10 класс. Биология. Углеводы и их роль в жизнедеятельности клетки

Комментарии преподавателя

 Вещества, входящие в состав организмов

Все ве­ще­ства, вхо­дя­щие в со­став ор­га­низ­ма, де­лят­ся на два клас­са: ор­га­ни­че­ские и неор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния (см. Рис. 1).Рис. 1. Ве­ще­ства, вхо­дя­щие в со­став ор­га­низ­мов

К неор­га­ни­че­ским со­еди­не­ни­ям от­но­сят­ся вода и ми­не­раль­ные ве­ще­ства.

К ор­га­ни­че­ским со­еди­не­ни­ям от­но­сят­ся:

- малые ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния (мо­но­ме­ры), мо­ле­ку­ляр­ная масса ко­то­рых ко­леб­лет­ся от 100 до 350. На­при­мер: мо­но­са­ха­ри­ды, жир­ные кис­ло­ты, нук­лео­ти­ды. Малые ор­га­ни­че­ские мо­ле­ку­лы при­сут­ству­ют в клет­ке как в сво­бод­ном виде, так и в свя­зан­ном виде, то есть вхо­дят в со­став био­по­ли­ме­ров.

- боль­шие ор­га­ни­че­ские мо­ле­ку­лы (био­по­ли­ме­ры), мо­ле­ку­ляр­ная масса ко­то­рых ко­леб­лет­ся от  до . Это белки, по­ли­са­ха­ри­ды, нук­ле­и­но­вые кис­ло­ты, ли­пи­ды.

 Классификация углеводов

Уг­ле­во­ды – важ­ный класс ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний, ко­то­рый встре­ча­ет­ся по­все­мест­но: в рас­ти­тель­ных ор­га­низ­мах, жи­вот­ных ор­га­низ­мах и мик­ро­ор­га­низ­мах. В рас­ти­тель­ных ор­га­низ­мах на долю уг­ле­во­дов при­хо­дит­ся 80-90 %, в жи­вот­ных ор­га­низ­мах – 1-5 %, в мик­ро­ор­га­низ­мах – 12-30 %.

Рис. 2. Клас­си­фи­ка­ция уг­ле­во­дов

Раз­ли­ча­ют три ос­нов­ных клас­са уг­ле­во­дов: мо­но­са­ха­ри­ды, оли­гос­а­ха­ри­ды и по­ли­са­ха­ри­ды (см. Рис. 2).

 Моносахариды

Бес­цвет­ные, кри­стал­ли­че­ские ве­ще­ства, легко рас­тво­ри­мые в воде и име­ю­щие слад­кий вкус.

Из мо­но­са­ха­ри­дов наи­боль­шее зна­че­ние для живых ор­га­низ­мов имеют:

1. Ри­бо­за (см. Рис. 3). Вхо­дит в со­став нук­ле­и­но­вых кис­лот РНК, АТФ. 

Рис. 3. Ри­бо­за

2. Дез­ок­си­ри­бо­за (см. Рис. 4). Вхо­дит в со­став ДНК. 

Рис. 4. Дез­ок­си­ри­бо­за

3. Глю­ко­за (см. Рис. 5). Один из наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ных при­род­ных са­ха­ров, на­хо­дит­ся как в сво­бод­ном, так и в свя­зан­ном виде. В сво­бод­ном виде быст­ро увле­ка­ет­ся в энер­ге­ти­че­ский ме­та­бо­лизм, то есть слу­жит ос­нов­ным ис­точ­ни­ком энер­гии в клет­ке. Яв­ля­ет­ся мо­но­ме­ром мно­гих оли­гос­а­ха­ри­дов и по­ли­са­ха­ри­дов, на­при­мер крах­ма­ла и трост­ни­ко­во­го са­ха­ра. 

Рис. 5. Глю­ко­за

4. Га­лак­то­за (см. Рис. 6). Вхо­дит в со­став мо­лоч­но­го са­ха­ра – лак­то­зы. 

Рис. 6. Га­лак­то­за

5. Фрук­то­за (см. Рис. 7). Вхо­дит в со­став оли­гос­а­ха­ри­дов, на­при­мер са­ха­ро­зы. В сво­бод­ном виде со­дер­жит­ся в клет­ках рас­те­ний. 

Рис. 7. Фрук­то­за

 Олигосахариды

Са­ха­ро­по­доб­ные ве­ще­ства, ко­то­рые ха­рак­те­ри­зу­ют­ся срав­ни­тель­но неболь­шой мо­ле­ку­ляр­ной мас­сой, хо­ро­шей рас­тво­ри­мо­стью в воде, лег­кой кри­стал­ли­за­ци­ей, слад­ким вку­сом. Ко­ли­че­ство струк­тур­ных еди­ниц, ко­то­рые вхо­дят в со­став оли­гос­а­ха­ри­дов, – от двух до де­ся­ти.

Из оли­гос­а­ха­ри­дов наи­бо­лее ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны ди­са­ха­ри­ды:

1. Са­ха­ро­за (трост­ни­ко­вый сахар) – сахар, ко­то­рый люди упо­треб­ля­ют в по­все­днев­ной жизни (см. Рис. 8). Са­ха­ро­за со­дер­жит­ся в боль­шин­стве рас­те­ний, но осо­бен­но много ее в са­хар­ном трост­ни­ке и са­хар­ной свек­ле. 

Рис. 8. Са­ха­ро­за

2. Лак­то­за (мо­лоч­ный сахар) (см. Рис. 9). Со­дер­жит­ся в мо­ло­ке и мо­лоч­ных про­дук­тах.

Рис. 9. Лак­то­за

3. Маль­то­за (со­ло­до­вый сахар) (см. Рис. 10). В боль­шом ко­ли­че­стве со­дер­жит­ся в про­рос­ших или про­рас­та­ю­щих зер­нах яч­ме­ня, ржи и пше­ни­цы. 

Рис. 10. Маль­то­за

Яв­ля­ют­ся вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ны­ми ве­ще­ства­ми, со­сто­я­щи­ми из остат­ков мо­но­са­ха­ров со сте­пе­нью по­ли­ме­ри­за­ции выше 10. То есть ко­ли­че­ство мо­но­са­ха­рид­ных зве­ньев может со­став­лять до несколь­ких сотен или тысяч.

Из по­ли­са­ха­ри­дов наи­боль­шее зна­че­ние для живых ор­га­низ­мов имеют крах­мал, гли­ко­ген, цел­лю­ло­за, хитин. Эти по­ли­са­ха­ри­ды не слад­кие, не рас­тво­ри­мы или плохо рас­тво­ри­мы в воде, не кри­стал­ли­зу­ют­ся. Они иг­ра­ют роль ре­зер­ва пищи и энер­гии (крах­мал и гли­ко­ген), ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве стро­и­тель­но­го ма­те­ри­а­ла (цел­лю­ло­за, хитин).

1. Крах­мал (см. Рис. 11) – ос­нов­ной по­ли­са­ха­рид в клет­ках рас­те­ний. Он по­стро­ен из остат­ков глю­ко­зы. Ор­га­низм че­ло­ве­ка хо­ро­шо усва­и­ва­ет крах­мал, в со­ста­ве зер­но­вых и кар­то­фе­ля он по­треб­ля­ет­ся в огром­ных ко­ли­че­ствах. 

Рис. 11. Крах­мал

2. Гли­ко­ген (см. Рис. 12) – по­ли­са­ха­рид жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния. По­стро­ен из остат­ков глю­ко­зы. Гли­ко­ген у че­ло­ве­ка на­кап­ли­ва­ет­ся в пе­че­ни и мыш­цах. 

Рис. 12. Гли­ко­ген

3. Цел­лю­ло­за (см. Рис. 13) пред­став­ля­ет собой ли­ней­ный по­ли­са­ха­рид, по­стро­ен­ный из остат­ков глю­ко­зы. Из цел­лю­ло­зы по­стро­е­ны кле­точ­ные стен­ки рас­те­ний, и она вы­пол­ня­ет струк­тур­ную функ­цию. 

Рис. 13. Цел­лю­ло­за

4. Хитин (см. Рис. 14) – это азо­то­со­дер­жа­щий по­ли­са­ха­рид (ами­но­по­ли­са­ха­рид). Хитин яв­ля­ет­ся вто­рым после цел­лю­ло­зы по рас­про­стра­нен­но­сти струк­тур­ным по­ли­са­ха­ри­дом. По хи­ми­че­ско­му стро­е­нию, фи­зи­ко-хи­ми­че­ским свой­ствам и вы­пол­ня­е­мым функ­ци­ям хитин бли­зок к цел­лю­ло­зе. Хитин – это ана­лог цел­лю­ло­зы в жи­вот­ном мире. 

Рис. 14. Хитин (Ис­точ­ник)

 Кленовый сироп

Кле­но­вый сироп (см. Рис. 15) – это скон­цен­три­ро­ван­ный сок са­хар­но­го клена. Пред­став­ля­ет собой рас­твор са­ха­ров, в ко­то­ром пре­об­ла­да­ет са­ха­ро­за (65 %), а в неболь­ших ко­ли­че­ствах со­дер­жит­ся глю­ко­за и фрук­то­за. 

Рис. 15. Кле­но­вый сироп 

Сок со­би­ра­ют из от­вер­стий, про­де­лан­ных в ство­ле де­ре­ва ран­ней вес­ной. Его вы­тес­ня­ет ди­ок­сид уг­ле­ро­да, об­ра­зу­ю­щий­ся в ре­зуль­та­те ряда про­цес­сов ме­та­бо­лиз­ма и вы­де­ля­ю­щий­ся из рас­тво­ра, когда де­ре­во про­гре­ва­ет­ся на ве­сен­нем солн­це. Ко­рич­не­вый цвет кле­но­во­го си­ро­па обу­слав­ли­ва­ет­ся не толь­ко на­ли­чи­ем са­ха­ро­зы, но и на­ли­чи­ем ами­но­кис­лот.

 Лактазная недостаточность

Мно­гие люди, у ко­то­рых по ге­не­ти­че­ским при­чи­нам от­сут­ству­ет фер­мент лак­та­за, не могут усва­и­вать мо­ло­ко, так как они не могут раз­ру­шить лак­то­зу (мо­лоч­ный сахар). В ор­га­низ­ме взрос­ло­го че­ло­ве­ка на­ли­чие этого фер­мен­та – ско­рее ис­клю­че­ние, чем пра­ви­ло. Такой фер­мент ти­пи­чен для жи­те­лей Се­вер­ной Ев­ро­пы, в от­ли­чие от уро­жен­цев Аф­ри­ки и Азии.

При по­па­да­нии лак­то­зы в нераз­ру­шен­ном со­сто­я­нии в тол­стый ки­шеч­ник на нее «на­бра­сы­ва­ют­ся» бак­те­рии, ко­то­рые ис­поль­зу­ют ее в пищу. В ре­зуль­та­те этого в ки­шеч­ни­ке об­ра­зо­вы­ва­ют­ся раз­лич­ные газы, про­ис­хо­дит уве­ли­че­ние дав­ле­ния, и воз­ни­ка­ют ки­шеч­ные рас­строй­ства.

 Особенности целлюлозы

Хотя цел­лю­ло­за, как и крах­мал, яв­ля­ет­ся по­ли­са­ха­ри­дом, че­ло­ве­че­ский ор­га­низм ее усва­и­вать не может, так как в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка от­сут­ству­ет фер­мент цел­лю­ля­за. Этот фер­мент пе­ре­ра­ба­ты­ва­ет цел­лю­ло­зу.

Жвач­ные жи­вот­ные, ко­то­рые по­сто­ян­но ис­поль­зу­ют траву в ка­че­стве пищи, спо­соб­ны пе­ре­ва­ри­вать цел­лю­ло­зу с по­мо­щью раз­лич­ных мик­ро­ор­га­низ­мов, про­жи­ва­ю­щих в же­луд­ке и вы­де­ля­ю­щих цел­лю­ля­зу.

Кро­ли­ки, ко­то­рые пи­та­ют­ся гру­бой рас­ти­тель­ной пищей, изоб­ре­ли спо­соб мно­го­крат­но­го пе­ре­ва­ри­ва­ния цел­лю­ло­зы путем за­гла­ты­ва­ния соб­ствен­ных экс­кре­мен­тов.

 Функции углеводов

1. Энер­ге­ти­че­ская

Уг­ле­во­ды обес­пе­чи­ва­ют до 70 % по­треб­но­сти ор­га­низ­ма в энер­гии. При окис­ле­нии 1 г уг­ле­во­дов вы­де­ля­ет­ся 17,6 кДж энер­гии.

2. За­па­са­ю­щая

Крах­мал и гли­ко­ген яв­ля­ют­ся за­пас­ны­ми по­ли­са­ха­ри­да­ми. Они яв­ля­ют­ся вре­мен­ным хра­ни­ли­щем глю­ко­зы.

3. Струк­тур­ная

Цел­лю­ло­за и ряд дру­гих по­ли­са­ха­ри­дов ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве стро­и­тель­но­го ма­те­ри­а­ла. Цел­лю­ло­за вхо­дит в со­став кле­точ­ных сте­нок рас­те­ний, хитин вхо­дит в со­став кле­точ­ных сте­нок гри­бов, а также ис­поль­зу­ет­ся для по­стро­е­ния на­руж­но­го ске­ле­та у чле­ни­сто­но­гих.

4. За­щит­ная

На­при­мер, ка­ме­ди (смолы, вы­де­ля­ю­щи­е­ся при по­вре­жде­нии ство­лов и веток рас­те­ний), пре­пят­ству­ю­щие про­ник­но­ве­нию в раны бо­лез­не­твор­ных мик­ро­ор­га­низ­мов, яв­ля­ют­ся про­из­вод­ны­ми мо­но­са­ха­ри­дов.

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/10-klass/bosnovy-citologii-b/uglevody-i-ih-rol-v-zhiznedeyatelnosti-kletki?seconds=0&chapter_id=98

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=BKH1Cp41YG0

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=i4U8N1AdEBY

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=IzqEkFyWfm8

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=WexyHCTywaA

источник презентации - http://www.myshared.ru/slide/download/

Файлы