Биология Углеводы
Наиболее распространенной на Земле группой органических соединений являются углеводы, или сахариды. Они входят в состав клеток всех живых организмов.
Углеводы — это соединения углерода, водорода и кислорода, причём на 1 атом кислорода, как правило, приходится 2 атома водорода, иначе говоря, соотношение водорода и кислорода в молекуле углевода равно 2:1, как в воде.
Мономерами сложных углеводов является глюкоза. Несколько остатков простых сахаров могут объединяться между собой и образовывать молекулы сложных углеводов.
Общая формула таких углеводов
Углеводы являются первичным продуктом фотосинтеза. Животные и человек не синтезируют углеводы и получают их с пищей. Поэтому в клетках животных содержание глюкозы невелико — от 1 до 5%, а в растительных клетках может достигать 90%.
По строению молекулы углеводы разделяют на 3 класса:
моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды, или простые сахара – хорошо растворимые в воде бесцветные кристаллы, имеющие ярко выраженный сладкий вкус. Молекулы моносахаридов могут находиться в природе как в свободной форме, так и служить мономерами для более сложные углеводов.
Наиболее важными для организмов являются простые сахара:
-молекулы глюкозы являются мономерами таких полисахаридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза;
-фруктоза, входящая в состав клеток растений;
-галактоза – мономер лактозы, или молочного сахара;
-рибоза, входящая в состав РНК, АТФ, некоторых ферментов и витаминов,
— дезоксирибОза – важный компонент молекул ДНК.
Олигосахариды образованы двумя или несколькими моносахаридами. Большинство из них растворимы в воде и имеют сладкий вкус.
Если сахариды образованы двумя моносахаридами, то их называют дисахариды. Они имеют наиболее широкое распространение. Это сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар) и лактоза (молочный сахар).
Полисахариды — высокомолекулярные соединения, содержат в составе своей молекулы десятки и даже тысячи моносахаридных звеньев. Полисахаридами являются крахмал, гликоген, хитин, целлюлоза и другие. Эти вещества не имеют сладкого вкуса и не растворимы в воде. Сладкий вкус и растворимость понижаются с увеличением числа мономеров в молекуле углевода.
Углеводы входят в состав всех без исключения клеток живых организмов и выполняют в них жизненно важные функции.
Основная функция углеводов – энергетическая. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии, которая расходуется на процессы жизнедеятельности организма.
В отличие от жиров, углеводы окисляются с выделением энергии значительно быстрее. За счет углеводов обеспечивается 56-58% потребности организма в энергии.
Строительная (или структурная) функция заключается в том, что углеводы используются в качестве строительного материала.
Например, целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений и придаёт им прочность.
Хитин укрепляет клеточные стенки грибов и некоторых животных, а членистоногие используют хитин как компонент внешнего скелета.Такие углеводы, как крахмал и гликоген (животный крахмал), могут накапливаться в клетках, а затем использоваться в качестве источника энергии. Таким образом выполняя запасающую функцию.
Углеводы, входящие в состав клеточных мембран, позволяют клеткам одного типа распознавать друг друга, выполняют сигнальную функцию.
Клетки злокачественных опухолей утрачивают способность узнавать друг друга. Выяснение механизмов сигнальной функции клеток может иметь важное значение для разработки лекарств от рака.
Некоторые растения (вишни, сливы) при повреждении веток или стволов выделяют камЕдь – смолы, являющиеся производными углеводов. Камедь препятствует проникновению в рану микроорганизмов. В этом заключается
8. Органические вещества. Углеводы. Белки. Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень
8. Органические вещества. Углеводы. Белки
Вспомните!
Какие вещества называют биологическими полимерами?
Каково значение углеводов в природе?
Назовите известные вам белки. Какие функции они выполняют?
Углеводы (сахара). Это обширная группа природных органических соединений. В животных клетках углеводы составляют не более 5 % сухой массы, а в некоторых растительных (например, клуб ни картофеля) их содержание достигает 90 % сухого остатка.
Углеводы подразделяют на три основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.
Моносахариды рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот (рис. 15). Глюкоза присутствует в клетках всех организмов и является одним из основных источников энергии для животных. Широко распространена в природе фруктоза – фруктовый сахар, который значительно слаще других сахаров. Этот моносахарид придаёт сладкий вкус плодам растений и мёду.
Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение называют дисахаридом. Самый распространённый в природе дисахарид – сахароза, или тростниковый сахар, – состоит из глюкозы и фруктозы (рис. 16). Её получают из сахарного тростника или сахарной свёклы. Именно она и есть тот самый сахар, который мы покупаем в магазине.
Сложные углеводы – полисахариды, состоящие из простых сахаров, выполняют в организме несколько важных функций (рис.
17). Крахмал для растений и гликоген
Рис. 15. Структурные формулы моносахаридов
Рис. 16. Структурная формула сахарозы (дисахарида)
Рис. 17. Строение полисахаридов
Крахмал запасается в растительных клетках в виде так называемых крахмальных зёрен. Больше всего его откладывается в клубнях картофеля и в семенах бобовых и злаков. Гликоген у позвоночных содержится главным образом в клетках печени и мышцах. Крахмал, гликоген и целлюлоза построены из молекул глюкозы.
Целлюлоза и хитин выполняют в организмах структурную и защитную функции. Целлюлоза, или клетчатка, образует стенки растительных клеток. По общей массе она занимает первое место на Земле среди всех органических соединений. По своему строению очень близок к целлюлозе хитин, который составляет основу наружного скелета членистоногих и входит в состав клеточной стенки грибов.
Белки (полипептиды). Одними из наиболее важных органических соединений в живой природе являются белки. В каждой живой клетке присутствует одновременно более тысячи видов белковых молекул. И у каждого белка своя особая, только ему свойственная функция. О первостепенной роли этих сложных веществ догадывались ещё в начале XX в., именно поэтому им дали название протеины (от греч. protos – первый). В различных клетках на долю белков приходится от 50 до 80 % сухой массы.
Строение белков. Длинные белковые цепи построены всего из 20 различных типов аминокислот, имеющих общий план строения, но отличающихся друг от друга по строению радикала (R) (рис. 18). Соединяясь, молекулы аминокислот образуют так называемые пептидные связи (рис. 19).
Рис. 18. Общая структурная формула аминокислот, входящих в состав белков
Рис. 19. Образование пептидной связи между двумя аминокислотами
Две полипептидные цепи, из которых состоит гормон поджелудочной железы – инсулин, содержат 21 и 30 аминокислотных остатков.
Это одни из самых коротких «слов» в белковом «языке». Миоглобин – белок, связывающий кислород в мышечной ткани, состоит из 153 аминокислот. Белок коллаген, составляющий основу коллагеновых волокон соединительной ткани и обеспечивающий её прочность, состоит из трёх полипептидных цепей, каждая из которых содержит около 1000 аминокислотных остатков.
Последовательное расположение аминокислотных остатков, соединённых пептидными связями, является первичной структурой белка и представляет собой линейную молекулу (рис. 20). Закручиваясь в виде спирали, белковая нить приобретает более высокий уровень организации – вторичную структуру. И наконец, спираль полипептида сворачивается, образуя клубок (глобулу). Именно такая третичная структура белка и является его биологически активной формой, обладающей индивидуальной специфичностью. Однако для ряда белков третичная структура не является окончательной.
Может существовать четвертичная структура – объединение нескольких белковых глобул в единый рабочий комплекс.
Так, например, сложная молекула гемоглобина состоит из четырёх полипептидов, и только в таком виде она может выполнять свою функцию.
Функции белков. Огромное разнообразие белковых молекул подразумевает столь же широкое разнообразие их функций (рис. 21, 22). Около 10 тыс. белков-ферментов служат катализаторами химических реакций. Они обеспечивают слаженную работу биохимического ансамбля клеток живых организмов, ускоряя во много раз скорость химических реакций.
Рис. 20. Строение белковой молекулы: А – первичная; Б – вторичная; В – третичная; Г – четвертичная структуры
Вторая по величине группа белков выполняет структурную и двигательную функции. Белки участвуют в образовании всех мембран и органоидов клетки. Коллаген входит в состав межклеточного вещества соединительной и костной ткани, а основным компонентом волос, рогов и перьев, ногтей и копыт является белок кератин. Сократительную функцию мышц обеспечивают актин и миозин.
Транспортные белки связывают и переносят различные вещества и внутри клетки, и по всему организму.
Белки-гормоны обеспечивают регуляторную функцию.
Например, соматотропный гормон, вырабатываемый гипофизом, регулирует общий обмен веществ и влияет на рост. Недостаток или избыток этого гормона в детском возрасте приводит соответственно к развитию карликовости или гигантизма.
Рис. 21. Основные группы белков
Чрезвычайно важна защитная функция белков. При попадании в организм человека чужеродных белков, вирусов или бактерий на защиту встают иммуноглобулины – защитные белки. Фибриноген и протромбин обеспечивают свёртываемость крови, предохраняя организм от кровопотери. Есть у белков и защитная функция несколько иного рода. Многие членистоногие, рыбы, змеи и другие животные выделяют токсины – сильные яды белковой природы. Белками являются и самые сильные микробные токсины, например ботулиновый, дифтерийный, холерный.
При нехватке пищи в организме животных начинается активный распад белков до конечных продуктов, и тем самым реализуется энергетическая функция этих полимеров.
При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.
Рис. 22. Синтезированные белки или остаются в клетке для внутриклеточного применения, или выводятся наружу для использования на уровне организма
Рис. 23. Денатурация белка
Денатурация и ренатурация белков. Денатурация – это утрата белковой молекулой своей структурной организации: четвертичной, третичной, вторичной, а при более жёстких условиях – и первичной структуры (рис. 23). В результате денатурации белок теряет способность выполнять свою функцию. Причинами денатурации могут быть высокая температура, ультрафиолетовое излучение, действие сильных кислот и щелочей, тяжёлых металлов и органических растворителей.
Дезинфицирующее свойство этилового спирта основано на его способности вызывать денатурацию бактериальных белков, что приводит к гибели микроорганизмов.
Денатурация может быть обратимой и необратимой, частичной и полной. Иногда, если воздействие денатурирующих факторов оказалось не слишком сильным и разрушение первичной структуры молекулы не произошло, при наступлении благоприятных условий денатурированный белок может вновь восстановить свою трёхмерную форму.
Этот процесс называют ренатурацией, и он убедительно доказывает зависимость третичной структуры белка от последовательности аминокислотных остатков, т. е. от его первичной структуры.
Вопросы для повторения и задания
1. Какие химические соединения называют углеводами?
2. Что такое моно– и дисахариды? Приведите примеры.
3. Какой простой углевод служит мономером крахмала, гликогена, целлюлозы?
4. Из каких органических соединений состоят белки?
5. Как образуются вторичная и третичная структуры белка?
6. Назовите известные вам функции белков. Чем вы можете объяснить существующее многообразие функций белков?
7. Что такое денатурация белка? Что может явиться причиной денатурации?
Подумайте! Выполните!
1. Используя знания, полученные при изучении биологии растений, объясните, почему в растительных организмах углеводов значительно больше, чем в животных.
2. К каким заболеваниям может привести нарушение превращения углеводов в организме человека?
3. Известно, что, если в рационе отсутствует белок, даже несмотря на достаточную калорийность пищи, у животных останавливается рост, изменяется состав крови и возникают другие патологические явления. Какова причина подобных нарушений?
4. Объясните трудности, возникающие при пересадке органов, опираясь на знания специфичности белковых молекул в каждом организме.
5. Оцените содержание белков, жиров и углеводов в продуктах питания (на основании данных, представленных на этикетках).
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.
Узнайте больше
К настоящему времени выделено и изучено более тысячи ферментов, каждый из которых способен влиять на скорость той или иной биохимической реакции.
Молекулы одних ферментов состоят только из белков, другие включают белок и небелковое соединение, или кофермент.
В качестве коферментов выступают различные вещества, как правило, витамины и неорганические – ионы различных металлов.
Как правило, ферменты строго специфичны, т. е. ускоряют только определённые реакции, хотя встречаются ферменты, которые катализируют несколько реакций. Такая избирательность действия ферментов связана с их строением. Активность фермента определяется не всей его молекулой, а определённым участком, который называют активным центром фермента. Форма и химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только определённые молекулы, которые подходят ферменту, как ключ замку. Вещество, с которым связывается фермент, называют субстратом. Иногда одна молекула фермента имеет несколько активных центров, что, естественно, ещё более ускоряет скорость катализируемого биохимического процесса.
На заключительном этапе химической реакции комплекс «фермент – субстрат» распадается на конечные продукты и свободный фермент. Освободившийся при этом активный центр фермента может снова принимать новые молекулы вещества-субстрата (рис.
24).
Рис. 24. Схема образования комплекса «фермент – субстрат»
Повторите и вспомните!
Человек
Обмен углеводов. В организм углеводы попадают в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза, фруктоза, глюкоза. Сложные углеводы начинают перевариваться уже в ротовой полости. В двенадцатиперстной кишке они расщепляются окончательно – до глюкозы и других простых углеводов. В тонком кишечнике простые углеводы всасываются в кровь и направляются в печень. Здесь избыток углеводов задерживается и превращается в гликоген, а оставшаяся часть глюкозы распределяется между всеми клетками тела. В организме глюкоза, прежде всего, является источником энергии. Расщепление 1 г глюкозы сопровождается выделением 17,6 кДж (4,2 ккал) энергии. Продукты распада углеводов (углекислый газ и вода) выводятся через лёгкие или с мочой. Главная роль в регуляции концентрации глюкозы в крови принадлежит гормонам поджелудочной железы и надпочечников.
Больше всего углеводов содержится в продуктах растительного происхождения. Обычно в пище человека встречаются такие углеводы, как крахмал, свекловичный сахар (сахароза) и фруктовый сахар. Особенно богаты крахмалом различные крупы, хлеб, картофель. Очень полезен фруктовый сахар, он легко усваивается организмом. Этого сахара много в мёде, фруктах и ягодах. Взрослому человеку необходимо получать с пищей не менее 150 г углеводов в сутки. При выполнении физически тяжёлых работ это количество необходимо увеличить в 1,5–2 раза. С точки зрения процессов обмена веществ введение в организм полисахаридов более рационально, чем моно– и дисахаридов. Действительно, относительно медленный распад крахмала в пищеварительной системе приводит к постепенному поступлению глюкозы в кровь. В случае же переедания сладкого концентрация глюкозы в крови растёт резко, скачкообразно, что негативно влияет на работу многих органов (в том числе поджелудочной железы).
Обмен белков. Попадая в организм, пищевые белки под действием ферментов расщепляются в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот и в таком виде всасываются в кровь.
Главная функция этих аминокислот – пластическая, т. е. из них строятся все белки нашего организма. Реже белки используются как источники энергии: при распаде 1 г выделяется 17,6 кДж (4,2 ккал). Аминокислоты, входящие в состав белков нашего организма, подразделяют на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в нашем организме из других аминокислот, поступающих с пищей. К ним относятся глицин, серин и другие. Однако многие необходимые нам аминокислоты не синтезируются в нашем организме и поэтому должны постоянно поступать в организм в составе белков пищи. Такие аминокислоты называют незаменимыми. Среди них, например, валин, метионин, лейцин, лизин и некоторые другие. В случае дефицита незаменимых аминокислот возникает состояние «белкового голодания», приводящее к замедлению роста организма, ухудшению процессов самовозобновления клеток и тканей. Пищевые белки, содержащие все необходимые человеку аминокислоты, называют полноценными. К ним относят животные и некоторые растительные белки (бобовых растений).
Пищевые белки, в составе которых отсутствуют какие-либо незаменимые аминокислоты, называют неполноценными (например, белки кукурузы, ячменя, пшеницы).
Большинство продуктов питания содержит белок. Богаты белком мясо, рыба, сыр, творог, яйца, горох, орехи. Особенно важны животные белки молодому растущему организму. Недостаток полноценных белков в пище приводит к замедлению роста. В сутки человеку необходимо съедать с пищей 100–120 г белка.
Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак, который в печени превращается в мочевину. Конечные продукты обмена белков выводятся из организма с мочой, по?том и в составе выдыхаемого воздуха.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
ГМ растения с заданным химическим составом и структурой молекул (аминокислоты, белки, углеводы)
ГМ растения с заданным химическим составом и структурой молекул (аминокислоты, белки, углеводы)
Основной закон рационального питания диктует необходимость соответствия уровней поступления и расхода энергии.
Уменьшение энерготрат современного человека ведет к
2. Белки хроматина
2. Белки хроматина Мы уже знаем, что хроматин состоит из ДНК и гистонов в равном весовом количестве и негистоновых белков (НГБ), которых в неактивных районах хромосомы всего 0,2 веса ДНК, а в активных — более чем 1,2 (в среднем НГБ мепьше, чем ДНК). Мы знаем также, что гистоны
О природе родства, связывающего органические существа.
О природе родства, связывающего органические существа. Так как модифицированные потомки доминирующих видов, принадлежащих к обширным родам, склонны унаследовать преимущества, делавшие группы, к которым они принадлежат, обширными и их прародителей доминирующими, то тем
Белки
Белки
Пищевая ценность белка обеспечивается наличием незаменимых аминокислот, углеводородные скелеты которых не могут синтезироваться в организме человека, и они соответственно должны поступать с пищей.
Они также являются основными источниками азота. Суточная
Углеводы
Углеводы Основными углеводами пищи являются моносахариды, олигосахариды и полисахариды, которые должны поступать в количестве 400–500 г в сутки. Углеводы пищи являются основным энергетическим материалом клетки, обеспечивают 60–70% суточного энергопотребления. Для обмена
Глава 16. Углеводы тканей и пищи – обмен и функции
Глава 16. Углеводы тканей и пищи – обмен и функции Углеводы входят в состав живых организмов и вместе с белками, липидами и нуклеиновыми кислотами определяют специфичность их строения и функционирования. Углеводы участвуют во многих метаболических процессах, но прежде
Что такое углеводы, зачем они нужны организму и в каких продуктах содержатся?
Что такое углеводы, зачем они нужны организму и в каких продуктах содержатся?
Углеводы (сахара) – обширная группа природных соединений, химическая структура которых часто отвечает общей формуле Cm(h3O)n (то есть углерод плюс вода, отсюда название).
Углеводы являются
2.1. Органические соединения в составе живых организмов
2.1. Органические соединения в составе живых организмов Органические соединения характерны только для живых организмов. Можно сказать, что жизнь на Земле построена на основе углерода, который обладает рядом уникальных свойств. Основное значение для выполнения роли
Углеводы
Углеводы Углеводы – это наиболее распространенная в природе группа органических веществ. Основная их функция – энергетическая. Все углеводы содержат гидроксильные группы (—ОН) вместе с альдегидной или кетогруппой. Выделяют три группы углеводов (табл. 2.1).Наибольшее
Белки
Белки
Белки имеют первостепенное значение в жизни организмов. Огромное разнообразие живых существ в значительной степени определяется различиями в составе имеющихся в их организме белков.
Например, в организме человека их известно более 5 млн.Белки – это полимеры,
3.1. Органические поражения ЦНС
3.1. Органические поражения ЦНС В рамках онтогенетического подхода к причинам возникновения поведенческих расстройств следует отметить, что органические поражения ЦНС могут быть вызваны неправильно протекавшей беременностью, сложными родами, осложненным послеродовым
7. Органические вещества. Общая характеристика. Липиды
7. Органические вещества. Общая характеристика. Липиды Вспомните!В чём особенность строения атома углерода?Какую связь называют ковалентной?Какие вещества называют органическими?Какие продукты питания содержат большое количество жира?Общая характеристика
9. Органические вещества. Нуклеиновые кислоты
9.
Органические вещества. Нуклеиновые кислоты
Вспомните!Почему нуклеиновые кислоты относят к гетерополимерам?Что является мономером нуклеиновых кислот?Какие функции нуклеиновых кислот вам известны?Какие свойства живого определяются непосредственно строением и
Ну а белки?
Ну а белки? В шестидесятых годах я неоднократно пытался завести в доме и белок, но каждая такая попытка кончалась самым печальным образом. Через некоторое время белки слабели, задние конечности у них отнимались и несчастные животные в судорогах погибали. Поначалу я
Углеводы: Ускоренный курс по биологии AP®
Введение
Существует множество тем, которые могут не появиться на экзамене AP® по биологии , но в одном вы можете быть уверены: вы должны знать основные факты о три группы важных макромолекул: углеводы, белки и липиды. В этом обзоре AP® Bio Crash Course Review мы поможем вам узнать, что вам нужно знать, в частности, об углеводах.
Мы начнем с некоторых основных определений того, что такое углеводы, а затем перейдем к более подробной информации о трех классах (моносахариды, дисахариды и полисахариды). Затем мы рассмотрим четыре основных типа полисахаридов — где их найти, как их отличить и почему они важны — прежде чем, наконец, перейти к некоторым обзорным вопросам и краткому обзору. К концу этого обзора ускоренного курса биологии AP® вы должны быть уверены в своих знаниях об углеводах для экзамена AP® Bio.
Что такое углевод?
Начнем с определения углеводов. Углеводы , или углеводы , как их называют в просторечии, представляют собой молекулы органического соединения, запасающие энергию, состоящие из углерода, водорода и кислорода в соотношении 1:2:1. Из-за этого все углеводы подчиняются эмпирической формуле {C}_{n}{H}_{2}O. Все углеводы состоят из сахарных субъединиц или мономеров . Поскольку они представляют собой очень большие молекулы, образованные путем соединения более мелких молекул, углеводы принадлежат к семейству 9.
0005 макромолекул .
С биологической точки зрения основная цель углеводов состоит в том, что организм может использовать их как форму быстрой энергии. Продукты с высоким содержанием углеводов включают макароны, хлеб, рис и продукты с высоким содержанием сахара, такие как печенье и конфеты. По этой причине бегунам и другим спортсменам рекомендуется употреблять углеводов накануне важных матчей и мероприятий, устраивая вечеринки с пиццей и макаронами. Поскольку накануне вечером они потребляют много углеводов, у них будут быстрые источники энергии, готовые к использованию на следующий день, когда они больше всего в ней нуждаются.
Существует три разных класса углеводов, в зависимости от количества содержащихся в них сахарных субъединиц.
Три класса углеводов
Моносахариды , как вы можете догадаться по префиксу моно -, что означает один, эти углеводы имеют одну сахарную субъединицу или мономер. Тремя основными примерами моносахаридов являются глюкоза, фруктоза и галактоза , некоторые из которых вы можете распознать как формы сахара, которые вы найдете в списках ингредиентов многих продуктов, которые вы едите.
Потому что они все изомеров друг друга, химическая формула для всех трех из них {C}_{6}{H}_{12}{O}_{6}, хотя они имеют разное строение.
Дисахариды , как вы можете догадаться по префиксу ди-, означает два, имеют две сахарные субъединицы. Основные типы дисахаридов, которые необходимо знать, это мальтоза , лактоза и сахароза . Опять же, вы, вероятно, видели эти термины раньше в списках продуктов, которые вы едите каждый день. Например, сахароза — это простой столовый сахар, а лактоза — это сахар, содержащийся в молоке (это тот сахар, к которому люди с непереносимость лактозы имеют отрицательную реакцию).
Чтобы образовать дисахарид, два моносахарида соединяются в процессе, называемом дегидратационным синтезом или конденсацией . Так же, как конденсация, с которой вы знакомы в повседневной жизни, этот процесс включает удаление молекулы воды. Из-за этого химическая формула дисахаридов выглядит так: {C}_{12}{H}_{22}{O}_{11} вместо {C}_{12}{H}_{24}{O} _{ 12 }, потому что одна молекула {H}_{ 2 }O была потеряна из-за конденсации, когда два мономера были связаны.
Когда два моносахарида соединяются посредством этого процесса, между ними образуется ковалентная связь, известная как гликозидная связь . Обратный процесс дегидратационного синтеза называется гидролизом , поэтому при добавлении воды к дисахариду образуются два моносахарида.
Третий тип углеводов состоит из полимеров, известных как полисахариды . Как можно предположить из префикса поли , они образуются, когда несколько моносахаридов соединяются вместе (опять же в процессе синтеза дегидратации) с образованием полимера с длинными сахарными цепями. Вам необходимо знать четыре важных типа полисахаридов, которые мы рассмотрим в следующем разделе.
Источник изображения: Wikimedia CommonsВажные полисахариды
Полисахариды выполняют важные функции в отношении клеточной структуры и хранения как у растений, так и у животных.
В растениях целлюлоза необходима для образования клеточных стенок и обеспечения структуры.
Крахмал необходим для хранения сахара и имеет две основные формы: амилоза и амилопектин . И крахмал, и целлюлоза полностью состоят из мономеров глюкозы, соединенных вместе гликозидными связями, хотя конкретные типы связей различаются. Пока крахмал образуется с альфа -гликозидные связи, которые могут расщепляться ферментами в пищеварительном тракте животных, целлюлоза образуется с бета- гликозидными связями, которые не могут расщепляться животными. Вот почему мы не можем есть некоторые части растений, например древесину, потому что, хотя они и полны глюкозы, она не в той форме, которую мы способны переваривать.
У животных гликоген важен для хранения и иногда известен как «животный крахмал». Он хранится в печени и скелетных мышцах в виде глюкозы, которую можно быстро расщепить и использовать для получения энергии. Некоторые животные также используют полисахарид под названием 9.0005 хитин для структуры.
Хитин входит в состав экзоскелета членистоногих (например, жуков и омаров), а также входит в состав клеточных стенок грибов. Подобно целлюлозе, хитин образован бета -гликозидными связями и поэтому не может быть переварен животными.
Вопросы для повторения
Вопрос 1: Какая из перечисленных ниже химических реакций приводит к образованию полимеров путем соединения мономеров?
A) Гидролиз
B) Ионная связь 9Вопрос 2: Амилаза — это фермент животных, который используется для расщепления альфа-гликозидных связей. Что из перечисленного может расщепляться амилазой в процессе пищеварения?
A) Целлюлоза
B) Гликоген
C) Хитин
D) Все вышеперечисленное
E) Ничего из вышеперечисленного
Вопрос 3: Молекула, имеющая химическую формулу { C }_{ 6 }{ H }_{ 12 }{ O }_{ 6 } может быть какой из следующих?
A) Сахароза
B) Фруктоза
C) Лактоза
D) Глюкоза 9001 6
E) Оба A и C
F) Оба B и D
Вопрос 4: Верно или неверно – следующая формула демонстрирует процесс синтеза дегидратации: Сахароза + Вода → Фруктоза + Глюкоза
A) Верно
B) Неверно
Ответы
Вопрос 1.
Правильный выбор вариант С – дегидратационный синтез. Это образование ковалентной связи между двумя мономерами за счет потери молекулы воды. Это также известно как конденсация.
Вопрос 2. Правильный ответ Б – гликоген. Животные не способны расщеплять целлюлозу или хитин, поскольку они связаны бета-гликозидными связями. Не позволяйте вариантам «все/ничего из вышеперечисленного» сбить вас с толку!
Вопрос 3. Правильный ответ F – и B, и D. Фруктоза и глюкоза являются моносахаридами и являются изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу ({ C }_{ 6 }{ H }_{ 12 } {О}_{6}). Сахароза и лактоза являются дисахаридами.
Вопрос 4. Правильный ответ B – False. Формула показывает противоположность дегидратационного синтеза, известного как гидролиз. Вода добавляется к дисахариду, чтобы расщепить его на моносахариды. Было бы верно, если бы было наоборот.
Резюме ускоренного курса биологии AP®
Мы рассмотрели гораздо больше, чем просто определение углеводов, поэтому просмотрите следующую информацию об ускоренном курсе AP® Bio, чтобы убедиться, что вы действительно можете ответить на вопрос: что такое углеводы?
- Углеводы представляют собой макромолекулы, состоящие из углерода, водорода и кислорода и подчиняющиеся формуле { C }_{ n }{ H }_{ 2 }
- Существует три класса углеводов: моносахариды, дисахариды, полисахариды
- Моносахариды представляют собой простые сахара, состоящие из одного мономера: глюкозы, фруктозы, галактозы
- Дисахариды состоят из двух мономеров: сахарозы, лактозы, мальтозы
- Моносахариды соединены гликозидной связью стол ниже:
| Животные | Растения | |
| Хранение: | Гликоген | Крахмал |
| Состав: | Хитин | Целлюлоза |
- Целлюлоза и хитин связаны бета- гликозидными связями и не перевариваются животными
- Крахмал и гликоген хранят глюкозу для будущего использования энергии
Теперь вы знаете, что такое углеводы и почему они важны для всех живых существ.
Однако они являются лишь одним из основных органических соединений, которые вам необходимо знать для изучения AP® Biology. Убедитесь, что вы также прошли липиды , белки , а также нуклеиновые кислоты.
У Альберта есть сотни практических вопросов AP® Biology, бесплатные ответы и полные практические тесты, которые можно попробовать.
Начните подготовку к экзамену AP® Biology здесь
Вы учитель или администратор, заинтересованный в повышении успеваемости учащихся AP® Biology?
Узнайте больше о наших школьных лицензиях здесь .
Заинтересованы в школьной лицензии?
Пригласите Альберта в свою школу и предоставьте всем учителям лучший в мире банк вопросов для:
➜ SAT® и ACT®
➜ AP®
➜ ELA, математика, естествознание и социальные науки
➜ Государственные оценки
Варианты для учителей, школы, районы.
УЗНАТЬ О ВАРИАНТАХ
Понимание углеводов — AP Biology
Все ресурсы AP Biology
10 диагностических тестов 419 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept
← Предыдущая 1 2 3 4 Следующая →
AP Biology Help » Биохимические концепции » Макромолекулы » Понимание углеводов
Что из следующего является одной из основных функций углеводов?
Возможные ответы:
Катализировать химические реакции
Хранение энергии
Защита клеточных органелл
Поддержание генетической точности
Правильный ответ:
Хранение энергии
Объяснение:
Углеводы, такие как глюкоза и фруктоза, в основном используются в метаболических путях для обеспечения клетки энергией.
Глюкоза является первым реагентом, необходимым для запуска гликолиза и последующего клеточного дыхания в клетке с целью производства АТФ.
Белки и ферменты служат катализаторами реакций. Нуклеиновые кислоты хранят генетический материал. Липиды образуют мембраны, которые окружают и защищают органеллы.
Сообщить об ошибке
Что из перечисленного является углеводом?
Возможные ответы:
Холестерин
микроРНК
Манноза
Липаза
Правильный ответ:
9 0004 МаннозаОбъяснение:
Манноза представляет собой эпимер глюкозы и представляет собой углевод. Как правило, названия молекул, оканчивающиеся на «-ose», обозначают углеводы. Остальные ответы относятся к разным категориям макромолекул: холестерин — это липид, микроРНК — это нуклеиновая кислота, а липаза — это белок.
Точно так же, как суффикс «оза» означает углевод, суффикс «ол» указывает на липид, а суффикс «аза» указывает на белок.
Сообщить об ошибке
Бета-амилаза — это фермент, расщепляющий полисахариды на составные моносахариды, но не вырабатываемый человеком. Бета-амилаза наиболее эффективно переваривает что из следующего?
Возможные ответы:
Гликоген
Крахмал
Целлюлоза
Глюкоза
Правильный ответ:
Целлюлоза
Объяснение:
Крахмал и гликоген имеют альфа-гликозидные связи между каждой молекулой глюкозы. Люди могут переваривать крахмал и гликоген, потому что у них есть альфа-амилаза, которая разрывает эти альфа-связи.
Целлюлоза содержит бета-гликозидные связи, которые могут расщепляться бета-амилазой. Поскольку у людей нет белка бета-амилазы, они не могут переваривать целлюлозу.
Крахмал и целлюлоза представляют собой полисахариды, которые содержатся в растениях, а гликоген содержится в печени человека. Все три полисахарида сделаны из глюкозы, моносахарида.
Сообщить об ошибке
Какой из следующих углеводов не имеет молекулярной формулы ?
Возможные ответы:
Глюкоза
Галактоза
Рибоза
Манноза
Правильный ответ:
Рибоза
Пояснение:
Углеводы имеют эмпирическую формулу . Наиболее распространенными типами углеводов являются пентозы (5-углеродные углеводы) и гексозы (6-углеродные углеводы). Все 6-углеродные углеводы имеют общую молекулярную формулу.
Глюкоза, галактоза и манноза являются гексозами. Единственная разница между этими тремя углеводами заключается в их относительной ориентации гидроксильных групп на атомах углерода.
Рибоза представляет собой пентозу и имеет другую молекулярную формулу. Помните, что все нуклеиновые кислоты содержат 5-углеродные кольца.
Сообщить об ошибке
Какое из следующих утверждений относительно гликогена верно?
Возможные ответы:
Повышение уровня инсулина увеличивает количество гликогена, хранящегося в поджелудочной железе
Пониженный уровень инсулина способствует расщеплению гликогена до галактозы
Пониженный уровень глюкагона способствует расщеплению гликогена до галактозы
Повышенный уровень инсулина увеличивает количество гликогена, хранящегося в печени
Правильный ответ:
Увеличено уровень инсулина увеличит количество гликогена, хранящегося в печени
Объяснение:
Напомним, что глюкагон способствует расщеплению гликогена до глюкозы, тогда как инсулин способствует образованию гликогена из молекул глюкозы. Оба гормона регулируют уровень глюкозы. Вы можете исключить выбор с галактозой, потому что гликоген состоит из глюкозы, а не галактозы.
Вы также можете исключить вариант ответа, который предполагает, что гликоген хранится в поджелудочной железе. Поджелудочная железа вырабатывает гормоны инсулин и глюкагон, но не хранит гликоген. На самом деле гликоген хранится в печени. Повышенный уровень инсулина увеличивает количество гликогена, хранящегося в печени.
Сообщить об ошибке
Какой основной источник углеводов используется в организме человека для получения энергии?
Возможные ответы:
Сахароза
Глюкоза
Лактоза
Галактоза
Фруктоза
Правильный ответ:
Глюкоза
Пояснение:
Глюкоза является основным источником энергии в организме человека. Это шестиуглеродный сахар, который при полном окислении может давать до 36 АТФ. Мозг в человеческом теле использует исключительно глюкозу, хотя другие части тела способны метаболизировать другие сахара. Когда сложные сахара попадают в организм, они расщепляются и преобразуются различными ферментами с образованием глюкозы. Затем глюкоза вступает в гликолиз для выработки клеточной энергии.
Сообщить об ошибке
Когда происходит гликолиз?
Возможные ответы:
При высоком уровне инсулина
Во время катаболизма жирных кислот
Как при анаэробном, так и при аэробном дыхании
Только во время ферментации
Во время катаболизм белков
Правильный ответ:
При анаэробном и аэробном дыхании
Объяснение:
Гликолиз происходит в цитозоле клетки как при аэробном, так и при анаэробном дыхании. Гликолиз — это первый шаг к получению энергии за счет расщепления углеводов.
Гликолиз не связан с расщеплением белков или жирных кислот. Ферментацию можно использовать для регенерации NAD + с побочным продуктом молочной кислоты или этанола во время анаэробного дыхания. Гликолиз будет происходить одновременно с ферментацией, но также будет происходить во время здорового аэробного дыхания.
Сообщить об ошибке
Что из следующего не является основным биологическим строительным блоком?
Возможные ответы:
Моносахарид
Фермент
Нуклеотид
Жирная кислота
Аминокислота
900 05 Правильный ответ:
Фермент
Пояснение:
Ферменты – это белки, состоящие из аминокислот. Биомолекулы состоят из полимеров. Мономеры в нуклеиновых кислотах представляют собой нуклеотиды. Мономеры в углеводах представляют собой моносахариды. Липиды — это биомолекулы, но их структура не следует такой четкой закономерности, как у трех других. В зависимости от учебника мы можем рассматривать жирные кислоты или углеводороды как «мономеры» липидов. С липидами существует некоторая двусмысленность, поскольку их структуры разнообразны и не всегда представляют собой цепочки повторяющихся субъединиц.
Сообщить об ошибке
Какой из следующих полимеров состоит из мономеров сахара?
Верно ответ:
Углеводы
Объяснение:
Углеводы и белки – это полимеры (молекула с длинной цепью, обычно состоящая из повторяющихся одиночных звеньев), но глюкоза и липиды не являются полимерами (хотя глюкоза способна полимеризоваться). Белки представляют собой полимеры аминокислот. Углеводы представляют собой полимеры сахарных мономеров или моносахаридов. Лактоза представляет собой дисахарид или два связанных мономера сахара.
Сообщить об ошибке
Какой из следующих терминов определяется как процесс, при котором вода расщепляет полимеры на мономеры?
Возможные ответы:
Ни один из этих
Реакция синтеза конденсации
Анаболическая реакция
Гидролиз
Правильный ответ:
Гидролиз
Пояснение:
Полимеры расщепляются на мономеры путем гидролиза.
