Обмен веществ и энергии (стр. 2 из 9)
Наиболее сложными биополимерами являются белки. Их макромолекулы состоят из мономеров, которыми являются аминокислоты. Каждая аминокислота имеет две функциональные группы: карбоксильную и аминогруппу. Все разнообразие белков создается в результате различных сочетаний 20 аминокислот.
В результате соединения нескольких белковых макромолекул, обладающих третичной структурой, в сложный комплекс формируется четвертичная структура белка. Примером таких сложных белков является гемоглобин, состоящий из четырех макромолекул.
Функции белков
Функции белков в клетке многообразны. Одна из важнейших — строительная функция: белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.
Для обеспечения жизнедеятельности клетки исключительно важное значение имеет каталитическая, или. ферментативная, роль белков. Биологические катализаторы, или ферменты,— это вещества белковой природы, ускоряющие химические реакции в десятки и сотни тысяч раз.
Ферментам свойственны некоторые черты, отличающие их от катализаторов неорганической природы. Во-первых, один фермент катализирует только одну реакцию или один тип реакций, т. е. биологический катализ специфичен. Во-вторых, активность ферментов ограничена довольно узкими температурными рамками (35— 45 °С), за пределами которых их активность снижается или исчезает. В-третьих, ферменты активны при физиологических значениях рН, т. е. в слабощелочной среде. Еще одно важное отличие ферментов от неорганических катализаторов: биологический катализ протекает при нормальном атмосферном давлении.
Все это определяет ту важную роль, которую ферменты играют в живом организме. Практически все химические реакции в клетке протекают с участием ферментов.
Двигательная функция живых организмов обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных и пр.
Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, кислорода) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела.
При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов белые кровяные тельца лейкоциты— образуют особые белки — антитела. Они связывают и обезвреживают не свойственные организму вещества — это защитная функция белков.
Белки служат также источником энергии в клетке, т. е. выполняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.
ЖИРЫ - органические соединения, в основном сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот (триглицериды); относятся к липидам. Один из основных компонентов клеток и тканей живых организмов. Источник энергии в организме; калорийность чистого жира 3770 кДж/100 г. Природные жиры подразделяются на жиры животные и масла растительные.
 |
Жиры (липиды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Жиры не растворяются в воде — они гидрофобны. В клетках есть и другие сложные гидрофобные жироподобные вещества, называемые липоидами, например холестерин. Содержание жиров в клетке колеблется от 5 до 15% от массы сухого вещества. В клетках жировой ткани количество жира достигает 90%.
К числу важнейших относится строительная функция липидов и липоидов. Липиды образуют бимолекулярный слой, служащий основой наружной клеточной мембраны (см. рис. 18). Из них 75—95% составляют фосфолипиды. В состав клеточной мембраны входит и холестерин.
Важную роль играют липиды как источники энергии. В ходе расщепления 1 г жиров до СО2 и Н2О освобождается большое количество энергии — 38,9 кДж. Накапливаясь в клетках жировой ткани животных, в семенах и плодах растений, жиры служат запасным источником энергии.
Благодаря плохой теплопроводности жир способен выполнять функцию теплоизоляции. У некоторых животных (тюлени, киты) он откладывается в подкожной жировой ткани, которая у китов образует слой толщиной до 1 м.
Липоиды служат предшественниками некоторых гормонов. Следовательно, этим веществам свойственна и функция регуляции обменных процессов.
Жиры не только источник энергии.
Долгое время жиры считали источником энергии, который можно безущерба для организма заменить углеводами, но оказалось, что это не так. Недостаток жиров сокращает жизнь, нарушает деятельность мозга, снижает выносливость организма. Жиры входят в состав клеток (цитоплазмы, ядра, мембран), где их количество устойчиво и постоянно. С жирами поступают в организм растворенные в них витамины.
В среднем запас жира в организме составляет 9 кг с общей калорийностью 336 000 Дж.
До недавнего времени жиры делили на полноценные (животные) и неполноценные (растительные). Такое деление оказалось ошибочным. Животные и растительные жиры взаимно незаменимы. Растительные жиры активизируют обмен веществ, предупреждают ряд заболеваний. Чаще употребляют в пищу подсолнечное, оливковое, льняное, кукурузное масло. Вещества животных жиров благотворно влияют на деятельность мозга. Ежедневный рацион — 50 г животных и 50 г растительных жиров.
Организм особенно чувствителен к недостатку веществ, содержащихся в растительных жирах. Детям необходимо давать ежедневно от 12 до 20 г растительного масла.
Собственный жир организма образуется из разнообразных растительных и животных жиров, потребляемых с пищей. Жир откладывается в «депо» — под кожей, в сальнике, в области таза. Жировая клетчатка — не только запас энергетического материала, но и амортизатор. Жировые подушки сводов стопы принимают на себя тяжесть тела. В этом легко убедиться: если встать на колени, где почти нет жировой подкожной прокладки, то тяжесть тела даст о себе знать.
УГЛЕВОДЫ или сахариды,— органические веществах общей формулой СП(Н2О)П1. У большинства углеводов число атомов водорода в два раза превышает количество атомов кислорода. Поэтому эти вещества и были названы углеводами. В животных клетках углеводов немного — 1—2, иногда до 5% (в клетках печени) Богаты углеводами растительные клетки, где их содержание достигает 90% сухой массы (клубни картофеля).
Углеводы, обширная группа природных органических соединений, химическая структура которых часто отвечает общей формуле Cm(H2O)n(т. е. углерод вода, отсюда название). Различают моно-, олиго- и полисахариды, а также сложные углеводы — гликопротеиды, гликолипиды, гликозиды и др. Углеводы — первичные продукты фотосинтеза и основные исходные продукты биосинтеза других веществ в растениях. Составляют существенную часть пищевого рациона человека и многих животных. Подвергаясь окислительным превращениям, обеспечивают все живые клетки энергией (глюкоза и ее запасные формы — крахмал, гликоген). Входят в состав клеточных оболочек и других структур, участвуют в защитных реакциях организма (иммунитет). Применяются в пищевой (глюкоза, крахмал, пектиновые вещества), текстильной и бумажной (целлюлоза), микробиологической (получение спиртов, кислот и других веществ сбраживанием углеводов) и других отраслях промышленности. Используются в медицине (гепарин, сердечные гликозиды, некоторые антибиотики).
Классификация углеводов
Углеводы подразделяют на простые и сложные Простые углеводы называются моносахаридами. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахариды называются триозами (3 атома), тетрозами (4 атома), пентозами (5 атомов) или гексозами (6 атомов углерода).
Из шестиуглеродных моносахаридов — гексоэ — наиболее важны глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза содержится в крови (0,1—0,12 %) и служит основным источником энергии для клеток и тканей организма. Пентозы — рибоза и дезоксирибоза — входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, то такоесоединение называют дисахаридом. К дисахаридам относится пищевой сахар, получаемый из тростника или сахарной свеклы. Он состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Молочный сахар также является димером и включает глюкозу и галактозу.
Сложные углеводы, образованные многими моносахаридами, называются полисахаридами. Мономером таких полисахаридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является глюкоза.
Углеводы входят в состав клеток всех живых организмов. Наиболее просто устроены молекулы простых углеводов, или моносахаридов, например, глюкозы. В различных условиях она может существовать в линейной или циклической форме.
Из молекул моносахаридов образуются сложные углеводы. В состав некоторых из них входит только две молекулы простых углеводов. Такие углеводы получили название дисахаридов. Их примером может служить сахароза, или тростниковый сахар, образующийся в клетках некоторых растений. Она состоит из остатков а-глюкозы и b-фруктозы.