Особенности химического состава живых организмов. Органические вещества, их роль в организме

Органические соединения составляют в среднем 20—30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул — гормонов, пигментов, аминокислот, нуклеотидов, АТФ и др. В различные типы клеток входит неодинаковое количество тех или иных органических соединений. Например, в растительных клетках преоб­ладают сложные углеводы — полисахариды; в живот­ных — больше белков и жиров. Тем не менее, каждая группа органических веществ в любом типе клеток вы­полняет сходные функции.

Углеводы. Углеводы, или сахариды, — органические вещества с общей формулой С„(Н₂О)_т. У большинства углеводов число атомов водорода в два раза превышает количество атомов кислорода. Поэтому эти вещества и были названы углеводами. В животных клетках угле­водов немного — 1—2, иногда до 5% (в клетках печени). Богаты углеводами растительные клетки, где их содержание достигает 90% сухой массы (клубни картофеля).

Углеводы подразделяют на простые и сложные. Простые углеводы называются моносахаридами. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахариды называются триозами (3 атома), тетрозами (4 атома), пентозами (5 атомов) или гексозами (6 атомов углерода).

Из шестиуглеродных моносахаридов — гексоз — наиболее важны глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюко­за содержится в крови (0,1—0,12%) и служит основным источником энергии для клеток и тканей организма. Пентозы — рибоза и дезоксирибоза — входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, то такое соединение называют дисахаридом. К дисахаридам относится пище­вой сахар, получаемый из тростника или сахарной свек­лы. Он состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Молочный сахар также является димером и включает глюкозу и галактозу.

Сложные углеводы, образованные многими моноса­харидами, называются полисахаридами. Мономером та­ких полисахаридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является глюкоза.

Углеводы выполняют две основные функции: стро­ительную и энергетическую. Например, целлюлоза обра­зует стенки растительных клеток: сложный полисахарид хитин — главный структурный компонент наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполняет и у грибов. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клет­ках, служит энергетическим резервом.

Жиры и липоиды. Жиры (липиды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Жиры не растворяются в воде — они гидрофобны. В клетках есть и другие слож­ные гидрофобные жироподобные вещества, называемые липоидами, например холестерин. Содержание жиров в клетке колеблется от 5 до 15% от массы сухого вещества. В клетках жировой ткани количество жира достигает 90%.

К числу важнейших относится строительная функция липидов и липоидов. Липиды образуют бимолекулярный слой, служащий основой наружной клеточной мембраны (см. рис. 18). Из них 75—95% составляют фосфолипиды. В состав клеточной мембраны входит и холестерин.

Важную роль играют липиды как источники энер­гии. В ходе расщепления 1 г жиров до СО₂ и Н₂О осво­бождается большое количество энергии — 38,9 кДж. Накапливаясь в клетках жировой ткани животных, в семенах и плодах растений, жиры служат запасным источником энергии.

Благодаря плохой теплопроводности жир способен выполнять функцию теплоизоляции. У некоторых животных (тюлени, киты) он откладывается в подкожной жировой ткани, которая у китов, например, образует слой толщиной до 1 м.

Липоиды служат предшественниками некоторых гормонов. Следовательно, этим веществам свойствен­на и функция регуляции обменных процессов.