2.4 Органические вещества. Общая характеристика. Липиды

Вопрос 1. Какие органические вещества входят в состав клетки?

Однозначной классификации органических веществ, входящих в состав клетки, не су­ществует, поскольку они очень разнообразны по своим размерам, строению и функциям. Наиболее распространено деление всех органи­ческих соединений на низкомолекулярные (липиды, аминокислоты, нуклеотиды, моноса­хариды, органические кислоты) и высокомо­лекулярные, или биополимеры. Биополиме­ры, в свою очередь, можно подразделить на гомополимеры (регулярные полимеры) и ге­терополимеры (нерегулярные полимеры). Гомополимеры состоят из мономеров (более мелких молекул) одного типа. Это, например, гликоген, крахмал и целлюлоза, образованные молекулами глюкозы. Мономеры гетерополи­меров отличаются друг от друга. Например, белки состоят из 20 типов аминокислот, а ДНК — из 4 типов нуклеотидов.

Вопрос 2. Что такое липиды? Опишите их хи­мический состав.

Липиды — гидрофобные органические со­единения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических веществах (эфи­ре, бензине, хлороформе). Липиды широко представлены в живой природе и играют ог­ромную роль в жизнедеятельности клетки. Их можно подразделить на три основные группы: нейтральные жиры, воски и жироподобные ве­щества. По химической структуре нейтраль­ные жиры представляют собой сложные соеди­нения трехатомного спирта глицерина и остат­ков жирных кислот. Если в этих жирных кислотах много двойных -СН=СН- связей, то липид жидкий (подсолнечное масло и дру­гие растительные жиры, рыбий жир), а если двойных связей мало — твердый (сливочное масло, большинство других животных жиров). К жироподобным веществам относятся, на­пример, фосфолипиды. По своей структуре они сходны с жирами, но один или два остатка жирных кислот в их молекуле замещены ос­татком фосфорной кислоты.

Вопрос 3. Какова роль липидов в обеспечении жизнедеятельности организма?

Нейтральные жиры являются чрезвычай­но важным источником энергии в организме и, кроме того, источником метаболической во­ды. Иными словами, при распаде жиров выде­ляется не только энергия, но и вода, что осо­бенно важно для обитателей пустынь и живот­ных, впадающих в длительную спячку. Жиры откладываются в основном в жировой ткани, которая служит энергетическим депо, предо­храняет организм от потери тепла и выполня­ет защитную функцию. Так, в полости тела формируются защитные жировые прокладки между внутренними органами. Подкожная жировая клетчатка особенно развита у китов и тюленей, постоянно находящихся в холодной воде. Сальные железы кожи выделяют секрет для смазки шерсти млекопитающих; у птиц аналогичную функцию выполняет копчиковая железа. Воск пчел служит для постройки сот. У растений, существующих в условиях недос­татка воды, часто развита восковая кутикула (белесый налет на поверхности листьев, стеб­лей, плодов). Она защищает растение от избы­точного испарения, ультрафиолетового излу­чения и механических повреждений.

Вопрос 4. В чем заключается биологическое значение жироподобных веществ?

Представители группы жироподобных ве­ществ — фосфолипиды формируют основу всех биологических мембран. Это чрезвычай­но важная функция, и ни одна клетка не мо­жет существовать без достаточного количества фосфолипидов. Принципиальным моментом является наличие в фосфолипидах мембран «гибких» остатков жирных кислот с двойными связями (имеют преимущественно раститель­ное происхождение). К жироподобным веще­ствам относятся также некоторые витамины (A, D, Е, К), а также холестерин. Название «холестерин» происходит от латинского слова «холео» — «желчь», поскольку из холестери­на в клетках печени синтезируются желчные кислоты, необходимые для нормального пере­варивания жиров. В надпочечниках, половых железах и плаценте из холестерина образуют­ся стероидные гормоны.

Вопрос 5. Вспомните из курса «Человек и его здоровье» функции витаминов, симптомы их недо­статочности.

Витамины — это необходимые нашему организму органические вещества, имеющие относительно небольшую молекулу. Они явля­ются незаменимыми компонентами пищи (наш организм синтезировать витамины не способен); при их дефиците возникают харак­терные заболевания (авитаминозы). Каждый витамин выполняет уникальную функцию. Так, витамины А и Е защищают мембраны клеток от окисления, кроме того, витамин А необходим для нормальной работы сетчатки глаза. Первым симптомом дефицита витамина А является ухудшение зрения (особенно в су­мерках). Под управлением витамина D каль­ций всасывается в кишечнике, а затем откла­дывается в костях (симптом авитаминоза — рахит). Витамин К необходим для нормально­го свертывания крови; витамин С — для фор­мирования соединительной ткани. Отсутствие витамина С в пище приводит к нарушению структуры стенок сосудов (возникают мелкие кровотечения) и распуханию суставов. Вита­мины группы В незаменимы для нормальной работы многих ферментов нашего организ­ма, в частности управляющих распадом глю­козы (B1), обменом аминокислот (В₂) и т. д. Витамин В₁₂ необходим для нормального син­теза гемоглобина и созревания эритроцитов.