План:

1.       Властивості органічних сполук.

2.       Властивості та функції вуглеводів.

3.       Властивості та функції ліпідів.

Література: Загальна біологія: Підр./ М.Є. Кучеренко та інш. 2006. с. 17-21.

Хімічні влас­тивості живих організмів значною мірою залежать від вуглецю, част­ка якого становить понад 50% їхньої сухої маси. Вуглець, як і інші органогенні елементи, може створювати ковалентні зв’язки. Речовини, які мають скелети з ковалентне зв'язаних атомів ву­глецю, називають органічними сполуками.

Майже всю суху речовину клітин складають білки, вуглеводи, ліпіди та нуклеїнові кислоти. Це, як правило, відносно великі струк­тури з високою молекулярною масою. Тому їх ще називають макро­молекулами. Так, молекулярна маса більшості білків становить від 5 000 до 1 000 000, а у деяких нуклеїнових кислот вона досягає кількох мільярдів.

Макромолекули (біополімери) побудовані з простих молекул (мономерів). Молекули білків складаються із залишків амінокис­лот; молекули нуклеїнових кислот - із нуклеотидів, а складних ву­глеводів (полісахаридів) - із моносахаридів. Ліпіди утворені з по­рівняно невеликої кількості різних органічних молекул.

Особливу групу органічних сполук становлять біологічно ак­тивні речовини: ферменти, гормони, вітаміни тощо. Вони різно­манітні за будовою і здатні впливати на обмін речовин та енергії загалом або на окремі ланки цих процесів.

Вуглеводи, їхня будова, властивості та функції. Назва «ву­глеводи» походить від того, що більшість речовин цього класу є спо­луками вуглецю та води і відповідають формулі (СН₂0)_п, де п дорів­нює 3 або більше.

У тваринних клітинах вуглеводи присутні в незначній кількості (близько 1% сухої маси, в клітинах печінки та м'язів — до 5%), у ро­слинних їх значно більше (у листках, насінні, плодах — майже 70%, а у бульбах картоплі — до 90%).

Вуглеводи поділяють на три основні класи: моносахариди, олігосахариди та полісахариди.

Моносахариди, або прості цукри, мають загальну формулу С_пН_2пО_п. За кількістю атомів вуглецю їх поділяють на тріози (3 ато­ми), тетрози (4), пентози (5), гексози (6) і так далі до декоз (10).

У природі найпоширеніші гексози, а саме глюкоза та фрукто­за. Солодкий смак ягід, меду залежить від вмісту в них цих сполук.

Із пентоз відомі рибоза і дезоксирибоза, що входять до складу від­повідно рибонуклеїнових (РНК) та дезоксирибонуклеїнової (ДНК) кислот.

Олігосахариди - полімерні вуглеводи, в яких моносахаридні ланки з'єднані ковалентним (глікозидним) зв'язком. Серед олігосахаридів найпоширеніші дисахариди, які утворюються завдя­ки сполученню двох молекул моносахаридів. Наприклад: буряко­вий (або тростинний) цукор - сахароза (складається із залишків глюкози та фруктози); молочний - лактоза (із залишків глюкози й галактози); солодовий -мальтоза (тільки із залишків глюкози); грибний - трегалоза (складається з двох залишків глюкози і міс­титься в гемолімфі членистоногих, у грибах, багатьох водоростях).

Дисахариди мають приємний солодкий смак, вони, як і моноса­хариди, добре розчиняються у воді.

Більшість вуглеводів в організмах становлять полісахариди - біомолекули з високим ступенем полімеризації. Молекулярна маса деяких із них може досягати кількох мільйонів. Полісахариди майже не розчиняються у воді і не мають солодкого смаку.

Один з найпоширеніших полісахаридів — крохмаль — склада­ється із залишків глюкози. Він синтезується в клітинах рослин і від­кладається в листках, насінні, бульбах тощо у вигляді зерен. Багато крохмалю є у насінні рису та бульбах картоплі. В клітинних стінках рослин міститься також целюлоза — міцний, волокнистий, нероз­чинний у воді полісахарид. Переважно з целюлози складаються де­ревина, корок, бавовна.

У грибів, тварин і людини резервним полісахаридом є глікоген, який у тварин відкладається здебільшого у м'язах, а у хребетних - ще й у печінці.

Серед структурних полісахаридів відомий також хітин. Він вхо­дить до складу клітинних стінок грибів і деяких зелених водоростей, а також кутикули членистоногих і деяких утворів безхребетних тварин.

Функції вуглеводів .У живих організмах вуглеводи виконують дві основні функції - енергетичну та будівельну.

Енергетична функція. Полісахариди та олігосахариди розщеп­люються до моносахаридів з наступним окисненням до С0₂ і Н₂О. При повному розкладі граму цих речовин вивільнюється 17,6 кДж енергії.

Будівельна, або структурна, функція вуглеводів полягає в тому, що вони входять до складу опорних елементів. Так, вам уже відомо, що хітин є головним компонентом зовнішнього скелета чле­нистоногих і клітинної стінки грибів. Клітинні стінки рослин, утво­рені з целюлози, захищають клітини та підтримують їхню форму.

Структура та властивості ліпідів.  Ліпіди - нерозчинні у воді (гідрофобні) органічні сполуки, які можна вилучити з клітини (екстрагувати) за допомогою неполярних розчинників (ефіру, хло­роформу, ацетону та інших). Ліпіди здатні створювати складні ком­плекси з білками, вуглеводами, залишками фосфорної кис лоти тощо. Молекули ліпідів мають різну хімічну будову.

Серед ліпідів найпоширеніші жири. Вони є основною речови­ною жирових включень клітин, їхній вміст у клітині становить від 5 до 15% її сухої маси, а у клітинах жирової тканини - до 90%. У різ­них клітинних органелах вміст жирів - від 20 до 60%. Підвищений вміст жирів у нервовій тканині, у хребетних тварин - також у пе­чінці, нирках, підшкірній клітковині, сальнику, у членистоногих -у жировому тілі. Жири є у молоці, у деяких рослин жирів багато в насінні та плодах (соняшник, волоський горіх, маслина тощо).

Сполуки ліпідів та фосфору (фосфоліпіди) входять до складу клі­тинних мембран.

До ліпідів також належать стероїди та воски. На відміну від жи­рів, ці сполуки не містять залишків жирних кислот.

Стероїди є важливим компонентом статевих гормонів, що ви­робляються корковим шаром надниркових залоз, вітаміну В тощо.

Воски виконують захисну функцію. У ссавців їх виділяють сальні залози шкіри; вони змащують шкіру і волосся. У птахів воски, які секретує куприкова залоза, надають пір'ю водовідштовхувальних властивостей. Восковий шар вкриває листки наземних рослин і по­верхню тіла наземних членистоногих, запобігаючи надмірному ви­паровуванню води. З воску бджоли будують соти.

Функції ліпідів. Одна з основних функцій ліпідів - енергетич­на. При повному розщепленні 1 г жирів до СО₂ і Н₂О виділяється 38,9 кДж енергії, тобто вдвічі більше, ніж при повному розщепленні такої ж кількості вуглеводів або білків, а також утворюється майже 1.1 г води. Саме завдяки запасам жиру деякі тварини протягом до­сить тривалого часу обходяться без води. Наприклад, верблюди у пустелі можуть не пити 10-12 діб; ведмеді, бабаки та інші тварини під час сплячки не п'ють понад два місяці. Необхідну для життєді­яльності воду ці тварини дістають у результаті окиснення жиру.

Ще однією важливою функцією ліпідів є будівельна: вони скла­дають основу біологічних мембран, входять до складу нервових во­локон тощо.

Захисна функція ліпідів полягає в захисті органів від механіч­них пошкоджень (наприклад, нирки вкриті м'яким жировим шаром). Накопичуючись у підшкірній жировій клітковині деяких тварин (китів, тюленів тощо), жири виконують теплоізоляційну функ­цію. Так, у синього кита шар жиру у підшкірній клітковині може перевищувати 50 см.