Підручник Біологія 9 клас - В. І. Соболь - Абетка 2017

Тема 1. ХІМІЧНИЙ СКЛАД КЛІТИНИ ТА БІОЛОГІЧНІ МОЛЕКУЛИ

§ 7. ЛІПІДИ: ВЛАСТИВОСТІ ТА БІОЛОГІЧНА РОЛЬ

Ліпіди, разом із білками й нуклеїновими кислотами, є трьома китами, на яких тримається життя.

Дитяча енциклопедія

Основні поняття й ключові терміни: ЛІПІДИ. Жирні кислоти. Прості ліпіди. Складні ліпіди.

Пригадайте! Що таке гідрофобні й гідрофільні сполуки?

Новини науки

У сучасній біології успішно розвиваються такі галузі науки, як геноміка й протеоміка. Вони вивчають, відповідно, генний і білковий склад різних типів клітин. Останнім часом суттєво зріс науковий інтерес до ліпідів: їх почали досліджувати не лише біохіміки, а й фізіологи, вірусологи, фармакологи, імунологи. Це стало причиною того, що виник новий розділ біохімії - ліпідоміка, що вивчає ліпідний склад клітин, і на дослідження у цьому напрямі виділяються величезні кошти. Яке ж біологічне значення ліпідів, що входять до набору основних «молекул життя»?

Які властивості ліпідів визначають їхнє значення?

Ліпіди - це дуже різноманітна за хімічним складом група органічних речовин живого. Молекули ліпідів можуть містити залишки спиртів, жирних кислот, сульфатної кислоти, вуглеводів, білків та ін.

Властивості багатьох ліпідів значною мірою визначаються жирними кислотами. Жирні кислоти - це група малих молекул, що за хімічною природою є одноосновними карбоновими кислотами. Загальна формулою жирних кислот - СН3(СН2)n СООН. Їхні молекули мають дві різні частини: довгий карбоновий ланцюг і карбоксильну групу (іл. 11). Гідрофобний ланцюг жирних кислот малоактивний, з водою не взаємодіє, і тому вся їхня хімічна активність зумовлена гідрофільною карбоксильною групою. Завдяки таким особливостям жирні кислоти та їхні похідні у воді утворюють поверхневі плівки, краплини, невеликі кулясті міцели та ін. (іл. 12). Ці комплекси мають величезне значення для організмів, оскільки беруть участь у побудові клітинних мембран, утворюють запасливі включення, забезпечують засвоєння жиророзчинних вітамінів, сприяють травленню жирів тощо.

Іл. 11. Пальмітинова кислота: хімічний склад та будова молекули

Іл. 12. Фосфоліпідні утвори: 1 - ліпосома; 2 - міцела; 3 - біліпідний шар

Іл. 13. Будова молекули фосфоліпіду

На сьогодні відомо понад 800 природних жирних кислот, проте значного поширення у живій природі набули близько 20. Найбільш відомими є пальмітинова - СН3(СН2)14СООН (див. іл. 11), стеаринова - СН3(СН2)16СООН, олеїнова - СН3(СН2)7СН=СН (СН2)7СООН та ін. Вони можуть бути насиченими (не мають подвійних зв’язків) і ненасиченими (з подвійними зв’язками).

Жирні кислоти беруть участь в хімічних реакціях утворення ліпідів як реагенти і не є мономерами, тому ліпіди - це неполімерні сполуки. Більшість ліпідів (воски, жири) характеризуються нерозчинністю у воді (гідрофобністю) та розчинністю у неполярних розчинниках: естері, ацетоні, хлороформі, бензені та ін. Такі властивості зумовлені відсутністю полярних груп у їхніх молекулах.

Інші групи ліпідів (фосфоліпіди, гліколіпіди) проявляють подвійні амфіфільні властивості, тому що містять полярні (гідрофільні головки ортофосфатної кислоти чи спирту) і неполярні (ланцюжок жирної кислоти) групи (іл. 13).

Усі ліпіди в організмі піддаються гідролізу під дією специфічних ферментів - ліпаз з утворенням жирних кислот.

Отже, ЛІПІДИ (від грец. ліпос - жир) - це різноманітні за хімічним складом органічні сполуки живого, спільною ознакою яких є їхня неполярність, через що вони розчиняються лише в неполярних рідинах.

Як класифікують ліпіди?

Існує декілька класифікацій ліпідів, серед яких можна виокремити класифікації за біологічними функціями (резервні та структурні ліпіди), властивостями (полярні та неполярні ліпіди) і класифікація за структурними особливостями, що є найбільш вживаною. Згідно з нею всі ліпіди поділяються на прості та складні.

Прості ліпіди є похідними жирних кислот і спиртів. Найвідомішими з них є воски й жири. Воски - це гідрофобні сполуки, в утворенні яких беруть участь жирні кислоти й одноатомні спирти. Їх поділяють на тваринні воски (наприклад, спермацет, ланолін, бджолиний віск, китайський віск) та рослинні воски (наприклад, кутин, суберин). Ці речовини утворюють захисну кутикулу на листках й плодах, вкривають хітинову оболонку комах й павуків, використовуються для побудови сотів бджолами, збільшують плавучість китів та ін. (іл. 14). Жири - це гідрофобні сполуки, в утворенні яких беруть участь жирні кислоти й триатомний спирт гліцерол. За походженням жири поділяють на рослинні (соняшникова, трояндова олії, масло какао) й тваринні (китовий жир, свинячий жир, риб’ячий жир). Вони можуть бути рідкими (містять ненасичені жирні кислоти) й твердими (мають насичені жирні кислоти).

Основна функція жирів - енергетична.

Іл. 14. Спермацетовий орган у голові кашалота

Складні ліпіди окрім ліпідної частини містять й інші речовини. У ліпопротеїдів такими сполуками є білки, у фосфоліпідів - залишок ортофосфатної кислоти, у гліколіпідів - вуглеводи. Ці сполуки виконують здебільшого структурну функцію.

До ліпідів відносять й жироподібні сполуки (ліпоїди), що є їхніми попередниками або похідними. Більшість із них здійснюють в організмі регуляторну функцію. Прикладом подібних речовин є стероїди - гідрофобні сполуки, що виявляють високу біологічну активність. До стероїдів належать холестерин, жовчні кислоти. Стероїдну природу мають й статеві гормони та гормони надниркових залоз (кортикостероїди). До жироподібних сполук належать жиророзчинні вітаміни А, D, Е і K.

Отже, класифікувати ліпіди дуже важко через їхню величезну хімічну різноманітність, але найчастіше їх поділяють за хімічним складом на прості й складні ліпіди.

Яка біологічна роль ліпідів?

Функції ліпідів в організмі тісно пов’язані з їхніми властивостями й особливостями будови. До основних функцій, що ілюструють значення ліпідів, належать такі:

■ будівельна, або структурна (фосфоліпіди й холестерин беруть участь у побудові біліпідного шару клітинних мембран);

■ енергетична (під час розщеплення 1 г жирів вивільняється 38,9 кДж енергії, тобто удвічі більше, ніж під час окиснення білків і вуглеводів);

■ запаслива (у рослин відкладаються про запас олії, у тварин - жири; крім того, надлишок вуглеводів й білків може перетворюватися на жири івідкладатися про запас);

■ теплоізоляційна (завдяки низькій теплопровідності жири, накопичуючись в підшкірній клітковині, запобігають втратам теплоти);

■ водоутворювальна (під час окиснення 1 г жирів утворюється 1,1 г метаболічної води, яка дуже важлива для мешканців пустелі, тварин, якізападають у сплячку);

■ регуляторна (статеві гормони, кортикостероїдні гормони беруть участь в ендокринній регуляції процесів життєдіяльності організмів);

■ захисна (воски захищають органи рослин від втрат води, жири навколо внутрішніх органів в організмі тварин - від механічних упливів, вітамін Fчинить антиалергічну й протизапальну дію в організмі людини);

■ сигнальна (гліколіпіди в складі мембран здійснюють сприйняття подразнень);

■ антиоксидантна (вітаміни А і Е - речовини, що захищають клітини від небезпечних для процесів життєдіяльності вільних радикалів);

■ травна (жовчні кислоти, фосфоліпіди, холестерол беруть участь в емульгації жирів та їх усмоктуванні. Окрім того, жири є розчинниками для вітамінів А, D, Е, K, і їх наявність у складі їжі суттєво впливає на засвоєння цих вітамінів організмом).

Отже, біологічні функції ліпідів є такими ж різноманітними, як і самі ліпіди.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на зіставлення

Установіть відповідність між запропонованими назвами ліпідів і визначеннями та отримайте назву методу вилучення речовин із суміші за допомогою певного розчинника.

Назви ліпідів: 1 - ланолін; 2 - спермацет; 3 - фосфоліпіди; 4 - жирні кислоти; 5 - жовчні кислоти; 6 - тестостерон; 7 - «вітамін F»; 8 - кутин; 9 - вітамін D; 10 - холестерин.

Визначення: А - стероїдний чоловічий статевий гормон; Е - вовняний віск, що одержують при промиванні овечої вовни; І - жиророзчинний вітамін, що регулює обмін Кальцію; К1 - тваринний віск деяких китоподібних; К2 - жиророзчинний вітамін як комплекс незамінних жирних кислот; С - складні ліпіди, що є основними компонентами клітинних мембран; Т - основні компоненти молекул ліпідів; Р - стероїдні сполуки, що здійснюють емульгацію жирів у травленні; Ц - рослинний віск, що утворює кутикулу листків; Я - стероїдна сполука, що відкладається в стінці кровоносних судин при атеросклерозі.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Завдання на формування дослідницьких умінь

Проведіть запропоновані досліди, опишіть результати.

Дослід 1. У тарілку з молоком насипте невелику кількість декількох різних за кольором харчових барвників. Що відбувається? Через деякий час кінчик ватної палички змочіть медичним спиртом (засобом для миття посуду) і опустіть у центр тарілки. Що спостерігаєте?

Дослід 2. У три пробірки помістіть по 1 мл олії. У першу пробірку добавте 5 мл води, у другу - 5 мл спирту, у третю - 5 мл медичного ефіру чи спирту (можна придбати в аптеці). Вміст усіх трьох пробірок енергійно струсіть. Що спостерігаєте?

СТАВЛЕННЯ

Наведіть приклади продуктів, що містять ліпіди. Вкажіть їхнє значення та зробіть висновок про необхідність вживання людиною таких продуктів.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1 - 6

1. Що таке ліпіди? 2. Що таке жирні кислоти? 3. Наведіть приклади простих ліпідів. 4. Наведіть приклади складних ліпідів. 5. Назвіть основні функції ліпідів. 6. Поясніть структурну й енергетичну функції ліпідів.

7 - 9

7. Які особливості будови та властивості ліпідів визначають їхнє значення? 8. Як класифікують ліпіди? 9. Яка біологічна роль ліпідів?

10 - 12

10. Обґрунтуйте необхідність вживання людиною харчових продуктів, що містять ліпіди.



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити