Разное

Какие функции выполняют углеводы в живом организме: Какие функции выполняют углеводы в организме?

Содержание

Углеводы в живом организме — Справочник химика 21

    Функции углеводов в живых организмах разнообразны. [c.607]

    Укажите роль углеводов в живом организме. [c.171]

    В главе 6 были рассмотрены особенности химического строения и физико-химических свойств углеводов и показано, что углеводы в живых организмах выполняют ряд важных и уникальных биологических функций. Основная цель данной главы — раскрыть молекулярные механизмы, лежащие в основе метаболизма углеводов. [c.397]

    По мере углубления наших знаний о природе жизненных процессов вырисовывается картина сложной и многогранной роди углеводов в живых организмах. Среди известных сейчас функций углеводов мы находим и роль энергетического резерва, и роль главных структурирующих веществ, и роль эластиков, и роль смазки, и разнообразные информационные функции, и многое другое. Такую поразительную полифункционадьность этого класса соединений можно, по-иидимому, понять из общих соображений. Действительно, такие биологически монофункциональные биополимеры, как нуклеиновые кислоты, имеют один тип ковалентной структуры это линейные одномерные цепи. Напротив, структуры высокомолекулярных углеводов представлены по крайней мере двумя молекулярными типами линейными и разветвленными, не говоря уже о том, что среди разветвленных полисахаридов можно также выделить несколько крупных классов структур и что организация последовательностей мономеров в полисахаридных цепях может принадлежать к нескольким принципиально различным типам. Из такого разнообразия структур, естественно, следует и разнообразие функций. 

[c.135]


    В свободном состоянии в растениях не встречается, но ее фосфорные эфиры являются важным промежуточным продуктом обмена углеводов в живых организмах (в пентозном цикле). Дифосфат рибулозы играет важную роль в процессах фотосинтеза. [c.341]

    Углеводный обмен — сложная система биосинтеза и распада углеводов в живых организмах, неотъемлемая часть обмена веществ. Начальный этап углеводного обмена автотрофных организмов — биосинтез моносахаридов (у растений — в результате фотосинтеза, у микроорганизмов — хемосинтеза), и их превращение в полисахариды. В организм человека и животных углеводы попадают с пищей. Под действием ферментов слюны сложные углеводы (например, крахмал, гликоген) частично распадаются на декстрины и мальтозу, в небольших количествах на глюкозу. Превращение их в желудке тормозится понижением pH среды до 1,5—1,8. Углеводы перевариванэтся в основном в двенадцатиперстной кишке и тонком кишечнике под действием ферментов поджелудочной железы и кишечного сока. Под действием а-амилазы поджелудочной железы крахмал и декстрины превращаются До мальтозы, которая под действием мальтазы расщепляется до двух молекул глюкозы. р-Галактозидаза (лактаза) кишечного сока расщепляет лактозу на глюкозу и галактозу, а под действием р-фруктозидазы (сахаразы) образуется глюкоза и фруктоза. 

[c.208]

    Изолимонная кислота вместе с аконитовой участвует в обмене углеводов в живых организмах, образуя с рядом других органических кислот так называемый цикл трикарбоновых кислоту), приводящий к распаду пировиноградной кислоты до СОа и НаО. [c.131]

    Биологическая роль. Ф-ции углеводов в живых организмах чрезвычайно многообразны. В растениях моносахариды являются первичными продуктами фотосинтеза и служат исходными соед. для биосинтеза гликозидов и полисахаридов, а также др. классов в-в (аминокислот, жирных к-т, фенолов и др.). Эти превращения осуществляются ферментами, субстратами для к-рых служат, как правило, богатые энергией фос-форилир. производные сахаров, гл. обр. нуклеозиддифосфат-сахара. [c.23]

    В б и о X и м и и И. и. используются для выяснения строения молекул белков и нуклеиновых к-т, а также механизма синтеза нуь-леиновых к-т, белков, жиров и углеводов в живом организме. С помощью изотопов углерода, кислорода и водорода удалось выяснить механизм нек-рых стадий фотосинтеза. Установлено, что весь выделяемый растениями кислород иоопу-чается из воды, а углерод, поглощающийся растением в виде углекислого газа, через короткое время, пройдя ряд промежуточных стадий, оказывается в сложных органич. соединениях, являющихся основой жизнедеятельности растений. 

[c.93]

    Фотосинтез — единственный источник свободного кислорода н нашей планете. Углеводы в живом организме используются для самы разнообразных процессов обмена веществ. Из них образуются орга нические кислоты, спирты, жиры и другие органические соединения За счет углеводов развиваются новые органы и ткани растений. Угле воды откладываются в виде запасных веществ в зерне, клубнях, кор неплодах и т. п. Они являются опорным материалом растительны клеток и тканей, обеспечивающих прочность. Пищевая ценность расти тельных продуктов как источника энергии определяется главным обра зом содержанием в них углеводов, которые пополняют энергетически затраты организма человека и животных. 

[c.148]

    Яблочная (гидроксибутавдиовая) кислота НООСС И(ОН)СН,СООН. Содержит один асимметрический атом углерода, поэтому возможно существование ее в виде пары энантиомеров. В природе встречается Ь-(-)-яблочная кислота (т. пл. 100 С), она содержится в ягодах н фруктах, особенно много ее в ягодах рябины и барбариса, которые используются для получения яблочной кислоты. Ь-Яблочная кислота — один из продуктов распада углеводов в живых организмах. [c.323]


    Эта реакция имеет большое биологическое значение в связи с окислительным распадом углеводов в живых организмах (см. Биохимические превращения углеводов ). Фермент, катализирующий эту реакцию, — фумараза — широко распространен в природе. Так, например, (—)-яблочная кислота образуется в больших количествах при росте некоторых штаммов Aspergillus niger в средах, содержащих фумарат, сукци-нат или просто сахар. 
[c.115]

    Эта реакция имеет большое биологич. значенпе в связи с окислительным распадом углеводов в живых организмах под влиянием фермента — фумаратгидра-тазы. При замене спиртового гидроксила на галоген происходит измененпе конфигурации молекулы Я. к. (см. Валъденовское обращение). Ступенчатое нагревание Я. к. дает ряд продуктов при 100° образуются ангидриды, подобные лактидам, при 140—150° — фумаровая к-та, при быстром нагревании до 180°— малеиновый ангидрид. При окислении перекисью водорода или перманганатом образуется оксалилук-сусная к-та, концентрированной серной к-той — ку-малиновая к-та. Восстановление Н1 или бактериальное брожение дает янтарную к-ту высокой чистоты. Конденсация с мочевиной лежит в основе синтеза урацила. Я. к. применяют в медицине как составную часть слабительных средств и препаратов от хрипоты. [c.535]


Конспект урока по биологии для 9 класса «Состав и строение белков»

Тема урока: «Состав и строение белков»

Цели урока:

  1. Обучающие:

  • Дать понятие «Белки», «аминокислоты», «денатурация»;

  • Изучить строение и свойства белковых молекул;

  1. Воспитывающие:

  1. Развивающие:

  • Уметь применять логические приемы сравнения, систематизации для осмысления информации;

  • Уметь формулировать предположение при поиске ответов на вопросы, распределять рабочее время на выполнение заданий;

Оборудование: карточки с заданиями, ватман, маркеры, учебник «Биология. Введение в общую биологию» 9 класс, В. В. Пасечник, А. А. Каменский.

Методы:

Тип урока: Урок изучение нового.

План урока:

  1. Организационный момент;

  2. Повторение пройденного;

  3. Изучение нового;

  4. Закрепление;

  5. Рефлексия;

Ход урока:

  1. Организационный момент (1-2 мин.)

У: Здравствуйте дети, садитесь. Проверьте свои рабочие места, все ли готовы к работе.

  1. Повторение пройденого (7 – 10 мин)

Фронтальная беседа. Вопросы:

1.почему углеводы получили свое название?

2.приведите примеры углеводов.

3.на какие группы делятся углеводы? Какие углеводы называются моно-, ди- и полисахариды?

4.какие функции выполняют углеводы в живом организме?

5.дайте определение понятию «липиды».

6.из чего состоят липиды?

7.какие функции выполняют липиды?

8.каково содержание липидов в клетках живых организмов?

  1. Изучение нового (10 – 15 мин)

У: А теперь переходим к новой «Состав и строение белков» и сейчас мы с вами выполним небольшую работу.

Разделить учащихся на 4 группы, раздать на каждую группы карточки с заданиями. Ученики выполняют задания.

Группа 1.

Цель: выяснить особенности строения белковой молекулы.

1.Другое название белков. (стр.34, 1 абз.)

2.Почему белки называют макромолекулами? (стр.34, 2 абз.)

3.Какие элементы входят в состав белков? (стр.34, 2 абз.)

4.Определети мономеры белка. (стр.34, 2 абз.)

5.Чем обеспечено бесконечное разнообразие белков? (стр.34, 3 абз.)

Группа 2.

Цель: изучить структурную организацию белковой молекулы и ее свойства.

1.Из чего состоит молекула аминокислоты? (стр.34, 4 абз.)

2.Общая формула аминокислот. (стр.34)

3.Почему белки называют полипептидами? (стр.35, 1 абз.)

4.Сколько уровней структурной организации белковой молекулы различают? (стр.35, 2 абз.)

5.Чем представлена первичная структура белка, почему она уникальна? (стр.35, 3 абз.)

Группа 3.

Цель: выяснить принципы классификации белков.

1.Чем представлена вторичная структура белка, чем обусловлена прочность данной структуры? (стр.35, 4 абз.)

2.Чем представлена третичная структура белка, чем обусловлена прочность данной структуры? (стр.35, 5 абз.)

3. Чем представлена четвертичная структура белка? (стр.36, 1 абз.)

4.Что такое денатурация? И каковы причины? (стр.36, 3 абз.)

5.Какие белки называются простыми. Какие белки называются сложными? (стр.37)

  1. Закрепление (7 мин)

1.Какие вещества называются белками или протеинами?

2.Что такое первичная структура белка?

3.Что такое денатурация белка?

4.По какому признаку белки делятся на простые и сложные?

  1. Рефлексия (3 мин)

У: Теперь давайте поделимся своими впечатлениями друг с другом. Я хочу, чтобы вы мне сказали честное свое мнение. Что вам понравилось, что бы вы хотели добавить и что вам не понравилось.

1 ряд – что понравилось;

2 ряд – что бы вы хотели добавить;

3 ряд – что вам не понравилось.

  1. Домашнее задание (1 мин)

У: §7, рабочая тетрадь стр.12-13.

Учебно-методический комплекс по биологии для 10 11 классов, создан на основе оригинальной программы под руководством В. В. Пасечника


Андрей Александрович Каменский

Владимир Васильевич Пасечник

Евгений Аркадьевич Криксунов

Биология. Общая биология. 10–11 классы

Серия «Вертикаль (Дрофа)»

 

 

Текст предоставлен правообладателем

http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=8341499

Биология. Общая биология. 10—11 классы : учебник / А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В.

Пасечник: Дрофа; Москва; 2013

ISBN 978-5-358-11652-8

 

Аннотация

Предлагаемый учебник входит в учебно-методический комплекс по биологии для 10—

11 классов, создан на основе оригинальной программы под руководством В. В. Пасечника.

Учебник  соответствует  Федеральному  государственному  образовательному

стандарту среднего (полного) общего образования.

Данная линия учебников (5—11 классы) построена по концентрическому принципу.

Учебник  для  10—11  классов  посвящен  проблемам  общей  биологии,  которые  освещены

в  нем  более  глубоко  и  подробно,  чем  в  учебнике  9  класса,  где  учащиеся  впервые

познакомились  с  ними,  с  учетом  последних  достижений  в  различных  областях

биологической науки.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

3

Содержание

Введение

5

§ 1. Краткая история развития биологии

6

§ 2. Методы исследования в биологии

13

§ 3. Сущность жизни и свойства живого

17

§ 4. Уровни организации живой материи

20

Краткое содержание вводной главы

24

Глава 1. Клетка

25

§ 5. Методы цитологии. Клеточная теория

26

§ 6. Особенности химического состава клетки

30

§ 7. Вода и её роль в жизнедеятельности клетки

33

§ 8. Минеральные вещества и их роль в клетке

36

§ 9. Углеводы и их роль в жизнедеятельности клетки

38

§ 10. Липиды и их роль в жизнедеятельности клетки

41

§ 11. Строение и функции белков

43

§ 12. Нуклеиновые кислоты и их роль в жизнедеятельности

клетки

49

§ 13. АТФ и другие органические соединения клетки

54

§ 14. Строение клетки. Клеточная мембрана. Ядро

56

§ 15. Строение клетки. Цитоплазма. Клеточный центр.

Рибосомы

61

§ 16. Строение клетки. Эндоплазматическая сеть. Комплекс

Гольджи. Лизосомы. Клеточные включения

64

§ 17. Строение клетки. Митохондрии. Пластиды. Органоиды

движения

68

§ 18. Сходства и различия в строении прокариотических и

эукариотических клеток

71

§ 19. Сходство и различия в строении клеток растений,

животных и грибов

74

§ 20. Неклеточные формы жизни. Вирусы и бактериофаги

77

§ 21. Обмен веществ и энергии в клетке

80

§ 22. Энергетический обмен в клетке

82

§ 23. Питание клетки

85

§ 24. Автотрофное питание. Фотосинтез

87

Конец ознакомительного фрагмента.

91


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

4

A. А. Каменский,

Е. А. Криксунов, B. В. Пасечник

Биология. Общая

биология 10–11 классы

Условные обозначения:

– задания, направленные на развитие умений работать с информацией, представлен-

ной в разных видах;

– задания, направленные на развитие коммуникативных умений;

– задания, направленные на развитие общих мыслительных умений и навыков, спо-

собности самостоятельно планировать пути решения конкретных задач.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

5

 

Введение

 

Вы  начинаете  изучение  школьного  курса  «Общая  биология».  Это

условное  название  части  школьного  курса  биологии,  задача  которого

–  изучение  общих  свойств  живого,  законов  его  существования  и

развития.  Отражая  живую  природу  и  человека  как  её  часть,  биология

приобретает  всё  большее  значение  в  научно-техническом  прогрессе,

становясь  производительной  силой.  Биология  создаёт  новую  технологию

– биологическую, которая должна стать основой нового индустриального

общества.  Биологические  знания  должны  способствовать  формированию

биологического  мышления  и  экологической  культуры  у  каждого  члена

общества,  без  чего  дальнейшее  развитие  человеческой  цивилизации

невозможно.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

6

 

§ 1. Краткая история развития биологии

 

1. Что изучает биология?

2. Какие биологические науки вам известны?

3. Каких учёных-биологов вы знаете?

Биология как наука. Вы хорошо знаете, что биология – это наука о жизни. В насто-

ящее время она представляет совокупность наук о живой природе. Биология изучает все

проявления жизни: строение, функции, развитие и происхождение живых организмов, их

взаимоотношения в природных сообществах со средой обитания и с другими живыми орга-

низмами.

С тех пор как человек стал осознавать своё отличие от животного мира, он начал изу-

чать окружающий его мир. Сначала от этого зависела его жизнь. Первобытным людям необ-

ходимо было знать, какие живые организмы можно употреблять в пищу, использовать в каче-

стве лекарств, для изготовления одежды и жилищ, а какие из них ядовиты или опасны.

С развитием цивилизации человек смог позволить себе такую роскошь, как занятие

наукой в познавательных целях.

Исследования культуры древних народов показали, что они имели обширные знания о

растениях, животных и широко их применяли в повседневной жизни.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

7

Чарлз Дарвин (1809–1882)

Современная биология – комплексная наука, для которой характерно взаимопроникно-

вение идей и методов различных биологических дисциплин, а также других наук – прежде

всего физики, химии и математики.

Основные  направления  развития  современной  биологии.  В  настоящее  время

условно можно выделить три направления в биологии.

Во-первых, это классическая биология. Её представляют учёные-натуралисты, изуча-

ющие многообразие живой природы. Они объективно наблюдают и анализируют всё, что

происходит  в  живой  природе,  изучают  живые  организмы  и  классифицируют  их.  Непра-

вильно думать, что в классической биологии все открытия уже сделаны. Во второй поло-

вине XX в. не только описано много новых видов, но и открыты крупные таксоны, вплоть

до царств (Погонофоры) и даже надцарств (Архебактерии, или Археи). Эти открытия заста-

вили учёных по-новому взглянуть на всю историю развития живой природы. Для настоящих

учёных-натуралистов природа – это самоценность. Каждый уголок нашей планеты для них

уникален. Именно поэтому они всегда среди тех, кто остро чувствует опасность для окру-

жающей нас природы и активно выступает в её защиту.

Второе  направление  –  это  эволюционная  биология.  В  XIX  в.  автор  теории  есте-

ственного отбора Чарлз Дарвин начинал как обычный натуралист: он коллекционировал,

наблюдал, описывал, путешествовал, раскрывая тайны живой природы. Однако основным

результатом  его  работы,  сделавшим  его  известным  учёным,  стала  теория,  объясняющая

органическое разнообразие.

В  настоящее  время  изучение  эволюции  живых  организмов  активно  продолжается.

Синтез генетики и эволюционной теории привёл к созданию так называемой синтетической

теории эволюции. Но и сейчас ещё есть много нерешённых вопросов, ответы на которые

ищут учёные-эволюционисты.

Созданная  в  начале  XX  в.  нашим  выдающимся  биологом  Александром  Ивановичем

Опариным первая научная теория происхождения жизни была чисто теоретической. В насто-

ящее время активно ведутся экспериментальные исследования данной проблемы и благо-

даря применению передовых физико-химических методов уже сделаны важные открытия и

можно ожидать новых интересных результатов.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

8

Александр Иванович Опарин (1894–1980)

Новые открытия позволили дополнить теорию антропогенеза. Но переход от живот-

ного мира к человеку и сейчас ещё остаётся одной из самых больших загадок биологии.

Третье направление – физико-химическая биология, исследующая строение живых

объектов при помощи современных физических и химических методов. Это быстро развива-

ющееся направление биологии, важное как в теоретическом, так и в практическом отноше-

нии. Можно с уверенностью говорить, что в физико-химической биологии нас ждут новые

открытия, которые позволят решить многие проблемы, стоящие перед человечеством.

Развитие биологии как науки. Современная биология уходит корнями в древность и

связана с развитием цивилизации в странах Средиземноморья. Нам известны имена многих

выдающихся учёных, внёсших вклад в развитие биологии. Назовём лишь некоторых из них.

Гиппократ (460 – ок. 370 до н. э.) дал первое относительно подробное описание строе-

ния человека и животных, указал на роль среды и наследственности в возникновении болез-

ней. Его считают основоположником медицины.

Аристотель (384–322 до н. э.) делил окружающий мир на четыре царства: неодушев-

лённый мир земли, воды и воздуха; мир растений; мир животных и мир человека. Он описал

многих животных, положил начало систематике. В написанных им четырёх биологических

трактатах содержались практически все известные к тому времени сведения о животных.

Заслуги Аристотеля настолько велики, что его считают основоположником зоологии.

Теофраст (372–287 до н. э.) изучал растения. Им описано более 500 видов растений,

даны сведения о строении и размножении многих из них, введены в употребление многие

ботанические термины. Его считают основоположником ботаники.

Гай Плиний Старший (23–79) собрал известные к тому времени сведения о живых

организмах и написал 37 томов энциклопедии «Естественная история». Почти до Средневе-

ковья эта энциклопедия была главным источником знаний о природе.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

9

Клавдий Гален в своих научных исследованиях широко использовал вскрытия млеко-

питающих. Он первым сделал сравнительно-анатомическое описание человека и обезьяны.

Изучал  центральную  и  периферическую  нервную  систему.  Историки  науки  считают  его

последним великим биологом древности.

Клавдий Гален (ок. 130 – ок. 200)

В Средние века господствующей идеологией была религия. Подобно другим наукам,

биология в этот период ещё не выделилась в самостоятельную область и существовала в

общем русле религиозно-философских взглядов. И хотя накопление знаний о живых орга-

низмах продолжалось, о биологии как науке в тот период можно говорить лишь условно.

Эпоха  Возрождения  является  переходной  от  культуры  Средних  веков  к  культуре

Нового времени. Коренные социально-экономические преобразования того времени сопро-

вождались новыми открытиями в науке.

Самый известный учёный той эпохи Леонардо да Винчи (1452–1519) внёс определён-

ный вклад и в развитие биологии.

Он изучал полёт птиц, описал многие растения, способы соединения костей в суставах,

деятельность сердца и зрительную функцию глаза, сходство костей человека и животных.

Во второй половине XV в. естественнонаучные знания начинают быстро развиваться.

Этому  способствовали  географические  открытия,  позволившие  существенно  расширить

сведения о животных и растениях. Быстрое накопление научных знаний о живых организ-

мах вело к разделению биологии на отдельные науки.

В XVI–XVII вв. стали стремительно развиваться ботаника и зоология.

Изобретение микроскопа (начало XVII в.) позволило изучать микроскопическое стро-

ение растений и животных. Были открыты невидимые невооружённым глазом микроскопи-

чески малые живые организмы – бактерии и простейшие.

Большой вклад в развитие биологии внёс Карл Линней, предложивший систему клас-

сификации животных и растений.

Карл Максимович Бэр (1792–1876) в своих работах сформулировал основные положе-

ния теории гомологичных органов и закона зародышевого сходства, заложившие научные

основы эмбриологии.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

10

Карл Линней (1707–1778)

Жан Батист Ламарк (1774–1829)

В 1808 г. в работе «Философия зоологии» Жан Батист Ламарк поставил вопрос о

причинах и механизмах эволюционных преобразований и изложил первую по времени тео-

рию эволюции.

Огромную роль в развитии биологии сыграла клеточная теория, которая научно под-

твердила единство живого мира и послужила одной из предпосылок возникновения теории

эволюции Чарлза Дарвина. Авторами клеточной теории считают зоолога Теодора Шванна

(1818–1882) и ботаника Маттиаса Якоба Шлейдена (1804–1881).

На основе многочисленных наблюдений Ч. Дарвин опубликовал в 1859 г. свой основ-

ной  труд  «О  происхождении  видов  путём  естественного  отбора,  или  Сохранении  благо-

приятствуемых пород в борьбе за жизнь», в котором сформулировал основные положения

теории эволюции, предложил механизмы эволюции и пути эволюционных преобразований

организмов.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

11

В XIX в. благодаря работам  Луи Пастера (1822–1895), Роберта Коха (1843–1910),

Ильи Ильича Мечникова в качестве самостоятельной науки оформилась микробиология.

К концу XIX в. как отдельные науки выделились паразитология и экология.

XX век начался с переоткрытия законов Грегора Менделя, что ознаменовало собой

начало развития генетики как науки.

В 40–50-е годы XX в. в биологии стали широко использоваться идеи и методы физики,

химии,  математики,  кибернетики  и  других  наук,  а  в  качестве  объектов  исследования  –

микроорганизмы. В результате возникли и стали бурно развиваться как самостоятельные

науки биофизика, биохимия, молекулярная биология, радиационная биология, бионика и др.

Исследования в космосе способствовали зарождению и развитию космической биологии.

В  XX  в.  появилось  направление  прикладных  исследований  –  биотехнология.  Это

направление, несомненно, будет стремительно развиваться и в XXI в. Более подробно об

этом направлении развития биологии вы узнаете при изучении главы «Основы селекции и

биотехнологии».

Илья Ильич Мечников (1845–1916)

Грегор Мендель (1822–1884)

В настоящее время биологические знания используются во всех сферах человеческой

деятельности: в промышленности и сельском хозяйстве, медицине и энергетике.

Чрезвычайно  важное  значение  имеют  экологические  исследования.  Мы,  наконец,

стали  осознавать,  что  хрупкое  равновесие,  существующее  на  нашей  маленькой  планете,

легко разрушить. Перед человечеством встала грандиозная задача – сохранение биосферы

с целью поддержания условий существования и развития цивилизации. Без биологических


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

12

знаний и специальных исследований решить её невозможно. Таким образом, в настоящее

время биология стала реальной производительной силой и рациональной научной основой

отношений между человеком и природой.

Классическая  биология.  Эволюционная  биология.  Физико-

химическая биология.

1. Какие направления в развитии биологии вы можете выделить?

2. Какие великие учёные древности внесли заметный вклад в развитие

биологических знаний?

3. Почему в Средние века о биологии как науке можно было говорить

лишь условно?

4. Почему современную биологию считают комплексной наукой?

5. Какова роль биологии в современном обществе?

Подготовьте сообщение на одну из следующих тем:

1. Роль биологии в современном обществе.

2. Роль биологии в космических исследованиях.

3. Роль биологических исследований в современной медицине.

4. Роль выдающихся биологов – наших соотечественников в развитии

мировой биологии.

Насколько изменились взгляды учёных на разнообразие живого, можно

продемонстрировать на примере разделения живых организмов на царства.

Ещё  в  40-е  годы  XX  столетия  все  живые  организмы  делились  на

два царства: Растения и Животные. В царство растений включались также

бактерии и грибы. Позднее более детальное изучение организмов привело

к выделению четырёх царств: Прокариоты (Бактерии), Грибы, Растения и

Животные. Данная система приводится в школьной биологии.

В  1959  г.  было  предложено  делить  мир  живых  организмов  на

пять  царств:  Прокариоты,  Протисты  (Простейшие),  Грибы,  Растения  и

Животные.

Данная  система  часто  приводится  в  биологической  (особенно

переводной) литературе.

Разработаны  и  продолжают  разрабатываться  и  другие  системы,

включающие  20  и  более  царств.  Например,  предложено  выделить  три

надцарства:  Прокариоты,  Археи  (Архебактерии)  и  Эукариоты.  Каждое

надцарство включает несколько царств.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

13

 

§ 2. Методы исследования в биологии

 

1. Чем наука отличается от религии и искусства?

2. Какова основная цель науки?

3. Какие методы исследования, применяемые в биологии, вы знаете?

Наука как сфера человеческой деятельности. Наука – одна из сфер человеческой

деятельности, цель которой – изучение и познание окружающего мира. Для научного позна-

ния  необходим  выбор  определённых  объектов  исследования,  проблем  и  методов  их  изу-

чения. Каждая наука имеет свои методы исследования. Однако независимо от того, какие

методы используются, для каждого учёного важнейшим всегда остаётся принцип: «Ничего

не принимай на веру». Главная задача науки – построение системы достоверного знания,

основанного на фактах и обобщениях, которые можно подтвердить или опровергнуть. Науч-

ные знания постоянно берутся под сомнение и принимаются лишь при достаточных доказа-

тельствах. Научным фактом (греч. factum – сделанное) является лишь тот, который можно

воспроизвести и подтвердить.

Научный метод (греч. methodos – путь исследования) – это совокупность приёмов и

операций, используемых при построении системы научных знаний.

Вся история развития биологии наглядно свидетельствует о том, что она определялась

разработкой и применением новых методов исследования. Основными методами исследо-

вания, применяемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный,

исторический и экспериментальный.

Описательный метод. Он широко применялся ещё учёными древности, занимавши-

мися сбором фактического материала и его описанием. В основе его лежит наблюдение.

Практически  до  XVIII  в.  биологи  в  основном  занимались  описанием  животных  и  расте-

ний, делали попытки первичной систематизации накопленного материала. Но описательный

метод не потерял своего значения и сегодня. Например, он используется при открытии новых

видов или изучении клеток с помощью современных методов исследования.

Сравнительный метод. Он позволил выявлять сходства и различия между организ-

мами и их частями и стал применяться в XVII в. Использование сравнительного метода поз-

волило получить данные, необходимые для систематизации растений и животных. В XIX в.

он был использован при разработке клеточной теории и обосновании теории эволюции, а

также в перестройке ряда биологических наук на основе этой теории. В наше время сравни-

тельный метод также широко применяется в различных биологических науках. Однако если

бы в биологии использовались лишь описательный и сравнительный методы, то она так и

осталась бы в рамках констатирующей науки.

Исторический метод. Этот метод помогает осмыслить полученные факты, сопоста-

вить их с ранее известными результатами. Он стал широко применяться во второй половине

XIX в. благодаря работам Ч. Дарвина, который с его помощью научно обосновал закономер-

ности появления и развития организмов, становления их структур и функций во времени и

пространстве. Применение исторического метода позволило превратить биологию из науки

описательной в науку, объясняющую, как произошли и как функционируют многообразные

живые системы.

Экспериментальный  метод.  Применение  экспериментального  метода  в  биологии

связывают с именем Уильяма Гарвея, который использовал его в своих исследованиях при

изучении  кровообращения.  Но  широко  применяться  в  биологии  он  начал  лишь  с  начала

XIX в., прежде всего при изучении физиологических процессов. Экспериментальный метод

позволяет изучать то или иное явление жизни с помощью опыта.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

14

Большой вклад в утверждение экспериментального метода в биологии внёс Г. Мен-

дель, который, изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал

эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки

гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов. Работа Г. Менделя стала

классическим образцом методологии экспериментальной науки.

Уильям Гарвей (1578–1657)

В XX в. экспериментальный метод стал ведущим в биологии. Это стало возможным

благодаря появлению новых приборов для биологических исследований (электронный мик-

роскоп, томограф и др.) и использованию методов физики и химии в биологии.

В  настоящее  время  в  биологическом  эксперименте  широко  используют  различные

виды микроскопии, включая и электронную с техникой ультратонких срезов, биохимические

методы,  разнообразные  способы  культивирования  и  прижизненного  наблюдения  культур

клеток, тканей и органов, метод меченых атомов, рентгеноструктурный анализ, ультрацен-

трифугирование, хроматографию и т. д. Не случайно во второй половине XX в. в биологии

развилось целое направление – создание новейших приборов и разработка методов иссле-

дования.

В биологических исследованиях всё шире применяют моделирование, которое считают

высшей формой эксперимента. Так, ведутся активные работы по компьютерному моделиро-

ванию важнейших биологических процессов, основных направлений эволюции, развития

экосистем или даже всей биосферы (например, в случае глобальных климатических или тех-

ногенных изменений).

Экспериментальный метод в сочетании с системно-структурным подходом коренным

образом преобразил биологию, расширил её познавательные возможности и открыл новые

пути для использования биологических знаний во всех сферах человеческой деятельности.

Научный  факт.  Научный  метод.  Методы  исследования:

описательный, сравнительный, исторический, экспериментальный.

1. В чём заключаются основная цель и задача науки?

2.  Почему  можно  утверждать,  что  развитие  биологии  определялось

разработкой и применением новых научных методов исследования?

3. Какое значение имели описательный и сравнительный методы для

развития биологии?

4. В чём сущность исторического метода?

5.  Почему  экспериментальный  метод  получил  наибольшее

распространение в XX в.?


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

15

Предложите методы исследования, которые вы будете применять при

изучении антропогенного воздействия на какую-либо экосистему (водоём,

лес, парк и т. д.).

Предложите  несколько  своих  вариантов  путей  развития  биологии  в

XXI в.


Какие болезни, по вашему мнению, будут побеждены человечеством

при  помощи  методов  молекулярной  биологии,  иммунологии,  генетики  в

первую очередь.

Научное  исследование,  как  правило,  состоит  из  нескольких  этапов

(рис.  1).  На  основании  сбора  фактов  формулируется  проблема.  Для  её

решения  выдвигаются  гипотезы  (от  греч.  hypothesis  –  предположение).

Каждая  гипотеза  проверяется  экспериментально  в  ходе  получения  новых

фактов. Если полученные факты противоречат гипотезе, то она отвергается.

Если гипотеза согласуется с фактами и позволяет делать верные прогнозы,

то она может стать теорией (от греч. theoria – исследование). Однако даже

верная теория по мере накопления новых фактов может пересматриваться и

уточняться. Наглядным примером служит теория эволюции.

Некоторые  теории  заключаются  в  установлении  связи  между

различными явлениями. Это правила и законы.

Из  правил  возможны  исключения,  а  законы  действуют  всегда.

Например,  закон  сохранения  энергии  справедлив  как  для  живой,  так  и

неживой природы.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

16

Рис. 1. Основные этапы научного исследования

Изучив рисунок 1, предложите план проведения своего небольшого

биологического исследования.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

17

 

§ 3. Сущность жизни и свойства живого

 

1. Что такое жизнь?

2. Что считают структурно-функциональной единицей живого?

3. Какие свойства живого вам известны?

Сущность жизни. Вы уже знаете, что биология – это наука о жизни. Но что такое жизнь?

Классическое определение немецкого философа Фридриха Энгельса: «Жизнь есть спо-

соб существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный

обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена

веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка» – отражает уровень био-

логических знаний второй половины XIX в.

В XX в. делались многочисленные попытки дать определение жизни, отражающие всю

многогранность данного процесса.

Все определения содержали следующие постулаты, отражающие сущность жизни:

– жизнь есть особая форма движения материи;

– жизнь есть обмен веществ и энергии в организме;

– жизнь есть жизнедеятельность в организме;

–  жизнь  есть  самовоспроизведение  организмов,  которое  обеспечивается  передачей

генетической информации от поколения к поколению.

Жизнь представляет собой форму движения материи высшую по сравнению с физиче-

ской и химической формами её существования.

В самом общем смысле жизнь можно определить как активное, идущее с затратой

энергии, полученной извне, поддержание и самовоспроизведение специфических структур,

состоящих из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.

Ни нуклеиновые кислоты, ни белки в отдельности не являются субстратом жизни. Они

становятся субстратом жизни лишь тогда, когда находятся и функционируют в клетках. Вне

клеток – это химические соединения.

По определению отечественного биолога В. М. Волькенштейна, «живые тела, суще-

ствующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроиз-

водящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Свойства живого. Для живого характерен ряд общих свойств. Перечислим их.

1. Единство химического состава. Живые существа образованы теми же химическими

элементами,  что  и  неживые  объекты,  но  в  живых  существах  90  %  массы  приходится  на

четыре элемента: С, О, N, Н, которые участвуют в образовании сложных органических моле-

кул, таких, как белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды.

2. Единство структурной организации. Клетка является единой структурно-функцио-

нальной единицей, а также единицей развития почти для всех живых организмов на Земле.

Исключением являются вирусы, но и у них свойства живого проявляются, лишь когда они

находятся в клетке. Вне клетки жизни нет.

3. Открытость. Все живые организмы представляют собой открытые системы, т. е.

системы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и веще-

ства из окружающей среды.

4. Обмен веществ и энергии. Все живые организмы способны к обмену веществ с окру-

жающей средой. Обмен веществ осуществляется в результате двух взаимосвязанных про-

цессов: синтеза органических веществ в организме (за счёт внешних источников энергии –

света и пищи) и процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии,

которая затем расходуется организмом.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

18

Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава в непрерывно меняю-

щихся условиях окружающей среды.

5. Самовоспроизведение (репродукция). Способность к самовоспроизведению является

важнейшим свойством всех живых организмов. В её основе лежит информация о строении

и функциях любого живого организма, заложенная в нуклеиновых кислотах и обеспечива-

ющая специфичность структуры и жизнедеятельности живого.

6.  Саморегуляция.  Любой  живой  организм  подвергается  воздействию  непрерывно

меняющихся условий окружающей среды. В то же время для протекания процессов жиз-

недеятельности в клетках необходимы определённые условия. Благодаря механизмам само-

регуляции сохраняется относительное постоянство внутренней среды организма, т. е. под-

держивается постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических

процессов, иными словами, поддерживается гомеостаз (от греч. homoios – одинаковый и

stasis – состояние).

7. Развитие и рост. В процессе индивидуального развития (онтогенеза) постепенно

и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма и осуществляется его

рост. Кроме того, все живые системы эволюционируют – изменяются в ходе исторического

развития (филогенеза).

8.  Раздражимость.  Любой  живой  организм  способен  избирательно  реагировать  на

внешние и внутренние воздействия.

9.  Наследственность  и  изменчивость.  Преемственность  поколений  обеспечивается

наследственностью.  Потомки  не  являются  копиями  своих  родителей  из-за  способности

наследственной информации к изменениям – изменчивости.

Отдельные свойства, перечисленные выше, могут быть присущи и неживой природе.

Например,  кристаллы  в  насыщенном  растворе  соли  могут  «расти».  Однако  этот  рост  не

имеет тех качественных и количественных параметров, которые присущи росту живого.

Для горящей свечи тоже характерны процессы обмена веществ и превращения энер-

гии, но она не способна к саморегуляции и самовоспроизведению.

Следовательно, все перечисленные выше свойства в своей совокупности характерны

только для живых организмов.

Жизнь. Открытая система.

1. Почему очень сложно дать определение понятия «жизнь»?

2.  В  чём  отличие  химической  организации  живых  организмов  от

объектов неживой природы?

3. Почему живые организмы называются открытыми системами?

4.  Чем  принципиально  отличаются  процессы  обмена  у  живых

организмов и в неживой природе?

5. Какова роль изменчивости и наследственности в развитии жизни на

нашей планете?

Сравните сущность процессов роста, размножения и обмена веществ

в неживой природе и у живых организмов.

Приведите  примеры  свойств,  характерных  для  живого  организма,

которые можно наблюдать и у неживых объектов.

Организм (от лат. organizo – устраиваю) – это особь, индивид (от лат.

individuus  –  неделимый),  самостоятельно  взаимодействующий  со  средой

своего  обитания.  Термин  «организм»  легко  понять,  но  почти  невозможно

однозначно определить. Организм может состоять из одной клетки и может

быть  многоклеточным.  Разные  колониальные  организмы  могут  состоять


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

19

из  однородных  организмов,  например  вольвокс,  или  представлять  собой

комплекс высокодифференцированных особей, составляющих единое целое,

например  португальский  кораблик  –  колониальное  кишечнополостное

животное. Иногда даже отделённые друг от друга особи образуют группы,

отличающиеся определёнными индивидуальными свойствами, например у

пчёл,  как  и  у  других  социальных  насекомых,  семья  имеет  ряд  свойств

организма.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

20

 

§ 4. Уровни организации живой материи

 

1. Какие виды природных сообществ вы знаете?

2. Какие уровни организации живой материи вам известны?

Жизнь на Земле представлена организмами определённого строения, относящимися

к определённым систематическим группам, а также сообществами разной сложности. Вся

живая природа представляет собой совокупность биологических систем (от греч. systema

–  целое,  состоящее  из  взаимосвязанных  частей).  Свойства  системы  не  сводятся  к  сумме

свойств  составляющих  ее  частей.  Например,  важные  свойства  популяции  (соотношение

полов и поколений, скорость размножения) не существуют на уровне отдельных организмов.

Свойства системы и её части могут быть даже противоположными. Так, популяция, состоя-

щая из смертных особей, теоретически, при благоприятных условиях, бессмертна.

Вы уже знаете, что важными свойствами живых систем являются многоуровневость и

иерархическая организация (от греч. hierarchia – порядок подчинения). Части биологических

систем сами являются системами, состоящими, в свою очередь, из взаимосвязанных частей.

Например, организм является частью популяции и может состоять из одной или множества

клеток. На любом уровне каждая живая система уникальна и отличается от себе подобных.

Учёные на основании особенностей проявления свойств живого выделяют несколько

уровней организации живой природы: молекулярный, клеточный, организменный, популя-

ционно-видовой, экосистемный и биосферный (рис. 2). Однако не всегда можно выделить

именно перечисленный набор уровней. Так, у одноклеточных организмов клеточный и орга-

низменный уровни совпадают. Иногда учёные выделяют дополнительные уровни, например

тканевый, органный. Всем живым системам независимо от уровня организации присущи

общие черты, а сами системы находятся в непрерывном взаимодействии. На каждом уровне

вследствие объединения систем низшего уровня возникает определённое новое качество.

Молекулярный уровень представлен молекулами органических веществ – белков, нук-

леиновых кислот, углеводов, липидов, находящихся в клетках и получивших название био-

логических молекул.

На  молекулярном  уровне  исследуется  роль  этих  важнейших  биологических  соеди-

нений в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации,

обмене веществ и превращении энергии в живых клетках и других явлениях.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

21

Рис. 2. Уровни организации живой материи

Клеточный  уровень  представлен  клетками.  Это  первый,  начальный  уровень  орга-

низации живого, который обладает всеми свойствами живого. На этом уровне наука изу-

чает вопросы морфологической организации клетки, специализации клеток в ходе развития,

функций клеточной мембраны, механизмы деления клеток. Эти проблемы имеют очень важ-

ное значение, в том числе и практическое, особенно для медицины.

Организменный уровень может быть представлен как одноклеточными, так многокле-

точными организмами. На этом уровне изучается организм как целое, со свойственными

ему механизмами согласованного функционирования его органов в процессе жизнедеятель-

ности, его адаптация и поведение в различных экологических условиях.

Популяционно-видовой  уровень  представлен  популяциями  видов  и  принципиально

отличается от организменного. Продолжительность жизни любого организма определена

генетически,  популяция  же  при  оптимальных  условиях  среды  способна  существовать

неограниченно долго.

На этом уровне изучают факторы, влияющие на динамику численности особей и воз-

растного состава популяций, проблемы сохранения исчезающих видов, действие факторов

микроэволюции и т. д. Эти вопросы имеют важное хозяйственное значение, так как позво-


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

22

ляют давать научно обоснованные рекомендации для поддержания оптимальной численно-

сти особей различных популяций в эксплуатируемых экосистемах.

Экосистемный уровень представлен системой популяций разных видов в их взаимо-

связи  между  собой  и  окружающей  средой.  На  этом  уровне  изучаются  взаимоотношения

организмов и среды, условия, определяющие продуктивность экосистем, их устойчивость,

а также влияние на них деятельности человека.

Биосферный уровень – высшая форма организации живой материи, объединяющая все

экосистемы планеты. В биосфере происходят глобальные биогеохимические циклы (круго-

вороты веществ и потоки энергии). Изучение механизмов их протекания, а также влияния на

них деятельности человека в настоящее время имеет первостепенное значение для предот-

вращения глобального экологического кризиса.

Уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный,

организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный.

Рис. 3. Размеры объектов природы

1. Чем характеризуются биологические системы?

2.  Какие  уровни  организации  характерны  для  живой  материи?  На

основании каких критериев они выделяются?


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

23

3. Какое практическое значение имеет изучение уровней организации

живой материи?

Докажите,  что  всем  живым  системам,  независимо  от  уровня

организации,  присущи  общие  черты,  а  сами  системы  находятся  в

непрерывном взаимодействии.

Покажите  на  примерах,  что  на  каждом  уровне  организации  живой

материи возникает определённое новое качество.

На рисунке 3 приведены размеры разных объектов живой природы.

В соответствии с Международной системой единиц используют следующие единицы

измерения длины:

• основная единица – метр (м)

• 1 сантиметр (см) = 0,01 м

• 1 миллиметр (мм) = 0,001 м

• 1 микрометр, или микрон (мкм, или μm) = 0,000001 м

• 1 нанометр (нм, или nm) = 0,000000001 м

• 1 А (ангстрем) = 0,1 нм


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

24

 

Краткое содержание вводной главы

 

Биология – наука о жизни. Знания человека о живых организмах накапливались на

протяжении многих тысячелетий.

В  настоящее  время  биология  –  комплексная  наука,  сформировавшаяся  в  результате

дифференциации и интеграции разных биологических дисциплин.

Биология имеет большое практическое значение для жизни человека.

Развитие  биологии  в  значительной  мере  определялось  разработкой  и  применением

новых методов исследования. Научный метод – это совокупность способов познания при-

роды. Важнейший принцип научного метода – ничего не принимать на веру. Основными

методами исследования, применяемыми в биологических науках, являются описательный,

сравнительный, исторический и экспериментальный.

Биология изучает живые организмы. Дать всеобъемлющее определение жизни трудно,

но живые организмы обладают рядом свойств, которые позволяют выделить их из нежи-

вой природы. Живые организмы являются открытыми системами, получающими энергию

и питательные вещества из окружающей среды; они реагируют на внешние воздействия,

содержат всю информацию, необходимую им для развития, размножения, и приспособлены

к определённой среде обитания.

Одинаковые свойства, отличающие живое от объектов неживой природы, характерны

для всех уровней организации живой материи.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

25

 




Поделитесь с Вашими друзьями:

О том, как еда изменяет едоков | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

Обмен веществ в живом организме — процесс чрезвычайно сложный, особенно когда речь идет о высокоразвитых организмах. Поэтому столь важную роль играют механизмы, регулирующие этот процесс. Сравнительно недавно ученые обнаружили, что в регуляции обмена веществ участвуют не только ферменты, гормоны, факторы роста и тому подобные соединения, но и так называемые микроРНК. Вообще РНК, то есть рибонуклеиновые кислоты, выполняют в живых клетках множество самых разных функций: так, матричная РНК служит посредником в передаче наследственной информации, закодированной в ДНК, рибосомам, синтезирующим на основе этой информации белки, транспортная РНК доставляет аминокислоты к месту синтеза белков. Есть и другие классы этих так называемых малых некодирующих РНК — они участвуют, например, в регуляции генов или играют роль биологических катализаторов химических реакций в организме.

Седьмой класс питательных веществ

Так вот, о том, что микроРНК, то есть короткие, длиной всего в 2 десятка нуклеотидов, молекулы рибонуклеиновых кислот, способны замедлять или даже блокировать производство того или иного белка, ученые уже знали. Но то, что теперь опубликовала в авторитетном научном журнале Cell Research группа китайских исследователей, вызвало у специалистов немалое изумление. Профессор цитологии Чэнь-Ю Чжан (Chen-Yu Zhang) и его коллеги из Нанкинского университета обследовали 50 добровольцев и обнаружили в их крови и тканях… микроРНК растительного происхождения.

Это и само по себе стало изрядной неожиданностью, поскольку до сих пор считалось, что все растительные ДНК и РНК, попадающие в организм человека с пищей, полностью разлагаются, разрушаются в процессе переваривания. Но еще большее удивление вызвал тот факт, что эти растительные микроРНК участвуют в регуляции метаболизма человека наравне с его собственными микроРНК. По словам руководителя исследования, это открытие заставляет совершенно по-новому взглянуть на роль питания в жизни человека: «Считается, что существует шесть классов питательных веществ — белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества и вода. Однако теперь выясняется, что еще и растительные микроРНК, судя по всему, оказывают на активность наших генов, а значит, и на наш обмен веществ, самое непосредственное воздействие. Это дает основание считать их седьмым классом питательных веществ».

Рис как фактор, регулирующий расщепление холестерина

В частности, Чэнь-Ю Чжан обнаружил у всех обследованных добровольцев в плазме крови и клетках печени микроРНК типа MIR168a. Весьма обильно эти молекулы присутствуют в рисе. Опыты на трансгенных мышах показали, что в организме человека MIR168a блокирует синтез чрезвычайно важного белка — так называемого клеточного рецептора липопротеинов низкой плотности. Этот белок самым непосредственным образом связан с транспортировкой холестерина и его расщеплением в печени. Таким образом, потребление риса в пищу не только обеспечивает организм человека энергией, но и регулирует активность одного из важных генов, влияя тем самым на обмен веществ и на здоровье человека. Ведь повышенный уровень содержания в крови липопротеинов низкой плотности увеличивает риск атеросклероза.

Как растительные микроРНК умудряются уцелеть в пищеварительном тракте человека и проникнуть оттуда в кровь, пока неясно, признает Чэнь-Ю Чжан: «Нам неизвестен этот механизм в деталях. Однако мы полагаем, что эти растительные микроРНК могут захватываться клетками эндотелия сосудов кишечной стенки. При этом мембраны эндотелиальных клеток формируют особые внеклеточные структуры, в которые, как в оболочку, заключаются микроРНК. В таких миниатюрных пузырьках, называемых экзосомами, микроРНК поступают в кровоток».

Новые основы старой китайской медицины

По мнению ученого, его открытие позволяет по-новому объяснить лечебные свойства лекарственных трав, широко применяемых в традиционной китайской медицине. В ходе экспериментов, результаты которых еще только ждут опубликования, Чэнь-Ю Чжан подмешивал экстракт из растения, известный в Китае как эффективное средство против симптомов гриппа, в корм подопытным мышам, которых предварительно инфицировали вирусом инфлюэнцы. Вскоре микроРНК этого растения обнаружились в легочной ткани мышей, где они заблокировали синтез белка, необходимого для размножения вируса, и тем самым предотвратили заболевание. «Это открытие поистине революционно, — не без гордости говорит исследователь. — Возможно, мы начнем вскоре применять различные чужеродные микроРНК — и не только растительные, но и животные, — для лечения болезней. А вводить эти препараты в организм можно будет просто с пищей».

Собственно, идея использовать микроРНК в качестве биологически активного компонента лекарств обсуждается в фармацевтике уже давно. Но до сих пор все эксперименты упирались в одну неразрешимую проблему: как доставить микроРНК точно и целенаправленно в нужное место в организме. Исследования китайских цитологов показали, что природа уже давно предусмотрительно создала такие пути и что функция пищи очевидно не сводится к одному лишь обеспечению организма энергией.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Марина Борисова

Тестирование по теме углеводы химия. Тесты по биологии «Белки.Жиры.Углеводы». Тема тестов: «Углеводы и их обмен»

Тест по теме: Углеводы. Липиды. Жиры. (9 класс)

Вариант 1

1. Какой химический элемент входит в состав жизненно важных органических соединений клетки?

1) фтор; 2) углерод; 3) медь; 4) калий.

2. В качестве запасающего вещества гликоген активно накапливается в клетках:

1) клубня картофеля; 2) бактерий туберкулёза;

3) печени собаки; 4) листьев элодеи.

3. К неорганическим веществам клетки относят:

1) витамины; 2) вода и минеральные соли;

3) углеводы и жиры; 4) нуклеиновые кислоты и вода.

4. Из перечисленных углеводов полисахаридом является:

1) лактоза; 2) сахароза; 3) фруктоза; 4) крахмал.

5. Человеку с лишним весом нужно ограничить потребление :

    томатов; 2) картофеля; 3) яблок; 4) творога

6. Связи в первичной структуре молекулы белка называются:

1) водородными; 2) пептидными; 3) гидрофобными; 4) дисульфидными.

7. Формулу какого вещества следует вписать на месте пропуска в схеме химической реакции: 6 CO 2 + 6 H 2 O = … + 6 O 2 ?

1) глюкозы; 2) хлорофилла; 3) гемоглобина; 4) ДНК.

8. Липиды, как и глюкоза, выполняют в клетке функцию:

1) строительную; 2) информационную;

3) каталитическую; 4) энергетическую.

9. Какая структура белка имеет вид спирали:

10. Основным источником энергии для новорождённых млекопитающих является:

1) глюкоза; 2) крахмал; 3) гликоген; 4) лактоза.

Тест по теме: Углеводы. Липиды. Жиры. (9 класс)

Вариант 2

1. Из перечисленных углеводов моносахаридом является:

1) хитин; 2) сахароза; 3) фруктоза; 4) крахмал.

2. Молекулы белков состоят из:

1) аминокислот; 2) моносахаридов;

3) воды и минеральных веществ; 4) глицерина и высших жирных кислот.

3. Запасным углеводом в клетках печени человека является:

1) целлюлоза; 2) гликоген; 3) крахмал; 4) глюкоза

4. Формулу какого вещества следует вписать на месте пропуска в схеме химической реакции: … + 6 H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 ?

1) хлорофилла; 2) глюкозы; 3) углекислого газа; 4) кислорода.

5. Способность верблюдов хорошо переносить жажду объясняется тем, что:

1) заторможена работа их выделительной системы; 2) в ходе окисления резервного жира выделяется вода; 3) у них мощный теплоизолирующий слой, уменьшающий испарение; 4) они не потеют.

6. Для лечения тяжёлых форм сахарного диабета больным необходимо вводить:

    гемоглобин; 2) инсулин; 3) антитела; 4) гликоген

7. Всё многообразие белков образуется за счёт различного сочетания в их молекулах:

1) 4 аминокислот; 2) 20 аминокислот;

3) 28 аминокислот; 4) 56 аминокислот.

8. Из предложенных ниже терминов выберите один, соответствующий по смыслу термину, стоящему впереди:

ПОЛИМЕР: 1) радикал; 2) мономер; 3) нуклеотид; 4) белок

9. Какая структура белка характерна для молекулы гемоглобина:

1) первичная; 2) вторичная; 3) третичная; 4) четвертичная.

10. Основным источником энергии в организме являются:

1) витамины; 2) ферменты; 3) гормоны; 4) углеводы.

Вариант тестов №1

Варианты ответа

1. Углеводы – это…

Альдегиды и кетоны многоатомных спиртов

Продукты конденсации альдегидов и кетонов

Продукты конденсации спиртов и альдегидов

полиоксиальдегиды и полиоксикетоны

2. Углеводы входят в состав…

Нуклеиновых кислот

Ферментов

Нейтральных жиров

3. Моносахариды – это…

Альдозы и кетозы

4. Олигосахариды

Сахароза

Мальтоза

Фруктоза

5. Полисахариды

Целлобиоза

6. Оптические изомеры – это…

D и L-формы

Энантиомеры

Рацематы

7. Световая фаза фотосинтеза сопровождается…

Передачей электронов в реакционный центр

Фиксацией и восстановлением углекислого газа

Образованием НАДФН и АТФ

Поглощением энергии хлорофиллом

8. Гликолиз – это…

Окисление углеводов НАД+ с образованием АТФ

Анаэробное расщепление углеводов

Окисление глюкозы с образованием ацетил-КоА

Расщепление углеводов с образованием ПВК

9. В гликолизе используются ферменты…

Альдолаза

Фосфатизомераза

Пируватдекарбоксилаза

10. Разложение крахмала при пищеварении происходит…

Под действием амилазы при ph3

Под действием протеазы при pH6

Под действием амилазы при pH7

В желудке под действием амилазы до декстринов

11. При спиртовом брожении…

Используется пируваткарбоксилаза

Алкогольдегидрогеназа

Необходим тиаминпирофосфат

12. При непрямом аэробном распаде глюкозы получается…

Молочная кислота и 36 АТФ

CO2 и 37 АТФ

НАДН, CO2 и 36 АТФ

CO2, вода, 36 АТФ

Тема тестов: «Углеводы и их обмен»

Вариант №2

Вопрос теста

Варианты ответа

1. Моносахариды могут содержать атомов углерода…

Двенадцать

3. Рацематы – это…

Смесь энантиомеров

Смесь эпимеров

Смесь аномеров

Эквимолярная смесь энантиомеров

4. Мутаротация – это…

Изменение удельного вращения при растворении моноз в воде

Образование различных циклических форм моноз

Расщепление олигосахаридов на монозы

Образование различных таутомеров

5. Темновая фаза фотосинтеза…

Передача солнечной энергии в реакционный центр

Запасание энергии в форме АТФ

Фиксация и восстановление углекислого газа

Включает синтез НАДФН

6. В процессе гликолиза образуются…

АТФ и НАДН

Молочная кислота и ацетил-КоА

ПВК и АТФ

АТФ и ацетальдегид

7. В отсутствии кислорода ПВК превращается …

В молочную кислоту

В щавелево-уксусную кислоту

В уксусную кислоту

В ацетил-КоА

8. В присутствии кислорода из ПВК образуется…

Ацетил-КоА

Ацетальдегид и CO2

Этанол и CO2

Молочная кислота

9. Глюкоза превращается во фруктозу под действием ферментов

Гексокиназы

Фосфатизомеразы

Глюкозосинтазы

Фруктозосинтазы

10. Из углеводов могут синтезироваться

Аминокислоты

Нуклеиновые кислоты

Витамины группы «К»

11. При пропионовокислом брожении…

Образуются пропионовая кислота, уксусная кислота и CO2

Используется энергия АТФ

Образуются пропионовая кислота и АТФ

Используются алкогольдегидрогеназы

12. При прямом окислении глюкозы (пентозный путь) образуются…

Рибоза, НАДФ+, 35 АТФ

Пентоза, НАД+, CO2, 36 АТФ

НАДФН, рибоза, CO2, 36 АТФ

CO2, h3O, пентоза, 37 АТФ

Тема: «Углеводы и их обмен» ответы тестов.

Вариант №1.

Вариант ответа

Вариант ответа

Вариант №2.

Вариант ответа

Вариант ответа

Тесты по теме: «Химический состав клетки. Углеводы. Липиды»

1. Глицерин входит в состав

а) белков б) жиров в) целлюлозы г) нуклеотидов

2. Высшие жирные кислоты входят в состав

а) белков б)липидов в) нуклеотидов г) полисахаридов

3. Жиры состоят из

а) глицерина и высших жирных кислот

б) глюкозы и высших жирных кислот

в) аминокислот и глицерина

г) глицерина и глюкозы

4. В клетке липиды выполняют следующие функции:

а) энергетическую и строительную

б) строительную и ферментативную

в) ферментативную и информационную

г) информационную и энергетическую

5. К углеводам относятся

а) крахмал и глюкоза

б) крахмал, глюкоза и сахароза

в) крахмал, глюкоза, сахароза, гликоген, целлюлоза (клетчатка)

г) крахмал, глюкоза, сахароза, гликоген, целлюлоза, гемоглобин

6. К полисахаридам относятся

а) глюкоза б) крахмал в) сахароза г) лактоза

7. Глюкоза является структурным элементом

а) белков б) целлюлозы в) нуклеиновых кислот г) липидов

8. Дезоксирибоза – это

а) нуклеотид б) липид в) углевод г) белок

9Углеводами наиболее богаты ткани

а) растений б) животных в) грибов г) бактерий

10. Запасными питательными веществами клетки являются

а) аминокислоты и глюкоза

б) крахмал и гликоген

в) целлюлоза и крахмал

г) целлюлоза и гликоген

11. Запасными веществами в клетках животных являются

а) жиры б) жиры и углеводы в) жиры, углеводы и белки

г) жиры, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты

12. Запасным углеводом грибов является

а) глюкоза б) гликоген в) крахмал г) хитин

Часть (В)

В заданиях выберите три верных ответа из шести. Запишите выбранные цифры в порядке возрастания

1. Липиды в клетке выполняют функции:

1) запасающую

2) гормональную

3) транспортную

4) ферментативную

5) переносчика наследственной информации

6) энергетическую

2. Каковы свойства, строение и функции в клетке полисахаридов?

1) Выполняют структурную и запасающую функции

2) выполняют каталитическую и транспортную функции

3) состоят из остатков молекул моносахаридов

4) состоят из остатков молекул аминокислот

5) растворяются в воде

6) не растворяются в воде

При выполнении задания установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Впишите в таблицу буквы выбранных ответов.

3. Установите соответствие между особенностями молекул углеводов и их видами

ОСОБЕННОСТИ МОЛЕКУЛ ВИДЫ УГЛЕВОДОВ

1) мономер А) целлюлоза

2) полимер Б) глюкоза

3) растворимы в воде

4) не растворимы в воде

5) входят в состав клеточных стенок растений

6) входят в состав клеточного сока растений

Часть (С)

Какие функции выполняют углеводы в живом организме.

Подтвердите конкретными примерами.

Белки, жиры и углеводы

Вариант I

1. Глицерин входит в состав

а) белков б) жиров в) целлюлозы г) нуклеотидов

2 . Жиры состоят из

а) глицерина и высших жирных кислот

б) глюкозы и высших жирных кислот

в) аминокислот и глицерина

г) глицерина и глюкозы

3. В клетке липиды выполняют следующие функции:

а) энергетическую и строительную

б) строительную и ферментативную

в) ферментативную и информационную

г) информационную и энергетическую

4 . К полисахаридам относятся

а) глюкоза б) крахмал в) сахароза г) лактоза

5. . П осредством какой химическ ой связи соединены между собой аминокислоты в молекуле белка первичной структуры?

А-дисульфидной В-водородной

Б-пептидной Г-ионной

6. К акая часть молекул аминокислот отличает их друг от друга?

А-радикал В-карбоксильная группа

Б-аминогруппа

7. С колько из известных аминокислот участвуют в синтезе белков?

А-20 В-100

Б-23

8. К акую функцию белки не выполняют в клетке?

А-информационную В-каталитическую

Б-растворителя Г-запасающую

9. М олекулы белков,связывающие и обезвреживающие чужеродные данной клетке вещества,выполняют фенкцию…

А-защитную В-энергетическую

Б-каталитическую Г-транспортную

10.Углеводы при фотосинтезе синтезируются из:

1) О 2 и Н 2 О; 2) СО 2 и Н 2 ; 3) СО 2 и Н 2 О; 4) СО 2 и Н 2 О 2

11. В каком случае правильно написана формула молекулы глюкозы?

1) С 5 Н 12 О 5 ; 2) С 6 Н 10 О 6 ; 3) С 6 Н 12 О 6 ; 4) С 6 Н 12 О 5

12. Способность верблюдов хорошо переносить жажду объясняется тем, что:

1) заторможена работа их выделительной системы; 2) в ходе окисления резервного жира выделяется вода; 3) у них мощный теплоизолирующий слой, уменьшающий испарение; 4) они не потеют

13. Человеку с лишним весом нужно ограничить потребление

    томатов; 2) картофеля; 3) яблок; 4) творога

14. Связи, которые удерживают первичную структуру молекулы белка, называются:

1) водородными; 2) пептидными; 3) гидрофобными; 4) дисульфидными

15. Из предложенных ниже терминов выберите один, соответствующий по смыслу термину, стоящему впереди:

ПОЛИМЕР: 1) радикал; 2) мономер; 3) нуклеотид; 4) белок

16. Установите соответствие между особенностями молекул углеводов и их видами

1) мономер А) целлюлоза

2) полимер Б) глюкоза

3) растворимы в воде

4) не растворимы в воде

5) входят в состав клеточных стенок растений

6) входят в состав клеточного сока растений

Белки, жиры и углеводы

Вариант I I

1. Вторичная структура белка имеет вид:

А. глобулы; Б. несколько соединенных между собой белковых молекул В. спирали;

Г. цепи аминокислотных остатков 2.К растворимым в воде соединениям относятся:

А. липиды;Б. моносахариды;В. полисахариды.

3. При расщеплении больше всего энергии выделяют соединения:

А.липиды;Б. углеводы;В.белки;Г. витамины.

4. Вторичная структура белка имеет вид:

А. глобулы;Б. несколько соединенных между собой белковых молекул;В.спирали;

Г. цепи аминокислотных остатков;

5.Расщепление белков в организме человека завершается
А)выведением углекислого газа,воды и мочевины
Б)накоплением в клетках кислорода
В)превращением тепловой энергии в энергию химических связей
Г) образованием и накоплением антител в крови

6.Вещества, содержащие азот, образуются при биологическом окислении
А)белков
Б)жиров
В)углеводов
Г) глицерина

7.Жиры, как и глюкоза, выполняют в клетке функцию
А)строительную
Б)информационную
В)каталитическую
Г) энергетическую

8.Клетчатка, содержащаяся в сырых овощах и фруктах, употребляемых в пищу человеком, улучшает
А)пищеварение в желудке
Б)расщепление углеводов
В)моторную функцию кишечника
Г) всасывание питательных веществ в кровь

9 . К каким соединениям по отношению к воде относятся липиды?

А-гидрофильным Б-гидрофобным

10 . К акое значение имеют жиры у животных?

А-структура мембран В-теплорегуляция

Б-источник энергии Г-источник воды Д-все перечисленное

11 .В состав какого жизненно важного соединения входит железо?

А-хлорофилла В-ДНК

Б-гемоглобина Г-РНК

12 .Как называется органическое вещество,в молекулах которого содержатся атомы С,О,Н,выполняющее энегретическую и строительную функцию?

А-нуклеиновая кислота В-белок

Б-углевод Г-АТФ

13 . К акие углеводы относятся к полимерам?

А-моносахариды

Б-дисахариды

В-полисахариды

14 . Н еобходимим для всех химических реакций веществом в клетке,играющим роль растворителя большинства веществ,является…

А-поленуклеотид

Б-полипептид

В-вода

Г-полисахарид

15 . М олекулы жиров образуются:

А-из глицерина,высших карбоновых кислот В-из глюкозы

Б-из аминокислот,воды

Г-из этилового спирта,высших карбоновых кислот

Выберите три верных ответа из шести. Запишите выбранные цифры в порядке возрастания

16. Каковы свойства, строение и функции в клетке полисахаридов?

1) Выполняют структурную и запасающую функции

2) выполняют каталитическую и транспортную функции

3) состоят из остатков молекул моносахаридов

4) состоят из остатков молекул аминокислот

5) растворяются в воде

6) не растворяются в воде

1.Органические вещества это….
А)соединение белка с другими элементами которые образовались в живых существах
Б)соединение белка с другими элементами которые образовались в мёртвых существах
В) соединение углерода с другими элементами которые образовались в живых существах +
2.Что не относится к органическим веществам?
А)Минеральные соли +
Б)Нуклеиновые кислоты
В)Жиры
Г) Вода+
3.Дайте значения понятию « Макромолекула»
А)Молекула высокой молекулярной массой +
Б) Молекула с низкой молекулярной массой
В) Молекула с средней молекулярной массой
4.Липиды это…
А)Преимущественно гидрофобные неорганические соединения,которые растворяются в
неполярных веществах (эфире ацетоне и др.)
Б) Преимущественно гидрофобные органические соединения,которые растворяются в
неполярных веществах (эфире ацетоне и др.) +
В)Преимущественно гидрофобные органические соединения,которые растворяются в полярных
веществах (эфире ацетоне и др.)
5) Одна из важнейших функций липидов —
А)Защитная
Б)Терморегуляция
В)Гуморальная
Г)Энергетическая +
6.Дайте значения понятию « Жиры»
А)Сложные эфиры, образованные трёхатомным спиртом глицерином,и тремя остатками
жирных кислот.+Б) Сложные эфиры, образованные трёхатомным спиртом жирных кислот и тремя остатками
глицерина.
В)Сложные эфиры, образованные двухатомным спиртом глицерином,и тремя остатками жирных
кислот.
7.Воски выполняют в основном…
А)Энергетическую функцию
Б)Терморегуляцию
В)Защитную функцию+
Г)Строительную функцию
8.Из перечисленного выберите что не относится к группам липидов
А) Гликолипиды
Б)Жиры
В)Воски
Г) Белки +
9. Углеводы это…
А) Органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько
гидроксильных групп +
Б)Неорганические вещества,содержащие карбонильную группу и несколько
гидроксильных групп
В)Полисахариды, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп
10. Углеводы вступающие в связь с другими соединениям называются…
А) Простые
Б)Полисахариды
В)Сложные +
11.Какая функция не относится к функции углеводов:
А)Защитная
Б)Строительная
В)Энергетическая
Г) Терморегуляция +
12. Углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков (от греч. ὀλίγος —
немногий)- это…А)Полисахариды
Б)Олигосахариды +
В)Дисахариды
Г)Моносахариды
13. Какие соединения называют углеводами?
А)Органические вещества, содержащие карбонильную группу и
несколько гидроксильных групп +
Б)Неорганические вещества, содержащие карбонильную группу и
несколько гидроксильных групп
В) Содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков
14. Высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот,
соединённых в цепочку пептидной связью – это…
А)Углеводы
Б)Жиры
В)Белки +
Г)Нуклеотиды
15 Полипептиды с высокой молекулярно массой называют …
А) Белками +
Б)Нуклеотидом
В)Жирами
Г) Водой
16.Дипептид это…
А)Соединение стоящие из двух кислот
Б) Соединение состоящие из молекулярной массы
В)Соединение состоящие из двух аминокислот +
17.Первичную структуру белков определяет та или иная последовательность….
А) борной кислоты
Б) нуклеотида
В) субстрата
Г)Аминокислотных остатков +
18. Как можно назвать другими словами «простые белки»?
А)Протеины +Б)Кератины
В)Протеиды
19. Как можно назвать другими словами «сложные белки» ?
А)Протеины
Б)Кератины
В)Протеиды +
20.Что содержат сложные белки?
А) небелковые компоненты,остатки фосфорной и нуклеиновой кислот,углеводов
,липидов, цинка и др.+
Б)Аминокислотные остатки
В) Липиды
21.Из чего состоят простые белки?
А)Небелковые компоненты
Б)Остатки нуклеиновой кислоты
В)Аминокислотные остатки +
22. Каких белков не существует?
А)Фибриллярные
Б)Глобулярные
В) Нитевидные
Г) Факторные +
23.Денатурация белка это…
А) образование новых гибридных орбиталей атомов, имеющих одинаковые энергию и

Б) термин биологической химии, означающий потерю белками их естественных
свойств (растворимости, гидрофильности и др.) вследствие нарушения
пространственной структуры их молекул. +
В) образование новых гибридных орбиталей атомов, имеющих одинаковые энергию и
форму, в результате смешения электронных облаков разной энергии и формы.
24.Ренатурация белка это…
А) образование новых гибридных орбиталей атомов, имеющих одинаковые
энергию и форму, в результате смешения электронных облаков разной энергии и
формы. +
Б) образование новых гибридных орбиталей атомов, имеющих одинаковые энергию и
форму, в результате смешения электронных облаков разной энергии и формы.В) термин биологической химии, означающий потерю белками их естественных свойств
(растворимости, гидрофильности и др.) вследствие нарушения пространственной
структуры их молекул.
25.Что является главным компонентом хрящей и сухожилий?
А)Эластин
Б)Белок коллаген +
В) Микронити
26.Основой шелковых нитей и паутины служит…
А) Белок коллаген
Б)Белок фиброин+
В)Эластин
27.Как по другому можно назвать « Иммуноглобулины»
А)Антитела +
Б) Вирусы
В) Белки
28.Дайте значения слову «Катализ»
А) это вещество, увеличивающее количество активных частиц в системе.
Б) избирательное ускорение одного из возможных термодинамически разрешенных
направлений химической реакции под действием катализатора (ов) .+
В) процесс развития индивидуального организма, в отличие от филогенеза как
процесса формирования систематической группы.
29. малые молекулы небелковой природы, специфически соединяющиеся с
соответствующими белками, называемыми апоферментами, и играющие роль активного
центра или простетической группы молекулы фермента это –
А)Ферменты
Б)Биокатализ
В)Кофактор+
30. особый вид протеинов, которым природой отведена роль катализаторов разных
химических процессов это…
А)Ферменты+
Б)Биокатализ
В)Кофактор

общая характеристика — Гипермаркет знаний

Вопрос 1. Какие процессы исследуют ученые на молекулярном уровне?
На молекулярном уровне изучаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: его рост и развитие, обмен веществ и превращение энергии, хранение и передача наследственной информации, изменчивость. Элементарной единицей на молекулярном уровне служит ген – фрагмент молекулы нуклеиновой кислоты, в котором записан определённый в качественном и количественном отношении объём биологической информации.

Вопрос 2. Какие элементы преобладают в составе живых организмов?
В составе живого организма насчитывают более 70-80 химических элементов, однако преобладают углерод, кислород, водород, азот и фосфор.

Вопрос 3. Почему молекулы белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов рассматриваются как биополимеры только в клетке?
Молекулы белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов являются полимерами, так как состоят из повторяющихся мономеров. Но лишь в живой системе (клетке, организме) эти вещества проявляют свою биологическую сущность, обладая рядом специфических свойств и выполняя множество важнейших функций. Поэтому в живых системах такие вещества называют биополимерами. Вне живой системы эти вещества теряют свои биологические свойства свойства и не являются биополимрами.

Вопрос 4. Что понимается под универсальностью молекул биополимеров?
Независимо от уровня сложности и выполняемых в клетке функций все биополимеры обладают следующими особенностями:
в их молекулах мало длинных ответвлений, но много коротких;
полимерные цепи прочны и не распадаются самопроизвольно на части;
способны нести разнообразные функциональные группы и молекулярные фрагменты, обеспечивающие биохимическую функциональную активность, т. е. способность осуществлять нужные клетке биохимические реакции и превращения в среде внутриклеточного раствора;
обладают гибкостью, достаточной для образования очень сложных пространственных структур, необходимых для выполнения биохимических функций, т. е. для работы белков как молекулярных машин, нуклеиновых кислот как программирующих молекул и т.д.;
связи С-Н и С-С биополимеров, несмотря на их прочность, одновременно являются аккумуляторами электронной энергии.
Главным свойством биополимеров является линейность полимерных цепей, так как только линейные структуры легко кодируются и «собираются» из мономеров. Кроме того, если полимерная нить обладает гибкостью, то из нее довольно просто образовать нужную пространственную конструкцию, а после тот как построенная таким образом молекулярная машина амортизируется, сломается, ее легко разобрать на составные элементы, чтобы снова их использовать. Сочетание этих свойств имеется только в полимерах на углеродной основе. Все биополимеры в живых системах способны выполнять определённые свойства и выполнять множество важнейших функций. Свойства биополимеров зависят от числа, состава и порядка расположения составляющих их мономеров. Возможность изменения состава и последовательности мономеров в структуре полимера позволяет существовать огромному разнообразию вариантов биополимеров, независимо от видовой принадлежности организма. У всех живых организмов биополимеры построены по единому плану.

/ Глава 1. Молекулярный уровень Задание: §1.1. Молекулярный уровень общая характеристика

Биология
9 класс

Изд.: Дрофа

Год: 2007 — 2014

Вопрос 1. Какие процессы исследуют ученые на молекулярном уровне?

На молекулярном уровне изучаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: его рост и развитие, обмен ве­ществ и превращение энергии, хранение и передача наследственной информации, изменчивость.

Вопрос 2. Какие элементы преобладают в со­ставе живых организмов?

В составе живого организма насчитыва­ют более 70-80 химических элементов, однако преобладают углерод, кислород, водород и азот.

Вопрос 3. Почему молекулы белков, нукле­иновых кислот, углеводов и липидов рассматрива­ются как биополимеры только в клетке?

Молекулы белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов являются полимера­ми, так как состоят из повторяющихся мо­номеров. Но лишь в живой системе (клет­ке, организме) эти вещества проявляют свою биологическую сущность, обладая рядом специфических свойств и выполняя множество важнейших функций. Поэтому в живых системах такие вещества назы­вают биополимерами. Вне живой систе­мы эти вещества теряют свои биологи­ческие свойства и не являются биополиме­рами.

Вопрос 4. Что понимается под универсально­стью молекул биополимеров?

Свойства биополимеров зависят от чис­ла, состава и порядка расположения со­ставляющих их мономеров. Возможность изменения состава и последовательности мономеров в структуре полимера позво­ляет существовать огромному разнообра­зию вариантов биополимеров, независи­мо от видовой принадлежности организ­ма. У всех живых организмов биополиме­ры построены по единому плану.

Молекулярный уровень: общая характеристика


1. Что такое химический элемент?
2. Что называется атомом и молекулой?
3. Какие органические вещества вам известны?

Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул.

Содержание урока конспект уроку и опорный каркас презентация урока акселеративные методы и интерактивные технологии закрытые упражнения (только для использования учителями) оценивание Практика задачи и упражнения,самопроверка практикумы, лабораторные, кейсы уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный домашнее задание Иллюстрации иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа рефераты фишки для любознательных шпаргалки юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты Дополнения внешнее независимое тестирование (ВНТ) учебники основные и дополнительные тематические праздники, слоганы статьи национальные особенности словарь терминов прочие Только для учителей

Текущая страница: 2 (всего у книги 16 страниц) [доступный отрывок для чтения: 11 страниц]

Шрифт:

100% +

Биология – наука о жизни – одна из древнейших наук. Знания о живых организмах человек накапливал на протяжении тысячелетий. По мере накопления знаний происходила дифференциация биологии на самостоятельные науки (ботаника, зоология, микробиология, генетика и др.). Всё больше возрастает значение пограничных дисциплин, связывающих биологию с другими науками – физикой, химией, математикой и др. В результате интеграции возникли биофизика, биохимия, космическая биология и др.

В настоящее время биология – комплексная наука, сформировавшаяся в результате дифференциации и интеграции разных дисциплин.

В биологии применяются различные методы исследования: наблюдение, эксперимент, сравнение и др.

Биология изучает живые организмы. Они являются открытыми биологическими системами, получающими энергию и питательные вещества из окружающей среды. Живые организмы реагируют на внешние воздействия, содержат всю информацию, необходимую им для развития и размножения, и приспособлены к определённой среде обитания.

Всем живым системам, независимо от уровня организации, присущи общие черты, а сами системы находятся в непрерывном взаимодействии. Учёные выделяют следующие уровни организации живой природы: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный.

Глава 1. Молекулярный уровень

Молекулярный уровень можно назвать начальным, наиболее глубинным уровнем организации живого. Каждый живой организм состоит из молекул органических веществ – белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров (липидов), получивших название биологических молекул. Биологи исследуют роль этих важнейших биологических соединений в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации, обмене веществ и превращении энергии в живых клетках и в других процессах.

Из этой главы вы узнаете

Что такое биополимеры;

Какое строение имеют биомолекулы;

Какие функции выполняют биомолекулы;

Что такое вирусы и в чём их особенность.

§ 4. Молекулярный уровень: общая характеристика

1. Что такое химический элемент?

2. Что называется атомом и молекулой?

3. Какие органические вещества вам известны?

Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул.

Изучая живые организмы, вы узнали, что они состоят из тех же химических элементов, что и неживые. В настоящее время известно более 100 элементов, большинство из них встречается в живых организмах. К самым распространённым в живой природе элементам следует отнести углерод, кислород, водород и азот. Именно эти элементы образуют молекулы (соединения) так называемых органических веществ .

Основой всех органических соединений служит углерод. Он может вступать в связь со многими атомами и их группами, образуя цепочки, различные по химическому составу, строению, длине и форме. Из групп атомов образуются молекулы, а из последних – более сложные молекулы, различающиеся по строению и функциям. Эти органические соединения, входящие в состав клеток живых организмов, получили название биологические полимеры или биополимеры .

Полимер (от греч. polys – многочисленный) – цепь, состоящая из многочисленных звеньев – мономеров , каждый из которых устроен относительно просто. Молекула полимера может состоять из многих тысяч соединённых между собой мономеров, которые могут быть одинаковыми или разными (рис. 4).

Рис. 4. Схема строения мономеров и полимеров

Свойства биополимеров зависят от строения их молекул: от числа и разнообразия мономерных звеньев, образующих полимер. Все они универсальны, так как построены по одному плану у всех живых организмов, независимо от видовой принадлежности.

Для каждого вида биополимеров характерны определённое строение и функции. Так, молекулы белков являются основными структурными элементами клеток и регулируют протекающие в них процессы. Нуклеиновые кислоты участвуют в передаче генетической (наследственной) информации от клетки к клетке, от организма к организму. Углеводы и жиры представляют собой важнейшие источники энергии, необходимой для жизнедеятельности организмов.

Именно на молекулярном уровне происходит превращение всех видов энергии и обмен веществ в клетке. Механизмы этих процессов также универсальны для всех живых организмов.

В то же время оказалось, что разнообразные свойства биополимеров, входящих в состав всех организмов, обусловлены различными сочетаниями всего лишь нескольких типов мономеров, образующих множество вариантов длинных полимерных цепей. Этот принцип лежит в основе многообразия жизни на нашей планете.

Специфические свойства биополимеров проявляются только в живой клетке. Выделенные из клеток, молекулы биополимеров теряют биологическую сущность и характеризуются лишь физико-химическими свойствами того класса соединений, к которому они относятся.

Только изучив молекулярный уровень, можно понять, как протекали процессы зарождения и эволюции жизни на нашей планете, каковы молекулярные основы наследственности и процессов обмена веществ в живом организме.

Преемственность между молекулярным и следующим за ним клеточным уровнем обеспечивается тем, что биологические молекулы – это тот материал, из которого образуются надмолекулярные – клеточные – структуры.

Органические вещества: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры (липиды). Биополимеры. Мономеры

Вопросы

1. Какие процессы исследуют учёные на молекулярном уровне?

2. Какие элементы преобладают в составе живых организмов?

3. Почему молекулы белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов рассматриваются как биополимеры только в клетке?

4. Что понимается под универсальностью молекул биополимеров?

5. Чем достигается разнообразие свойств биополимеров, входящих в состав живых организмов?

Задания

Какие биологические закономерности можно сформулировать на основе анализа текста параграфа? Обсудите их с учащимися класса.

§ 5. Углеводы

1. Какие вещества, относящиеся к углеводам, вам известны?

2. Какую роль играют углеводы в живом организме?

3. В результате какого процесса углеводы образуются в клетках зелёных растений?

Углеводы , или сахариды , – одна из основных групп органических соединений. Они входят в состав клеток всех живых организмов.

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Название «углеводы» они получили потому, что у большинства из них соотношение водорода и кислорода в молекуле такое же, как и в молекуле воды. Общая формула углеводов C n (H 2 0) m .

Все углеводы делятся на простые, или моносахариды , и сложные, или полисахариды (рис. 5). Из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза .

Рис. 5. Строение молекул простых и сложных углеводов

Ди- и полисахариды образуются путём соединения двух и более молекул моносахаридов. Так, сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) – дисахариды , образовавшиеся в результате слияния двух молекул моносахаридов. Дисахариды по своим свойствам близки к моносахаридам. Например, и те и другие хороню растворимы в воде и имеют сладкий вкус.

Полисахариды состоят из большого числа моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин и др. (рис. 6). С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается и сладкий вкус исчезает.

Основная функция углеводов – энергетическая . При расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия (при распаде 1 г углеводов – 17,6 кДж), которая обеспечивает жизнедеятельность организма. При избытке углеводов они накапливаются в клетке в качестве запасных веществ (крахмал, гликоген) и при необходимости используются организмом в качестве источника энергии. Усиленное расщепление углеводов в клетках можно наблюдать, например, при прорастании семян, интенсивной мышечной работе, длительном голодании.

Углеводы используются и в качестве строительного материала . Так, целлюлоза является важным структурным компонентом клеточных стенок многих одноклеточных, грибов и растений. Благодаря особому строению целлюлоза нерастворима в воде и обладает высокой прочностью. В среднем 20–40 % материала клеточных стенок растений составляет целлюлоза, а волокна хлопка – почти чистая целлюлоза, и именно поэтому они используются для изготовления тканей.

Рис. 6. Схема строения полисахаридов

Хитин входит в состав клеточных стенок некоторых простейших и грибов, встречается он и у отдельных групп животных, например у членистоногих, в качестве важного компонента их наружного скелета.

Известны также сложные полисахариды, состоящие из двух типов простых Сахаров, которые регулярно чередуются в длинных цепях. Такие полисахариды выполняют структурные функции в опорных тканях животных. Они входят в состав межклеточного вещества кожи, сухожилий, хрящей, придавая им прочность и эластичность.

Некоторые полисахариды входят в состав клеточных мембран и служат рецепторами, обеспечивая узнавание клетками друг друга и их взаимодействие.

Углеводы, или сахариды. Моносахариды. Дисахариды. Полисахариды. Рибоза. Дезоксирибоза. Глюкоза. Фруктоза. Галактоза. Сахароза. Мальтоза. Лактоза. Крахмал. Гликоген. Хитин

Вопросы

1. Какой состав и строение имеют молекулы углеводов?

2. Какие углеводы называются моно-, ди– и полисахаридами?

3. Какие функции выполняют углеводы в живых организмах?

Задания

Проанализируйте рисунок 6 «Схема строения полисахаридов» и текст параграфа. Какие предположения вы можете выдвинуть на основе сравнения особенностей строения молекул и функций, выполняемых крахмалом, гликогеном и целлюлозой в живом организме? Обсудите этот вопрос с одноклассниками.

§ 6. Липиды

1. Какие жироподобные вещества вам известны?

2. Какие продукты питания богаты жирами?

3. Какова роль жиров в организме?

Липиды (от греч. lipos – жир) – обширная группа жироподобных веществ, нерастворимых в воде. Большинство липидов состоит из высокомолекулярных жирных кислот и трёхатомного спирта глицерина (рис. 7).

Липиды присутствуют во всех без исключения клетках, выполняя специфические биологические функции.

Жиры – наиболее простые и широко распространённые липиды – играют важную роль как источник энергии . При окислении они дают более чем в два раза больше энергии по сравнению с углеводами (38,9 кДж при расщеплении 1 г жира).

Рис. 7. Строение молекулы триглицерида

Жиры являются основной формой запасания липидов в клетке. У позвоночных животных примерно половина энергии, потребляемой клетками в состоянии покоя, образуется за счёт окисления жиров. Жиры могут использоваться также в качестве источника воды (при окислении 1 г жира образуется более 1 г воды). Это особенно ценно для арктических и пустынных животных, обитающих в условиях дефицита свободной воды.

Благодаря низкой теплопроводности липиды выполняют защитные функции , т. е. служат для теплоизоляции организмов. Например, у многих позвоночных животных хорошо выражен подкожный жировой слой, что позволяет им жить в условиях холодного климата, а у китообразных он играет ещё и другую роль – способствует плавучести.

Липиды выполняют и строительную функцию , так как нерастворимость в воде делает их важнейшими компонентами клеточных мембран.

Многие гормоны (например, коры надпочечников, половые) являются производными липидов. Следовательно, липидам присуща регуляторная функция .

Липиды. Жиры. Гормоны. Функции липидов: энергетическая, запасающая, защитная, строительная, регуляторная

Вопросы

1. Какие вещества относятся к липидам?

2. Какое строение имеет большинство липидов?

3. Какие функции выполняют липиды?

4. Какие клетки и ткани наиболее богаты липидами?

Задания

Проанализировав текст параграфа, объясните, почему многие животные перед зимой, а проходные рыбы перед нерестом стремятся накопить побольше жира. Приведите примеры животных и растений, у которых это явление наиболее ярко выражено. Всегда ли излишки жира полезны для организма? Обсудите эту проблему в классе.

§ 7. Состав и строение белков

1. Какова роль белков в организме?

2. Какие продукты богаты белками?

Среди органических веществ белки , или протеины , – самые многочисленные, наиболее разнообразные и имеющие первостепенное значение биополимеры. На их долю приходится 50–80 % сухой массы клетки.

Молекулы белков имеют большие размеры, поэтому их называют макромолекулами . Кроме углерода, кислорода, водорода и азота, в состав белков могут входить сера, фосфор и железо. Белки отличаются друг от друга числом (от ста до нескольких тысяч), составом и последовательностью мономеров. Мономерами белков являются аминокислоты (рис. 8).

Бесконечное разнообразие белков создаётся за счёт различного сочетания всего 20 аминокислот. Каждая аминокислота имеет своё название, особое строение и свойства. Их общую формулу можно представить в следующем виде:

Молекула аминокислоты состоит из двух одинаковых для всех аминокислот частей, одна из которых является аминогруппой (-NH 2) с основными свойствами, другая – карбоксильной группой (-СООН) с кислотными свойствами. Часть молекулы, называемая радикалом (R), у разных аминокислот имеет различное строение. Наличие в одной молекуле аминокислоты основной и кислотной групп обусловливает их высокую реакционную способность. Через эти группы происходит соединение аминокислот при образовании белка. При этом возникает молекула воды, а освободившиеся электроны образуют пептидную связь . Поэтому белки называют полипептидами .

Рис. 8. Примеры строения аминокислот – мономеров белковых молекул

Молекулы белков могут иметь различные пространственные конфигурации – структуры белка , и в их строении различают четыре уровня структурной организации (рис. 9).

Последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи представляет первичную структуру белка. Она уникальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функции.

Большинство белков имеют вид спирали в результате образования водородных связей между СО и NH-гpуппами разных аминокислотных остатков полипептидной цепи. Водородные связи слабые, но в комплексе они обеспечивают довольно прочную структуру. Эта спираль – вторичная структура белка.

Третичная структура – трёхмерная пространственная «упаковка» полипептидной цепи. В результате возникает причудливая, но для каждого белка специфическая конфигурация – глобула . Прочность третичной структуры обеспечивается разнообразными связями, возникающими между радикалами аминокислот.

Рис. 9. Схема строения белковой молекулы: I, II, III, IV – первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры

Четвертичная структура характерна не для всех белков. Она возникает в результате соединения нескольких макромолекул с третичной структурой в сложный комплекс. Например, гемоглобин крови человека представляет комплекс из четырёх макромолекул белка (рис. 10).

Такая сложность структуры белковых молекул связана с разнообразием функций, свойственных этим биополимерам.

Нарушение природной структуры белка называют денатурацией (рис. 11). Она может происходить под воздействием температуры, химических веществ, лучистой энергии и других факторов. При слабом воздействии распадается только четвертичная структура, при более сильном – третичная, а затем – вторичная, и белок остаётся в виде полипептидной цепи.

Рис. 10. Схема строения молекулы гемоглобина

Этот процесс частично обратим: если не разрушена первичная структура, то денатурированный белок способен восстанавливать свою структуру. Отсюда следует, что все особенности строения макромолекулы белка определяются его первичной структурой.

Кроме простых белков , состоящих только из аминокислот, есть ещё и сложные белки , в состав которых могут входить углеводы (гликопротеины ), жиры (липопротеины ), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеины ) и др.

Роль белков в жизни клетки огромна. Современная биология показала, что сходство и различие организмов определяется в конечном счёте набором белков. Чем ближе организмы друг к другу в систематическом положении, тем более сходны их белки.

Рис. 11. Денатурация белка

Белки, или протеины. Простые и сложные белки. Аминокислоты. Полипептид. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белков

Вопросы

1. Какие вещества называются белками или протеинами?

2. Что такое первичная структура белка?

3. Как образуются вторичная, третичная и четвертичная структуры белка?

4. Что такое денатурация белка?

5. По какому признаку белки делятся на простые и сложные?

Задания

Вы знаете, что белок куриного яйца состоит в основном из протеинов. Подумайте, чем объясняется изменение структуры белка у варёного яйца. Приведите другие известные вам примеры, когда структура белка может измениться.

§ 8. Функции белков

1. Какова функция углеводов?

2. Какие функции белков вы знаете?

Белки выполняют чрезвычайно важные и многообразные функции. Это возможно в значительной мере благодаря разнообразию форм и состава самих белков.

Одна из важнейших функций белковых молекул – строительная (пластическая ). Белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки. Преимущественно из белка состоят стенки кровеносных сосудов, хрящи, сухожилия, волосы и ногти.

Громадное значение имеет каталитическая , или ферментативная, функция белков . Специальные белки – ферменты способны ускорять биохимические реакции в клетке в десятки и сотни миллионов раз. Известно около тысячи ферментов. Каждая реакция катализируется особым ферментом. Подробнее вы узнаете об этом ниже.

Двигательную функцию выполняют особые сократительные белки. Благодаря им двигаются реснички и жгутики у простейших, перемещаются хромосомы при делении клетки, сокращаются мышцы у многоклеточных, совершенствуются другие виды движения у живых организмов.

Важное значение имеет транспортная функция белков. Так, гемоглобин переносит кислород из лёгких к клеткам других тканей и органов. В мышцах, помимо гемоглобина, есть ещё один газотранспортный белок – миоглобин. Белки сыворотки крови способствуют переносу липидов и жирных кислот, различных биологически активных веществ. Транспортные белки в наружной мембране клеток переносят различные вещества из окружающей среды в цитоплазму.

Специфические белки выполняют защитную функцию . Они предохраняют организм от вторжения чужеродных белков и микроорганизмов и от повреждения. Так, антитела, вырабатываемые лимфоцитами, блокируют чужеродные белки; фибрин и тромбин предохраняют организм от кровопотери.

Регуляторная функция присуща белкам – гормонам . Они поддерживают постоянные концентрации веществ в крови и клетках, участвуют в росте, размножении и других жизненно важных процессах. Например, инсулин регулирует содержание сахара в крови.

Белкам присуща также сигнальная функция . В мембрану клетки встроены белки, способные изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды. Так происходит приём сигналов из внешней среды и передача информации в клетку.

Белки могут выполнять энергетическую функцию , являясь одним из источников энергии в клетке. При полном расщеплении 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии. Однако в качестве источника энергии белки используются крайне редко. Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, используются для построения новых белков.

Функции белков: строительная, двигательная, транспортная, защитная, регуляторная, сигнальная, энергетическая, каталитическая. Гормон. Фермент

Вопросы

1. Чем объясняется многообразие функций белков?

2. Какие функции белков вам известны?

3. Какую роль играют белки-гормоны?

4. Какую функцию выполняют белки-ферменты?

5. Почему белки редко используются в качестве источника энергии?

§ 9. Нуклеиновые кислоты

1. Какова роль ядра в клетке?

2. С какими органоидами клетки связана передача наследственных признаков?

3. Какие вещества называются кислотами?

Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus – ядро) впервые были обнаружены в ядрах лейкоцитов. Впоследствии было выяснено, что нуклеиновые кислоты содержатся во всех клетках, причём не только в ядре, но также в цитоплазме и различных органоидах.

Различают два типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновые (сокращённо ДНК ) и рибонуклеиновые (сокращённо РНК ). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит углевод дезоксирибозу , а молекула РНК – рибозу .

Нуклеиновые кислоты – биополимеры, состоящие из мономеров – нуклеотидов . Мономеры-нуклеотиды ДНК и РНК имеют сходное строение.

Каждый нуклеотид состоит из трёх компонентов, соединённых прочными химическими связями. Это азотистое основание, углевод (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты (рис. 12).

В состав молекулы ДНК входят четыре типа азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин или тимин . Они и определяют названия соответствующих нуклеотидов: адениловый (А), гуаниловый (Г), цитидиловый (Ц) и тимидиловый (Т) (рис. 13).

Рис. 12. Схема строения нуклеотидов – мономеров ДНК (А) и РНК (Б)

Каждая цепь ДНК представляет полинуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов.

Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух спирально закрученных цепей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями. Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью .

Рис. 13. Нуклеотиды ДНК

Рис. 14. Комплементарное соединение нуклеотидов

При образовании двойной спирали ДНК азотистые основания одной цепи располагаются в строго определённом порядке против азотистых оснований другой. При этом обнаруживается важная закономерность: против аденина одной цепи всегда располагается тимин другой цепи, против гуанина – цитозин, и наоборот. Это объясняется тем, что пары нуклеотидов аденин и тимин, а также гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются дополнительными, или комплементарными (от лат. complementum – дополнение), друг другу. А сама закономерность носит название принцип комплементарности . При этом между аденином и тимином всегда возникают две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три (рис. 14).

Следовательно, у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых – числу цитидиловых. Зная последовательность нуклеотидов в одной цепи ДНК, по принципу комплементарности можно установить порядок нуклеотидов другой цепи.

С помощью четырёх типов нуклеотидов в ДНК записана вся информация об организме, передающаяся по наследству следующим поколениям. Другими словами, ДНК является носителем наследственной информации.

Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток, но небольшое их количество содержится в митохондриях и пластидах.

Молекула РНК, в отличие от молекулы ДНК, – полимер, состоящий из одной цепочки значительно меньших размеров.

Мономерами РНК являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и одного из четырёх азотистых оснований. Три азотистых основания – аденин, гуанин и цитозин – такие же, как и у ДНК, а четвёртое – урацил .

Образование полимера РНК происходит через ковалентные связи между рибозой и остатком фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.

Выделяют три типа РНК, различающихся по структуре, величине молекул, расположению в клетке и выполняемым функциям.

Рибосомные РНК (рРНК ) входят в состав рибосом и участвуют в формировании их активных центров, где происходит процесс биосинтеза белка.

Транспортные РНК (тРНК ) – самые небольшие по размеру – транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка.

Информационные , или матричные, РНК (иРНК ) синтезируются на участке одной из цепей молекулы ДНК и передают информацию о структуре белка из ядра клеток к рибосомам, где эта информация реализуется.

Таким образом, различные типы РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.

Молекулы РНК находятся в ядре, цитоплазме, рибосомах, митохондриях и пластидах клетки.

Нуклеиновая кислота. Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК. Рибонуклеиновая кислота, или РНК. Азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил, нуклеотид. Двойная спираль. Комплементарность. Транспортная РНК (тРНК). Рибосомная РНК (рРНК). Информационная РНК (иРНК)

Вопросы

1. Какое строение имеет нуклеотид?

2. Какое строение имеет молекула ДНК?

3. В чём заключается принцип комплементарности?

4. Что общего и какие различия в строении молекул ДНК и РНК?

5. Какие типы молекул РНК вам известны? Каковы их функции?

Задания

1. Составьте план параграфа.

2. Учёные выяснили, что фрагмент цепи ДНК имеет следующий состав: Ц-Г Г А А Т Т Ц Ц. Используя принцип комплементарности, достройте вторую цепь.

3. В ходе исследования было установлено, что в изучаемой молекуле ДНК аденины составляют 26 % от общего числа азотистых оснований. Подсчитайте количество других азотистых оснований в этой молекуле.

Свойства и функции белков — урок. Химия, 8–9 класс.

Денатурация — разрушение пространственной структуры белка.

Она происходит при нагревании белков, под действием радиоактивного излучения, некоторых химических веществ (кислот, щелочей, солей тяжёлых металлов). При денатурации белки изменяют свои свойства и теряют биологическую активность, несмотря на то, что их первичная структура сохраняется.

 

Рис. \(1\). Денатурация белка

 

Примером денатурации служит изменение яичного белка при нагревании.

 

Разложение при нагревании

При сильном нагревании белки горят. При этом образуются вещества со своеобразным запахом жжёных перьев. По запаху можно легко отличить шерстяные или шёлковые волокна от синтетических.

 

Цветные реакции

Присутствие белка в растворе можно обнаружить с помощью качественных реакций, в результате которых образуются окрашенные продукты.

 

Если к раствору белка добавить раствор щёлочи и несколько капель раствора соли меди(\(II\)), то появляется красно-фиолетовое окрашивание. Эта реакция называется биуретовой.

 

Рис. \(2\). Биуретовая реакция

 

Другая цветная реакция на белки — ксантопротеиновая. Для её проведения к раствору белка при нагревании надо добавить концентрированную азотную кислоту. Образуется жёлтый осадок. Если после охлаждения в пробирку прилить раствор щёлочи или концентрированный раствор аммиака, то появится оранжевое окрашивание.

 

Рис. \(3\). Ксантапротеиновая реакция

Функции белков

В каждом живом организме содержится большое количество белков, которые выполняют ряд важнейших функций.

 

Белки входят в состав цитоплазматической мембраны, цитоплазмы, органоидов и тем самым выполняют строительную функцию в живых организмах.

 

Все биохимические реакции в организмах протекают с участием ферментов. Ферменты — это белки-катализаторы. Значит, белки в живых организмах выполняют каталитическую функцию. Примерами таких катализаторов могут служить пищеварительные ферменты, участвующие в переваривании пищи: пепсин, липаза, амилаза, мальтаза.

 

Важнейшая функция белков — защитная. Особые белки — антитела и антитоксины — участвуют в формировании иммунитета. Антитела обезвреживают проникшие в организм бактерии, а антитоксины нейтрализуют их яды.

 

Белок гемоглобин выполняет транспортную функцию. Он переносит кислород от органов дыхания к тканям.

 

Двигательная функция некоторых белков обеспечивает сокращение мышц и все движения живых организмов.

 

При нехватке пищи белки могут выполнять энергетическую функцию. При расщеплении \(1\) г белка выделяется \(17,6\) кДж энергии.

 

Белки выполняют сигнальную, рецепторную, регуляторную и другие функции.

Источники:

Рис. 1. Денатурация белка https://image.shutterstock.com/image-illustration/structure-normal-disassembled-protein-600w-1507923140.jpg

Рис. 2. Биуретовая реакция

Рис. 3. Ксантапротеиновая реакция

3.4: Функции углеводов в организме

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Производство энергии
  2. Накопление энергии
  3. Создание макромолекул
  4. Сохранение белка
  5. Липидный метаболизм
    1. Ключевые выводы
    2. Начало обсуждения

Навыки для развития

  • Перечислите четыре основные функции углеводов в организме человека.

В организме человека есть пять основных функций углеводов.Они производят энергию, накапливают энергию, строят макромолекулы, экономят белок и способствуют метаболизму липидов.

Производство энергии

Основная роль углеводов — снабжать энергией все клетки тела. Многие клетки предпочитают глюкозу в качестве источника энергии по сравнению с другими соединениями, такими как жирные кислоты. Некоторые клетки, такие как красные кровяные тельца, способны производить клеточную энергию только из глюкозы. Мозг также очень чувствителен к низким уровням глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозы для выработки энергии и функционирования (если только он не находится в условиях крайнего голодания).Около 70 процентов глюкозы, поступающей в организм в результате пищеварения, перераспределяется (печенью) обратно в кровь для использования другими тканями. Клетки, которым требуется энергия, удаляют глюкозу из крови с помощью транспортного белка в своих мембранах. Энергия глюкозы поступает из химических связей между атомами углерода. Энергия солнечного света требовалась для образования этих высокоэнергетических связей в процессе фотосинтеза. Клетки нашего тела разрывают эти связи и захватывают энергию для клеточного дыхания.Клеточное дыхание — это в основном контролируемое сжигание глюкозы по сравнению с неконтролируемым сжиганием. Клетка использует множество химических реакций на нескольких ферментативных стадиях, чтобы замедлить высвобождение энергии (без взрыва) и более эффективно улавливать энергию, удерживаемую в химических связях в глюкозе.

Первая стадия распада глюкозы называется гликолизом, который происходит в запутанной серии из десяти стадий ферментативных реакций. Второй этап распада глюкозы происходит в органеллах энергетической фабрики, называемых митохондриями.Один атом углерода и два атома кислорода удаляются, что дает больше энергии. Энергия этих углеродных связей переносится в другую область митохондрий, делая клеточную энергию доступной в той форме, которую клетки могут использовать.

Рисунок 3.4.1: Клеточное дыхание — это процесс захвата энергии из глюкозы.

Накопитель энергии

Если у тела уже достаточно энергии для поддержания своих функций, избыток глюкозы сохраняется в виде гликогена (большая часть которого хранится в мышцах и печени).Молекула гликогена может содержать более пятидесяти тысяч отдельных единиц глюкозы и сильно разветвлена, что обеспечивает быстрое распространение глюкозы, когда она необходима для выработки клеточной энергии (рис. 3.4.2).

Рис. 3.4.2: Структура гликогена делает возможным его быструю мобилизацию в свободную глюкозу для питания клеток.

Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 килокалорий — 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени.Продолжительное использование мышц (например, упражнения более нескольких часов) может истощить запас энергии гликогена. Это называется «ударом о стену» или «ударом о стену» и характеризуется утомляемостью и снижением работоспособности. Ослабление мышц наступает потому, что для преобразования химической энергии жирных кислот и белков в полезную энергию требуется больше времени, чем для глюкозы. После продолжительных упражнений гликоген уходит, и мышцы должны больше полагаться на липиды и белки как на источник энергии. Спортсмены могут незначительно увеличить свой запас гликогена, снизив интенсивность тренировок и увеличив потребление углеводов до 60-70 процентов от общего количества калорий за три-пять дней до соревнований.Людям, которые не тренируются жестко и предпочитают пробегать 5-километровый забег ради развлечения, не нужно есть большую тарелку макарон перед гонкой, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации повышенного гликогена в мышцах.

Печень, как и мышцы, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но, в отличие от мышечной ткани, она жертвует накопленной энергией глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий. Примерно четверть общего содержания гликогена в организме находится в печени (что эквивалентно примерно четырехчасовому запасу глюкозы), но это сильно зависит от уровня активности.Печень использует этот запас гликогена как способ поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Когда запасы гликогена в печени истощаются, глюкоза производится из аминокислот, полученных в результате разрушения белков, чтобы поддерживать метаболический гомеостаз.

Строительные макромолекулы

Хотя большая часть абсорбированной глюкозы используется для производства энергии, некоторая часть глюкозы превращается в рибозу и дезоксирибозу, которые являются важными строительными блоками важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ (Рисунок 3.4.3). Глюкоза дополнительно используется для образования молекулы НАДФН, который важен для защиты от окислительного стресса и используется во многих других химических реакциях в организме. Если вся энергия, способность накапливать гликоген и потребности организма в наращивании удовлетворяются, избыток глюкозы может быть использован для производства жира. Вот почему диета с слишком высоким содержанием углеводов и калорий может прибавить лишнего веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.

Рис. 3.4.3: Дезоксирибоза из молекулы сахара используется для построения основы ДНК.© Shutterstock

Экономный белок

В ситуации, когда недостаточно глюкозы для удовлетворения потребностей организма, глюкоза синтезируется из аминокислот. Поскольку молекулы для хранения аминокислот отсутствуют, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Наличие достаточного количества глюкозы в основном предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

Липидный обмен

По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется.Таким образом, глюкоза дополнительно «сберегает жир». Это связано с тем, что повышение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который заставляет клетки использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Достаточный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз — это нарушение обмена веществ, возникающее в результате повышения содержания кетоновых тел в крови. Кетоновые тела — это альтернативный источник энергии, который клетки могут использовать при недостаточном поступлении глюкозы, например, во время голодания.Кетоновые тела являются кислыми, и высокое содержание в крови может привести к тому, что она станет слишком кислой. Это редко встречается у здоровых взрослых, но может возникать у алкоголиков, людей с недостаточным питанием и у людей с диабетом 1 типа. Минимальное количество углеводов в рационе, необходимое для подавления кетоза у взрослых, составляет 50 граммов в день.

Углеводы имеют решающее значение для поддержки самой основной функции жизни — производства энергии. Без энергии не происходит ни один из других жизненных процессов.Хотя наш организм может синтезировать глюкозу, это происходит за счет разрушения белка. Однако, как и все питательные вещества, углеводы следует потреблять в умеренных количествах, поскольку их слишком много или слишком мало в рационе может привести к проблемам со здоровьем.

Основные выводы

  • Четыре основных функции углеводов в организме — обеспечивать энергию, накапливать энергию, строить макромолекулы и сберегать белок и жир для других целей.
  • Энергия глюкозы хранится в виде гликогена, большая часть которого находится в мышцах и печени.Печень использует свой запас гликогена, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Некоторая глюкоза также используется в качестве строительных блоков важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ.
  • Наличие достаточного количества глюкозы в организме предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

Обсуждение стартеров

  1. Обсудите две причины, по которым важно включать углеводы в свой рацион.
  2. Почему организму необходимо экономить белок?

Какую функцию выполняют углеводы в живом организме

Найдите количество членов рядов 21, 18, 15, 12 … которые должны быть взяты, чтобы дать нулевую сумму.

Чтобы ответить на поставленные вопросы, внимательно изучите следующую информацию: Восемь человек сидят в двух параллельных рядах по четыре человека в каждом. … таким образом, чтобы между соседними людьми было одинаковое расстояние.В первом ряду сидят Палак, Куинтон, Рам и Сита, и все они смотрят на юг. В ряду 2 сидят Аджай, Смит, Анджелина и Скарлет, и все они смотрят на север. Следовательно, в данной схеме рассадки каждый человек, сидящий в ряду, сталкивается с другим человеком из другого ряда. Каждый из них принадлежит разным местам, а именно Лондону, Бангалору, Калькутте, Дели, Джайпуру, Мумбаи, Шикаго и Нью-Йорку, но не обязательно в одном и том же порядке. Ближайший сосед Смита сталкивается с человеком из Бангалора.Человек, который является ближайшим соседом Скарлет, из Шикаго. Человек, стоящий перед лицом из Бангалора, является вторым справа после человека из Дели. Ближайший сосед жителя Лондона сталкивается с жителем Калькутты. Человек из Лондона является вторым справа от человека, который сталкивается с Анджелиной. Только один человек сидит между жителем Калькутты и Смитом. Тот, кто смотрит на Смита, стоит вторым слева от Палака. Между жителем Бангалора и Ситой находится только один человек. Рам смотрит на человека из Нью-Йорка.Рам не из Бангалора или Джайпура. Скарлет не является ближайшим соседом Смита.

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ ПОЛУЧАЕТ БУДУЩЕЕ !!! У Sharona’s распродажа, где цены на футболки и толстовки снижены на 25%. какова стоимость заказа в пр … проблема 26 по продажным ценам?

спокойной ночи, ребята ❤️❤️❤️❤️❤️

Гладкий, как масло, Как преступник под прикрытием (⌐ ■ — ■)

Спокойной ночи, сладких снов, береги себя

Тебе это нравится,? Теперь посмотри на себя, теперь посмотри на меня, посмотри на себя, теперь посмотри на меня Посмотри на себя, теперь посмотри на меня, как тебе это нравится?

В.2. Страховая компания застраховала 1500 водителей скутеров, 2500 водителей автомобилей и 4500 водителей. дальнобойщики. Вероятность встречи скутера, автомобиля и грузовика … несчастный случай — это 0,01, 0,02 и 0,04 соответственно. Если одно из застрахованных лиц попадает в аварию, найти вероятность того, что он водитель скутера.

зиндаги савар дуэк найи бахар дю

хамеша Бандар хи хоге … ¯ \ _ (ツ) _ / ¯¯ \ _ (ツ) _ / ¯¯ \ _ (ツ) _ / ¯

Функции углеводов в организме

Последнее обновление: 14 января 2020 г.

В этой части нашего обзора углеводов мы объясняем различные типы и основные функции углеводов, включая сахара.Чтобы узнать, как потребление углеводов связано со здоровьем, обратитесь к статье «Углеводы полезны или вредны для вас?».

1. Введение

Наряду с жирами и белками углеводы являются одним из трех макроэлементов в нашем рационе, основная функция которых — обеспечивать организм энергией. Они встречаются во многих различных формах, таких как сахар и пищевые волокна, а также во многих различных продуктах, таких как цельнозерновые, фрукты и овощи. В этой статье мы исследуем разнообразие углеводов, содержащихся в нашем рационе, и их функции.

2. Что такое углеводы?

По сути, углеводы состоят из строительных блоков сахаров, и их можно классифицировать в зависимости от того, сколько сахарных единиц объединено в их молекуле. Глюкоза, фруктоза и галактоза являются примерами однокомпонентных сахаров, также известных как моносахариды. Двухкомпонентные сахара называются дисахаридами, среди которых наиболее широко известны сахароза (столовый сахар) и лактоза (молочный сахар). Моносахариды и дисахариды обычно называют простыми углеводами.Длинноцепочечные молекулы, такие как крахмалы и пищевые волокна, известны как сложные углеводы. На самом деле, однако, есть более явные различия. В таблице 1 представлен обзор основных типов углеводов в нашем рационе.

Таблица 1. Примеры углеводов, основанные на различных классификациях.

КЛАСС

ПРИМЕРЫ

Моносахариды

Глюкоза, фруктоза, галактоза

Дисахариды

Сахароза, лактоза, мальтоза

Олигосахариды

Фруктоолигосахариды, мальтоолигосахариды

Полиолы

Изомальт, мальтит, сорбит, ксилит, эритрит

Полисахариды крахмала

Амилоза, амилопектин, мальтодекстрины

Некрахмальные полисахариды
(пищевые волокна)

Целлюлоза, пектины, гемицеллюлозы, камеди, инулин

Углеводы также известны под следующими названиями, которые обычно относятся к определенным группам углеводов 1 :

  • сахара
  • простых и сложных углеводов
  • устойчивый крахмал
  • пищевые волокна
  • пребиотики
  • внутреннего и добавленного сахара

Различные названия происходят из-за того, что углеводы классифицируются в зависимости от их химической структуры, а также в зависимости от их роли или источника в нашем рационе.Даже ведущие органы здравоохранения не имеют согласованных общих определений для различных групп углеводов 2 .

3. Виды углеводов

3.1. Моносахариды, дисахариды и полиолы

Простые углеводы, содержащие одну или две единицы сахара, также известны как сахара. Примеры:

  • Глюкоза и фруктоза: моносахариды, которые содержатся во фруктах, овощах, меде, а также в пищевых продуктах, таких как глюкозно-фруктозные сиропы
  • Столовый сахар или сахароза представляет собой дисахарид глюкозы и фруктозы и в природе встречается в сахарной свекле, сахарном тростнике и фруктах
  • Лактоза, дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы, является основным углеводом молока и молочных продуктов
  • Мальтоза представляет собой дисахарид глюкозы, содержащийся в сиропах из солода и крахмала

Моносахаридные и дисахаридные сахара, как правило, добавляются в пищевые продукты производителями, поварами и потребителями и называются «добавленными сахарами».Они также могут присутствовать в виде «свободных сахаров», которые естественным образом содержатся в меде и фруктовых соках.

Полиолы, или так называемые сахарные спирты, также сладкие и могут использоваться в пищевых продуктах аналогично сахару, но имеют более низкую калорийность по сравнению с обычным столовым сахаром (см. Ниже). Они действительно встречаются в природе, но большинство используемых нами полиолов получают путем преобразования сахаров. Сорбитол является наиболее часто используемым полиолом в продуктах питания и напитках, в то время как ксилит часто используется в жевательных резинках и мятных конфетах. Изомальт — это полиол, производимый из сахарозы, часто используемый в кондитерских изделиях.При употреблении в пищу в слишком больших количествах полиолы могут оказывать слабительное действие.

Если вы хотите узнать больше о сахарах в целом, прочтите нашу статью «Сахара: ответы на общие вопросы», статью «Решение общих вопросов о подсластителях» или изучите возможности и трудности с заменой сахара в выпечке и полуфабрикатах ( «Сахар с точки зрения пищевых технологий»).

3.2. Олигосахариды

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет олигосахариды как углеводы с 3-9 сахарными единицами, хотя другие определения допускают немного более длинные цепи.Наиболее известны олигофруктаны (или, в собственном научном смысле: фруктоолигосахариды), которые содержат до 9 единиц фруктозы и естественным образом встречаются в овощах с низкой сладостью, таких как артишоки и лук. Рафиноза и стахиоза — два других примера олигосахаридов, которые содержатся в некоторых бобовых, зернах, овощах и меде. Большинство олигосахаридов не расщепляются на моносахариды пищеварительными ферментами человека и вместо этого используются микробиотой кишечника (дополнительную информацию см. В нашем материале о пищевых волокнах).

3.3. Полисахариды

Десять или более, а иногда даже несколько тысяч сахарных единиц необходимы для образования полисахаридов, которые обычно делятся на два типа:

  • Крахмал, который является основным запасом энергии в корнеплодах, таких как лук, морковь, картофель и цельнозерновые продукты. Он имеет цепи глюкозы разной длины, более или менее разветвленные, и встречается в гранулах, размер и форма которых различаются в зависимости от растений, которые их содержат. Соответствующий полисахарид у животных называется гликогеном.Некоторые крахмалы могут перевариваться только микробиотой кишечника, а не механизмами нашего собственного тела: они известны как устойчивые крахмалы.
  • Некрахмальные полисахариды, которые входят в группу пищевых волокон (хотя некоторые олигосахариды, такие как инулин, также считаются диетическими волокнами). Примерами являются целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины и камеди. Основными источниками этих полисахаридов являются овощи и фрукты, а также цельнозерновые продукты. Отличительной чертой некрахмальных полисахаридов и фактически всех пищевых волокон является то, что люди не могут их переваривать; следовательно, их среднее энергетическое содержание ниже по сравнению с большинством других углеводов.Однако некоторые типы клетчатки могут метаболизироваться кишечными бактериями, в результате чего образуются полезные для нашего организма соединения, такие как короткоцепочечные жирные кислоты. Узнайте больше о пищевых волокнах и их важности для нашего здоровья в нашей статье о «цельнозерновых» и «диетических волокнах».

Далее мы будем иметь в виду «сахара», когда говорим о моно- и дисахаридах, и «волокна», когда говорим о некрахмальных полисахаридах.

4. Функции углеводов в нашем организме

Углеводы — неотъемлемая часть нашего рациона.Что наиболее важно, они обеспечивают энергией самые очевидные функции нашего тела, такие как движение или мышление, но также и «фоновые» функции, которые большую часть времени мы даже не замечаем 1 . Во время пищеварения углеводы, состоящие из более чем одного сахара, расщепляются на свои моносахариды пищеварительными ферментами, а затем непосредственно всасываются, вызывая гликемический ответ (см. Ниже). Организм напрямую использует глюкозу в качестве источника энергии в мышцах, мозговых и других клетках.Некоторые углеводы не могут быть расщеплены, и они либо ферментируются кишечными бактериями, либо проходят через кишечник без изменений. Интересно, что углеводы также играют важную роль в структуре и функциях наших клеток, тканей и органов.

4.1. Углеводы как источник энергии и их хранение

Углеводы, расщепленные в основном на глюкозу, являются предпочтительным источником энергии для нашего тела, поскольку клетки нашего мозга, мышц и всех других тканей напрямую используют моносахариды для удовлетворения своих энергетических потребностей.В зависимости от вида один грамм углеводов обеспечивает разное количество энергии:

  • Крахмал и сахар являются основными энергетическими углеводами и обеспечивают 4 килокалории (17 килоджоулей) на грамм
  • Полиолы содержат 2,4 килокалории (10 килоджоулей) (эритритол вообще не усваивается, и, следовательно, дает 0 калорий)
  • Пищевые волокна 2 килокалории (8 килоджоулей)

Моносахариды непосредственно абсорбируются тонкой кишкой в ​​кровоток, откуда они транспортируются к нуждающимся клеткам.Некоторые гормоны, включая инсулин и глюкагон, также являются частью пищеварительной системы. Они поддерживают уровень сахара в крови, удаляя или добавляя глюкозу в кровоток по мере необходимости.

Если не использовать напрямую, организм превращает глюкозу в гликоген, полисахарид, подобный крахмалу, который хранится в печени и мышцах в качестве легкодоступного источника энергии. Когда это необходимо, например, между приемами пищи, ночью, во время подъемов физической активности или во время коротких периодов голодания, наш организм превращает гликоген обратно в глюкозу, чтобы поддерживать постоянный уровень сахара в крови.

Мозг и красные кровяные тельца особенно зависят от глюкозы как источника энергии и могут использовать другие формы энергии из жиров в экстремальных условиях, например, в очень длительные периоды голодания. Именно по этой причине уровень глюкозы в крови должен постоянно поддерживаться на оптимальном уровне. Примерно 130 г глюкозы необходимо в день только для удовлетворения энергетических потребностей мозга взрослого человека.

4,2. Гликемический ответ и гликемический индекс

Когда мы едим пищу, содержащую углеводы, уровень глюкозы в крови повышается, а затем понижается, и этот процесс известен как гликемический ответ.Он отражает скорость переваривания и всасывания глюкозы, а также влияние инсулина на нормализацию уровня глюкозы в крови. На скорость и продолжительность гликемического ответа влияет ряд факторов:

  • Сама еда:
    • Тип сахаров, образующих углевод; например фруктоза имеет более низкий гликемический ответ, чем глюкоза, а сахароза имеет более низкий гликемический ответ, чем мальтоза
    • Строение молекулы; например крахмал с большим количеством разветвлений легче расщепляется ферментами и, следовательно, легче усваивается, чем другие
    • Используемые методы приготовления и обработки
    • Количество других питательных веществ в пище, таких как жир, белок и клетчатка
  • (метаболические) обстоятельства у каждого человека:
    • Степень жевания (механическое нарушение)
    • Скорость опорожнения желудка
    • Время прохождения через тонкий кишечник (частично зависит от пищи)
    • Сам метаболизм
    • Время приема пищи

Влияние различных пищевых продуктов (а также технологии обработки пищевых продуктов) на гликемический ответ классифицируется относительно стандарта, обычно белого хлеба или глюкозы, в течение двух часов после еды.Это измерение называется гликемическим индексом (GI). GI 70 означает, что еда или питье вызывают 70% ответа глюкозы в крови, который можно было бы наблюдать с таким же количеством углеводов из чистой глюкозы или белого хлеба; однако большую часть времени углеводы едят как смесь вместе с белками и жирами, которые все влияют на GI.

Продукты с высоким ГИ вызывают большую реакцию глюкозы в крови, чем продукты с низким ГИ. В то же время продукты с низким ГИ перевариваются и усваиваются медленнее, чем продукты с высоким ГИ.В научном сообществе ведется много дискуссий, но в настоящее время недостаточно данных, чтобы предположить, что диета, основанная на продуктах с низким ГИ, связана со сниженным риском развития метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2 типа.

ГЛИКЕМИЧЕСКИЙ ИНДЕКС НЕКОТОРЫХ ОБЫЧНЫХ ПРОДУКТОВ (с использованием глюкозы в качестве стандарта)

Продукты с очень низким ГИ (≤ 40)

Сырое яблоко
Чечевица
Соевые бобы
Фасоль
Коровье молоко
Морковь (вареная)
Ячмень

Продукты с низким ГИ (41-55)

Лапша и макаронные изделия
Яблочный сок
Сырые апельсины / апельсиновый сок
Финики
Сырой банан
Йогурт (фрукты)
Цельнозерновой хлеб
Клубничное варенье
Сладкая кукуруза
Шоколад

Продукты питания с промежуточным ГИ (56-70)

Коричневый рис
Овсяные хлопья
Безалкогольные напитки
Ананас
Мед
Хлеб на закваске

Продукты с высоким ГИ (> 70)

Белый и непросеянный хлеб
Вареный картофель
Кукурузные хлопья
Картофель фри
Картофельное пюре
Белый рис
Рисовые крекеры

4.3. Функция кишечника и пищевые волокна

Хотя наш тонкий кишечник не может переваривать пищевые волокна, клетчатка помогает обеспечить хорошее функционирование кишечника за счет увеличения физического объема кишечника и, таким образом, стимуляции кишечного транзита. Когда неперевариваемые углеводы попадают в толстую кишку, некоторые типы клетчатки, такие как камеди, пектины и олигосахариды, расщепляются микрофлорой кишечника. Это увеличивает общую массу кишечника и благотворно влияет на состав микрофлоры кишечника.Это также приводит к образованию продуктов жизнедеятельности бактерий, таких как жирные кислоты с короткой цепью, которые выделяются в толстой кишке и благотворно влияют на наше здоровье (дополнительную информацию см. В наших статьях о пищевых волокнах).

5. Резюме

Углеводы — это один из трех макроэлементов в нашем рационе, который необходим для правильного функционирования организма. Они бывают разных форм, от сахара вместо крахмала до пищевых волокон, и присутствуют во многих продуктах, которые мы едим. Если вы хотите узнать больше о том, как они влияют на наше здоровье, прочтите нашу статью «Углеводы полезны или вредны для вас?».

Список литературы

  1. Каммингс Дж. Х. и Стивен А. М. (2007). Терминология и классификация углеводов. Европейский журнал клинического питания 61: S5-S18.
  2. Портал знаний JRC Европейской комиссии, укрепление здоровья и профилактика заболеваний. По состоянию на 17 октября 2019 г.

    Каковы функции углеводов в клетке?

    Организм использует углеводы для различных клеточных функций.

    Если при упоминании углеводов вы думаете о печенье, пирожных и мороженом, вы можете подумать, что эта группа продуктов вредна для вашего здоровья; однако углеводы — одно из основных питательных веществ, без которых ваше тело не может обойтись. Углеводы жизненно важны и участвуют во всех клеточных процессах, от правильного функционирования мозга до иммунного ответа.

    Углеводы для энергии

    Клетка использует углеводы в качестве основного источника энергии; однако глюкоза, самая простая из них, является единственной формой, которая может проникать в клетку и фактически использоваться.Другие формы углеводов, включая фруктозу, лактозу, сахарозу и крахмалы, должны сначала расщепиться на глюкозу, прежде чем они будут поглощены. Чтобы поддерживать постоянный запас энергии для клеток, уровень глюкозы в крови должен быть достаточно постоянным.

    Хранилище энергии

    Когда вы едите больше углеводов, чем израсходовано, клетки сохраняют часть из них в виде гликогена, а остальные превращают в жир. Так со временем мы набираем вес. В периоды интенсивной активности, например, упражнений, мышцы расходуют гликоген для получения энергии.Когда вы голодаете более суток или полностью исключаете углеводы из своего рациона, организм начинает преобразовывать жир обратно в глюкозу для получения энергии. Со временем именно так мы худеем.

    Клеточные процессы

    Помимо обеспечения энергией, клетка также использует углеводы для различных видов деятельности и процессов. Углеводы, расположенные на поверхности клеток, регулируют связь между клетками и другими молекулами. Это общение помогает организму распознавать и удалять вредные бактерии, патогены и раковые клетки и вызывать иммунный ответ против веществ, вызывающих аллергию.

    Здоровые углеводы

    На клеточном уровне все углеводы одинаковы — они либо используются, либо сохраняются в качестве энергии, либо используются для клеточных процессов — однако то, что вы едите, определяет, сколько углеводов используется для получения энергии по сравнению с тем, что сохраняется в виде жира. Если вы едите больше простых углеводов, таких как печенье, пирожные и газированные напитки, вы набираете больше веса. Вместо этого ешьте более сложные углеводы из цельной пшеницы, бобов и корнеплодов, которые с меньшей вероятностью превращаются в жиры и обеспечивают более стабильную энергию.

    Углеводы — обзор | Темы ScienceDirect

    В росте побегов используются запасы углеводов и текущий фотосинтат, причем пропорция каждого из них зависит от вида, генотипа, типа побега и расположения побегов на дереве.

    Сила опускания многих почек на дереве сильно различается, поскольку отдельные почки могут не раскрыться, превратиться в длинные или короткие побеги, дать цветы или погибнуть (см. Главу 3 в Kozlowski and Pallardy, 1997). Почки в верхней кроне дерева более мощные и поглощают больше углеводов, чем в нижней кроне.У красной сосны многие мелкие почки на нижних ветвях не раскрываются и не разрастаются в побеги (Kozlowksi et al. , 1973).

    Рост и метаболизм листьев

    Углеводы используются как в поддерживающем дыхании, так и в дыхании роста листьев. Высокая частота дыхания во время раннего роста листьев коррелирует с быстрым синтезом хлорофилла, белков и протоплазмы. Потребность в дыхательной энергии снижается по мере созревания фотосинтетической системы (Dickmann, 1971).

    Молодые расширяющиеся листья импортируют углеводы и используют их, а также свой собственный фотосинтат, в обмене веществ и росте.Скорость импорта углеводов постепенно увеличивается даже после того, как лист становится фотосинтетически активным, и достигает максимума к тому времени, когда лист расширяется на 20-30%. Транспорт углеводов в растущий лист затем постепенно замедляется, пока лист не начнет экспортировать углеводы задолго до того, как он полностью разрастется (Kozlowski, 1992). У хвои ели европейской утолщение клеточной стенки было индикатором созревания хвои и маскировало начало перехода от свойств поглощения к свойствам источника (Hampp et al., 1994). Как у покрытосеменных, так и у голосеменных растений переход листьев из поглотителей углеводов в источники связан с изменениями активности ферментов, метаболизирующих сахарозу. И инвертаза, и сахарозосинтаза (которые катализируют распад сахарозы) уменьшаются, а сахарозофосфатсинтаза (которая катализирует образование сахарозы) увеличивается (Hampp et al. , 1994).

    Разные части листьев созревают в разное время. Следовательно, растущие листья часто импортируют углеводы в незрелые области лопасти, в то же время транспортируя углеводы к другим частям побега (Dickson and Isebrands, 1991).Самые простые листья сначала созревают на кончиках. Фотосинтат, образующийся в области кончика, выводится из листа через среднюю жилку и черешок. Для сравнения, у некоторых видов (например, северного красного дуба) простые листья развиваются от основания до кончика, а молодой кончик лезвия импортирует фотосинтат после того, как его транспортировка к основанию прекратилась. Созревание сложных листьев также прогрессирует от основания к кончику (Larson and Dickson, 1986). На определенных стадиях своего развития зрелые листочки транспортируют углеводы к дистальным развивающимся листочкам на том же позвоночнике, а также из листа в другие приемники углеводов.

    Превращение фотосинтата в определенные химические соединения резко меняется во время развития листьев. В молодых листьях тополя более половины недавно произведенного фотосинтата было включено в белки и пигменты; только 10% было в сахаре. По мере роста листьев процент фотосинтата, который был включен в сахар, линейно увеличивался. К тому времени, когда листья достигли зрелости, более половины фотосинтата приходилось на сахарную фракцию (Dickson and Shive, 1982).

    Большая часть углерода, используемого листьями для синтеза белка, получена в результате фотосинтеза, тогда как импортная сахароза преимущественно используется для синтеза структурных углеводов. По мере того, как листья продолжают расти, пропорциональное использование углеводов из этих двух источников изменяется, при этом количество текущего фотосинтата, используемого растущими листьями, в конечном итоге значительно превышает количество, импортируемое из других источников. Помимо экспорта значительного количества углеводов, листья, достигшие максимальной площади поверхности, используют углеводы для созревания.Например, полностью распустившиеся листья северного красного дуба не только экспортировали углеводы, но и использовали их для утолщения лезвий (Dickson et al. , 1990).

    Варианты использования углеводов

    Как лиственные, так и вечнозеленые деревья используют накопленные углеводы, а также текущий фотосинтат для удлинения побегов. Поскольку лиственные деревья не имеют листвы, когда побеги начинают разрастаться, их рост больше зависит от запасных углеводов, чем рост вечнозеленых растений. Было подсчитано, что до двух третей углеводов, используемых в начале сезона роста побегов и цветов яблонь, поступает из резервов (Hansen, 1977).Позднее в сезон лиственные деревья используют текущий фотосинтат для роста побегов.

    У видов, демонстрирующих свободный рост побегов (см. Главу 3 Kozlowski and Pallardy, 1997), таких как тополь и яблоня, листья на одном и том же побеге находятся на самых разных стадиях развития. Направление чистого перемещения углеводов от разных листьев вдоль побега изменяется по мере того, как побег удлиняется и добавляет новые листья. Очень молодые листья около верхушки побега импортируют углеводы из зрелых листьев под ними.Когда листья частично расширены, они импортируют и экспортируют углеводы, но полностью развернутые нижние листья экспортируют, но не импортируют углеводы. По мере того, как отдельный лист расширяется и над ним появляются новые листья, схема экспорта углеводов смещается с восходящей на двунаправленную и, в конечном итоге, когда она перекрывается несколькими хорошо разросшимися листьями, к преимущественно нисходящему направлению. Когда лист окончательно стареет, темпы фотосинтеза и экспорта углеводов снижаются (Larson and Gordon, 1969; Hansen, 1967b).

    По мере того, как новые листья развивались у основания удлиненных побегов большезубых осин, они первоначально импортировали и использовали запасенные углеводы (Donnelly, 1974). Первые сформировавшиеся листья начали отдавать фотосинтез примерно 1 июня (рис. 3.7). Первоначально транспорт был в основном вверх к верхушке побега, но в течение 2 недель эти листья транспортировали углеводы вниз, к основному стеблю. Картина транслокации из листьев, расположенных посередине побега, была аналогичной, но эти листья продолжали экспортировать фотосинтат на кончик стебля до начала июля.Верхние, последние сформированные листья не начали экспортировать значительное количество фотосинтата до конца июля. В побеге тополя с 15 листьями верхние 5 листьев разрастались и импортировали фотосинтез, средние 5 листьев экспортировали вверх и вниз по побегу, а нижние 5 листьев переносили фотосинтат к нижнему стеблю и корням (Dickson, 1989 ). В быстрорастущих побегах винограда молодой лист сначала импортировал углеводы из нижележащих листьев. Когда он был примерно наполовину развернут, лист начал экспортировать углеводы в новые нерасширенные листья над ним (рис.3.8 и 3.9). Такой строго восходящий транспорт продолжался всего 1-2 дня. Впоследствии часть фотосинтата также переместилась вниз к плоду. Этот паттерн длился всего 2 или 3 дня, после чего транслокация была полностью нисходящей. Прежнюю функцию листа по снабжению растущими кончиками побегов теперь взяли на себя молодые листья, расположенные ближе к кончикам побегов (Hale and Weaver, 1962).

    Рисунок 3.7. Сезонные изменения относительной доли 14 С-меченного фотосинтата, перемещенного на верхушку стебля и нижний стебель с верхушек (TL), средних листьев (ML) и прикорневых листьев (BL) на побегах осины большезубых.

    Из Доннелли (1974). Авторские права © 1974

    Рисунок 3.8. Три стадии развития побегов винограда, показывающие основное направление транслокации фотосинтата из разных листьев.

    От Хейла и Уивера. (1962). Авторское право © 1962

    Рисунок 3.9. Кривые роста пяти листьев (номера 3, 5, 7, 9 и 11) винограда, показывающие дату (указанную стрелками), когда листья начали экспортировать углеводы.

    Из Хейла и Уивера (1962). Авторские права © 1962

    Присутствие растущих фруктов часто изменяет структуру экспорта углеводов из листьев.Фрукты являются мощными поглотителями углеводов и часто монополизируют доступные углеводы даже до такой степени, что вызывают обратное перемещение с полностью вниз на двунаправленное. Когда происходит это изменение, часть фотосинтата экспортируется вверх в плоды из листьев ниже и вниз из листьев выше на ветке (см. Главу 7). И Куинлан (1965), и Хансен (1967b) показали такую ​​картину транслокации в побегах яблони.

    Хотя большинство вечнозеленых растений могут осуществлять фотосинтез в течение всего года, они также используют некоторые запасы углеводов, помимо текущего фотосинтата, для удлинения побегов.У сосны углеводы, хранящиеся как в старой хвое, так и в веточках, используются для роста побегов (Kozlowski, Winget, 1964a; Kozlowski, Clausen, 1965; Clausen and Kozlowski, 1967a). Когда сеянцы красной сосны подвергались воздействию 14 CO 2 в конце августа, после прекращения ежегодного удлинения побегов, некоторое количество меченых фотосинтатов сохранялось в веточках, стеблях и корнях. В течение следующего вегетационного периода часть углеводов, хранившихся в веточках, использовалась для удлинения побегов (Olofinboba, Kozlowski, 1973).Когда флоэма побегов красной сосны была отрезана в начале апреля сразу под конечными почками (что препятствовало движению вверх резервных углеводов в почки), почки не раскрылись и не разрослись в побеги (Kozlowski and Winget, 1964a). Значительное уменьшение сухой массы старых иголок красной сосны и бальзамической пихты по мере того, как побеги начинают удлиняться, также указывает на то, что происходит транслокация углеводов из старой иголки и дополняет текущий фотосинтат, используемый во время удлинения побегов в начале сезона (Clausen and Kozlowski, 1967a). , 1970; Loach, Little, 1973).

    Помимо использования некоторых накопленных углеводов для удлинения побегов в начале сезона, северные сосны также используют текущий фотосинтат, поступающий сначала из старых игл, а затем из хвои текущего года после того, как они удлиняются. В начале мая годовалые иголки красной сосны вносили большую часть своего текущего фотосинтата в расширяющиеся почки. Двух- и трехлетние иглы давали меньшее количество. Поступление текущего фотосинтата в новые побеги из трех возрастных классов старой хвои уменьшилось в конце вегетационного периода, поскольку пропорционально больше углеводов синтезировалось зрелой хвоей текущего года (Dickmann and Kozlowski, 1968).Точно так же старая хвоя сеянцев сосны восточной обеспечивала большое количество углеводов расширяющимся новым побегам. К середине июля, однако, расширенные иглы текущего года заменили старые иглы в качестве основных источников углеводов для удлинения побегов (Ursino et al. , 1968).

    Количество углеводов, используемых для роста побегов, варьируется в зависимости от вида и генотипа в соответствии с их наследственными моделями роста. Виды, демонстрирующие фиксированный рост (см. Главу 3 в Kozlowski and Pallardy, 1997), которые завершают разрастание побегов за небольшую часть безморозного сезона, обычно используют меньшее количество углеводов для роста побегов, чем виды, которые демонстрируют свободный рост или периодический приливной рост. , при этом побеги удлиняются в течение большей части лета (Kozlowski et al., 1991). Некоторые тропические сосны используют очень большое количество углеводов для роста побегов, потому что их побеги растут быстро и более или менее непрерывно в течение года (Kozlowski and Greathouse, 1970). Широкие генотипические различия в использовании углеводов для роста побегов связаны с вариациями во времени раскрытия почек, скорости роста побегов и сезонной продолжительности роста побегов (Kozlowski, 1992).

    Структура и функции углеводов

    Результаты обучения

    • Различия между моносахаридами, дисахаридами и полисахаридами
    • Определите несколько основных функций углеводов

    Большинство людей знакомы с углеводами, одним типом макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим.Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «нагружают углеводы» перед важными соревнованиями, чтобы у них было достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, особенно через глюкозу, простой сахар, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

    Молекулярные структуры

    Углеводы могут быть представлены формулой (CH 2 O) n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

    Моносахариды

    Моносахариды ( mono — = «один»; sacchar — = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются на суффикс — ose . Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R ‘), он известен как кетоза.В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и / или гексозы (шесть атомов углерода). См. Рисунок 1 для иллюстрации моносахаридов.

    Рис. 1. Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи.Триозы, пентозы и гексозы имеют три, пять и шесть углеродных скелетов соответственно.

    Химическая формула глюкозы: C 6 H 12 O 6 . У человека глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыточная глюкоза часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

    Галактоза и фруктоза — другие распространенные моносахариды: галактоза содержится в молочном сахаре, а фруктоза — во фруктовых сахарах. Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C 6 H 12 O 6 ), они различаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода.

    Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах.

    Дисахариды

    Дисахариды ( ди — = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь (рис. 2).

    Рис. 2. Сахароза образуется в результате химической реакции двух простых сахаров, называемых глюкозой и фруктозой.

    Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

    Полисахариды

    Длинная цепь моносахаридов, связанных ковалентными связями, известна как полисахарид ( поли — = «много»).Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Полисахариды могут быть очень большими молекулами. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются примерами полисахаридов.

    Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы откладывается в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал, который потребляется животными, расщепляется на более мелкие молекулы, такие как глюкоза.Затем клетки могут поглощать глюкозу.

    Рис. 3. Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.

    Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы. Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Когда уровень глюкозы снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы.

    Целлюлоза — один из самых распространенных природных биополимеров. Клеточные стенки растений в основном состоят из целлюлозы, которая обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны связями между определенными атомами углерода в молекуле глюкозы.

    Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе переворачивается и плотно упаковывается в виде удлиненных длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.Целлюлоза, проходящая через нашу пищеварительную систему, называется пищевыми волокнами. Хотя связи глюкозы и глюкозы в целлюлозе не могут быть разрушены пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, буйволы и лошади, способны переваривать траву, богатую целлюлозой, и использовать ее в качестве источника пищи. У этих животных определенные виды бактерий обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и секретируют фермент целлюлазу. В аппендиксе также содержатся бактерии, которые расщепляют целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных.Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии.

    Рис. 4. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

    Рис. 5. У насекомых есть твердый внешний скелет, сделанный из хитина, типа полисахарида.

    Как показано на рисунке 4, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде вытянутых длинных цепей.Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.

    Углеводы выполняют другие функции у разных животных. У членистоногих, таких как насекомые, пауки и крабы, есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела. Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, азотистого углевода. Он состоит из повторяющихся единиц модифицированного сахара, содержащего азот.

    Зарегистрированный диетолог

    Рисунок 6.Зарегистрированный диетолог (RDN) Шеф-повар Бренда Томпсон работает с персоналом общественного питания, чтобы собрать свой рецепт буррито на завтрак во время разработанного шеф-поваром школьного вкусового тестирования в Айдахо. Благодаря гранту Министерства сельского хозяйства США (USDA) Team Nutrition шеф-повар RDN Бренда Томпсон разработала рецепты для поваренной книги Chef Designed School Lunch.

    Ожирение является проблемой здравоохранения во всем мире, и многие болезни, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения.Это одна из причин, почему к зарегистрированным диетологам все чаще обращаются за советом. Зарегистрированные диетологи помогают планировать программы питания и питания для людей в различных условиях. Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для профилактики и лечения заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом контролировать уровень сахара в крови, употребляя в пищу правильные типы и количества углеводов. Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных клиниках.

    Чтобы стать дипломированным диетологом, нужно получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, дипломированные диетологи должны пройти программу стажировки под руководством и сдать национальный экзамен. Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в химии и функциях пищи (белков, углеводов и жиров).

    Вкратце: структура и функции углеводов

    Углеводы — это группа макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки и обеспечивают структурную поддержку растительным клеткам, грибам и всем членистоногим, включая омаров, крабов, креветок, насекомых и пауков. Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в молекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате реакций дегидратации, образуя дисахариды и полисахариды с удалением молекулы воды для каждой образованной связи.Глюкоза, галактоза и фруктоза являются обычными моносахаридами, тогда как общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются формами хранения глюкозы в растениях и животных соответственно. Длинные полисахаридные цепи могут быть разветвленными или неразветвленными. Целлюлоза является примером неразветвленного полисахарида, тогда как амилопектин, составляющий крахмал, представляет собой сильно разветвленную молекулу. Хранение глюкозы в виде полимеров, таких как крахмал или гликоген, делает ее немного менее доступной для метаболизма; однако это предотвращает его утечку из клетки или создание высокого осмотического давления, которое могло бы вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.

    Внесите свой вклад!

    У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

    Улучшить страницуПодробнее

    Какова функция моносахарида в биологии? | Education

    Моносахарид, который чаще всего называют простым сахаром, представляет собой простейшую форму углеводов. Все моносахариды имеют одинаковую базовую структуру, обозначаемую химической формулой (Ch3O) n, в которой «n» обозначает количество атомов углерода. Эти молекулы, как правило, имеют изомеры, то есть имеют одинаковую формулу, но разные структуры.Эти разнообразные структуры выполняют множество биологических функций в живых клетках, будь то одноклеточные бактерии или многоклеточные растения и животные.

    Биологические формы моносахаридов

    Моносахариды характеризуются количеством атомов углерода, содержащихся в их молекулах. Моносахариды с формулой C6h22O6 включают глюкозу, галактозу и фруктозу, которые являются сахарами, используемыми организмами для получения энергии. Ксилоза — это пятиуглеродный моносахарид, называемый пентозой, который содержится в клетках растений; этот моносахарид соединяется с ксиланом с образованием древесных материалов, например тех, из которых состоят деревья.Точно так же арабиноза содержится в хвойных деревьях. Рибоза и дезоксирибоза являются компонентами рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот, широко известных как РНК и ДНК.

    Топливо для метаболизма

    Одной из основных функций моносахарида является его использование для получения энергии в живом организме. Глюкоза — это широко известный углевод, который метаболизируется в клетках для создания топлива. В присутствии кислорода глюкоза распадается на углекислый газ и воду, и в качестве побочного продукта выделяется энергия.Глюкоза является продуктом фотосинтеза, и растения получают энергию из глюкозы посредством дыхания. Люди получают глюкозу из пищи, и организм превращает этот моносахарид в энергию.

    Строительные блоки

    Моносахариды также являются основой для более сложных углеводов или служат компонентами аминокислот. Моносахариды рибозы и дезоксирибозы являются жизненно важными элементами РНК и ДНК, которые являются строительными блоками жизни. В то время как моносахариды не могут быть разбиты на более мелкие сахара, дисахариды и полисахариды расщепляются на моносахариды в таких процессах, как пищеварение.Например, дисахарид лактоза разлагается на моносахариды, которые могут всасываться в человеческий организм.

    Производные моносахаридов

    Производные моносахаридов встречаются в природе. Одним из примеров производного моносахарида является витамин С, также называемый аскорбиновой кислотой, который получают из глюкозы. Заменители сахара, такие как сорбит и маннит, используются в качестве подсластителей, и они естественным образом образуются в растениях и ягодах из моносахаридов, таких как глюкоза и манноза.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *