Витамины это высокомолекулярные соединения низкомолекулярные соединения

Биология в лицее

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

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Органические вещества. Общая характеристика. Липиды

Органические вещества — это сложные углеродсодержащие соединения. К ним относятся присутствующие в живых организмах белки, жиры, углеводы, ферменты, гормоны, витамины и продукты их превращений.

Название «органические соединения» появилось на ранней стадии развития химии и говорит само за себя: учёные той эпохи считали, что живые существа состоят из особых органических соединений.

Среди всех химических элементов углерод наиболее тесно связан с живыми организмами. Известно более миллиона различных молекул, построенных на его основе. Интересна уникальная способность атомов углерода вступать в ковалентную связь друг с другом, образуя длинные цепи, сложные кольца и другие структуры.

Большинство органических соединений в природе образуется в результате процесса фотосинтеза — из углекислого газа и воды с участием энергии солнечного излучения в хлорофиллсодержащих организмах.

Низкомолекулярные органические соединения получили свое название из-за небольшого молекулярного веса. К ним относятся аминокислоты, липиды, органические кислоты, витамины, коферменты (производные витаминов, обусловливающие активность ферментов) и другие.

Низкомолекулярные органические соединения составляют 0,1 — 0,5 % от массы клетки.

Высокомолекулярные органические соединения (биополимеры)

Макромолекула, состоящая из мономеров, называется полимером (от греческого poly — «много»). Следовательно, полимер — это многозвеньевая цепь, в которой звеном является какое-либо относительно простое вещество.

Полимеры — это молекулы, состоящие из повторяющихся структурных единиц — мономеров.

Свойства биополимеров зависят от числа и разнообразия мономерных звеньев, образующих полимер. Если соединить вместе 2 типа мономеров А и Б, то можно получить разнообразные полимеры, строение и свойства которых будут зависеть от числа, соотношения и порядка чередования мономеров в цепях.

Допустим, в парафине 16 звеньев. Не станете же вы 16 раз повторять метилен — метилен — метилен… Для такого длинного слова существует упрощение — «гексадекан». А если в молекуле тысяча звеньев? Говорим упрощённо поли — «много». Например, берём тысячу звеньев этилена, соединяем, получаем всем знакомый полиэтилен.

Гомополимеры (или регулярные) построены из мономеров одного типа (например, гликоген , крахмал и целлюлоза состоят из молекул глюкозы ).

Гетерополимеры (или нерегулярные) построены из различающихся мономеров (например, белки, состоящие из 20 аминокислот, и нуклеиновые кислоты, построенные из 8 нуклеотидов).

Каждый из мономеров определяет какое-то свойство полимера. Например, А — высокую прочность, Б — электропроводность. Чередуя их по-разному, можно получить огромное число полимеров с разными свойствами. Этот принцип лежит в основе многообразия жизни на нашей планете.

Липиды, их строение, свойства и функции

Липиды — это сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. В каждом из них есть кислотный остаток СООН, он, теряя атом водорода, соединяется с глицерином, а с остатком соединяется углеродная цепочка. Липиды — низкомолекулярные гидрофобные органические соединения.

«Жирными» кислоты называют потому, что некоторые высокомолекулярные члены этой группы входят в состав жиров. Общая формула жирных кислот: СН₃ — (СН₂)_п — СООН. Большая часть жирных кислот содержит чётное число атомов углерода (от 14 до 22).

Синтезируются жирные кислоты из холестерина в печени, затем с желчью поступают в двенадцатиперстную кишку, где способствуют перевариванию жиров, эмульгируя их, тем самым стимулируя их всасывание.

Содержание жирных кислот в крови составляет в среднем 0,8 мг%, в желчи печени — 0,9—1,8%, в пузырной желчи — 5,7—10,8%.

К липидам относятся жиры, воски, стероиды, фосфолипиды, терпены, гликолипиды, липопротеиды.

Липиды принято делить на жиры и масла в зависимости от того, остаются ли они твёрдыми при 20°С (жиры) или имеют при этой температуре жидкую консистенцию (масла).

Чистый жир всегда бывает белого цвета, а чистое масло всегда бесцветное. Жёлтая, оранжевая и бурая окраска масла объясняется присутствием каротина или подобных ему соединений. Оливковое же масло иногда имеет зеленоватый оттенок: в нём содержится немного хлорофилла.

У жиров высокая температура кипения. Благодаря этому на жирах удобно жарить пищу. Они не испаряются с горячей сковороды, начинают пригорать лишь при температуре 200 — 300 0 С.

Общее содержание липидов в клетке колеблется в пределах 5 — 15% от массы сухого вещества. В клетках подкожной жировой клетчатки их количество возрастает до 90%.

Нейтральные жиры (триглицериды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. В цитоплазме клеток триглицериды откладываются в виде жировых капель.

Избыток жира может вызывать жировую дистрофию. Главный признак появления жировой дистрофии — увеличение и уплотнение печени за счет накопления жира в гепатоцитах (клетках печени).

Воски — пластичные вещества, обладающие водоотталкивающими свойствами. У насекомых они служат материалом для постройки сот. Восковой налет на поверхности листьев, стеблей, плодов защищает растения от механических повреждений, ультрафиолетового излучения и играет важную роль в регуляции водного баланса.

Фосфолипиды — представители класса жироподобных веществ, являющиеся сложными эфирами глицерина и жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты.

Они формируют основу всех биологических мембран. По своей структуре фосфолипиды сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты.

Гликолипиды — вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и липидов. Углеводные компоненты гликолипидных молекул полярны, и это определяет их роль: подобно фосфолипидам гликолипиды входят в состав клеточных мембран.

К жироподобным веществам (липоидам) относятся предшественники и производные простых и сложных липидов: холестерин, желчные кислоты, жирорастворимые витамины, стероидные гормоны, глицерин и другие.

Общие свойства липидов:

1) обладают высокой энергоёмкостью;
2) имеют плотность ниже, чем у воды;
3) имеют выгодную температуру кипения;
4) высококалорийные вещества.

Разновидность липидов

Роль в организмах растений и животных

1. Служат энергетическим депо.
2. Запасающая (в растениях обычно накапливаются масла).
3. У позвоночных животных жиры откладываются под кожей, служат для теплоизоляции, у китов ещё способствуют плавучести.
4. Источник метаболической воды у животных, обитающих в пустыне.

Используется главным образом в качестве водоотталкивающего покрытия:

1) образует дополнительный защитный слой на кутикуле эпидермиса некоторых органов растений, например листьев, плодов и семян (в основном у ксерофитов);
2) покрывает кожу, шерсть и перья;
3) входит в состав наружного скелета насекомых.

Из воска пчёлы строят соты.

Желчные кислоты, например холевая кислота , входят в состав желчи.
Соли желчных кислот способствуют эмульгированию и солюбилизации липидов в процессе переваривания.
При недостатке витамина D развивается рахит. Сердечные гликозиды, например гликозиды наперстянки, применяются при сердечных заболеваниях.

Вещества, от которых зависит аромат эфирных масел растений, например ментол у мяты, камфора . Гиббереллины — ростовые вещества растений. Фитон входит в состав хлорофилла. Каротиноиды — фотосинтетические пигменты.

Из липопротеинов состоят мембраны.

Компоненты клеточных мембран, особенно в миелиновой оболочке нервных волокон и на поверхности нервных клеток, а также компоненты мембран хлоропластов.

Общие функции липидов

Источник

Общая характеристика: Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы

Описание презентации по отдельным слайдам:

Общая характеристика Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, выполняющие важнейшие биохимические и физиологические функции в живом организме. Витамины, в отличие от лекарственных препаратов, должны поступать в организм человека и животных регулярно, в течение всей жизни. Поэтому витамины относятся к незаменимы дополнительным факторам питания.

■ В отличие от других незаменимых факторов питания (аминокислоты, жирные кислоты, глюкоза и др.), витамины не являются материалом для биосинтеза или источником энергии. Однако они участвуют во всех биохимических процессах, являясь предшественниками коферментов и участвуют в энергетическом обмене (В1, В2), биосинтезе аминокислот (В6, В12), жирных кислот (пантотеновая кислота), пуриновых и пиримидиновых оснований (фолиевая кислота) и других соединений. ■ Витамины требуются организму в очень небольших количествах, т.к. обладают высокой биологической активностью. Человек и животные не синтезируют многие витамины, поэтому они должны поступать с пищей. ■ Основной источник витаминов: 1 — растения, в которых они представлены в виде провитаминов, превращающиеся в организме животных и человека в витамины; 2 – микроорганизмы (прокариоты и грибы). ■ Человек нуждается в 16 – 18 витаминах.

Отсутствие в пище многих витаминов приводит к смерти, а их недостаток влечет за собой появление различных заболеваний. При отсутствии в пищи того или иного витамина возникает патологическое состояние, называемое авитаминозом, а при недостатке его — гиповитаминозом Витамины обозначают латинскими буквами и химическими названиями, например, витамин А (ретинол). Авитаминоз В2

Историческая справка Открытие витаминов в начале ХХ века произвело настоящую революцию в медицине и науке о питании и помогло установить причину многих заболеваний и найти средства для успешного их лечения. С авитаминозом люди познакомились еще в глубокой древности. Цинга, бери-бери, рахит уносили сотни тысяч людей. Особенно страдали от цинги моряки дальнего плавания. От цинги погиб в 1741 г. капитан Беринг, а в 1859 г. на Украине от цинги погибло 57 тыс. человек. Основоположником учения о витаминах был русский врач Н.И. Лунин, который в 1880 г. после долгих исследований пришел к выводу, что в натуральном молоке содержатся какие-то неизвестные вещества, имеющие исключительно важное значение для жизнедеятельности организма. Однако, только в 1907 г. ученые Хольст и Фрёлих связали недостаток этих таинственных веществ с заболеваниями бери-бери и цингой, а в 1912 г. польский ученый Казимир Функ выделил из отрубей риса бесцветное кристаллическое вещество, которое будучи добавлено в ничтожных количествах к пищи больных бери-бери, излечивало их. Обнаружив принадлежность этого вещества к аминам, Функ назвал его витамином, что в переводе с латинского означает «жизненный амин» (это был витамин В1).

Так с легкой руки Функа, в дальнейшем, все вещества с подобными физиологическими свойствами стали называть витаминами, хотя многие из них и не содержат азота. В 1921 г. советский ученый Н.Д. Зелинский высказал мнение, что витамины являются строительным материалом многих сложных ферментов. Уже к концу 30-х годов большинство витаминов было открыто и были решены проблемы со многими заболеваниями, вызываемые авитаминозом. В 1935 г. в СССР был создан Всесоюзный витаминный НИИ, а в 1938 г. В.В. Ефремов впервые излечил тяжелую пеллагру никотиновой кислотой (витамин РР).

Классификация витаминов Витамины Водорастворимые Жирорастворимые В1 (тиамин) В2 (рибофлавин) В6 (пиридоксин) В12 (цианокобаламин) РР (никотиновая кислота) С (аскорбиновая кислота) Фолиевая кислота А (ретинол) D (кальциферол) Е (токоферол) К (филлохинон) Несмотря на сложное химическое строение, витамины – это не химическое и не биохимическое понятие, а физиологическое, т.к. участвуют в формировании циклически работающих сложных ферментов – кофакторов и коферментов.

водорастворимые витамины Витамин В1 (тиамин) Физиологическое действие: участвует в синтезе нуклеиновых кислот, в обмене углеводов (образует активные группы фермента кокарбокси-лазы, катализирующей реакции расщепления пировиноградной кислоты), белков и жиров. Усиливает действие адреналина. Проявление авитаминоза: нарушение обменных процессов, приводящих к полиневриту (болезнь бери-бери) – расстройство деятельности нервной системы (параличи, судороги, расстройство движения), атрофии мышц, нарушению кровообращения, болезненности кожи, болям в ногах, потери аппетита. Источники: пивные дрожжи, отруби, проростки пшеницы, овсяная мука, грецкие орехи, бобы, печень, яичный желток. В1 – бесцветные кристаллы, растворимые в воде, быстро инактивируемые в щелочной среде и при тепловой обработке. В 1931 г. Виндаус установил его химическую структуру и назвал его витамином В1, а из-за содержания в нем серы – «тиамином». Рекомендуемые дозы: взрослым – 2-3 мг; детям – 1-2 мг.

Источник