Витамины белки соли углеводы органические неорганические

Биологически важные вещества: жиры, белки, углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды)

Содержание:

Жиры представляют собой органические соединения, образующиеся в результате взаимодействия глицерина с высшими карбоновыми кислотами. Соединения могут быть природного или синтетического происхождения.

Жиры еще называют глицеридами, так как в реакциях этерификации, продуктами которых они являются, принимают участие карбоновые кислоты и единственный спирт – глицерин.

Общая формула жиров выглядит так:

R₁, R₂, R₃ — углеводородные остатки карбоновых кислот.

В состав жиров могут входить насыщенные и ненасыщенные карбоновые кислоты. Жиры имеют твердую консистенцию, если в состав входят углеводородные части предельных кислот. В случае этерификации глицерина с ненасыщенными кислотами образуются жидкие соединения. Природные глицериды содержат оба вида кислот, поэтому животные жиры твердые (кроме рыбьего жира). Глицериды растительного происхождения соответственно имеют жидкую форму, поэтому их называют маслами (кроме пальмового масла, имеющего твердую консистенцию).

Химические свойства жиров

По аналогии можно предположить, что гидрирование двойных связей обеспечит переход в твердую форму. Данное свойство подтверждено опытным путем. Так получают твердый жир маргарин. Реакция гидрирования (гидрогенизация) проходит в присутствии никелевого катализатора:

Жиры – это сложные эфиры, поэтому для них характерны реакции гидролиза.

Гидролиз с водными растворами кислот и щелочей протекает по следующей схеме:

В результате реакций щелочного гидролиза образуются соли высших карбоновых кислот – мыла (реакции омыления):

Жиры, в составе которых содержаться углеводородные остатки непредельных кислот обесцвечивают раствор калия перманганата и бромной воды. Присутствие двойных связей в предельных кислотах лишает глицериды этого свойства.

Биологические функции жиров

Жиры играют важную роль в живых организмах. Основными функциями являются:

• строительная;
• энергетическая;
• защитная;
• секреторная;
• регулирующая.

Жиры регулируют обмен веществ, участвуют в теплорегуляции, обеспечивают механическую защиту органов, повышают сопротивляемость организма, секретируют гормоны.

Белки

Белки – высокомолекулярные соединения органической природы. Представляют собой цепочку из частей альфа-аминокислот, соединенных пептидными связями.

Двадцать видов аминокислот образуют структуру большинства белков. При этом отдельные виды белков отличаются между собой аминокислотными наборами по наименованию и последовательности соединения.

Структура белков определяет их растворимость. Так, четвертичные соединения в виде глобул образуют коллоидный водный раствор, а четвертичные белки из нитей (фибрилл) имеют твердую структуру и не растворяются в водной среде.

Химические свойства белков

Белковые соединения вступают в реакции гидролитического разложения по схеме:

В результате гидролиза образуется смесь альфа-аминокислот.

При определенных условиях происходит распад сложных белковых структур до первичной линейной формы. Это называется денатурацией.

Денатурация белка может быть обратимой и не обратимой. Ход процесса зависит от условий протекания.

Обратимая денатурация протекает в присутствии щелочей или ионов аммония по схеме:

Необратимая денатурация белка происходит в присутствии кислот, щелочей, солей тяжелых металлов при условии повышенной температуры либо воздействия иного излечения. В таких условиях восстановление структуры белка невозможно.

Реакция взаимодействия белкового раствора с 10% раствором натрия гидроксида и капли 1% раствора сульфата меди называется биуретовой реакцией. В результате образуется биуретовый комплекс фиолетового цвета:

Это качественная реакция для белковых соединений.

Ксантопротеиновой реакцией называют взаимодействие раствора белка с концентрированной азотной кислотой в условиях повышенной температуры. Образуется соединение, придающее раствору желтое окрашивание.

Схема реакции на примере тирозина (альфа-аминокислоты):

Биологические функции белков

Белковые соединения в организме выполняют такие функции, как:

• строительная;
• защитная;
• регуляторная;
• транспортная;
• энергетическая;
• двигательная.

Белки – строительный материал клеток. Белковые соединения защищают от инфекционных агентов, доставляют важнейшие вещества в органы, насыщают организм энергией.

Углеводы

Углеводами называют органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода. Содержат карбонильную группу и множество карбоксильных групп. Служат источником энергии для клеток.

Классификация углеводов

Класс углеводов

Особенности / Представители

Простая форма сахаров. Не подвергается гидролизу.

Сложные сахара. При гидролизе распадаются на две молекулы моносахаров.

• Сахароза (состоит из фрагментов альфа-глюкозы и бета-фруктозы)

Высокомолекулярные соединения сложной структуры, образованные из остатков моносахаров, соединенных гликозидными связями.

Химические свойства углеводов

Химические свойства углеводов обусловлены строением. Соединения вступают в реакции по карбоксильной группе, по спиртовому гидроксилу или кетонной группе в зависимости от природы сахаров в составе.

Реакции гидролитического разложения сложных сахаров идут по схеме:

Реакции гидрирования характерны для сахаров, содержащих карбонильную группу (например, глюкоза), которая в результате восстанавливается до спиртового гидроксила при повышенной температуре в присутствии никелевого катализатора:

Альдегидная группа в составе вступает в характерную реакцию с гидроксидом меди. Образуется оксид меди II кирпично-красного цвета:

По альдегидной группе проходит и реакция «серебряного зеркала» с серебра нитратом в аммиачной среде. Образуется осадок серебра, глюконат аммония, аммиак и вода:

Спиртовой гидроксил в составе определяет взаимодействие с гидроксидом двухвалентной меди. Осадок голубого цвета переходит в насыщенный синий раствор медного комплекса:

Процессы брожения

Процесс ферментативного разложения глюкозы на этиловый спирт и углекислый газ называют спиртовым брожением:

Продуктом молочнокислого брожения становится молочная кислота. Возможны процессы масляно-кислого, лимонно-кислого брожения:

Растворы моносахаров

В растворе моносахара соединяются между собой через альдегидные группы. Раствор глюкозы содержит две модификации: альфа-форму и бета-форму:

Полисахара сгорают до углекислого газа и воды:

Характерная реакция крахмала с раствором йода:

Образуется ярко синее окрашивание. При повышении температуры цвет исчезает, при охлаждении снова проявляется.

Биологические функции углеводов

Углеводы выполняют функции в организме такие, как:

• энергетическая;
• защитная (иммунная);
• структурная;
• запасающая;
• рецепторная.

Углеводы образуют стенки клеток, обеспечивают распознавание клеток, присоединение к ним биологически активных веществ, участвуют в фотосинтезе.

Источник

Биология в лицее

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Значение пищи

Организм человека, как и других существ, состоит из разнообразных органических и неорганических (минеральных) веществ. Они поступают в организм с пищей, перерабатываются им и используются для восстановления утраченных тканей и создания новых. При этом некоторая часть поступивших органических веществ подвергается биологическому окислению. Выделяющаяся при этом энергия обеспечивает работу органов: сокращение мышц, деятельность сердца, легких, почек, нервной системы. Вот почему пищу называют источником строительного материала и энергии.

Пища — совокупность органических и неорганических веществ, получаемых из окружающей среды и используемых организмом для построения собственных структур после её превращения в усвояемый вид.

Человек по своей природе всеяден. Его система пищеварения представляет собой нечто среднее между пищеварительной системой растительноядных и хищных млекопитающих: отношение длины кишечника к длине тела у травоядных животных в среднем 12:1, у людей — 5:6, а у хищников — 3:7 (без учёта конечностей). Можно сказать, что организм человека приспособлен для питания как растительной, так и животной пищей. Об этом говорит и строение зубов человека, выполняющих разнообразные функции.

Состав пищи

Белки содержатся в большинстве продуктов питания. Особенно богаты белком мясо, птица, рыба, яйца, молоко, горох, орехи. Полноценная пища обязательно должна включать белки животного и растительного происхождения. В сутки человеку необходимо 100-120 г белковых веществ.

Жиры также необходимы нашему организму. Жиры содержатся в яйцах, молоке и других продуктах животного происхождения. Особенно много их в растительном и сливочном масле и животном сале. Пища должна включать и растительные жиры. В сутки человеку достаточно 1-1,25 г жира на 1 кг массы тела.

Жиры в растениях содержатся в сравнительно небольших количествах, за исключением семян масличных растений, в которых содержание жиров может быть более 50%.

Животные белки и растительные жиры содержат компоненты, которые в организме человека синтезироваться не могут.

Углеводы в большом количестве содержатся в продуктах растительного происхождения. В пище человека чаще всего встречаются углеводы: крахмал и сахар. Крахмалом богаты различные крупы, мука, картофель. Сахар содержится в моркови, сахарной свекле. Особенно полезен фруктовый сахар: он легко усваивается организмом. Фруктовым сахаром богаты мед, фрукты, ягоды. В сутки человеку требуется 400 г углеводов, из них не более 80 г сахара. Избыток углеводов откладывается в печени и мышцах в виде животного крахмала – гликогена. Важно помнить: чрезмерное употребление углеводов приводит к отложению в организме жира.

Человек в сутки потребляет около 2-2,5 л воды (10-12 стаканов). Она попадает в организм в виде напитков – 1 л, с пищей – 1 л и, 200-300 мл образуется в организме. Водой богаты фрукты, овощи, молоко.

Человек должен правильно пить. Недостаток воды или обильное питье отрицательно сказываются на работе почек и сердца.

Минеральные соли поступают с пищей и водой. Все натуральные продукты (фрукты, овощи, мясо, хлеб, яйца, крупы) содержат минеральные соли. Из различных минеральных солей чаще всего в пищу добавляют поваренную соль. Ее суточное потребление человеком должно составлять около 10 г.

Минеральные соли обеспечивают прочность костей и зубов. Они входят в состав крови, желудочного сока.

Витаминами богаты фрукты и овощи, печень, рыбий жир, мясо. Без витаминов невозможна нормальная жизнедеятельность организма, хотя их потребность исчисляется только в миллиграммах. Витамины – это особые органические соединения, которые, как правило, не вырабатываются в самом организме, но без которых он не может существовать. Витамины участвуют в образовании ферментов, осуществляющих все необходимые превращения веществ в организме.

Пища обеспечивает организм энергией и строительным материалом.

Функции питания

Обеспечение энергией, образующейся в результате сгорания углеводов, жиров, белков

Поставка строительных веществ: белков, аминокислот, жиров, жирных кислот, минеральных солей и др.

Обеспечение водой – основной средой, в которой протекают жизненные процессы

Регуляция жизненных функций и обмена веществ

Природные продукты (грибы, ягоды, орехи) современный человек потребляет в относительно небольших количествах. Подавляющая часть продуктов – результат сельскохозяйственного производства. Сообщества сельскохозяйственных растений (культур) агроценозы – отличаются от природных сообществ своей нестабильностью. Это обусловлено их небольшим видовым составом с укороченными цепями питания и тем, что основная масса органических веществ не возвращается назад в почву, как это бывает в естественных биоценозах, а забирается человеком в виде урожая.

Чтобы сохранить урожайность, человеку приходится вносить в почву органические и минеральные удобрения, но их передозировка приводит к накоплению в продуктах вредных веществ, например нитратов.

Применение навоза в качестве органического удобрения сопряжено с заражением почвы небезопасными микроорганизмами и гельминтами (глистами). Борьба с вредителями сельского хозяйства требует внесения ядохимикатов, некоторые из которых могут накапливаться в продуктах. Поэтому пищевые продукты надо обрабатывать так, чтобы в них сохранялось наибольшее количество полезных веществ и витаминов, а вредных веществ оставалось как можно меньше. Вряд ли потребитель капусты станет есть кочерыжку, если знает, что именно там накапливаются нитраты. По той же причине он будет обрезать верхушку моркови, чистить кожуру яблок и груш, вымачивать картофельные клубни перед варкой и т. д. Правильная санитарная обработка продуктов – мытье кипяченой, а в некоторых случаях и горячей водой, намного снижает риск заражения. Важно также правильно хранить продукты и учитывать их зрелость: огурцы можно употреблять незрелыми, помидоры – нельзя, так как в незрелых плодах содержится много вредных веществ, которые исчезают при созревании. Каждому человеку надо знать, как выращивать плоды, как их хранить и готовить.

Организм человека существует за счет питательных веществ, поступающих с пищей. Пища должна содержать как органические вещества – белки, жиры, углеводы, так и неорганические вещества – воду и минеральные соли. Большую потребность человек испытывает и в витаминах, так как без них не могут функционировать многие ферменты.

Для получения растительных пищевых продуктов человек создал агроценозы. Они неустойчивы, и, поддерживая их, вносят удобрения, применяют ядохимикаты для борьбы с вредными насекомыми, добывают воду для полива. При передозировке удобрений и нарушениях агротехники выращивания растений в продуктах могут встречаться вредные вещества, болезнетворные микроорганизмы, яйца гельминтов. Потребители должны знать, как хранить и использовать пищевые продукты, чтобы не допустить заражения и отравления.

Источник