Transcription
Биология. 9 класс. Привет! Меня зовут Анастасия Федоренко. Я преподаю биологию – науку, которая поможет вам лучше познать себя и окружающий мир. На прошлом занятии мы говорили о неорганических соединениях, входящих в состав живых организмов. А сейчас время обсудить органические! Узнаем, какие химические соединения делают сладким наш чай, а какие – мёд, зачем организму нужны жиры, как они помогают водоплавающим птицам не мокнуть в воде и узнаем, кто такие биополимеры. Так что вперёд! Вы уже знаете, что органические соединения – это те, которые синтезируются живыми организмами. Напомните мне, пожалуйста, какие химические элементы входят в состав органических соединений, то есть являются элементами-органогенами? А. Железо, Йод, Фтор, Медь; Б. Углерод, Водород, Кислород, Азот; В. Углерод, Кальций, Магний, Хлор; Г. Калий, Натрий, Азот, Водород. Да, это Углерод, Водород, Кислород и Азот. Они образуют органические молекулы – углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты. В течение следующих занятий мы рассмотрим их детально. Углеводы, белки и нуклеиновые кислоты относятся к биополимерам. Кто они такие? Чтобы представить их, обратите внимание на экран. Здесь изображено красивое ожерелье. Оно сделано из большого количества бусин, довольно похожих одна на другую. Каждая бусинка – это мономер. Потому что "моно-" из уже знакомого нам древнегреческого языка – это "один". А когда мы соединяем их в цепочку, где таких бусин много, она становится уже полимером. Потому что "поли-" – это много из того же языка. То есть, полимер – это большое, высокомолекулярное соединение, состоящее из большого количества повторяющихся участков – мономеров. А если такой полимер синтезируется живым организмом, то он имеет название биополимер. В свою очередь, каждый биополимер построен из мономеров. Белки – из аминокислот, нуклеиновые кислоты – из нуклеотидов, а некоторые классы углеводов – из моносахаридов. Куча непонятных названий, скажете вы! Согласна, но поэтому мы с вами и собрались, чтобы разобраться во всём! Сегодня мы больше будем уделять внимание углеводам и липидам. Кстати, вы заметили, что я не называла липиды, когда говорила о биополимерах? Дело в том, что они являются одними из биологических молекул, кто не относится к полимерам. Почему? Они не выполняют главных условий, то есть их молекулы не состоят из повторяющихся участков, мономеров, и имеют недостаточно большую молекулярную массу, то есть не являются высокомолекулярными. Сначала рассмотрим углеводы. Из названия можно понять, что они состоят из атомов Углерода, то есть Карбона, и воды. Хотя их производные могут содержать и другие атомы. Мономерами углеводов являются моносахариды. Думаю, некоторые из них вам знакомы. Например, глюкоза и фруктоза. Глюкоза – это главный источник энергии в клетке. Фруктоза – это так называемый "фруктовый сахар", то есть содержится во фруктах растений, мёде и т.д. Кстати, это самый сладкий углевод. Также к моносахаридам относятся рибоза и дезоксирибоза, которые входят в состав мономеров нуклеиновых кислот – нуклеотидов. Мы рассмотрим их на следующих занятиях. Если углевод состоит из двух до десяти моносахаридов, соединённых между собой, то это олигосахарид. Потому что "олиго-" – это несколько. Наиболее распространёнными среди них являются дисахариды, состоящие всего из двух мономеров. Как видите на фото на экране, глюкоза и фруктоза будто держатся за ручки, создавая новое соединение – сахарозу. Да-да, тот самый сахар, который мы с вами иногда добавляем в чай или кофе. Связь, соединяющая эти моносахариды вместе, называют гликозидной. Её можно легко разорвать, добавив воду. Именно поэтому, если оставить чай с сахаром на столе на полчаса, он станет намного слаще, чем был сразу после приготовления. Дело в том, что со временем связь в молекуле сахарозы расщепляется при участии воды, то есть гидролизуется, и мы получим глюкозу и фруктозу отдельно. А как мы уже знаем, фруктоза намного слаще других углеводов, в том числе и сахарозы. Попробуйте проверить это самостоятельно! Ещё к важным дисахаридам относится лактоза – молочный сахар, содержащийся в молоке млекопитающих. И мальтоза – солодовый сахар, играющий важную роль в приготовлении теста, кваса, пива. Итак, между моно- и олигосахаридами есть общие черты. Они хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус. Но не все углеводы обладают этими свойствами. Есть ещё полисахариды. Мы уже знаем, что "поли-" – это много, поэтому полисахариды состоят более чем из десяти мономеров. Иногда их даже несколько тысяч. Они почти не растворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Среди полисахаридов выделяют те, что в качестве мономеров содержат только глюкозу. Это крахмал, гликоген и целлюлоза. Если они состоят из одной и той же молекулы глюкозы, в чём тогда разница между ними? В её расположении. Дело в том, что конфигурация, то есть расположение составляющих, в соединениях определяется их функцией. Сейчас на экране вы видите изображение всех трёх молекул – гликогена, крахмала и целлюлозы. Гликоген и крахмал имеют разветвлённое строение. Они похожи на кустики, усеянные маленькими веточками. Эти веточки очень легко расщепить и получить свободные молекулы глюкозы, которые станут источником энергии для клетки. Поэтому гликоген и крахмал используют в качестве запасных полисахаридов. Гликоген откладывают животные и грибы, а крахмал – растения. Интересно, что оба эти соединения из-за своего строения дают очень хорошую качественную реакцию с йодом. Крахмал окрашивается в тёмно-синий цвет, как изображено на экране, а гликоген – в тёмно-фиолетовый. Попробуйте проверить это самостоятельно! Молекула целлюлозы, в свою очередь, как видите на фото, вообще не имеет разветвлений. Это и неудивительно, потому что она имеет совершенно другую функцию – структурную. Она является компонентом клеточной стенки растений, которая придаёт клетке прочность и обеспечивает постоянную форму. Поэтому мономеры глюкозы здесь расположены ровными цепочками, как изображено на фото. Клеточные стенки других организмов тоже образованы полисахаридами. У грибов это хитин, а у бактерий – муреин. Животные клетки, как помните, клеточной стенки не имеют. А у некоторых растений, в частности красных водорослей, в состав клеточной стенки входит также полисахарид агароза. Люди научились изготавливать из неё агар-агар, который используется для приготовления различных продуктов и веществ, которые сейчас на экране – зефира, желе и сред для роста бактерий в микробиологии и т.д. Итак, как вы заметили, углеводы выполняют ряд функций в живых организмах. Энергетическую функцию в основном выполняет глюкоза. При расщеплении одного её грамма образуется около семнадцати килоджоулей энергии или четыре килокалории. Запасающую функцию обеспечивают крахмал и гликоген. Структурную – целлюлоза, хитин, муреин и агароза. Также углеводы являются компонентами муцинов, слизи, которая защищает слизистые оболочки пищеварительной системы и дыхательных путей у животных. И входят в состав рецепторов, обеспечивающих восприятие раздражителей клеткой. И это лишь важнейшие из функций углеводов! Ещё одним важным классом биомолекул являются липиды. Как вы уже знаете, они не относятся к биополимерам. Большинство из них являются неполярными, гидрофобными, то есть нерастворимыми в воде веществами. Представители липидов довольно разнообразны по химическому строению. Их разделяют на несколько классов. А именно нейтральные жиры, воски, фосфолипиды, стерины и т.д. Рассмотрим их вместе! Строение нейтрального жира вы сейчас видите на экране. Такой жир имеет "головку" из спирта глицерола, к которой крепятся "три хвостика", образованные остатками высших жирных кислот. Здесь снова строение определяет функции и свойства. Дело в том, что высшие жирные кислоты могут быть ненасыщенными или насыщенными, то есть, как изображено на экране, иметь двойные связи между атомами Углерода или не иметь их вообще. Ненасыщенные жирные кислоты входят в состав масел – жидких жиров, которые обычно содержатся в растительных организмах. Насыщенные, в свою очередь, входят в состав твёрдых жиров. Они обычно есть у животных. Именно они откладываются у нас в подкожной жировой клетчатке. Нейтральные жиры обеспечивают энергетическую функцию. При расщеплении одного грамма жира выделяется около тридцати девяти килоджоулей энергии, то есть девяти килокалорий. Это больше, чем в два раза, чем при расщеплении грамма глюкозы. Почему же тогда жиры являются лишь второстепенным источником энергии? Ответ на этот вопрос вы узнаете на занятиях, которые будут посвящены обмену веществ. Кроме энергии, при расщеплении жира выделяется ещё и достаточное количество воды. Мы называем её эндогенной или метаболической. Именно поэтому в горбе верблюда, который сейчас на экране, содержится не вода, а жир. Также нейтральные жиры защищают животные организмы от механических повреждений и обеспечивают сохранение тепла. Другой класс липидов – воски. Они выполняют в основном защитную функцию. Они покрывают листья, стебли и плоды растений, что препятствует проникновению микроорганизмов и избыточному испарению воды. Пчелиный воск, из которого построены соты, которые сейчас на экране, защищает мёд и личинок пчёл. Водоплавающие птицы имеют копчиковую железу, выделяющую воск, который защищает перья от воды. Кожу млекопитающих также покрывает воск – ланолин. Он увлажняет её, противодействует высыханию и способствует эластичности. В свою очередь, другой класс, фосфолипиды, выполняет очень важную функцию. Они входят в состав клеточных мембран. По своему строению, как изображено на экране, фосфолипиды очень похожи на нейтральные жиры, однако к головке из глицерола присоединяется остаток ортофосфорной кислоты, что делает её полярной, то есть растворимой в воде. Поэтому говорят, что фосфолипиды имеют гидрофильную "головку" и "гидрофобные "хвостики". То есть, являются амфифильными, потому что один их участок растворим в воде, а другой – нет. Ещё одним важным классом липидов являются стерины. Наиболее известный представитель здесь – холестерол. Его строение, изображённое на экране. Оно напоминает соты у пчёл. Холестерол также входит в состав клеточных мембран, стабилизируя их строение. Кроме того, он является предшественником синтеза желчных кислот, участвующих в пищеварении жиров, а также синтеза витамина Д, животных и растительных гормонов. Итак, липиды выполняют ряд функций. Нейтральные жиры обеспечивают энергетическую и терморегулирующую. Воски в основном защитную. Фосфолипиды – барьерную, а стерины – регуляторную. Мы сегодня очень плодотворно поработали и узнали аж слишком много новых слов и терминов. Не забудьте закрепить их конспектом в "дополнительных учебных материалах" и тестовыми заданиями после видео. До новых встреч!