g9b-1.2· Глава 1: Химический состав живых организмов· ~13 мин

Органические соединения: углеводы, липиды, белки

Биополимеры; строение, свойства и функции белков.

Основные органические вещества живых организмов основаны на углеродном скелете и делятся на три крупных класса. Углеводы (C, H, O) бывают моносахаридами (глюкоза C₆H₁₂O₆, фруктоза), дисахаридами (сахароза) и полисахаридами (крахмал, гликоген — запасающая функция; целлюлоза, хитин — опорно-структурная функция); наряду с тем, что их основная роль — быть источником энергии, они также образуют строительный материал. Липиды (жиры) не растворяются в воде, при окислении 1 г жира выделяется больше всего энергии — 38,9 кДж; фосфолипиды образуют двойной слой клеточной мембраны, а нейтральные жиры выполняют роль теплоизоляции в подкожной ткани. Белки — это биополимеры, построенные из 20 видов аминокислот посредством пептидной связи; уровни их структуры: I — последовательность аминокислот, II — спиральная (α-спираль) или складчатая (β-слой) форма, III — пространственная (глобулярная) структура белка, IV — соединение нескольких полипептидных цепей. По функциям белки могут быть ферментативными (катализаторы), структурными, транспортными, защитными, двигательными и энергетическими.

📌Пример

Например, гемоглобин, переносящий кислород в крови, — транспортный белок, а антитела выполняют защитную функцию.

Графики

Органические соединения: углеводы (моносахарид), липиды (глицерин + жирная кислота) и белки (аминокислота)
Органические соединения: углеводы (моносахарид), липиды (глицерин + жирная кислота) и белки (аминокислота)

Ключевые термины

Биополимеры — Крупномолекулярные органические вещества, образующиеся в живых организмах в результате соединения большого числа одинаковых или схожих мономеров (аминокислот, моносахаридов).
Моносахариды — Простейшая форма углеводов; одиночные молекулы сахара, не подвергающиеся гидролизу (например, глюкоза, фруктоза).
Дисахариды — Углеводы, образующиеся в результате соединения двух молекул моносахаридов (например, сахароза).
Полисахариды — Сложные углеводы, состоящие из большого числа остатков моносахаридов; крахмал и гликоген выполняют резервную функцию, а целлюлоза и хитин — опорно-структурную.
Пептидная связь — Ковалентная связь, возникающая между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой аминокислоты; составляет основу молекулы белка.
Денатурация — Нарушение второго, третьего и четвёртого уровней структуры белка под воздействием высокой температуры, сильной кислоты, щёлочи или ионов тяжёлых металлов; первый уровень (последовательность аминокислот) сохраняется.
Уровни структуры белков
УровеньОписаниеПример
I структураПоследовательность расположения аминокислот вдоль цепи; соединены пептидными связями.Аминокислотная последовательность любой полипептидной цепи
II структураПринятие полипептидной цепью формы спирали (альфа-спираль) или складчатого слоя (бета-лист); удерживается водородными связями.Бета-лист в белке шёлка, альфа-спираль в кератине
III структураСворачивание белка в пространстве с образованием компактной глобулы (шара); стабилизируется различными связями.Гемоглобин, ферменты
IV структураОбъединение нескольких независимых полипептидных цепей (субъединиц) с образованием единого функционального белкового комплекса.Гемоглобин (состоит из четырёх субъединиц)

Четыре уровня структуры белков: каждый уровень строится на предыдущем и определяет функцию молекулы.

✎Денатурация белка — варка яйца
  1. 1Исходное состояние: Сырой яичный белок жидкий и прозрачный; белок альбумин находится в своей естественной третичной структуре — в свёрнутом глобулярном состоянии.
  2. 2Воздействие: При нагревании яйца (высокая температура) разрушаются слабые связи, удерживающие второй и третий уровни структуры белка альбумина.
  3. 3Результат: Белок разворачивается, теряет глобулярную форму, превращается в белую твёрдую массу — происходит денатурация. Однако первичная структура (последовательность аминокислот) остаётся нетронутой.
  4. 4Значение: Этот процесс необратим: охлаждением варёного яйца невозможно вернуть его в жидкое состояние. Денатурация — это не полное расщепление: аминокислоты не отделяются.
🚫Частая ошибка

Ошибка: Учащиеся часто путают денатурацию с полным расщеплением белка. При денатурации нарушаются ТОЛЬКО второй, третий и четвёртый уровни структуры; первичная структура (последовательность аминокислот) сохраняется. Полное расщепление (гидролиз) — это разрыв всех пептидных связей и высвобождение свободных аминокислот.

💡Заметка

Запомни: при окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии — это примерно в 2,2 раза больше, чем из углеводов. Фосфолипиды образуют двойной липидный слой клеточной мембраны, а нейтральные жиры выполняют функцию теплоизоляции в подкожной клетчатке.

Правила

  1. 1Углеводы классифицируются как моносахариды (глюкоза, фруктоза), дисахариды (сахароза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин).
  2. 2Липиды не растворяются в воде; при окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии — это в 2,2 раза больше, чем у углеводов.
  3. 3Фосфолипиды образуют двойной липидный слой клеточной мембраны; нейтральные жиры выполняют функцию теплоизоляции и запасного источника энергии.
  4. 4У белков есть четыре уровня структуры: I — последовательность аминокислот, II — спираль/складка, III — пространственная (глобулярная) структура, IV — соединение субъединиц.
  5. 5При денатурации высокая температура, сильная кислота/щёлочь или ионы тяжёлых металлов нарушают со второго по четвёртый уровни структуры белка, однако I уровень (последовательность аминокислот) сохраняется; это не является полным разложением.

Тренировка

10 лёгких · 10 средних · 10 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

ЛёгкийСреднийСложныйМикс