Читать онлайн: учебник биологии 10 класс Пасечник Базовый уровень параграф 7 стр. 58-62 «Липиды, их строение и функции», для ознакомления перед покупкой. Цитаты из пособия 2023 года использованы также в учебных целях для семейного и домашнего обучения, а также для дистанционного обучения в период невозможности посещения образовательного учреждения. Код материалов: Биология Пасечник Базовый §7.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ учебника.
Биология 10 класс (баз.)
§ 7. Липиды, их строение и функции
Вспомните:
1. Какие соединения называют гидрофильными?
2. Что такое низкомолекулярные вещества?
3. Какие продукты питания богаты жирами?
Липиды.
Как уже говорилось, около 70 % от массы клеток большинства живых организмов приходится на воду. Остальное — это главным образом органические вещества: белки (10—20 %), жиры (1,0—5,0 %), углеводы (0,2—2,0 %), нуклеиновые кислоты (1,0—2,0%) и различные низкомолекулярные органические вещества (0,1—0,5 %). Среди последних важную роль играют липиды, в состав которых входят различные вещества (например, жиры). Эти вещества имеют разную структуру, но их объединяет то, что все они — гидрофобные соединения, нерастворимые в воде (полярный растворитель). При этом липиды достаточно хорошо растворимы в неполярных органических растворителях (хлороформе, бензоле, эфире). Обычно их подразделяют на простые и сложные.
Простыми липидами называют нейтральные жиры — эфиры трёхатомного спирта глицерина и жирных (карбоновых) кислот, с числом углеродных атомов от 14 до 22 (чаще всего их 16 или 18). Если все гидроксильные группы глицерина связаны эфирными связями с жирными кислотами, образуются триглицериды, если только две или одна — диглицериды и моноглицериды соответственно (рис. 23).
Входящие в состав липидов жирные кислоты содержат, как правило, чётное число атомов углерода и редко бывают разветвлёнными (последние встречаются только у микроорганизмов из домена архей). Если в молекулах жирных кислот имеется одна или несколько двойных связей, их называют ненасыщенными или полиненасыщенными соответственно. Ненасыщенные жирные кислоты плавятся при низкой температуре, поэтому образованные ими липиды при температуре тела человека или при температуре окружающей среды представляют собой жидкости (например, растительные масла — льняное, подсолнечное, оливковое и др.). В организме человека многие полиненасыщенные жирные кислоты не синтезируются, поэтому они являются незаменимыми и обязательно должны поступать с пищей.
Липиды, содержащие насыщенные, т. е. не имеющие двойных связей, жирные кислоты, плавятся при более высоких температурах. Так, твёрдыми являются говяжий и бараний жиры. С повышением содержания ненасыщенных кислот в составе жиров температура плавления последних понижается, и они становятся более легкоплавкими (например, свиное сало или сливочное масло).
Как вещества, нерастворимые в воде, жиры не могут непосредственно всасываться из органов пищеварения. Под действием ферментов они предварительно расщепляются на глицерин и карбоновые кислоты, т. е. подвергаются гидролизу. Продукты гидролиза жиров всасываются ворсинками кишечника и снова образуют жир, свойственный уже данному организму. Синтезированный жир поступает в лимфу и переносится ею в жировую и многие другие ткани.
Нейтральные жиры откладываются в цитоплазме в виде жировых капель, особенно много их в клетках жировой ткани. Окисление жиров в процессе обмена веществ даёт большое количество энергии (38,9 кДж/г), этим обусловлена их энергетическая функция. Освобождаемое при окислении жиров большое количество воды (при «сжигании» 1 г жира образуется 1,1 г воды) используется животными, впадающими в зимнюю спячку (сурки, суслики), для нужд метаболизма, поэтому эти животные могут длительное время обходиться без воды, используя свои жировые запасы. Таким образом, жиры служат источником воды. Да и способность верблюдов долго не пить основывается, с одной стороны, на разложении запасённого в горбах жира с образованием воды, а с другой стороны, на том, что эти животные могут удерживать воду в своей крови и лимфе, поэтому они практически не потеют и температура их тела в течение суток может колебаться от 34,5 °C (ночью) до 40,5 °C (днём). Таким образом, без запасов жира «корабли пустыни» не могли бы совершать длительные путешествия через местность, практически полностью лишённую растительности, т. е. пищи, и воды.
У животных нейтральные жиры откладываются в основном в подкожной клетчатке, где из них образуется мощный теплоизоляционный слой, особенно хорошо развитый у морских млекопитающих — китообразных и ластоногих (теплоизоляционная функция). Имеющаяся в полости тела вокруг внутренних органов жировая подушка защищает их от механических повреждений при движении, прыжках, ударах и т. д. (защитная функция).
К нейтральным жирам относятся и воска — эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов. У животных они вырабатываются кожными железами. Воска, покрывая тонким слоем шерсть и перья, предохраняют их от намокания.
Некоторые насекомые (пчёлы) используют эти вещества для постройки сотов. У растений воска создают защитный слой на листьях и плодах. Много восков вырабатывают морские планктонные микроорганизмы.
В небольших количествах нейтральные жиры входят в состав биологических мембран, однако всё-таки их основу составляют не они, а фосфолипиды, относящиеся к сложным липидам. Фосфолипиды также являются эфирами глицерина и жирных кислот, но в их молекулах с последними связаны только две спиртовые группы глицерина, а третья образует эфирную связь с остатком фосфорной кислоты. Обычно она образует дополнительную эфирную связь с низкомолекулярными спиртами, и на том, с какими именно, основано выделение различных классов фосфолипидов (рис. 24).
Таким образом, в составе молекул всех фосфолипидов имеются гидрофобная (остатки жирных кислот) и гидрофильная (фосфорная кислота и присоединённый к ней спирт) части. Именно поэтому эти молекулы могут контактировать как с полярными, так и с неполярными растворителями (такие вещества называют амфифильными). В воде и водных растворах фосфолипиды самопроизвольно формируют различные структуры: мицеллы, или капли, в которых остатки жирных кислот (гидрофобные хвосты) обращены внутрь, а полярные головки — в раствор; липосомы — двухслойные фосфолипидные пузырьки, внутренний объём которых заполнен водой; протяжённые плоские бислои — основу всех биологических мембран. Такие мембраны окружают клетки, создавая гидрофобный барьер между внутриклеточным содержимым и наружной средой, а мембраны клеточных органоидов отделяют их содержимое от цитоплазмы и делят клетку на отсеки — компартменты.
Мембраны практически непроницаемы для полярных соединений (солей, аминокислот, сахаров), плохо проницаемы для воды, но легко проницаемы для гидрофобных веществ. В их состав также входят различные белки, которые обеспечивают перенос через мембрану разных веществ (иногда затрачивая на это энергию АТФ) или участвуют в передаче сигналов внутрь клетки (ионные насосы, ионные каналы, белки-переносчики, рецепторы гормонов и нейромедиаторов и т. д.). Поскольку фосфолипиды состоят из большого количества ненасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, биологические мембраны при температуре обитания живых организмов находятся в полужидком состоянии. Это обеспечивает их гибкость, упругость и высокую подвижность встроенных в них белков.
Итак, основной функцией фосфолипидов является структурная, заключающаяся в том, что они формируют биологические мембраны.
Особое место среди сложных жиров занимают стероиды — холестерин и его производные. Это вещество и его эфиры с жирными кислотами входят в состав биологических мембран, придавая им определённую жёсткость {структурная функция). Кроме того, в корковом слое надпочечников из холестерина образуются стероидные гормоны — кортикостероиды, регулирующие водно-солевой обмен и процессы синтеза органических веществ, а в половых железах — половые гормоны (мужские андрогены и женские эстрогены), отвечающие за нормальное функционирование репродуктивной системы.
В клетках же печени из холестерина образуются желчные кислоты, необходимые для нормального переваривания жиров в кишечном тракте. Эти кислоты являются поверхностно-активными веществами и способны эмульгировать (т. е. смешивать с водой с образованием эмульсии — раствора одной жидкости в другой) жировые капли; они также активируют выделяемые поджелудочной железой в двенадцатиперстную кишку ферменты-липазы, расщепляющие жиры. А в коже под действием ультрафиолетовых лучей из холестерина образуется витамин D. Таким образом, производные холестерина выполняют важные регуляторные функции.
К липидам также относят жирорастворимые витамины — A, D, Е, К, обладающие высокой биологической активностью.
ЛИПИДЫ • НЕЙТРАЛЬНЫЕ ЖИРЫ • ЭФИРНЫЕ СВЯЗИ • ВОСКА • ФОСФОЛИПИДЫ • СТЕРОИДЫ
ПОДУМАЙТЕ
Почему борщ имеет красный цвет, а капли жира на его поверхности жёлтые?
Моя лаборатория
Тренируемся
- Какие органические вещества относят к липидам? Приведите примеры.
- Какова типичная структура молекулы нейтрального жира?
- Каковы основные функции липидов?
- Чем отличаются фосфолипиды от остальных групп сложных липидов? Какова их основная функция?
Совершенствуемся
- Подсчитайте, сколько молекул воды образуется при окислении стеариновой жирной кислоты (общая формула С18Н36О2) кислородом? Напишите уравнение. Что ещё образуется при окислении стеариновой кислоты?
- Известно, что при окислении жиров выделяется примерно в 2 раза больше энергии, чем при окислении углеводов и белков. Почему жиры так богаты энергией?
Обсуждаем
Известно, что для быстрого наращивания массы мышц некоторые спортсмены употребляют анаболические стероиды — искусственные аналоги стероидных гормонов коры надпочечников (кортикостероидов). Обсудите с одноклассниками, опасно ли это для здоровья. Почему?
Проводим исследование
Выполните лабораторную работу «Обнаружение липидов с помощью качественной реакции» на с. 200.
Вы смотрели: учебник биологии 10 класс Пасечник Базовый уровень для ознакомления перед покупкой. Цитаты из пособия 2023 года использованы также в учебных целях для семейного и домашнего обучения. Код материалов: Биология Пасечник Базовый §7.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ учебника.