ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 10 клас

§ 21. Вуглеводи, ліпіди: огляд будови й біологічної ролі

Пригадайте!

Що таке органічні речовини?

Органічні речовини — це хімічні сполуки, до складу яких входять атоми Карбону, з’єднані ковалентним зв’язком з атомами Гідрогену (С-Н зв’язки). Ці сполуки зустрічаються в багатьох природних формах [1], у тому числі в клітинах живих організмів, таких як рослини та тварини. Вони також виробляються синтетичним шляхом у лабораторіях і використовуються в широкому діапазоні продуктів, таких як паливо, пластмаси, ліки та інші промислові продукти. Органічні речовини можуть складатися з простих молекул або складних полімерів.

Вступна вправа

Перед вами структурні формули аланіну, рибози, жиру й аденілового нуклеотиду. Яка із цих формул ілюструє групу вуглеводів? Поясніть свій вибір.

Структурною формулою, яка ілюструє групу вуглеводів, є формула рибози. Рибоза - це цукор з п'ятьма атомами вуглецю, який є важливим компонентом багатьох вуглеводів, таких як ДНК і РНК, а також рибофлавіну. Інші структурні формули (аланін, жир і аденіловий нуклеотид) містять молекули, які не є вуглеводами.

ДІЯЛЬНІСТЬ

За допомогою таблиці порівняйте вуглеводи й ліпіди. Зробіть висновок про енергетичне й пластичне значення вуглеводів й ліпідів у метаболізмі.

З таблиці видно, що вуглеводи мають вищу енергетичну цінність порівняно з ліпідами, оскільки вуглеводи містять 4 калорії на грам порівняно з лише 9 калоріями на грам ліпідів. Крім того, вуглеводи є основним джерелом енергії для метаболізму, тоді як ліпіди є джерелом енергії під час дефіциту їжі. Що стосується пластичної цінності, то вуглеводи служать основним джерелом структурних компонентів для клітин, тоді як ліпіди використовуються для накопичення енергії та ізоляції. Тому в обміні речовин вуглеводи мають вищу енергетичну і пластичну цінність порівняно з ліпідами.

Акварель – фарби, що складаються з розтертого пігменту, змішаного з розчином рослинного (вишня, черешня) прозорого водорозчинного клею. Завдяки цьому клею акварель можна розчиняти у воді для нанесення тонких прозорих шарів, що міцно прилипають до паперу. Ця клейка суміш вуглеводів у біології називається «камедь» (гумі). Яке значення цього секрету в обміні речовин рослинних організмів, які його виділяють? Який хімічний склад камеді?

Клейка суміш вуглеводів, що виділяється рослинними організмами, важлива в обміні речовин, оскільки вона допомагає зв’язувати та зберігати енергію. Вуглеводи, що містяться в камеді, зазвичай є полісахаридами, такими як целюлоза, крохмаль і пектин, і вони допомагають зберігати енергію у формі глюкози, фруктози та сахарози. Хімічний склад жувальної гумки часто являє собою суміш полімерів, таких як поліетилен, полівінілацетат і полівініллаурат. Ці полімери поєднуються з іншими інгредієнтами, такими як підсолоджувачі, ароматизатори та барвники.

СТАВЛЕННЯ

Ксерофіли – наземні тварини, що пристосувалися до життя в безводних місцевостях (пустелях, напівпустелях, сухих степах). Прикладом таких тварин є одногорбий верблюд, тушканчики, американський кенгуровий пацюк та ін. Одні з них задовольняються лише запасами води, що міститься в їжі, інші успішно використовують метаболічну воду. Який метаболічний процес забезпечує утворення води з жирів? У чому полягають переваги жирів як джерела води перед вуглеводами?

Метаболічна вода утворюється, коли жири метаболізуються в процесі бета-окислення. Це процес, під час якого жирні кислоти розщеплюються на складові частини, а вивільнена енергія перетворюється на АТФ. Перевага жирів як джерела води над вуглеводами полягає в тому, що жири забезпечують більше енергії на грам, ніж вуглеводи, тому вони можуть розщеплюватися швидше та ефективніше для отримання метаболічної води. Крім того, жири є більш ефективним джерелом енергії, ніж вуглеводи, оскільки вони здатні виробляти більше АТФ на грам, ніж вуглеводи.

РЕЗУЛЬТАТ

1. Що таке вуглеводи?

Вуглеводи - це група органічних молекул, що складаються з атомів вуглецю, водню та кисню. Вони є основним джерелом енергії для більшості живих організмів і містяться в різноманітних харчових продуктах, таких як зерно, фрукти, овочі та молочні продукти. Вуглеводи - це або прості цукру, такі як глюкоза і фруктоза, або складні полісахариди, такі як крохмаль і целюлоза. Ці молекули розщеплюються організмом і перетворюються на глюкозу, яка потім використовується для отримання енергії.

2. Назвіть функції вуглеводів в обміні речовин.

Основні функції вуглеводів в метаболізмі — забезпечення енергією, слугування джерелом структурних компонентів для клітин і запасання енергії у вигляді глікогену. Крім того, вуглеводи можуть розщеплюватися на глюкозу, яка може бути використана для синтезу інших молекул, таких як амінокислоти, жирні кислоти та білки.

3. Що таке ліпіди?

Ліпіди - це група молекул, що складається з жирних кислот, гліцерину та інших молекул. Вони містяться в тканинах тварин і рослин і використовуються для зберігання енергії, ізоляції та структурних компонентів клітин. Ліпіди складаються з жирних кислот, які являють собою довгі ланцюги атомів з карбоксильною групою на одному кінці та вуглеводневим хвостом на іншому. Ліпіди нерозчинні у воді, але розчинні в органічних розчинниках. Приклади ліпідів включають тригліцериди, фосфоліпіди та стероїди.

4. Назвіть основні групи ліпідів.

Основними групами ліпідів є тригліцериди, фосфоліпіди та стероїди. Тригліцериди складаються з трьох ланцюгів жирних кислот, приєднаних до молекули гліцерину, і є найпоширенішим типом ліпідів. Фосфоліпіди складаються з двох ланцюгів жирних кислот і фосфатної групи і є важливими компонентами клітинних мембран. Стероїди складаються з чотирьох взаємопов’язаних вуглецевих кілець і використовуються для гормонів та інших молекул.

5. Що таке ієрархія молекулярного рівня організації життя?

Молекулярний рівень організації життя організований у чотири ієрархічні рівні. Найпростішим рівнем є атом, який складається з протонів, нейтронів і електронів. Потім атоми об’єднуються в молекули, які є основними будівельними блоками життя. Потім молекули організовуються в макромолекули, які є великими молекулами, що складаються з менших молекул. Нарешті, макромолекули організовані в макромолекулярні комплекси, які є складними структурами, що складаються з багатьох макромолекул.

6. Назвіть складники молекулярного рівня організації життя.

Компонентами молекулярного рівня організації життя є атоми, молекули, макромолекули, високомолекулярні комплекси. Атоми є основними будівельними блоками життя і складаються з протонів, нейтронів і електронів. Молекули — це комбінації атомів і є основними будівельними блоками життя. Макромолекули — це великі молекули, що складаються з менших молекул, і вони важливі як для структурних, так і для функціональних компонентів клітин. Нарешті, макромолекулярні комплекси - це складні структури, що складаються з багатьох макромолекул і важливі для функціонування клітин.

7. Яке значення вуглеводів для обміну речовин й перетворення енергії?

Вуглеводи є важливим джерелом енергії для метаболізму, і при їх розщепленні в організмі звільняється енергія, яка може бути використана для метаболічних процесів. Розщеплення вуглеводів в організмі також відповідає за виробництво АТФ, який є формою енергії, яка використовується клітинами для здійснення їх метаболічної діяльності. Вуглеводи також відіграють важливу роль у забезпеченні структурних компонентів для клітин і можуть бути розщеплені до глюкози, яка може бути використана для синтезу інших молекул, таких як амінокислоти, жирні кислоти та білки.

8. Які особливості будови й роль ліпідів у метаболізмі?

Ліпіди відіграють важливу роль у метаболізмі, надаючи енергію та допомагаючи накопичувати енергію у формі жиру. Вони також є важливими компонентами клітинних мембран, оскільки ліпідний бішар є основною структурою клітинної мембрани. Ліпіди складаються з жирних кислот, які являють собою довгі ланцюги атомів з карбоксильною групою на одному кінці та вуглеводневим хвостом на іншому. Ліпіди нерозчинні у воді, але розчинні в органічних розчинниках. З точки зору енергії, ліпіди є більш ефективним джерелом, ніж вуглеводи, оскільки вони містять більше енергії на грам. Ліпіди також важливі для виробництва гормонів та інших молекул.

9. У чому суть ієрархії молекулярного рівня організації життя?

Суть ієрархії молекулярного рівня організації життя полягає в тому, що вона організована в чотири ієрархічні рівні. На самому базовому рівні знаходиться атом, який складається з протонів, нейтронів і електронів. Потім атоми об’єднуються в молекули, які є основними будівельними блоками життя. Потім молекули організовуються в макромолекули, які є великими молекулами, що складаються з менших молекул. Нарешті, макромолекули організовані в макромолекулярні комплекси, які є складними структурами, що складаються з багатьох макромолекул. Кожен із цих рівнів організації необхідний для існування та функціонування життя.

10. На конкретному прикладі доведіть твердження про залежність ролі жирів чи вуглеводів від структурних складників.

Приклад залежності ролі жирів або вуглеводів від структурних компонентів можна побачити на клітинних мембранах. Клітинні мембрани складаються з ліпідного подвійного шару, який складається з фосфоліпідів, холестерину та білків. Фосфоліпіди складаються з двох хвостів жирних кислот, які є гідрофобними і тому нерозчинними у воді, і гідрофільної головної групи. Хвости жирних кислот забезпечують структурну цілісність клітинної мембрани, тоді як гідрофільні головні групи забезпечують простір для руху молекул через клітинну мембрану. Таким чином, жири і вуглеводи необхідні для будови клітинних мембран.