Лекция по общей биологии

Тема: Полисахариды, их строение, свойства. Разнообразие и роль Лекция № 4 углеводов. Базовые понятия и термины: моносахариды, олигосахариды, полисахариды, запасная   функция,   структурная   функция,   целлюлоза,   крахмал,   гликоген, хитин. План лекции: 1.Углеводы,   их   строение,   классификация.   Моносахариды:   малые органические молекулы. 2.Основные функции моносахаридов. 3.Характеристика полисахаридов и олигосахаридов. Содержание лекции: 1.Углеводы, их строение, классификация. Моносахариды: малые органические молекулы. Название  «углеводы»  отражает   тот   факт,   водород   и   кислород присутствуют в этих соединениях, как правило, в том же соотношении, что и в молекуле воды.  Углеводы  ­ органические соединения, состоящие из атомов C, H, O. Углеводы являются или альдегидами, или кетонами, и в их молекулах всегда есть несколько гидроксильных групп.     Свойства   углеводов   зависит   от   функциональных   групп,   входящих   в   их состав.       Углеводы делятся (по количеству структурных единиц) на: простые сахара, дисахариды; полисахариды.       Углеводы по количеству атомов углерода: триозы, тетрозы, пентозы и т.д.       Содержание углеводов в различных клетках:  олигосахариды:   моносахариды  (мономеры) У растений ­ 80­90% всей массы. У животных ­2 % массы тела. В клетках листьев, семян, плодов ­ до 70%. В клубнях картофеля ­ до 90%. В клетках печени и мышц ­5%. Моносахариды,  или   простые  сахара,  являются   органическими соединениями   с   общей   формулой  (СН20)n.  У   моносахаридов  n  может принимать   значения   от   трех   до   семи.   Все   они   имеют   в   своем   составе гидроксильные группы, поэтому хорошо растворяются в воде. По количеству атомов углерода в молекуле моносахариды делятся на пять групп ­ триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы.              2.  Основные функции моносахаридов: Моносахариды                  Функции  Триозы (С3Н6О3) Тетрозы  Пентозы  Играют   важную   роль   промежуточных   продуктов   в   процессах   дыхания   и фотосинтеза  В   живых   организмах   случаются   редко,   преимущественно   у   некоторых прокариот Входят в состав НК, принимают участие в синтезе некоторых коферментов, полисахаридов   и   макроэнергетических   соединений   (АМФ,   АТФ,   тд),   в процессе фотосинтеза Гексозы  Являются источником энергии, которая освобождается во время реакций окисления в процессе дыхания, входят в состав олиго­ и полисахарид. Гептозы  У растений сем.Толстянковых    Разделение   на 3. Характеристика полисахаридов и олигосахаридов.  олигосахариды   и   полисахариды  является количественным.   Обе   группы   углеводов   образуются   путем   объединения молекул моносахаридов в полимерные структуры. Если количество молекул моносахаридов   в   полимере   является   небольшой,   то   его   относят   к олигосахаридам.   Если   же   количество   молекул   моносахаридов   в   составе полимера   достигает   сотен   и  тысяч,  то   его  называют   полисахаридом.  Чаще всего   в   живых   организмах   встречаются   дисахариды   (образуются  из   двух молекул   моносахаридов),   трисахариды   (состоят   из   трех   молекул моносахаридов)   и   полисахариды   (состоят   из   нескольких   тысяч   молекул моносахаридов). Кроме того, способность моносахаридов образовывать как линейные, так и разветвлённые   молекулы   приводит   к   тому,   что   один   моносахариды   может образовать несколько различных полисахаридов, и эти полисахариды могут довольно сильно отличаться по своим свойствам.  моносахариды олигосахариды полисахариды простые   углеводы,   в зависимости   от   числа углерода атомов подразделяются на     углеводы, в образующиеся результате реакции   конденсации   между   это   углеводы,   образующиеся   в результате реакции поликонденсации множества (несколько   десятков   и   более) триозы (3), тетрозы (4), пентозы (5), гексозы (6) и гептозы (7 атомов). несколькими   (от   двух до десяти) молекулами моносахаридов молекул моносахаридов свой ства легко   растворяются   в воде,   кристаллизуются, имеют   сладкий   вкус, могут быть представлены   в   форме α ­ или  ­изомеров. β   Пред стави тели   1.Рибоза и дезоксирибоза относят ся   к   группе   пентоз, входят в состав РНК и ДНК.   2.Глюкоза,   или   виноградный сахар (С6Н12О6), относится   к   группе может гексоз, ­α существовать в виде  глюкозы или  ­глюкозы β     или 3.Фруктоза, сахар, фруктовый   относится   к   группе гексоз,   слаще   глюкозы, в   свободном   виде содержится   в   меде (более 50%) и фруктах   растворяются   в   воде, кристаллизуются, сладкий вкус уменьшается   по   мере увеличения числа остатков моносахаридов       или 1.Сахароза, тростниковый,   или свекловичный   сахар, — дисахарид, состоящий   из   остатков глюкозы   и   фруктозы. Содержится   в   тканях растений.   Является продуктом   питания (бытовое название — сахар).     2.Мальтоза, или солодовый   сахар,   — дисахарид,   состоящий из   двух   остатков глюкозы.   Присутствует в прорастающих семенах злаков.     3.Лактоза, или молочный   сахар,   — дисахарид,   состоящий из   остатков   глюкозы   и галактозы. Присутствует в молоке всех   млекопитающих (2–8,5%). не   растворяются   или   плохо растворяются   в   воде,   не  образуют ясно   оформленных   кристаллов,   не имеют сладкого вкуса. 1.Крахмал (С6Н10О5)n —   полимер, ­α мономером   которого   является   глюкоза.   Крахмал   —   основной резервный   углевод   растений, является   одним   из   продуктов фотосинтеза,   накапливается   в семенах,   корневищах, луковицах. Содержание крахмала в зерновках риса — до 86%, пшеницы — до 75%, кукурузы — до 72%, в клубнях картофеля — до 25%.     клубнях, 2.Гликоген (С6Н10О5)n —   полимер, мономером   которого   также α является   ­глюкоза.   Гликоген   — основной   резервный   углевод животных,   в   частности,   человека. Накапливается печени (содержание — до 20%) и мышцах (до   4%),   является   источником глюкозы. в     3.Целлюлоза (С6Н10О5)n —   мономером   которого полимер, β является   ­глюкоза.   Полимерные цепочки   Основной   структурный полисахарид   клеточных   стенок растений. Содержание целлюлозы в древесине   —   до   50%,   в   волокнах семян   хлопчатника   —   до   98%. Целлюлоза не  4.Инулин —   полимер,   мономером которого   является   фруктоза. Резервный   углевод   растений семейства Сложноцветные. 5.Гликолипиды —   комплексные вещества, в результате соединения углеводов и липидов. образующиеся     6.Гликопротеины —   комплексные вещества, в результате соединения углеводов и белков. образующиеся     Название  вещества Сахароза  Лактоза    Мальтоза Трегалоза Раффиноза Инулин Крахмал Гликоген Целлюлоза  Особенности строения Функции Дисахарид, состоит из остатков  2 молекул — глюкозы и  фруктозы Дисахарид, состоит из остатков  2 молекул­ глюкозы и галактозы Дисахарид, состоит из 2 молекул глюкозы Дисахарид, состоящий из  остатков двух молекул  глюкозы, но за другой способ  их соединения, отличается по  свойствам от мальтозы Трисахарид, состоящий из  остатков трех молекул ­  глюкозы, фруктозы и галактозы Полисахарид, состоящий из  остатков фруктозы Полисахарид, состоящий из  остатков глюкозы. Состоит из  полимерных молекул двух  типов ­ линейной амилозы  (приблизительно на 25%) и  разветвленного амилопектина  (примерно на 75%) Полисахарид, состоящий из  остатков глюкозы. Имеет  сильно разветвленные молекулы Полисахарид, состоящий из  остатков глюкозы. В отличие от  крахмала и гликогена молекулы  Очень распространённое вещество,  В большом количестве содержатся в молоке  млекопитов, могут входить в состав  гликолипидов. Основной структурный компонентный  элемент ряда полисахаридов (например,  крахмала и гликогена). содержатся в  проросших семенах злаковых. Главный углевод гемолимфы многих видов  насекомых. встречается в клетках ряда  водорослей, грибов и высших растений Один из основных         Запасающий  углевод растений. В большом  количестве это вещество содержат  сахарная свекла и сахарный тростник  Запасающий полисахарид растений,  откладывается в подземных органах  представителей семьи Астровые и  некоторых других семей                                   Основной резервный углевод большинства  растений  Основной резервный углевод большинства  животных и грибов Основной структурный полисахарид  клеточных стенок растений и покровных  структур некоторых животных (например, Хитин целлюлозы образованы другим  оптическим изомером глюкозы Полисахарид, состоящий из  остатков М­ацетил­Б­глюкоза­ амина асцидий) Основной структурный полисахарид  клеточных стенок большинства грибов,  основание наружного скелета членистоногих Все   эти   вещества,   образованные   остатками   глюкозы.   Однако   их пространственное   строение   различно.   Молекулы   гликогена   являются компактными сильно разветвленными структурами. Они не образуют прочных структур,   но   имеют   большое   количество   «конечных»   молекул   глюкозы, которые расположены на кончиках. Ферменты животных если нужна энергия, начинают отрывать для использования именно «конечные» молекулы. Концов же   в   гликогене   много,   и,   соответственно,   мобилизация   энергетических ресурсов   происходит   очень   быстро.  А   для   животных   это   имеет   решающее значение, потому что их быстрые движения в трудном положении потребуют именно быстрой мобилизации энергетических резервов.  Для растений проблема быстрой мобилизации ресурсов является менее актуальной. А вот хранить линейные молекулы можно в более компактных структурах. Крахмал их вполне удовлетворяет. А целлюлоза вообще в первую очередь   играет   роль   структурной   вещества,   ее   линейные   и   очень   длинные молекулы   без   разветвлений   позволяют   создавать   чрезвычайно   прочные   и эффективные   клеточные   стенки.   К   тому   же   расщеплять   эти   молекулы, созданные из другого оптического изомера глюкозы, ферменты животных не могут.   Для   того   чтобы   процессы   пищеварения   растительной   массы происходили   более   или   менее   эффективно,   животным   приходится использовать Прокариотические кишечные симбионты. Функции углеводов Функция Примеры и пояснения Энергетическая Основной   источник   энергии   для   всех   видов   работ, происходящих   в   клетках.   При   расщеплении   1   г   углеводов выделяется 17,6 кДж. Структурная Запасающая Защитная Из целлюлозы состоит клеточная стенка растений, из муреина — клеточная стенка бактерий, из хитина — клеточная стенка грибов и покровы членистоногих. Резервным углеводом у животных и грибов является гликоген, у растений — крахмал, инулин. Слизи   предохраняют   кишечник,   бронхи   от   механических повреждений.   Гепарин   предотвращает   свертывание   крови   у животных и человека. Контроль знаний и умений:   Дать ответы на вопросы: 1.Какие функции выполняет лактоза? 2.Из каких моносахаридов состоит раффиноза? 3.Живые организмы используют хитин? 4.Какие особенности строения гликогена позволяют ему эффективно  выполнять свою функцию? 5.Как   особенности   строения   целлюлозы   позволяют   ей   эффективно выполнять? Домашнее   задание:  проработать  Л   1.   стр.21­24,   пересказ   конспекта лекции, выучить термины.