Основните химични компоненти на живите организми. липиди

Видео: Ролята на химическите елементи в човешкото тяло

Следващият важен клас на биомолекули включват липиди.

Липидите - група на органични съединения с дълговерижни въглеводородни групи и естерни групи, неразтворими във вода и лесно разтворими в органични разтворители (бензен, диетилов етер, хлороформ, и т.н.). Липидите са широко разпространени в природата, те са основен компонент на всяка клетка.

На химична структура на липидите е голямо разнообразие. Техните молекули са изградени от различни структурни компоненти, които включват високи алкохоли и киселини молекулно тегло. Съставът на отделните липидни групи могат да включват остатъци на фосфорна киселина, въглехидрати, азотни основи и други компоненти, които са свързани помежду си чрез различни съобщения.

Липидите се разделят на прости и сложни. Обикновено липидни молекули съдържат само С, О и Н атоми и не съдържат N, P, S. Те включват едновалентни производни (по-високи, с 12 ... 22 С-атома) карбоксилни киселини и моно- и полиалкохоли (особено , тривалентен алкохол - глицерол). Най-важните и широко разпространените представители на прости липиди са пълни естери на глицерол и макромолекулни карбоксилни киселини (триглицериди). Триглицериди са течности или твърди вещества с ниска (40 ° С), точка на топене и по-скоро високи точки на кипене, висок вискозитет, безцветна и без мирис.
Те представляват основния тегло на липиди (до 96%) и се означава като масла и мазнини. Моно- и диглицериди са намерени в природата само като съединения, образувани по време на метаболизма.

Тъй като глицерин е по избор структурен компонент на мастни глицериди специфични свойства, определени състав на мастна киселина, участващи в изграждането на молекулите и позиция е заета от остатъците на тези киселини в молекулите на глицериди. Най-честите киселини са част от мазнините, представлява неразклонен въглерод-въглеродна верига с четен брой въглеродни атоми (мастни киселини).

Стеаринова и палмитинова киселини са част от почти всички природни масла и мазнини, ерукова киселина е член на рапичното масло. Съставът на повечето от най-често срещаните масла включват ненаситени киселини, съдържащи 1-3 двойни връзки, - олеинова, линолова, линоленова. Арахидоновата киселина с 4 двойни връзки присъстват в мастните животни. Ненаситените мастни на природни масла и мазнини обикновено имат цис-конфигурация, т.е. заместители са разположени от едната страна на равнината на двойната връзка.

Групата включва също прости липидни восъци. Това високо молекулно естери на карбоксилни киселини и едноосновни едноосновни полиоли. Восъци са широко разпространени в природата, те са покрити с тънък слой на листа, стъбла, плодове от растения, им пречат вода умокрящ, сушене действие на микроорганизми.

Комплекс липиди, в допълнение към С-атома, G, Н съдържат атоми N, P, S. Най-важните и широко групата на комплексни липиди - фосфолипиди (фосфатиди). Тяхната молекула, конструирана от остатъци от алкохоли, високи киселини молекулно тегло киселини, фосфорни киселини, азотни основи, често холин: НО-СН2-СН2-N (OH) (СН2) 3 и етаноламин: НО (СН2) 2NH2, аминокиселини и други.

Функциите, които изпълняват липиди в тялото, те са разделени на две групи: структурно и подмяна.
Резервни липиди, главно глицериди имат висока калоричност са енергиен резерв на организма.

Структурирани липиди (предимно фосфатиди) образуват комплекси със сложни протеини, въглехидрати и участват в множество процеси, протичащи в клетките.

Химичните реакции, включващи глицериди, съставляващи част от маслото и мазнината са много разнообразни. Те включват хидролиза, окисление, обменът на остатъци на мастни киселини, присъстващи в молекулата си (трансестерификация), хидрогениране на ненаситени глицериди.

Третият най-важен клас от съединения, които изграждат живите организми са въглехидратите. При растенията от тяхната дължина до 90% сухо вещество. В клетките на живите организми, въглехидрати са източник на енергия. Те играят ролята на подкрепа на скелетната материал в растения и някои животни и действат като регулатори на редица важни биохимични реакции. Във връзка с протеини и липиди, въглехидрати образуват сложни макромолекулни комплекси, които са в основата на жива материя. Те са част от естествените биополимерите - нуклеинови киселини, които участват в предаването на наследствена информация.

Фиг. 3. структурата на единичен нуклеотид (а) и нуклеотиди, обединени в ДНК веригата на (б)

Въглехидратите са произведени в растенията по време на фотосинтеза под действието на слънчевата светлина и са първите органични вещества в въглероден верига в природата.

Всички въглехидрати се делят на прости и сложни. С прости (монозахариди, монозахариди) включват въглехидрати, които не са способни да е хидролизиран за образуване на по-прости съединения. Тяхната обща формула SnN2nOn, където броят на въглеродните атоми е равен на броя на атоми О. K сложни въглехидрати включват съединения, способни да се хидролизира до получаване на прости и нискомолекулните продукти. Те имат редица С-атоми не е равен на броя на атомите О. Комплекс въглехидрати са много различни по състав, молекулно тегло и следователно свойствата.

Те са разделени на 2 групи:
1. ниско молекулно тегло (захар или олигозахариди);
2. високомолекулните (nesaharopodobnye полизахариди) - съединения с високо молекулно тегло, в състава на които могат да съдържат останки от хиляди прости въглехидрати. Те могат да бъдат разделени в две групи, в които вериги са изградени от същата (нишесте, гликоген, целулоза), както и различни монозахариди (хемицелулоза, пектини).

Обикновено въглехидратна молекула - изработена от монозахариди неразклонен въглерод-въглеродна верига, съдържаща различен брой въглеродни атоми в състава на растения и животни са монозахарид предимно с 5 или 6 въглеродни атома -pentozy и хексоза. В въглеродни атома са разположени хидроксилни групи, и един от тях се окислява до алдехид (алдозна) или кетон (кетоза) групи. Поради наличието на асиметрични въглеродни атоми, монозахариди притежават оптична активност. Съставът на естествени въглехидрати включват монозахариди D-серия. Най-честите и важни представители на прости въглехидрати са глюкоза и фруктоза. Първият се отнася до връзката aldohexoses, а вторият - до кетохексози. Във воден разтвор, глюкоза и фруктоза са под формата на цикличен полуацетал.

Наличието на алкохол, алдехид или кетон групи, както и поява на циклични полуацетал хидроксилни форми монозахариди с редуциращи свойства, определя химичната поведението на тези съединения. Окисляване на алдехидната група на карбоксилова киселина води до съответните алдонова киселина и край окисление на алкохолната група в карбокси - на уронова киселина. продукти за намаляване на една от хидроксилните групи на монозахарида се нарича деокси захари. Примери за това са де zoksiriboza основните дезоксирибонуклеотиди и ДНК.

Специално място в превръщането на монозахариди заемат два процеса: дишане и ферментация.

Дишането е аеробен процес, т.е. Това се случва в присъствието на въздух:

Тази реакция се катализира от ензима. Дишането заедно с фотосинтезата е най-важният източник на енергия за живите организми.

Ферментацията протича в отсъствието на въздух, т.е. анаеробно. Процесът има няколко разновидности.

Алкохолна ферментация се извършва под въздействието на микроорганизми, играе ключова роля в производството на алкохол, вино, печени изделия:

Заедно с основния produktami- алкохол и С02 - по време на алкохолна ферментация на различни монозахариди, образувани от продукти (глицерол, янтарна киселина, оцетна киселина, изоамил и изопропил алкохоли, и т.н.).

Отделно от алкохолна ферментация, има ябълчно монозахариди:

Отделно от алкохолна ферментация, има ябълчно монозахариди

Това основно метод за получаване на кисело мляко, кисело мляко и други млечни-киселинни храни, зеле.

Ферментация монозахариди могат да доведат до образуването на маслена киселина (маслена ферментация).

Полизахариди молекули са изградени от различни номера на монозахариди остатъци. В зависимост от това, те са разделени на полизахариди ниско и високо молекулно тегло. От особено значение са дизахариди, молекулите от които са изградени от два еднакви или различни остатъци монозахариди. Най-важните дизахариди са захароза, малтоза и лактоза. Една от молекулите на монозахариди винаги участват в изграждането на молекулата дизахарид своята полуацетал хидроксилна група, а другият - хемиацетал или един от алкохол хидроксилни групи.

Ако образуването на монозахарид на дизахарид молекула, включена техните полуацетални хидроксилни групи, образувани нередуциращ disaharid- във втория случай - да се възстанови. Това е една от основните характеристики на дизахариди. Най-важното реакцията на дизахарид - хидролиза:

Най-важните полизахариди са нишесте, гликоген и целулоза. Всички от тях са базирани на D-глюкоза и да служи на растителни и животински организми запазваме въглехидратна храна или въглехидрати, за да се изгради основата на клетъчната тъкан.

Нишестето (C6H1005) п - основен компонент на зърно, картофи, и много видове хранителни суровини. Нишесте не е отделно вещество, се състои от два типа полимери: амилоза (18-25%) и амилопектин (75 -82%).
Гликогенът се намира в мускулната тъкан и черния дроб. Той също така е резервен полизахарид. Според неговата структура прилича на нишесте.

Целулоза - основният компонент на клетъчната rasteniy- относително чисти целулозни влакна са памук, юта и коноп. Важни целулозни производни секретирани главно от черупките на ракообразните са хитин и хитозан. За разлика от целулоза, втория въглероден атом на тези съединения не е хидроксил и ацетамид (хитин) или амино (хитозан). Поради биосъвместимостта с тъканите на човешки ниска токсичност, способността да се подобри регенераторните процеси в заздравяването на рани, биоразграждащи се материали на основата на хитин и хитозан са от особен интерес за лекарство.

Най-важни регулатори на процеси, протичащи в живите организми са нискомолекулни органични съединения с различна химическа природа, наречени витамини. Витамините са от съществено значение за нормалния човешки живот, но тъй като те не се синтезират от организма в достатъчни количества, те трябва да идват от храната като основен компонент. Той е получил името си от латинската витамини. Vita - живот.
В момента има повече от 30 съединения, свързани с витамини.

се отличи витамини и витамин като (пълен необходимост не винаги се оказа) на веществото. В някои храни съдържат провитамини, т.е. съединения, способни да разработване на витамин в организма.

Например, в-каротин да продължават витамин А, ергостерол под действието на ултравиолетови лъчи в човешкото тяло, се превръщат в витамин D.

В същото време има група от съединения, често в близост до витамините в структурата, която, в конкуренция с витамини, могат да се провеждат в система ензим, но не е в състояние да изпълнява функциите си. Те се наричат antivitamin.

Тъй като химичната природа на витамини е открит след установяване на техните биологични роли, тяхното обичайно определен Латинска азбука (A, B, C, D, и така нататък. D.), които са оцелели до настоящото информацията за времето за основните форми и функции на витамини са изброени в Таблица 1.

Таблица 1. Основните видове и функциите на витамини