Ogólna charakterystyka lipidów. Substancje organiczne: lipidy, węglowodany, ich rola w komórce. Porównanie węglowodanów i lipidów
Komórki zawierają wiele związków organicznych: węglowodany, białka, lipidy, kwasy nukleinowe i inne związki, które nie występują w przyrodzie nieożywionej. Substancje organiczne to związki chemiczne zawierające atomy węgla.
Atomy węgla są w stanie tworzyć ze sobą silne wiązania kowalencyjne, tworząc wiele różnych cząsteczek łańcucha lub pierścienia.
Najprostszymi związkami zawierającymi węgiel są węglowodory – związki zawierające tylko węgiel i wodór. Jednak większość związków organicznych, czyli węgla, zawiera także inne pierwiastki (tlen, azot, fosfor, siarka).
Polimery biologiczne (biopolimery). Polimery biologiczne to związki organiczne wchodzące w skład komórek organizmów żywych i produktów ich metabolizmu.
Polimer (od greckiego „poli” - wiele) to łańcuch wieloogniwowy, w którym ogniwem jest stosunkowo prosta substancja - monomer. Monomery łącząc się ze sobą tworzą łańcuchy składające się z tysięcy monomerów. Jeśli oznaczysz rodzaj monomeru określoną literą, na przykład A, wówczas polimer można przedstawić jako bardzo długą kombinację jednostek monomeru: A—A—A—A—...—A. Są to na przykład znane Ci substancje organiczne: skrobia, glikogen, celuloza itp. Biopolimery to białka, kwasy nukleinowe i polisacharydy.
Właściwości biopolimerów zależą od budowy ich cząsteczek: od liczby i różnorodności jednostek monomeru tworzących polimer.
Jeśli połączysz razem dwa rodzaje monomerów A i B, możesz otrzymać bardzo dużą różnorodność polimerów. Struktura i właściwości takich polimerów będą zależeć od liczby, stosunku i kolejności naprzemienności, czyli pozycji monomerów w łańcuchach. Polimer, w cząsteczce którego grupa monomerów powtarza się okresowo, nazywa się regularnym. Są to na przykład schematycznie pokazane polimery z regularną naprzemiennością monomerów:
A B A B A B A B...
A A B B A B B...
A B B A B B A B B A B...
Można jednak otrzymać znacznie więcej wariantów polimerów, w których nie ma widocznego wzorca powtarzalności monomerów. Takie polimery nazywane są nieregularnymi. Schematycznie można je przedstawić w następujący sposób:
AABABBBBAAAAAABBABBBBBAAB...
Załóżmy, że każdy z monomerów determinuje jakąś właściwość polimeru. Na przykład monomer A określa wysoką wytrzymałość, a monomer B określa przewodność elektryczną. Łącząc te dwa monomery w różnych proporcjach i naprzemiennie je na różne sposoby, można otrzymać ogromną liczbę materiałów polimerowych o różnych właściwościach. Jeśli weźmiemy nie dwa rodzaje monomerów (A i B), ale więcej, wówczas liczba wariantów łańcuchów polimerowych znacznie wzrośnie.
Okazało się, że połączenie i przegrupowanie kilku rodzajów monomerów w długie łańcuchy polimerowe zapewnia konstrukcję wielu opcji i determinuje różne właściwości biopolimerów, z których składają się wszystkie organizmy. Zasada ta leży u podstaw różnorodności życia na naszej planecie.
Węglowodany i ich struktura. Węglowodany są szeroko rozpowszechnione w komórkach wszystkich żywych organizmów. Węglowodany to związki organiczne składające się z węgla, wodoru i tlenu. W większości węglowodanów wodór i tlen występują z reguły w takich samych proporcjach jak w wodzie (stąd ich nazwa - węglowodany). Ogólny wzór takich węglowodanów to C n (H 2 0) m. Przykładem jest jeden z najczęstszych węglowodanów - glukoza, którego skład pierwiastkowy to C 6 H 12 0 6 (ryc. 2). Glukoza jest cukrem prostym. Kilka prostych reszt cukru łączy się ze sobą, tworząc cukry złożone. Mleko zawiera cukier mleczny, który składa się z reszt dwóch prostych cząsteczek cukru (disacharydów). Cukier mleczny jest głównym źródłem energii dla młodych wszystkich ssaków.
Tysiące reszt identycznych cząsteczek cukru łączą się ze sobą, tworząc biopolimery – polisacharydy. Organizmy żywe zawierają wiele różnych polisacharydów: u roślin jest to skrobia (ryc. 3), u zwierząt jest to glikogen, również składający się z tysięcy cząsteczek glukozy, ale jeszcze bardziej rozgałęziony. Skrobia i glikogen pełnią rolę akumulatorów energii niezbędnej do funkcjonowania komórek organizmu. Ziemniaki, ziarna pszenicy, żyta, kukurydzy itp. są bardzo bogate w skrobię.
Funkcje węglowodanów. Najważniejszą funkcją węglowodanów jest energia. Węglowodany są głównym źródłem energii dla organizmów żywiących się materią organiczną. W przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt skrobia polisacharydowa jest rozkładana przez specjalne białka (enzymy) na jednostki monomeryczne – glukozę. Glukoza wchłonięta z jelit do krwi ulega w komórkach utlenieniu do dwutlenku węgla i wody, uwalniając energię wiązań chemicznych, a jej nadmiar magazynowany jest w komórkach wątroby i mięśni w postaci glikogenu. W okresach wzmożonej pracy mięśni lub napięcia nerwowego (lub w czasie postu) nasila się rozkład glikogenu w mięśniach i wątrobie zwierząt. W ten sposób powstaje glukoza, która jest zużywana przez intensywnie pracujące komórki mięśniowe i nerwowe.
Zatem biopolimery, polisacharydy, są substancjami, w których magazynowana jest energia organizmów roślinnych i zwierzęcych wykorzystywana przez komórki.
W roślinach w wyniku polimeryzacji glukozy powstaje nie tylko skrobia, ale także celuloza. Włókna celulozowe stanowią mocny fundament ścian komórkowych roślin. Dzięki swojej specjalnej strukturze celuloza jest nierozpuszczalna w wodzie i charakteryzuje się dużą wytrzymałością. Z tego powodu do produkcji tkanin wykorzystuje się również celulozę. W końcu bawełna to prawie czysta celuloza. W jelitach ludzi i większości zwierząt nie ma enzymów zdolnych do rozbicia wiązań pomiędzy cząsteczkami glukozy tworzącymi celulozę. U przeżuwaczy celuloza jest rozkładana przez enzymy bakterii, które stale żyją w specjalnej części żołądka.
Znane są również złożone polisacharydy, składające się z dwóch rodzajów cukrów prostych, które regularnie układają się naprzemiennie w długie łańcuchy. Takie polisacharydy pełnią funkcje strukturalne w tkankach podporowych zwierząt. Wchodzą w skład substancji międzykomórkowej skóry, ścięgien i chrząstek, nadając im siłę i elastyczność. Zatem ważną funkcją biopolimerów węglowodanowych jest funkcja strukturalna.
Istnieją polimery cukrów, które są częścią błon komórkowych; zapewniają interakcję komórek tego samego typu i wzajemne rozpoznawanie się przez komórki. Jeśli oddzielone komórki wątroby zostaną zmieszane z komórkami nerek, niezależnie rozdzielą się one na dwie grupy w wyniku interakcji komórek tego samego typu: komórki nerek połączą się w jedną grupę, a komórki wątroby w drugą. Utrata zdolności do wzajemnego rozpoznawania się jest cechą charakterystyczną komórek nowotworu złośliwego. Wyjaśnienie mechanizmów rozpoznawania i interakcji komórek może być ważne, w szczególności dla opracowania metod leczenia raka.
Lipidy. Lipidy różnią się budową. Wszystkie mają jednak jedną wspólną cechę: wszystkie są niepolarne. Dlatego rozpuszczają się w takich niepolarnych cieczach, jak chloroform i eter, ale są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie. Lipidy obejmują tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. W komórce utlenianie tłuszczów wytwarza dużą ilość energii, która jest zużywana na różne procesy. Jest to funkcja energetyczna tłuszczów.
Tłuszcze mogą gromadzić się w komórkach i służyć jako rezerwowy składnik odżywczy. U niektórych zwierząt (na przykład wielorybów, płetwonogich) pod skórą odkłada się gruba warstwa tłuszczu podskórnego, który ze względu na niską przewodność cieplną chroni je przed hipotermią, tj. Pełni funkcję ochronną.
Niektóre lipidy są hormonami i biorą udział w regulacji funkcji fizjologicznych organizmu. Lipidy zawierające resztę kwasu fosforowego (fosfolipidy) są najważniejszym składnikiem błon komórkowych, czyli pełnią funkcję strukturalną.
Węglowodany- związki organiczne, których skład w większości przypadków wyraża się wzorem ogólnym C N(H2O) M (N I M≥ 4). Węglowodany dzielą się na monosacharydy, oligosacharydy i polisacharydy.
Monosacharydy- węglowodany proste, w zależności od liczby atomów węgla, dzielą się na triozy (3), tetrozy (4), pentozy (5), heksozy (6) i heptozy (7 atomów). Najczęściej spotykane są pentozy i heksozy. Właściwości monosacharydów- łatwo rozpuszcza się w wodzie, krystalizuje, ma słodki smak i może występować w postaci α- lub β-izomerów.
Ryboza i dezoksyryboza należą do grupy pentoz, wchodzą w skład nukleotydów RNA i DNA, trifosforanów rybonukleozydów i trifosforanów dezoksyrybonukleozydów itp. Deoksyryboza (C 5 H 10 O 4) różni się od rybozy (C 5 H 10 O 5) tym, że ma drugi atom węgla ma atom wodoru, a nie grupę hydroksylową, taką jak ryboza.
Glukoza lub cukier winogronowy(C 6 H 12 O 6), należy do grupy heksoz, może występować w postaci α-glukozy lub β-glukozy. Różnica pomiędzy tymi izomerami przestrzennymi polega na tym, że przy pierwszym atomie węgla α-glukozy grupa hydroksylowa znajduje się pod płaszczyzną pierścienia, natomiast w β-glukozie powyżej tej płaszczyzny.
Glukoza to:
- jeden z najpowszechniejszych monosacharydów,
- najważniejsze źródło energii do wszelkiego rodzaju pracy zachodzącej w komórce (energia ta uwalniana jest podczas utleniania glukozy podczas oddychania),
- monomer wielu oligosacharydów i polisacharydów,
- niezbędny składnik krwi.
Fruktoza, czyli cukier owocowy, należy do grupy heksoz, słodszych od glukozy, występujących w wolnej formie w miodzie (ponad 50%) i owocach. Jest monomerem wielu oligosacharydów i polisacharydów.
Oligosacharydy- węglowodany powstałe w wyniku reakcji kondensacji kilku (od dwóch do dziesięciu) cząsteczek monosacharydów. W zależności od liczby reszt monosacharydowych najpowszechniejsze są disacharydy, trisacharydy itp. Właściwości oligosacharydów- rozpuścić w wodzie, krystalizować, słodki smak maleje wraz ze wzrostem ilości reszt monosacharydowych. Wiązanie utworzone pomiędzy dwoma monosacharydami nazywa się glikozydowy.
Sacharoza, cukier trzcinowy lub buraczany, jest disacharydem składającym się z reszt glukozy i fruktozy. Zawarty w tkankach roślinnych. Jest produktem spożywczym (nazwa zwyczajowa - cukier). W przemyśle sacharozę produkuje się z trzciny cukrowej (łodygi zawierają 10-18%) lub buraków cukrowych (warzywa okopowe zawierają do 20% sacharozy).
Maltoza lub cukier słodowy, jest disacharydem składającym się z dwóch reszt glukozy. Obecny w kiełkujących nasionach zbóż.
Laktoza, czyli cukier mleczny, jest disacharydem składającym się z reszt glukozy i galaktozy. Obecny w mleku wszystkich ssaków (2-8,5%).
Polisacharydy to węglowodany powstałe w wyniku reakcji polikondensacji wielu (kilkudziesięciu lub więcej) cząsteczek monosacharydów. Właściwości polisacharydów— nie rozpuszczają się lub słabo rozpuszczają się w wodzie, nie tworzą wyraźnie ukształtowanych kryształów i nie mają słodkiego smaku.
Skrobia(C6H10O5) N- polimer, którego monomerem jest α-glukoza. Łańcuchy polimeru skrobi zawierają regiony rozgałęzione (amylopektyna, wiązania 1,6-glikozydowe) i nierozgałęzione (amyloza, wiązania 1,4-glikozydowe). Skrobia jest głównym węglowodanem rezerwowym roślin, jest jednym z produktów fotosyntezy i gromadzi się w nasionach, bulwach, kłączach i cebulach. Zawartość skrobi w ziarnach ryżu sięga do 86%, pszenicy do 75%, kukurydzy do 72%, a bulwach ziemniaka do 25%. Skrobia jest głównym węglowodanemżywność dla ludzi (enzym trawienny - amylaza).
Glikogen(C6H10O5) N- polimer, którego monomerem jest również α-glukoza. Łańcuchy polimerowe glikogenu przypominają obszary amylopektyny skrobi, ale w przeciwieństwie do nich rozgałęziają się jeszcze bardziej. Glikogen jest głównym węglowodanem rezerwowym zwierząt, zwłaszcza człowieka. Gromadzi się w wątrobie (zawartość do 20%) i mięśniach (do 4%) i jest źródłem glukozy.
(C6H10O5) N- polimer, którego monomerem jest β-glukoza. Łańcuchy polimeru celulozowego nie rozgałęziają się (wiązania β-1,4-glikozydowe). Główny polisacharyd strukturalny ścian komórkowych roślin. Zawartość celulozy w drewnie wynosi do 50%, we włóknach nasion bawełny - do 98%. Celuloza nie jest rozkładana przez ludzkie soki trawienne, ponieważ brakuje mu enzymu celulazy, który rozrywa wiązania pomiędzy β-glukozami.
Inulina- polimer, którego monomerem jest fruktoza. Węglowodany rezerwowe roślin z rodziny astrowatych.
Glikolipidy- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia węglowodanów i lipidów.
Glikoproteiny- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia węglowodanów i białek.
Funkcje węglowodanów
Struktura i funkcje lipidów
Lipidy nie mają jednej właściwości chemicznej. W większości korzyści dawanie oznaczanie lipidów mówią, że jest to zbiorcza grupa nierozpuszczalnych w wodzie związków organicznych, które można wyekstrahować z komórki za pomocą rozpuszczalników organicznych - eteru, chloroformu i benzenu. Lipidy można podzielić na proste i złożone.
Proste lipidy Najczęściej reprezentowane są przez estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholu trójwodorotlenowego, glicerynę – trójglicerydy. Kwas tłuszczowy mają: 1) grupę taką samą dla wszystkich kwasów – grupę karboksylową (-COOH) oraz 2) rodnik, którym się od siebie różnią. Rodnik jest łańcuchem o różnej liczbie (od 14 do 22) grup -CH2-. Czasami rodnik kwasu tłuszczowego zawiera jedno lub więcej wiązań podwójnych (-CH=CH-), np kwas tłuszczowy nazywany jest nienasyconym. Jeśli kwas tłuszczowy nie ma podwójnych wiązań, nazywa się go bogaty. Kiedy tworzy się trigliceryd, każda z trzech grup hydroksylowych glicerolu ulega reakcji kondensacji z kwasem tłuszczowym, tworząc trzy wiązania estrowe.
Jeśli dominują trójglicerydy nasycone kwasy tłuszczowe, następnie w temperaturze 20°C są stałe; nazywają się tłuszcze, są charakterystyczne dla komórek zwierzęcych. Jeśli dominują trójglicerydy nienasycone kwasy tłuszczowe, następnie w temperaturze 20°C są płynne; nazywają się obrazy olejne, są charakterystyczne dla komórek roślinnych.
1 - trójgliceryd; 2 - wiązanie estrowe; 3 - nienasycony kwas tłuszczowy;
4 — główka hydrofilowa; 5 - ogon hydrofobowy.
Gęstość trójglicerydów jest mniejsza niż wody, dlatego unoszą się one w wodzie i osadzają się na jej powierzchni.
Do lipidów prostych zaliczają się także: woski- estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi o dużej masie cząsteczkowej (zwykle o parzystej liczbie atomów węgla).
Złożone lipidy. Należą do nich fosfolipidy, glikolipidy, lipoproteiny itp.
Fosfolipidy- triglicerydy, w których jedna reszta kwasu tłuszczowego jest zastąpiona resztą kwasu fosforowego. Weź udział w tworzeniu błon komórkowych.
Glikolipidy- patrz wyżej.
Lipoproteiny- substancje złożone powstałe w wyniku połączenia lipidów i białek.
Lipoidy- substancje tłuszczopodobne. Należą do nich karotenoidy (barwniki fotosyntetyczne), hormony steroidowe (hormony płciowe, mineralokortykoidy, glukokortykoidy), gibereliny (substancje wzrostowe roślin), witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E, K), cholesterol, kamfora itp.
Funkcje lipidów
Funkcjonować | Przykłady i wyjaśnienia |
---|---|
Energia | Główna funkcja trójglicerydów. Podczas rozkładu 1 g lipidów uwalniane jest 38,9 kJ. |
Strukturalny | Fosfolipidy, glikolipidy i lipoproteiny biorą udział w tworzeniu błon komórkowych. |
Składowanie | Tłuszcze i oleje są rezerwowymi składnikami odżywczymi zwierząt i roślin. Ważne dla zwierząt, które hibernują w zimnych porach roku lub odbywają długie wędrówki przez obszary, gdzie nie ma źródeł pożywienia. Oleje z nasion roślin są niezbędne, aby zapewnić sadzonce energię. |
Ochronny | Warstwy tłuszczu i kapsułek tłuszczowych zapewniają amortyzację narządów wewnętrznych. Warstwy wosku stosowane są jako wodoodporna powłoka na roślinach i zwierzętach. |
Izolacja cieplna | Podskórna tkanka tłuszczowa zapobiega odpływowi ciepła do otaczającej przestrzeni. Ważne dla ssaków wodnych lub ssaków żyjących w zimnym klimacie. |
Regulacyjne | Gibereliny regulują wzrost roślin. Hormon płciowy testosteron jest odpowiedzialny za rozwój wtórnych cech płciowych u mężczyzn. Hormon płciowy estrogen jest odpowiedzialny za rozwój drugorzędnych cech płciowych kobiet i reguluje cykl menstruacyjny. Mineralokortykoidy (aldosteron itp.) kontrolują metabolizm wody i soli. Glukokortykoidy (kortyzol itp.) biorą udział w regulacji metabolizmu węglowodanów i białek. |
Metaboliczne źródło wody | Podczas utleniania 1 kg tłuszczu uwalnia się 1,1 kg wody. Ważne dla mieszkańców pustyni. |
Katalityczny | Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach A, D, E, K są kofaktorami enzymów, tj. Same witaminy nie mają działania katalitycznego, ale bez nich enzymy nie mogą spełniać swoich funkcji. |
Iść do wykłady nr 1"Wstęp. Elementy chemiczne komórki. Woda i inne związki nieorganiczne”
Iść do wykłady nr 3„Budowa i funkcje białek. Enzymy”
Jak wiadomo, najważniejszymi grupami substancji organicznych, które decydują o podstawowych właściwościach komórki lub organizmu, są białka, węglowodany, tłuszcze, kwasy nukleinowe i poszczególne nukleotydy (w szczególności ATP). Każda z tych grup pełni swoją funkcję podczas życia organizmu.
WĘGLOWODANY (monosacharydy, polisacharydy) to substancje organiczne, których cząsteczki obejmują wodór i tlen. Ponadto stosunek tych pierwiastków jest podobny do ich stosunku w cząsteczce wody, tj. Na każde 2 atomy wodoru przypada jeden atom tlenu.
Monosacharydy obejmują rybozę, deoksyrybozę, glukozę, fruktozę i galaktozę.
Do polisacharydów pierwszego rzędu zalicza się sacharozę, laktozę i maltozę.
Polisacharydy drugiego rzędu: skrobia, glikogen, błonnik.
Węglowodany pełnią w organizmie następujące funkcje:
Energia,
Strukturalne (ponieważ są częścią błon komórkowych i formacji subkomórkowych),
Dostarczanie składników odżywczych
Ochronne (lepkie wydzieliny, które chronią ściany narządów pustych przed uszkodzeniami mechanicznymi, chemicznymi, przenikaniem szkodliwych bakterii i wirusów, są bogate w węglowodany).
LIPIDY. Termin ten łączy w sobie tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. Są to związki organiczne o różnej budowie, ale wspólnych właściwościach. Są nierozpuszczalne w wodzie, ale dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych.
Główne funkcje lipidów:
Strukturalny (lipidy biorą udział w budowie błon komórkowych wszystkich narządów i tkanek),
Funkcja energetyczna (dostarcza 25-50% energii organizmu),
Dostarczenie składników odżywczych („energia w puszkach”),
Termoregulacja.
BIAŁKA. Białka to nieregularne polimery, których monomerami są aminokwasy. Większość białek zawiera 20 aminokwasów. Każdy z nich zawiera te same grupy atomów: grupę aminową – NH2 i grupę karboksylową – COOH. Regiony cząsteczek leżące poza grupami aminowymi i karboksylowymi nazywane są rodnikami (R). Komórka zawiera wolne aminokwasy, które tworzą pulę aminokwasów, dzięki czemu następuje synteza nowych białek. Fundusz ten jest stale uzupełniany w wyniku rozkładu białek spożywczych przez enzymy trawienne lub własne białka rezerwowe.
Połączenie aminokwasów następuje poprzez wspólne dla nich grupy: grupa aminowa jednego aminokwasu łączy się z grupą karboksylową innego aminokwasu, a kiedy się łączą, uwalniana jest cząsteczka wody. Pomiędzy połączonymi aminokwasami występuje wiązanie zwane wiązaniem peptydowym.
Powstały związek kilku aminokwasów nazywany jest peptydem, a związek dużej liczby aminokwasów nazywany jest polipeptydem. Zatem białko może być jednym lub większą liczbą polipeptydów.
Poziomy organizacji cząsteczki białka. Podstawową, najprostszą strukturą jest łańcuch polipeptydowy, tj. ciąg aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi. W strukturze pierwszorzędowej wszystkie wiązania między aminokwasami są kowalencyjne, a zatem mocne.
Struktura wtórna odpowiada skręceniu nici białkowej w formie spirali. Pomiędzy grupami -C=O znajdującymi się na jednym zwoju helisy a grupami -N-H na drugim zwoju powstają wiązania wodorowe, które są słabsze od kowalencyjnych, ale zapewniają wystarczającą wytrzymałość struktury drugorzędowej.
Struktura czwartorzędowa. W wyniku połączenia ze sobą kilku cząsteczek białka powstaje struktura czwartorzędowa. Jeśli nici peptydowe są ułożone w kształcie kuli, takie białka nazywane są kulistymi, jeśli w postaci wiązek nici, nazywane są włóknistymi.
Funkcje białek. Różnorodność funkcji, jakie pełnią białka w żywym organizmie jest tak duża, że celowe jest przedstawienie tego w postaci poniższego diagramu (ryc. 1).
![](https://i2.wp.com/studbooks.net/imag_/28/51319/image002.png)
Ryc.1.
Należy zaznaczyć, że oprócz tych przedstawionych na schemacie, białka pełnią także funkcję energetyczną. Jednakże białka wykorzystuje się jako źródło energii dopiero wtedy, gdy wyczerpią się główne źródła: węglowodany i tłuszcze.
KWASY NUKLEINOWE. Kwasy nukleinowe to naturalne związki wielkocząsteczkowe, które zapewniają przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznej. Opisany po raz pierwszy w 1869 roku przez szwajcarskiego biochemika F. Mieschera.
W przyrodzie występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych, różniące się składem, strukturą i funkcjami. Jeden zawiera rybozę (RNA), drugi zawiera deoksyrybozę (DNA).
Kwasy nukleinowe to najważniejsze biopolimery określające podstawowe właściwości organizmów żywych. Zatem DNA jest cząsteczką polimeru składającą się z setek tysięcy monomerów - deoksyrybonukleotydów.
DNA. Skład nukleotydowy DNA: DNA zawiera 4 zasady:
adenina (A)
guanina (G)
cytozyna (C).
Ilość adeniny jest zawsze równa ilości tyminy (A=T), a ilość guaniny jest zawsze równa ilości cytozyny (reguła Chargaffa). Wskazywało to na pewne ścisłe wzorce w strukturze DNA. Na początku lat 50. ubiegłego wieku wyjaśniono budowę DNA - podwójną helisę, ze szkieletem cukrowo-fosforanowym na obwodzie cząsteczki, a w cząsteczce zasady purynowe (adenina i guanina) i pirymidynowe (cytozyna i tymina). środek. Każda z par zasad ma symetrię, która pozwala na włączenie jej do podwójnej helisy w dwóch orientacjach: (A=T i T=A) oraz (C=G i G=C). W każdej nici DNA zasady mogą zmieniać się na wszystkie istniejące sposoby.
Jeśli znana jest sekwencja zasad w jednym łańcuchu (na przykład T-C-G-C-A-T), to ze względu na specyfikę parowania (komplementarność) znana jest również sekwencja jego łańcucha „partnerskiego”: A-G-C-G-T -A.
RNA. Cząsteczka RNA jest również polimerem, którego monomerem jest rybonukleotyd. RNA jest cząsteczką jednoniciową zbudowaną w taki sam sposób, jak jedna z nici DNA. Nukleotydy RNA są bardzo zbliżone do nukleotydów DNA, ale nie są całkowicie identyczne: zamiast tyminy (T) RNA ma pirymidynę o podobnej strukturze – uracyl.
Ze względu na pełnione funkcje RNA dzieli się na następujące typy:
Transferowy RNA (t-RNA) to najkrótszy, składający się z 80-100 nukleotydów; t-RNA stanowi około 10% całkowitej zawartości RNA w komórce. Jego zadaniem jest przeniesienie aminokwasów do rybosomów, do miejsca syntezy białek.
Rybosomalny RNA (r-RNA) to największy, 3-5 tysięcy nukleotydów (około 90% zawartości RNA komórki).
Komunikator RNA (i-RNA) stanowią około 0,5-1% całkowitej zawartości RNA w komórce. Jego funkcją jest przekazywanie informacji o strukturze białka z DNA do miejsca syntezy białka w rybosomach.
![](https://i1.wp.com/studbooks.net/imag_/28/51319/image003.jpg)
Ryż. 2.
Wszystkie typy RNA są syntetyzowane na DNA, które służy jako rodzaj matrycy.
Strona główna > WykładWykład 3. Węglowodany, lipidyWęglowodany. Węglowodany lub sacharydy to substancje organiczne zawierające węgiel, tlen i wodór. Skład chemiczny węglowodanów charakteryzuje się ogólnym wzorem C m (H 2 O) n, gdzie m ≥ n. Węglowodany stanowią około 1% masy komórek zwierzęcych, a w komórkach wątroby i mięśni – do 5%. Najbogatsze w węglowodany są komórki roślinne (aż do 90%). Liczba atomów wodoru w cząsteczkach węglowodanów jest zwykle dwukrotnie większa od liczby atomów tlenu (czyli tyle samo, co w cząsteczce wody). Stąd nazwa – węglowodany. Istnieją dwie grupy węglowodanów: proste i złożone. Proste węglowodany. Węglowodany proste nazywane są monosacharydy, ponieważ nie ulegają hydrolizie podczas trawienia, w przeciwieństwie do złożonych, które podczas hydrolizy rozkładają się, tworząc monosacharydy. Ogólny wzór cukrów prostych to (CH 2 O) n, gdzie n ≥ 3. W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce wyróżnia się monosacharydy: triozy (3C), tetrozy (4C), pentozy (5C), heksozy (6C), heptozy (7C). W przyrodzie najbardziej rozpowszechnione są pentozy i heksozy. W
Ryż. . Pentozy:
1 - ryboza; 2 - dezoksyryboza.
Najważniejsze monosacharydy: z pentoz - ryboza (C 5 H 10 O 5) i deoksyryboza (C 5 H 10 O 4), które wchodzą w skład nukleotydów DNA, RNA i ATP. Deoksyryboza różni się od rybozy tym, że ma atom wodoru przy drugim atomie węgla, a nie grupę hydroksylową, jak ryboza. I
Ryż. . Liniowa i cykliczna struktura cząsteczki glukozy.
Najpopularniejszymi heksozami są glukoza, fruktoza i galaktoza (wzór ogólny C 6 H 12 O 6). Glukoza (cukier winogronowy) jest głównym źródłem energii dla komórek. Część węglowodanów złożonych. Niezbędny składnik krwi. Zmniejszenie jego ilości prowadzi do natychmiastowego zakłócenia funkcjonowania komórek nerwowych i mięśniowych. W komórkach reguluje ciśnienie osmotyczne. Fruktoza występuje swobodnie w owocach. Szczególnie dużo go jest w miodzie i owocach. Wyraźnie słodszy niż glukoza i inne cukry. Wchodzi w skład oligo- i polisacharydów i bierze udział w utrzymaniu turgoru komórek roślinnych. Galaktoza– także przestrzenny izomer glukozy. Razem z glukozą tworzą najważniejszy disacharyd mleka - laktoza, zwany mleczny cukier. Łatwo przekształca się w glukozę. M
Ryż. . Izomery glukozy:
1 - -izomer; 2 - -izomer.
Olkuły monosacharydów mogą mieć postać prostych łańcuchów lub struktur cyklicznych (ryc.). W przypadku pentoz i heksoz najbardziej charakterystyczna jest struktura cykliczna, cząsteczki liniowe są bardzo rzadkie. Cząsteczki disacharydów i polisacharydów są również utworzone przez cykliczne formy monosacharydów. Monosacharydy mogą występować w postaci - i -izomerów (ryc.). Grupa hydroksylowa przy pierwszym atomie węgla może znajdować się zarówno poniżej płaszczyzny cyklu (izomer ), jak i powyżej niej (izomer ), -izomery tworzą cząsteczki skrobi i glikogenu, -izomery tworzą celulozę. Właściwości monosacharydów : niskocząsteczkowy, słodki smak, łatwo rozpuszcza się w wodzie, krystalizuje, należy do cukrów redukujących (redukujących). Węglowodany złożone. Węglowodany złożone to takie, których cząsteczki rozkładają się podczas hydrolizy, tworząc monosacharydy. Ich skład wyraża ogólny wzór Cm(H2O)n, gdzie m>n. Węglowodany złożone dzielą się na oligosacharydy I polisacharydy.O
Ryż. . Tworzenie disacharydu.
Ligosacharydy . Oligosacharydy to złożone węglowodany zawierające od 2 do 10 reszt monosacharydowych. W zależności od liczby reszt monosacharydowych zawartych w cząsteczkach oligosacharydów rozróżnia się disacharydy, trisacharydy, tetrasacharydy itp. Najbardziej rozpowszechnione w przyrodzie są disacharydy. Disacharydy– oligosacharydy, których cząsteczki utworzone są przez dwie reszty monosacharydowe. Disacharydy powstają w wyniku kondensacji dwóch monosacharydów (najczęściej heksoz) (ryc.). Nazywa się wiązanie występujące pomiędzy dwoma monosacharydami glikozydowy. Zwykle powstaje pomiędzy 1. i 4. atomem węgla sąsiednich jednostek monosacharydowych - Wiązanie 1,4-glikozydowe. Najważniejszymi disacharydami są maltoza, laktoza, sacharoza. Maltoza (cukier słodowy) składa się z dwóch reszt α-glukozy. Disacharyd jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Powstaje w wyniku reakcji kondensacji dwóch cząsteczek α-glukozy lub przez enzym maltaza podczas hydrolizy skrobi. Sacharoza (cukier trzcinowy, buraczany) składa się z reszt α-glukozy i fruktozy. Łatwo rozpuszczalny w wodzie. Szeroko rozpowszechniony w roślinach. Węglowodany powstające podczas fotosyntezy wypływają z liści w postaci sacharozy.. Sacharoza łatwo przekształca się w skrobię i glikogen. Odgrywa ogromną rolę w żywieniu zwierząt i ludzi. Sacharozę uzyskuje się głównie z buraków cukrowych i trzciny cukrowej.
Ryż. . Najważniejsze disacharydy
Laktoza (cukier mleczny) utworzone przez pozostałości galaktoza i -glukoza. Słabo rozpuszczalny w wodzie. Zawarte w mleku. Jest źródłem energii dla młodych ssaków. Występuje w postaci wolnej w niektórych roślinach. Stosowany jest w przemyśle mikrobiologicznym do przygotowania pożywek. Właściwości oligosacharydów: stosunkowo niska (kilkaset) masa cząsteczkowa, dobra rozpuszczalność w wodzie, łatwa do krystalizacji, zazwyczaj mają słodki smak, mogą być redukujące lub nieredukujące. . Polisacharydy. Substancje organiczne o dużej masie cząsteczkowej, biopolimery, których monomerami są proste węglowodany. Najczęściej monomerem polisacharydów jest glukoza, czasami galaktoza i inne cukry. Z reguły polisacharydy zawierają kilkaset jednostek monomeru. P
Ryc.267. Tworzenie rozgałęzionego polisacharydu.
Olisacharydy powstają w wyniku reakcji polikondensacji (ryc.). Jeśli w cząsteczce polisacharydu występują tylko wiązania 1,4-glikozydowe, powstaje liniowy, nierozgałęziony polimer (celuloza). Jeśli obecne są zarówno wiązania 1,4, jak i 1,6-glikozydowe, polimer będzie rozgałęziony (glikogen). Wiązanie 1,6-glikozydowe powstaje pomiędzy resztami monosacharydowymi, które są częścią różnych łańcuchów liniowych. Najważniejszymi polisacharydami są skrobia, glikogen, celuloza, chityna, mureina. Skrobia– główny węglowodan rezerwowy roślin. Wzór ogólny (C 6 H 10 O 5) n, gdzie n jest liczbą reszt α-glukozy. Nierozpuszczalny w zimnej wodzie. W gorącej wodzie tworzy roztwór o właściwościach zbliżonych do koloidalnego (pasta skrobiowa). Cząsteczka skrobi składa się w około 20%. amyloza i 80%. amylopektyna. Liniowe łańcuchy amylozy składają się z kilku tysięcy reszt glukozy i mogą tworzyć spiralę w bardziej zwartą formę. Amylopektyna intensywnie się rozgałęzia, co zapewnia jej zwartość.
Ryż. . Tworzenie cząsteczki triglicerydów.
Większość kwasów tłuszczowych zawiera w ogonie parzystą liczbę atomów węgla, od 14 do 22 (najczęściej 16 lub 18). Ponadto ogon węglowodorowy może zawierać różną liczbę wiązań podwójnych. Rozróżniają je na podstawie obecności lub braku podwójnych wiązań w ogonie węglowodorowym nasycone kwasy tłuszczowe, które nie zawierają podwójnych wiązań w ogonie węglowodorowym i nienasycone kwasy tłuszczowe, które mają podwójne wiązania pomiędzy atomami węgla (-CH=CH-). Jeżeli w trójglicerydach dominują nasycone kwasy tłuszczowe, to w temperaturze pokojowej mają one postać stałą (tłuszcze). nienasycone - ciecz (oleje). Gęstość tłuszczów jest mniejsza niż wody, więc w wodzie unoszą się i znajdują na powierzchni. Wosk– grupa prostych lipidów, będących estrami wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi o wyższej masie cząsteczkowej. Występują zarówno w królestwie zwierząt, jak i roślin, gdzie pełnią głównie funkcje ochronne. U roślin np. pokrywają liście, łodygi i owoce cienką warstwą, chroniąc je przed zwilżeniem wodą i wnikaniem mikroorganizmów. Trwałość owoców zależy od jakości powłoki woskowej. Miód przechowuje się pod osłoną wosku pszczelego i rozwijają się larwy. Do złożonych lipidów obejmują fosfolipidy, g
Ryż. 269. Cząsteczka fosfolipidów
Likolipidy, lipoproteiny, steroidy, hormony steroidowe, witaminy A, D, E, K. F
Ryż. . Dwuwarstwa fosfolipidowa
tworzące membranę
Osfolipidy to estry alkoholi wielowodorotlenowych z wyższymi kwasami tłuszczowymi, zawierające resztę kwasu fosforowego (ryc.). Czasami mogą być z nim powiązane dodatkowe grupy (zasady azotowe, aminokwasy). Z reguły cząsteczka fosfolipidu zawiera dwie wyższe reszty kwasu tłuszczowego i jedną resztę kwasu fosforowego. Fosfolipidy są obecne we wszystkich komórkach istot żywych, uczestnicząc głównie w tworzeniu dwuwarstwy fosfolipidowej błon komórkowych - reszty kwasu fosforowego są hydrofilowe i zawsze skierowane w stronę zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni błony, a ogonki hydrofobowe skierowane są do siebie wewnątrz membrana. Glikolipidy- Są to węglowodanowe pochodne lipidów. Ich cząsteczki, obok alkoholu wielowodorotlenowego i wyższych kwasów tłuszczowych, zawierają także węglowodany. Zlokalizowane są przede wszystkim na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, gdzie ich składniki węglowodanowe zaliczają się do innych węglowodanów powierzchniowych komórki. Lipoproteiny– cząsteczki lipidów związane z białkami. Jest ich dużo w błonach, białka mogą przenikać przez błonę, znajdują się pod lub nad błoną i mogą być zanurzone w dwuwarstwie lipidowej na różną głębokość. Lipoidy- substancje tłuszczopodobne. Obejmują one steroidy(szeroko rozpowszechniony w tkankach zwierzęcych, cholesterol i jego pochodne - hormony kory nadnerczy - mineralokortykoidy, glukokortykoidy, estradiol i testosteron - odpowiednio żeńskie i męskie hormony płciowe). Do lipidów zaliczają się terpeny (olejki eteryczne, od których zależy zapach roślin), gibereliny (substancje wzrostowe roślin), niektóre pigmenty (chlorofil, bilirubina), witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E, K). Funkcje lipidów.
Przykłady i wyjaśnienia |
|
Energia | Główna funkcja trójglicerydów. Podczas rozkładu 1 g lipidów uwalniane jest 38,9 kJ |
Strukturalny | Fosfolipidy, glikolipidy i lipoproteiny biorą udział w tworzeniu błon komórkowych. |
Składowanie | Tłuszcze i oleje są rezerwowymi składnikami odżywczymi zwierząt i roślin. Ważne dla zwierząt, które hibernują w zimnych porach roku lub odbywają długie wędrówki przez obszary, gdzie nie ma źródeł pożywienia Oleje z nasion roślin są niezbędne, aby zapewnić sadzonce energię. |
Ochronny | Warstwy tłuszczu i kapsułek tłuszczowych zapewniają amortyzację narządów wewnętrznych. Warstwy wosku stosowane są jako wodoodporna powłoka na roślinach i zwierzętach. |
Izolacja cieplna | Podskórna tkanka tłuszczowa zapobiega odpływowi ciepła do otaczającej przestrzeni. Ważne dla ssaków wodnych lub ssaków żyjących w zimnym klimacie. |
Regulacyjne | Gibereliny regulują wzrost roślin. Hormon płciowy testosteron jest odpowiedzialny za rozwój wtórnych cech płciowych u mężczyzn. Hormon płciowy estrogen jest odpowiedzialny za rozwój drugorzędnych cech płciowych kobiet i reguluje cykl menstruacyjny. Mineralokortykoidy (aldosteron itp.) kontrolują metabolizm wody i soli. Glukokortykoidy (kortyzol itp.) biorą udział w regulacji metabolizmu węglowodanów i białek. |
Metaboliczne źródło wody | Podczas utleniania 1 kg tłuszczu uwalnia się 1,1 kg wody. Ważne dla mieszkańców pustyni. |
Katalityczny | Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach A, D, E, K są kofaktorami enzymów, czyli same te witaminy nie mają działania katalitycznego, ale bez nich enzymy nie mogą spełniać swoich funkcji. |
Konieczność opracowania materiałów na temat żywienia uczniów w wieku szkolnym podyktowana jest przygnębiającymi danymi dotyczącymi stanu zdrowia współczesnych uczniów oraz brakiem kultury żywienia jako elementu zdrowego stylu życia.
- Polimery biologiczne
- Węglowodany i ich budowa
- Funkcje węglowodanów
- Lipidy, ich budowa i funkcje
Komórki zawierają wiele związków organicznych: węglowodany, białka, lipidy, kwasy nukleinowe i inne związki, które nie występują w przyrodzie nieożywionej. Substancje organiczne to związki chemiczne zawierające atomy węgiel.
Atomy węgla są w stanie tworzyć ze sobą silne wiązania kowalencyjne, tworząc wiele różnych cząsteczek łańcucha lub pierścienia.
Najprostsze związki zawierające węgiel to węglowodory, związki zawierające tylko węgiel i wodór. Jednak większość związków organicznych, czyli węgla, zawiera także inne pierwiastki (tlen, azot, fosfor, siarka).
Związki organiczne – substancje zawierające węgiel charakterystyczne dla przyrody żywej – stanowią średnio 20-30% masy komórek organizmów żywych. O głównych właściwościach komórek i organizmów decydują polimery organiczne: białka, węglowodany, kwasy nukleinowe, a także związki złożone - tłuszcze oraz szereg cząsteczek hormonów, pigmentów, poszczególnych nukleotydów, w szczególności ATP (kwas adenozynotrójfosforowy).
- Polimery biologiczne (biopolimery).
Polimery biologiczne to związki organiczne wchodzące w skład komórek organizmów żywych i produktów ich metabolizmu.
Polimer(od greckiego „poly” - wiele) - łańcuch wieloogniwowy, w którym ogniwem jest stosunkowo prosta substancja - monomer. Monomery łącząc się ze sobą tworzą łańcuchy składające się z tysięcy monomerów. Jeśli oznaczysz rodzaj monomeru określoną literą, na przykład A, wówczas polimer można przedstawić jako bardzo długą kombinację jednostek monomeru: A-A-A-A-...-A. Są to na przykład znane Ci substancje organiczne: skrobia, glikogen, celuloza itp. Biopolimery to białka, kwasy nukleinowe i polisacharydy. Właściwości biopolimerów zależą od budowy ich cząsteczek: od liczby i różnorodności jednostek monomeru tworzących polimer. Jeśli połączysz razem dwa rodzaje monomerów A i B, możesz otrzymać bardzo dużą różnorodność polimerów. Struktura i właściwości takich polimerów będą zależeć od liczby, stosunku i kolejności naprzemienności, czyli pozycji monomerów w łańcuchach. Nazywa się polimer, w którym grupa monomerów powtarza się okresowo regularny. Są to na przykład schematycznie pokazane polimery z regularną naprzemiennością monomerów:
A B A B A B A B...
A A B B A B B...
BBABBABB...
Można jednak otrzymać znacznie więcej wariantów polimerów, w których nie ma widocznego wzorca powtarzalności monomerów. Takie polimery nazywane są nieregularny.
Załóżmy, że każdy z monomerów determinuje jakąś właściwość polimeru. Na przykład monomer A określa wysoką wytrzymałość, a monomer B określa przewodność elektryczną. Łącząc te dwa monomery w różnych proporcjach i naprzemiennie je na różne sposoby, można otrzymać ogromną liczbę materiałów polimerowych o różnych właściwościach. Jeśli weźmiemy nie dwa rodzaje monomerów (A i B), ale więcej I liczba opcji łańcucha polimerowego znacznie wzrośnie. Okazało się, że połączenie i przegrupowanie kilku rodzajów monomerów w długie łańcuchy polimerowe zapewnia konstrukcję wielu opcji i determinuje różne właściwości biopolimerów wchodzących w skład wszystkich organizmów. Zasada ta leży u podstaw różnorodności życia na naszej planecie.
2. Węglowodany i ich budowa. Są szeroko rozpowszechnione w komórkach wszystkich żywych organizmów. węglowodany. Węglowodany to związki organiczne składające się z węgla, wodoru i tlenu. W większości węglowodanów wodór i tlen są z reguły w takich samych proporcjach jak I w wodzie (stąd ich nazwa - węglowodany). Ogólny wzór takich węglowodanów to C n (H 2 0) m. Przykładem jest jeden z najpowszechniejszych węglowodanów - glukoza, którego skład pierwiastkowy to C 6 H 12 0 6 (ryc. 2). Glukoza jest cukier prosty. Kilka reszt cukrów prostych łączy się ze sobą, tworząc cukry złożone. Mleko zawiera cukier mleczny, który składa się z resztek dwóch prostych cząsteczek cukru (disacharydów). Cukier mleczny jest głównym źródłem energii dla młodych wszystkich ssaków. Tysiące reszt cząsteczek identycznych cukrów, łącząc się ze sobą, tworzy biopolimery - polisacharydy. Organizmy żywe zawierają wiele różnych polisacharydów: w roślinach tak skrobia(ryc. 3), u zwierząt - glikogen, również składający się z tysięcy cząsteczek glukozy, ale jeszcze bardziej rozgałęziony. Skrobia i glikogen pełnią rolę akumulatorów energii niezbędnej do funkcjonowania komórek organizmu. Ziemniaki, ziarna pszenicy, żyta, kukurydzy itp. są bardzo bogate w skrobię.
Węglowodany lub sacharydy, - substancje organiczne o ogólnym wzorze C p (H 2 0) l, gdzie P nie mniej niż trzy. Stosunek wodoru i tlenu w formule węglowodanów jest podobny do ich stosunku w cząsteczce wody, stąd ich nazwa. Najbogatsze w węglowodany są komórki roślinne, w których zawartość sacharydów sięga w niektórych przypadkach 90% suchej masy (bulwy ziemniaka, nasiona); w komórce zwierzęcej węglowodany zawarte są w ilości 2-5%. Wszystkie węglowodany dzielą się na trzy grupy: monosacharydy, disacharydy i polisacharydy. Kilka cząsteczek monosacharydów, łącząc się ze sobą wraz z uwolnieniem wody, tworzy cząsteczkę polisacharydu, polimeru: -
- monosacharydy (cukry proste) dzielą się w zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce na: triozy zawierające 3 atomy węgla, tetrozy – 4, pentozy – 5, heksozy – 6 atomów węgla. Spośród trioz duże znaczenie ma glicerol i jego pochodne (kwas mlekowy i pirogronowy). Tetrozy obejmują erytrozę. Pentozy obejmują rybozę i dezoksyrybozę, które występują w RNA i DNA. Spośród heksoz największe znaczenie dla organizmów żywych mają glukoza, fruktoza i galaktoza; ich ogólny wzór to C 6 H 12 O 6. Monosacharydy są rozpuszczalne w wodzie. Są głównym źródłem energii w komórce. Utlenianie 1 g glukozy dostarcza 17,1 kJ energii;
- disacharydy, oligosacharydy zbudowane są z dwóch monosacharydów połączonych wiązaniem glikozydowym. Należą do nich sacharoza, laktoza i maltoza. Rozpuszcza się w wodzie, ma słodki smak;
- polisacharydy - węglowodany o dużej masie cząsteczkowej, składające się z dużej liczby monosacharydów, ich masa cząsteczkowa jest duża, cząsteczki mają strukturę liniową lub rozgałęzioną. Pod względem funkcjonalnym wyróżnia się polisacharydy do celów rezerwowych i strukturalnych. Nierozpuszczalny w zimnej wodzie skrobia- główny rezerwowy polisacharyd roślin; występuje w dużych ilościach w bulwach, owocach i nasionach ziemniaka. Glikogen- polisacharyd występujący w tkankach organizmu człowieka i zwierząt, a także w grzybach i drożdżach, odgrywa ważną rolę w przemianach węglowodanów w komórkach. Błonnik(celuloza) jest głównym polisacharydem strukturalnym ścian komórkowych roślin. Zawiera prawie 50% całego węgla w biosferze. Polisacharydy dzielą się na homo- i heteropolisacharydy. Te pierwsze składają się z monosacharydów tylko jednego typu; drugi - z różnego rodzaju monosacharydów i ich pochodnych. Kompleksy z białkami nazywane są glikoproteinami, a kompleksy z tłuszczami nazywane są glikolipidami.
3. Funkcje węglowodanów: energetyczne, strukturalne, sygnalizacyjne (glikoproteina). Wydzieliny różnych gruczołów zwierząt i ludzi zawierają węglowodany i ich pochodne. W roślinach polisacharydy pełnią także funkcję wspomagającą.
4. Lipidy Lipidy i lipidy (gr. lipos - tłuszcz) - tłuszcze i substancje tłuszczopodobne - związki organiczne o różnej budowie. Nie rozpuszczają się w wodzie, ale dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych: eterze, benzynie, chloroformie itp. Zawartość tłuszczu w komórkach jest zwykle niska, 5-15% suchej masy, ale komórki tkanki tłuszczowej mogą zawierać nawet do 90% tłuszczu suchej masy.
Lipidy różnią się budową. Wszystkie mają jednak jedną wspólną cechę: wszystkie są niepolarne. Dlatego rozpuszczają się w takich niepolarnych cieczach, jak chloroform i eter, ale są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie. Lipidy obejmują tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. W komórce utlenianie tłuszczów wytwarza dużą ilość energii, która jest zużywana na różne procesy. Jest to funkcja energetyczna tłuszczów. Tłuszcze mogą gromadzić się w komórkach i służyć jako rezerwowy składnik odżywczy. U niektórych zwierząt (na przykład wielorybów, płetwonogich) pod skórą odkłada się gruba warstwa tłuszczu podskórnego, który ze względu na niską przewodność cieplną chroni je przed hipotermią. Niektóre lipidy są hormonami i biorą udział w regulacji funkcji fizjologicznych organizmu. Lipidy zawierające fosfor (fosfolipidy) pełnią funkcję niezbędnego składnika błon komórkowych, czyli pełnią funkcję strukturalną. Ze względu na budowę chemiczną lipidy - związki gliceryny - alkoholu trójwodorotlenowego z kwasami organicznymi o dużej masie cząsteczkowej (tłuszczowymi) nie mają struktury polimerowej:
H2C - O - reszta kwasu tłuszczowego
NS - O - reszta kwasu tłuszczowego
H2C - O - reszta kwasu tłuszczowego.
Funkcje lipidów:
- strukturalny. Tłuszcze biorą udział w tworzeniu błon komórkowych wszystkich narządów i tkanek oraz zapewniają ich półprzepuszczalność. Głównymi składnikami błon komórkowych są fosfolipidy. Są to substancje tłuszczopodobne, w których jedną cząsteczkę kwasu tłuszczowego zastąpiono H 2 PO 4. Lipidy biorą udział w tworzeniu wielu biologicznie ważnych związków:
- energia. Przy całkowitym spaleniu 1 g tłuszczu uwalniane jest 38,9 kJ energii, czyli około dwukrotnie więcej niż w przypadku węglowodanów i białek. Lipidy dostarczają 25-30% całkowitej energii potrzebnej organizmowi;
- rezerwa - objawia się tym, że gromadząc się w komórkach tkanki tłuszczowej zwierząt, nasion i owoców roślin, tłuszcz służy jako rezerwowe źródło pożywienia;
- termoregulacja Funkcja ta wynika z faktu, że tłuszcze nie przewodzą dobrze ciepła. Odkładają się pod skórą, tworząc u niektórych zwierząt duże nagromadzenia (do 1 m u wielorybów), co pozwala zwierzętom żyć na obszarach o niskich temperaturach. Wiele ssaków posiada swego rodzaju biologiczny „cieplejszy” – brązową tkankę tłuszczową, tzw. „brązowy tłuszcz”. Tkanka ta jest bardzo bogata w czerwono-brązowe mitochondria. z- ze względu na zawarte w nich białka zawierające żelazo. Wytwarza energię cieplną, która ma ogromne znaczenie dla ssaków w warunkach życia w niskich temperaturach. Tłuszcze są dostawcami tzw. wody endogennej: podczas utleniania 100 g tłuszczu uwalnia się 107 ml wody. Dzięki takiej wodzie istnieje wiele zwierząt pustynnych;
- rozporządzenie procesy metaboliczne. Wiele lipidów jest prekursorami w biologicznej syntezie szeregu hormonów i substancji regulacyjnych. Tłuszcze wchodzą w skład witamin i barwników roślinnych;
- ochronny. Tłuszcze mogą chronić delikatne narządy przed wstrząsami i wstrząsami (np. torebka okołonerkowa, poduszka tłuszczowa w pobliżu oczu). Substancje tłuszczopodobne pokrywają liście roślin cienką warstwą, zapewniając im ochronę przed nadmiernym zwilżeniem podczas ulewnych opadów.