц Г Ц Ц Ц А Т Г Г Ц Ц Г Г Т
Цепь и-РНК: У Г Ц Г Г Г У А Ц Ц Г Г Ц Ц А
Белок: цистеин глицин тирозин аргинин пролин
Вначале по принципу комплементарности находим строение цепи и-РНК, образующейся на данном отрезке молекулы ДНК, а затем обращаемся к генетическому коду и для каждой тройки нуклеотидов, начиная с первой, находим соответствующую ей аминокислоту.
Ответ: Цистеин - глицин - тирозин - аргинин - пролин.
2. Задача на определение последовательности аминокислот в молекуле белка.
Какова последовательность аминокислот в белке, если цепь ДНК имеет
следующий вид: АТТГЦГТАТ?
Решение: Цепь ДНК: А Т Т Г Ц Г Т А Т
Цепь и-РНК: У А А Ц Г Ц А У А
Белок: тир арг иле
Сначала находим комплементарную цепи ДНК цепь и-РНК, а по ней, используя
таблицу генетического кода - аминокислотную последовательность.
Ответ: Тирозин - аргинин - изолейцин.
3. Задача на построение фрагмента двухцепочечной молекулы ДНК. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности: ТЦТТАТАЦААГА. Нарисуйте схему структуры двухцепочечной молекулы ДНК.
Решение: 1цепь ДНК: Т-Ц-Т --- Т-А-Т --- А-Ц-А --- А-Г-А
: : : : : : : : : : : :
2 цепь ДНК: А -Г-А ---А-Т- А --- Т-Г-Т --- Т-Ц-Т
4. Задача на энергетический обмен.
Вычислите, какое количество энергии образуется при полном расщеплении в организме 12г углеводов.