Lipidi e loro ruolo nella vita umana. Riassunto: Lipidi fisiologicamente attivi e loro ruolo nella nutrizione umana. Lipidi nel corpo umano

Domanda 1. Quali sostanze organiche compongono la cellula?
I composti organici costituiscono in media il 10% della massa cellulare di un organismo vivente. Non esiste una classificazione univoca delle sostanze organiche che compongono la cellula, poiché sono molto diverse per dimensioni, struttura e funzioni. La divisione più comune di tutti i composti organici in basso peso molecolare (lipidi, aminoacidi, nucleotidi, monosaccaridi, acidi organici) e alto peso molecolare, o biopolimeri. I biopolimeri, a loro volta, possono essere suddivisi in omopolimeri (polimeri regolari) ed eteropolimeri (polimeri irregolari). Gli omopolimeri sono costituiti da monomeri (molecole più piccole) dello stesso tipo. Si tratta, ad esempio, del glicogeno, dell'amido e della cellulosa, formati da molecole di glucosio. I monomeri degli eteropolimorfi differiscono l'uno dall'altro. Ad esempio, le proteine ​​(che rappresentano il 10-18% della massa cellulare totale) sono costituite da 20 tipi di aminoacidi e il DNA da 4 tipi di nucleotidi.
Le molecole di polimeri organici includono proteine, grassi, carboidrati e acidi nucleici. Diversi tipi di cellule contengono quantità diverse di alcuni composti organici. Ad esempio, nelle cellule vegetali predominano i carboidrati complessi - i polisaccaridi; negli animali ci sono più proteine ​​e grassi. Tuttavia, ciascun gruppo di sostanze organiche in qualsiasi tipo di cellula svolge funzioni simili.

Domanda 2. Cosa sono i lipidi? Descrivi la loro composizione chimica.
Lipidi- composti organici idrofobi, insolubili in acqua, ma altamente solubili nelle sostanze organiche (etere, benzina, cloroformio). I lipidi sono ampiamente rappresentati nella natura vivente e svolgono un ruolo enorme nella vita della cellula. Possono essere suddivisi in tre gruppi principali: grassi neutri, cere e sostanze grasse. Secondo la loro struttura chimica, i grassi neutri sono composti complessi di alcol trivalente glicerolo e residui di acidi grassi. Se questi acidi grassi hanno molti doppi legami -CH=CH-, allora il lipide è liquido (olio di girasole e altri grassi vegetali, olio di pesce), e se ci sono pochi doppi legami, è solido (burro, la maggior parte degli altri grassi animali) grassi). Le sostanze simili ai grassi includono, ad esempio, i fosfolipidi. Hanno una struttura simile ai grassi, ma uno o due residui di acido grasso nella loro molecola sono sostituiti da un residuo di acido fosforico. Le cellule contengono anche altre sostanze complesse, idrofobiche, simili ai grassi, chiamate monoidi, come il colesterolo.

Domanda 3. Qual è il ruolo dei lipidi nel supportare le funzioni vitali?corpo?
I grassi neutri sono una fonte di energia estremamente importante per il corpo e, inoltre, una fonte di acqua metabolica. In altre parole, la scomposizione dei grassi rilascia non solo energia, ma anche acqua, che è particolarmente importante per gli abitanti del deserto e gli animali che vanno in letargo a lungo. I grassi si depositano principalmente nel tessuto adiposo, che funge da deposito energetico, protegge il corpo dalla perdita di calore e svolge una funzione protettiva. Pertanto, nella cavità corporea tra gli organi interni si formano cuscinetti di grasso protettivi. Il tessuto adiposo sottocutaneo è particolarmente sviluppato nelle balene e nelle foche, che sono costantemente in acqua fredda. Le ghiandole sebacee della pelle secernono una secrezione per lubrificare il pelo dei mammiferi; negli uccelli, una funzione simile è svolta dalla ghiandola coccigea. La cera d'api viene utilizzata per costruire i favi. Le piante che vivono in condizioni di mancanza d'acqua spesso sviluppano una cuticola cerosa (un rivestimento biancastro sulla superficie di foglie, steli e frutti). protegge la pianta dall'eccessiva evaporazione, dalle radiazioni ultraviolette e dai danni meccanici. Pertanto, le funzioni dei lipidi nella cellula sono diverse:
strutturale (partecipare alla costruzione della membrana);
energia (la scomposizione di 1 g di grasso nel corpo rilascia 9,2 kcal di energia - 2,5 volte di più rispetto alla scomposizione della stessa quantità di carboidrati);
protettivo (contro la perdita di calore, danni meccanici);
il grasso è una fonte di acqua endogena (con l'ossidazione di 10 g di grasso si liberano 11 g di acqua);
regolazione del metabolismo (ad esempio ormoni steroidei - corticosterone, ecc.).

Domanda 4. Qual è il significato biologico delle sostanze simili ai grassi?
I rappresentanti del gruppo di sostanze simili ai grassi sono fosfolipidi. costituiscono la base di tutte le membrane biologiche. Questa è una funzione estremamente importante e nessuna cellula può esistere senza una quantità sufficiente di fosfolipidi. Il punto fondamentale è la presenza nei fosfolipidi di membrana di residui di acidi grassi “flessibili” con doppi legami (di origine prevalentemente vegetale). Le sostanze simili ai grassi includono anche alcune vitamine (A, O, E, K), nonché il colesterolo (chiamato monoidi). Il nome "colesterolo" deriva dalla parola latina "choleo" - "bile", poiché gli acidi biliari sono sintetizzati dal colesterolo nelle cellule del fegato, necessarie per la normale digestione dei grassi. Gli ormoni steroidei sono formati dal colesterolo nelle ghiandole surrenali, nelle gonadi e nella placenta. Di conseguenza queste sostanze hanno anche la funzione di regolare i processi metabolici.

Domanda 5. Ricorda dal corso “L'uomo e la sua salute” le funzioni delle vitamine e i sintomi della loro carenza.
Le vitamine sono sostanze organiche necessarie per il nostro corpo, aventi una molecola relativamente piccola. Sono componenti essenziali degli alimenti (il nostro organismo non è in grado di sintetizzare le vitamine, ad eccezione della vitamina D); Quando sono carenti si verificano malattie caratteristiche (avitaminosi). Ogni vitamina ha una funzione unica. Pertanto, le vitamine A ed E proteggono le membrane cellulari dall'ossidazione; inoltre, la vitamina A è necessaria per il normale funzionamento della retina, influisce sulla crescita umana, migliora le condizioni della pelle, aiuta il corpo a resistere alle infezioni e garantisce la crescita e lo sviluppo delle cellule epiteliali . Il primo sintomo della carenza di vitamina A è la visione offuscata (soprattutto al crepuscolo). Sotto il controllo della vitamina D, il calcio viene assorbito nell'intestino e poi depositato nelle ossa (un sintomo di carenza vitaminica - rachitismo). La vitamina K è necessaria per la normale coagulazione del sangue; serve per la formazione della protrombina, una proteina del plasma sanguigno, che è un precursore della trombina, che converte il fibrinogeno (proteina del plasma sanguigno) in fibrina, una proteina. promuovere la formazione di un coagulo di sangue; vitamina C - per la formazione del tessuto connettivo, aiuta con le vene varicose e le emorroidi. La mancanza di vitamina C negli alimenti porta alla rottura della struttura delle pareti dei vasi sanguigni (si verificano piccoli sanguinamenti) e al gonfiore delle articolazioni. Le vitamine del gruppo B sono essenziali per il normale funzionamento di molti enzimi nel nostro corpo, in particolare quelli che controllano la scomposizione del glucosio (B 1), il metabolismo degli aminoacidi (B 2), ecc. La vitamina B 12 è necessaria per la normale sintesi dell'emoglobina e la maturazione dei globuli rossi. La vitamina H - la biotina è necessaria per la sintesi degli acidi grassi superiori, così come l'acido ossalacetico, un prodotto del metabolismo dei carboidrati.

Le principali funzioni biologiche dei lipidi includono quanto segue:

Energia: durante l'ossidazione dei lipidi nel corpo, viene rilasciata energia (con l'ossidazione di 1 g di lipidi vengono rilasciati 39,1 kJ);

Strutturali: fanno parte di varie membrane biologiche;

Trasporto: partecipare al trasporto di sostanze attraverso lo strato lipidico della biomembrana;

Meccanico: i lipidi del tessuto connettivo che circondano gli organi interni e lo strato di grasso sottocutaneo proteggono gli organi dai danni dovuti a influenze meccaniche esterne;

Isolanti termici: grazie alla loro bassa conduttività termica, trattengono il calore nel corpo.

La tabella 2 elenca le funzioni delle principali classi di lipidi: grassi (triacilgliceroli), glicerofosfolipidi, sfingofosfolipidi, glicolipidi, steroidi - nel corpo umano.

Tabella 2 - Funzioni delle principali classi di lipidi nel corpo umano

Il ruolo dei lipidi nella nutrizione umana

I grassi e gli oli vegetali sono una componente essenziale degli alimenti, fonte di energia e materia plastica per l'uomo, fornitore di una serie di sostanze per lui necessarie (acidi grassi insaturi, fosfolipidi, vitamine liposolubili, steroli), cioè sono fattori nutrizionali insostituibili che ne determinano l’efficacia biologica. Il contenuto di grassi raccomandato nella dieta umana (contenuto calorico) è del 30-33%; per la popolazione delle zone meridionali del nostro Paese si consiglia - 27-28%, per quelle settentrionali - 38-40% ovvero 90-107 g al giorno, di cui 45-50 g direttamente sotto forma di grassi.

La restrizione a lungo termine dei grassi nella dieta o l'uso sistematico di grassi con un contenuto ridotto di componenti essenziali, compreso il burro, porta a deviazioni nello stato fisiologico del corpo: l'attività del sistema nervoso centrale viene interrotta, la resistenza del corpo alle infezioni (immunità) si riduce e l’aspettativa di vita si riduce. Ma anche il consumo eccessivo di grassi è indesiderabile perché porta all’obesità, alle malattie cardiovascolari e all’invecchiamento precoce.

Nella composizione dei prodotti alimentari si distinguono i grassi visibili (oli vegetali, grassi animali, burro, margarina, grassi da cucina) e grassi invisibili (grassi nella carne e nei prodotti a base di carne, pesce, latte e latticini, cereali, prodotti da forno e dolciumi) . Questa è, ovviamente, una divisione condizionale, ma è ampiamente utilizzata.

Le fonti più importanti di grassi nella dieta sono gli oli vegetali (negli oli raffinati 99,7-99,8% di grassi), burro (61,5-82,5% di lipidi), margarina (fino all'82,0% di grassi), grassi combinati (50-72% di grassi). , grassi da cucina (99% di grassi), latticini (3,5-30% di grassi), alcuni tipi di prodotti dolciari - cioccolato (35-40%), alcuni tipi di dolci (fino al 35%), biscotti (10-11% ); cereali - grano saraceno (3,3%), farina d'avena (6,1%); formaggi (25--50%), prodotti a base di carne di maiale, insaccati (10--23% di grassi). Alcuni di questi prodotti sono una fonte di oli vegetali (oli vegetali, cereali), altri - grassi animali.

Nell'alimentazione è importante non solo la quantità, ma anche la composizione chimica dei grassi consumati, in particolare il contenuto di acidi polinsaturi con una certa posizione di doppi legami e configurazione cis (linoleico C 2 18; alfa e gamma linolenico C 3 18; oleico C 1 18; arachidonico C 4 20; acidi grassi polinsaturi con 5-6 doppi legami della famiglia omega-3).

Figura 7 - Grassi contenenti acidi polinsaturi con una certa posizione di doppi legami e configurazione cis

Gli acidi linoleico e linolenico non sono sintetizzati nel corpo umano, l'acido arachidonico è sintetizzato dall'acido linoleico con la partecipazione della vitamina B6. Pertanto, sono chiamati acidi “essenziali” o “essenziali”. L'acido linolenico forma altri acidi grassi polinsaturi. La famiglia degli acidi grassi polinsaturi omega-3 comprende: gli acidi a-linolenico, eicosapentaenoico e docosaesaenoico. Gli acidi linoleico, γ-linolenico e arachidonico fanno parte della famiglia degli omega-6. Il rapporto omega 6/omega 3 nella dieta raccomandata dall'Istituto di Nutrizione dell'Accademia Russa delle Scienze è di 10:1 per una persona sana e da 3:1 a 5:1 per la nutrizione terapeutica.

Più di 50 anni fa è stato dimostrato che la presenza di alcuni di questi componenti strutturali dei lipidi è necessaria per il normale funzionamento e lo sviluppo del corpo umano. Sono coinvolti nella costruzione delle membrane cellulari, nella sintesi delle prostaglandine (composti organici complessi), partecipano alla regolazione del metabolismo cellulare, della pressione sanguigna, dell'aggregazione piastrinica, favoriscono la rimozione del colesterolo in eccesso dal corpo, prevenendo e indebolendo l'aterosclerosi e aumentare l'elasticità delle pareti dei vasi sanguigni. Ma queste funzioni sono eseguite solo dagli isomeri cis degli acidi insaturi. In assenza di acidi “essenziali”, la crescita del corpo si arresta e si verificano gravi malattie. L'attività biologica di questi acidi non è la stessa. L'acido arachidonico ha l'attività maggiore, l'acido linoleico ha l'attività più alta, l'attività dell'acido linolenico è significativamente (8-10 volte) inferiore a quella dell'acido linoleico.

Recentemente, un'attenzione particolare è stata attirata dagli acidi grassi insaturi della famiglia omega-3 presenti nei lipidi dei pesci.

Tra i prodotti alimentari, gli oli vegetali sono i più ricchi di acidi polinsaturi (Tabella 3), in particolare mais, girasole e soia. Il contenuto di acido linoleico in essi raggiunge il 50-60%, molto meno nella margarina - fino al 20%, estremamente poco nei grassi animali (nel grasso di manzo - 0,6%). L'acido arachidonico si trova in piccole quantità nei prodotti alimentari ed è praticamente assente negli oli vegetali. La quantità maggiore di acido arachidonico si trova nelle uova - 0,5, nelle frattaglie 0,2-0,3, nel cervello - 0,5%.

Attualmente, si ritiene che il fabbisogno giornaliero di acido linoleico dovrebbe essere di 6-10 g, il minimo di 2-6 g e il suo contenuto totale di grassi alimentari dovrebbe essere almeno il 4% del contenuto calorico totale. Di conseguenza, la composizione degli acidi grassi lipidici nei prodotti alimentari destinati a nutrire un corpo giovane e sano dovrebbe essere equilibrata: 10 - 20% polinsaturi, 50 - 60% monoinsaturi e 30% saturi, alcuni dei quali dovrebbero essere di catene di media lunghezza. Ciò è garantito utilizzando nella dieta 1/3 di grassi vegetali e 2/3 di grassi animali. Per gli anziani e i pazienti con malattie cardiovascolari, il contenuto di acido linoleico dovrebbe essere di circa il 40%, il rapporto tra acidi polinsaturi e saturi dovrebbe essere vicino a 2: 1, il rapporto tra acidi linoleico e linolenico dovrebbe essere 10: 1 (Istituto di Nutrizione dell'Accademia Russa delle Scienze Mediche)

Tabella 3 - Contenuto di acidi grassi (in %) e caratteristiche di oli e grassi

La capacità degli acidi grassi inclusi nei lipidi di garantire in modo completo la sintesi dei componenti strutturali delle membrane cellulari è caratterizzata dall'utilizzo di un coefficiente speciale (Istituto di nutrizione dell'Accademia russa delle scienze mediche), che riflette il rapporto tra la quantità di acido arachidonico, che è il principale rappresentante degli acidi grassi polinsaturi nei lipidi di membrana, sommando tutti gli altri acidi grassi polinsaturi con 20 e 22 atomi di carbonio. Questo coefficiente è chiamato coefficiente di efficienza del metabolismo degli acidi grassi essenziali (EFM):

Secondo le idee moderne, è preferibile utilizzare grassi con una composizione equilibrata in ogni singolo pasto, piuttosto che consumare prodotti grassi con composizioni diverse durante la giornata.

Un gruppo importante di lipidi nell'alimentazione sono i fosfolipidi, che sono coinvolti nella costruzione delle membrane cellulari e nel trasporto dei grassi nel corpo; promuovono un migliore assorbimento dei grassi e prevengono il fegato grasso. Il fabbisogno umano totale di fosfolipidi è fino a 5-10 g al giorno.

Separatamente, vorrei soffermarmi sul ruolo fisiologico del colesterolo. Come è noto, con un aumento del suo livello nel sangue, aumenta il rischio di insorgenza e sviluppo di aterosclerosi; L'80% del colesterolo si trova nelle uova (0,57%), nel burro (0,2-0,3%) e nelle frattaglie (0,2-0,3%).

Il suo apporto giornaliero dal cibo non deve superare 0,5 g I grassi vegetali sono l'unica fonte di vitamina E e beta-carotene, i grassi animali sono l'unica fonte di vitamine A e D.

Ricordare!

Cosa c'è di speciale nella struttura dell'atomo di carbonio?

Le molecole organiche sono costituite da carbonio. A causa delle piccole dimensioni dell'atomo e dei quattro elettroni di valenza, è in grado di formare forti legami covalenti tra scheletri di carbonio e altri atomi. Ciò consente ai composti del carbonio di formare molecole grandi e complesse. Questo è ciò che li distingue dalle sostanze inorganiche. Le sostanze organiche si dividono in piccole molecole e macromolecole. Le piccole molecole sono composti di carbonio con un peso molecolare compreso tra 100 e 100 e contengono fino a 30 atomi di carbonio. Da tali molecole si formano macromolecole più grandi; il loro peso molecolare può superare 1.000.000.

Che tipo di legame è chiamato covalente?

Un legame covalente (dal latino co - "insieme" e vales - "avere forza") è un legame chimico formato dalla sovrapposizione (condivisione) di una coppia di nuvole di elettroni di valenza. Le nubi elettroniche (elettroni) che forniscono la comunicazione sono chiamate coppia elettronica comune.

Quali sostanze sono chiamate organiche?

Una classe di composti chimici che includono il carbonio come elemento principale, nonché ossigeno, azoto, idrogeno e altri. Le sostanze organiche fanno parte degli organismi viventi.

Quali alimenti contengono molti grassi?

I grassi saturi rimangono solidi a temperatura ambiente. Contengono grandi quantità:

– margarina;

– carni grasse, soprattutto fritte;

- Fast food;

- latticini;

- cioccolato;

– oli di cocco e palma;

- tuorlo d'uovo).

I più ricchi di grassi insaturi sono:

– pollame (escluso il cuoio);

- pesce grasso;

– frutta secca: anacardi, arachidi (monoinsaturi), noci, mandorle (polinsaturi);

– oli vegetali (girasole, semi di lino, colza, mais (monoinsaturi), oliva, arachidi (polinsaturi)), nonché i prodotti da cui sono ottenuti (arachidi, olive, semi di girasole, ecc.).

Rivedi domande e compiti

1. Quali sostanze organiche compongono la cellula?

Le sostanze organiche sono composti complessi contenenti carbonio. Le sostanze organiche della natura vivente sono estremamente diverse per dimensioni, struttura e funzioni. Pertanto, è quasi impossibile creare una classificazione unificata che tenga conto di tutte le caratteristiche di ciascun composto. La divisione più comune di tutti i composti organici in a basso peso molecolare (amminoacidi, lipidi, acidi organici, ecc.) e ad alto peso molecolare, o biopolimeri. I polimeri sono molecole costituite da unità strutturali ripetitive: i monomeri. A loro volta, tutti i biopolimeri sono divisi in due gruppi: omopolimeri, costituiti da monomeri dello stesso tipo (ad esempio, il glicogeno, l'amido e la cellulosa sono costituiti da molecole di glucosio) ed eteropolimeri, che contengono monomeri che differiscono l'uno dall'altro (ad esempio, le proteine ​​sono costituite da 20 tipi di aminoacidi e gli acidi nucleici - da 8 tipi di nucleotidi: DNA - da 4 tipi, RNA - da 4 tipi.

2. Cosa sono i lipidi? Descrivi la loro composizione chimica.

Tra i composti organici a basso peso molecolare che compongono gli organismi viventi, un ruolo importante è svolto dai lipidi, che comprendono grassi, cere e varie sostanze simili ai grassi. Questi sono composti idrofobici che sono insolubili in acqua. Tipicamente, il contenuto lipidico totale in una cellula varia dal 5 al 15% della massa di sostanza secca. In natura sono molto diffusi i grassi neutri, che sono composti di acidi grassi ad alto peso molecolare e alcol trivalente glicerolo (Fig. 14). Nel citoplasma delle cellule i grassi neutri si depositano sotto forma di goccioline di grasso.

3. Qual è il ruolo dei lipidi nel garantire le funzioni vitali dell'organismo?

I grassi sono una fonte di energia. Quando 1 g di grasso viene ossidato in anidride carbonica e acqua, vengono rilasciati 38,9 kJ di energia (con l'ossidazione di 1 g di glucosio - solo 17 kJ). I grassi servono come fonte di acqua metabolica; 1 g di grasso produce 1,1 g di acqua. Utilizzando le loro riserve di grasso, i cammelli o gli scoiattoli di terra ibernati possono sopravvivere a lungo senza acqua. I grassi vengono immagazzinati principalmente nelle cellule del tessuto adiposo. Questo tessuto funge da deposito energetico del corpo, lo protegge dalla perdita di calore e svolge una funzione protettiva. Nella cavità corporea tra gli organi interni dei vertebrati si formano cuscinetti di grasso elastici che proteggono gli organi dai danni e il tessuto adiposo sottocutaneo crea uno strato termoisolante.

4. Qual è il significato biologico delle sostanze simili ai grassi?

Le sostanze simili ai grassi non sono meno importanti nel corpo. I rappresentanti di questo gruppo - i fosfolipidi - costituiscono la base di tutte le membrane biologiche. Nella loro struttura, i fosfolipidi sono simili ai grassi, ma nella loro molecola uno o due residui di acido grasso sono sostituiti da un residuo di acido fosforico. Una sostanza simile al grasso, il colesterolo, svolge un ruolo importante nella vita di tutti gli organismi viventi, in particolare degli animali. Nello strato corticale delle ghiandole surrenali, nelle gonadi e nella placenta si formano ormoni steroidei (corticosteroidi e ormoni sessuali). Nelle cellule del fegato, gli acidi biliari vengono sintetizzati dal colesterolo, necessario per la normale digestione dei grassi. Le sostanze grasse includono anche le vitamine liposolubili A, D, E, K, che hanno un'elevata attività biologica.

Pensare! Ricordare!

1. Quali sostanze biologicamente attive conosci nel corpo umano che appartengono al gruppo dei lipidi? Quali sono le loro funzioni?

Ormoni steroidei [greco: stereo - hard ed eidos - aspetto; greco hormao - mettere in moto, incoraggiare] - un gruppo di sostanze fisiologicamente attive (ormoni sessuali, corticosteroidi, forma ormonale della vitamina D) che regolano i processi vitali negli animali e nell'uomo. Nei vertebrati, gli ormoni steroidei sono sintetizzati dal colesterolo) nella corteccia surrenale, nelle cellule di Leydig dei testicoli, nei follicoli e nel corpo luteo delle ovaie, nonché nella placenta. Gli ormoni steroidei sono contenuti in goccioline lipidiche nel citoplasma in forma libera. Grazie alla loro elevata lipofilicità, gli ormoni steroidei si diffondono con relativa facilità attraverso le membrane plasmatiche nel sangue e poi penetrano nelle cellule bersaglio. Ci sono sei ormoni steroidei nel corpo umano: progesterone, cortisolo, aldosterone, testosterone, estradiolo e calcitriolo (nome obsoleto calciferolo). Ad eccezione del calcitriolo, questi composti hanno una catena laterale molto corta di due atomi di carbonio o nessuna catena laterale. Gli ormoni steroidei che svolgono una funzione di segnalazione si trovano anche nelle piante.

2. Spiega come lo strato ceroso sulla superficie delle foglie è coinvolto nella regolazione dell'equilibrio idrico delle piante.

Le piante che crescono in climi aridi hanno molti adattamenti per sopravvivere in condizioni sfavorevoli. Questo è un rivestimento ceroso sulla lama fogliare di alcune specie di piante. La superficie lucida delle grandi foglie appiattite del ficus della famiglia dei Gelsi tende a riflettere la luce solare. Aiuta a ridurre la perdita d'acqua fogliare nelle aree aride.

3. Il corpo può avere una scorta di vitamine. Pensa a quali vitamine - liposolubili o idrosolubili - possono depositarsi nei tessuti. Spiega il tuo punto di vista.

I tessuti sono costituiti da cellule, le cellule sono costituite per l'80-90% da acqua, le vitamine idrosolubili si dissolvono facilmente in acqua e non possono essere depositate (accumulate), ma le vitamine devono essere liposolubili.

Domanda 1. Quali sostanze organiche compongono la cellula?

Non esiste una classificazione univoca delle sostanze organiche che compongono la cellula, poiché sono molto diverse per dimensioni, struttura e funzioni. La divisione più comune di tutti i composti organici in basso peso molecolare (lipidi, aminoacidi, nucleotidi, monosaccaridi, acidi organici) e alto peso molecolare, o biopolimeri. I biopolimeri, a loro volta, possono essere suddivisi in omopolimeri (polimeri regolari) ed eteropolimeri (polimeri irregolari). Gli omopolimeri sono costituiti da monomeri (molecole più piccole) dello stesso tipo. Si tratta, ad esempio, del glicogeno, dell'amido e della cellulosa, formati da molecole di glucosio. I monomeri degli eteropolimeri differiscono l'uno dall'altro. Ad esempio, le proteine ​​sono costituite da 20 tipi di aminoacidi e il DNA è costituito da 4 tipi di nucleotidi.

Domanda 2. Cosa sono i lipidi? Descrivi la loro composizione chimica.

I lipidi sono composti organici idrofobi, insolubili in acqua, ma altamente solubili nelle sostanze organiche (etere, benzina, cloroformio). I lipidi sono ampiamente rappresentati nella natura vivente e svolgono un ruolo enorme nella vita della cellula. Possono essere suddivisi in tre gruppi principali: grassi neutri, cere e sostanze grasse. Secondo la loro struttura chimica, i grassi neutri sono composti complessi di alcol trivalente glicerolo e residui di acidi grassi. Se questi acidi grassi hanno molti doppi legami -CH=CH-, allora il lipide è liquido (olio di girasole e altri grassi vegetali, olio di pesce), e se ci sono pochi doppi legami, è solido (burro, la maggior parte degli altri grassi animali) grassi). Le sostanze simili ai grassi includono, ad esempio, i fosfolipidi. Hanno una struttura simile ai grassi, ma uno o due residui di acido grasso nella loro molecola sono sostituiti da un residuo di acido fosforico.

Domanda 3. Qual è il ruolo dei lipidi nel garantire le funzioni vitali dell'organismo?

I grassi neutri sono una fonte di energia estremamente importante per il corpo e, inoltre, una fonte di acqua metabolica. In altre parole, la scomposizione dei grassi rilascia non solo energia, ma anche acqua, che è particolarmente importante per gli abitanti del deserto e gli animali che vanno in letargo a lungo. I grassi si depositano principalmente nel tessuto adiposo, che funge da deposito energetico, protegge il corpo dalla perdita di calore e svolge una funzione protettiva. Pertanto, nella cavità corporea tra gli organi interni si formano cuscinetti di grasso protettivi. Il tessuto adiposo sottocutaneo è particolarmente sviluppato nelle balene e nelle foche, che sono costantemente in acqua fredda. Le ghiandole sebacee della pelle secernono una secrezione per lubrificare il pelo dei mammiferi; negli uccelli, una funzione simile è svolta dalla ghiandola coccigea. La cera d'api viene utilizzata per costruire i favi. Le piante che vivono in condizioni di mancanza d'acqua spesso sviluppano una cuticola cerosa (un rivestimento biancastro sulla superficie di foglie, steli e frutti). Protegge la pianta dall'eccessiva evaporazione, dalle radiazioni ultraviolette e dai danni meccanici.

Domanda 4. Qual è il significato biologico delle sostanze simili ai grassi?

I rappresentanti del gruppo di sostanze simili ai grassi, i fosfolipidi, costituiscono la base di tutte le membrane biologiche. Questa è una funzione estremamente importante e nessuna cellula può esistere senza una quantità sufficiente di fosfolipidi. Il punto fondamentale è la presenza nei fosfolipidi di membrana di residui di acidi grassi “flessibili” con doppi legami (di origine prevalentemente vegetale). Le sostanze simili ai grassi includono anche alcune vitamine (A, D, E, K), oltre al colesterolo. Il nome "colesterolo" deriva dalla parola latina "choleo" - "bile", poiché gli acidi biliari sono sintetizzati dal colesterolo nelle cellule del fegato, necessarie per la normale digestione dei grassi. Gli ormoni steroidei sono formati dal colesterolo nelle ghiandole surrenali, nelle gonadi e nella placenta.

Domanda 5. Ricorda dal corso “L'uomo e la sua salute” le funzioni delle vitamine e i sintomi della loro carenza.

Le vitamine sono sostanze organiche necessarie per il nostro corpo, aventi una molecola relativamente piccola. Sono componenti essenziali degli alimenti (il nostro organismo non è in grado di sintetizzare le vitamine); Quando sono carenti si verificano malattie caratteristiche (avitaminosi). Ogni vitamina ha una funzione unica. Pertanto, le vitamine A ed E proteggono le membrane cellulari dall'ossidazione; inoltre, la vitamina A è necessaria per il normale funzionamento della retina. Il primo sintomo della carenza di vitamina A è la visione offuscata (soprattutto al crepuscolo). Sotto il controllo della vitamina D, il calcio viene assorbito nell'intestino e poi depositato nelle ossa (un sintomo di carenza vitaminica è il rachitismo). La vitamina K è necessaria per la normale coagulazione del sangue; vitamina C - per la formazione del tessuto connettivo. La mancanza di vitamina C negli alimenti porta alla rottura della struttura delle pareti dei vasi sanguigni (si verificano piccoli sanguinamenti) e al gonfiore delle articolazioni. Le vitamine del gruppo B sono essenziali per il normale funzionamento di molti enzimi nel nostro corpo, in particolare quelli che controllano la scomposizione del glucosio (B1), il metabolismo degli aminoacidi (B2), ecc. La vitamina B 12 è necessaria per la normale sintesi dell'emoglobina e il maturazione dei globuli rossi.

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Lipidi

I lipidi sono composti organici simili ai grassi, insolubili in acqua, ma altamente solubili in solventi non polari (etere, benzina, benzene, cloroformio, ecc.). I lipidi appartengono alle molecole biologiche più semplici.

Chimicamente, la maggior parte dei lipidi sono esteri di acidi carbossilici superiori e di numerosi alcoli. I più famosi tra questi sono i grassi. Ogni molecola di grasso è formata da una molecola dell'alcol triatomico glicerolo e dai legami estere di tre molecole di acidi carbossilici superiori ad essa attaccati. Secondo la nomenclatura accettata, i grassi sono chiamati triacilgliceroli.

Gli atomi di carbonio nelle molecole di acidi carbossilici superiori possono essere collegati tra loro sia tramite legami semplici che doppi. Degli acidi carbossilici superiori saturi (saturati), gli acidi palmitico, stearico e arachidico si trovano più spesso nei grassi; da insaturi (insaturi) - oleico e linoleico.

Il grado di insaturazione e la lunghezza della catena degli acidi carbossilici superiori (cioè il numero di atomi di carbonio) determinano le proprietà fisiche di un particolare grasso.

I grassi con catene acide corte e insaturi hanno un basso punto di fusione. A temperatura ambiente si tratta di sostanze liquide (oli) o sostanze simili ad unguenti (grassi). Al contrario, i grassi con catene lunghe e sature di acidi carbossilici superiori diventano solidi a temperatura ambiente. Questo è il motivo per cui, durante l'idrogenazione (saturazione delle catene acide con atomi di idrogeno in doppi legami), il burro di arachidi liquido, ad esempio, diventa spalmabile e l'olio di girasole si trasforma in margarina solida. Rispetto agli abitanti delle latitudini meridionali, i corpi degli animali che vivono in climi freddi (ad esempio i pesci dei mari artici) contengono solitamente più triacilgliceroli insaturi. Per questo motivo il loro corpo rimane flessibile anche a basse temperature.

Nei fosfolipidi, una delle catene estreme degli acidi carbossilici superiori del triacilglicerolo è sostituita da un gruppo contenente fosfato. I fosfolipidi hanno teste polari e code apolari. I gruppi che formano la testa polare sono idrofili, mentre i gruppi della coda non polari sono idrofobi. La duplice natura di questi lipidi determina il loro ruolo chiave nell'organizzazione delle membrane biologiche.

Un altro gruppo di lipidi è costituito dagli steroidi (steroli). Queste sostanze sono a base di alcol colesterolo. Gli steroli sono scarsamente solubili in acqua e non contengono acidi carbossilici superiori. Questi includono acidi biliari, colesterolo, ormoni sessuali, vitamina D, ecc.

I lipidi includono anche i terpeni (sostanze per la crescita delle piante - gibberelline; carotenoidi - pigmenti fotosintetici; oli essenziali delle piante e cere).

I lipidi possono formare complessi con altre molecole biologiche: proteine ​​e zuccheri.

Le funzioni dei lipidi sono le seguenti:

Strutturale. I fosfolipidi insieme alle proteine ​​formano le membrane biologiche. Le membrane contengono anche steroli.

Energia. Quando i grassi vengono ossidati, viene rilasciata una grande quantità di energia, che va alla formazione di ATP. Una parte significativa delle riserve energetiche del corpo è immagazzinata sotto forma di lipidi, che vengono consumati in caso di carenza di nutrienti. Gli animali e le piante in letargo accumulano grassi e oli e li usano per mantenere i processi vitali. L'alto contenuto di lipidi nei semi delle piante garantisce lo sviluppo dell'embrione e della piantina prima che passino alla nutrizione indipendente. I semi di molte piante (palma da cocco, olio di ricino, girasole, soia, colza, ecc.) servono come materia prima per la produzione industriale di olio vegetale.

Protettivo e isolante termico. Accumulandosi nel tessuto sottocutaneo e attorno ad alcuni organi (reni, intestino), lo strato di grasso protegge il corpo dell'animale e i suoi singoli organi dai danni meccanici. Inoltre, a causa della bassa conduttività termica, lo strato di grasso sottocutaneo aiuta a trattenere il calore, il che consente, ad esempio, a molti animali di vivere in climi freddi. Nelle balene, inoltre, svolge un altro ruolo: promuove la galleggiabilità.

Lubrificante e idrorepellente. La cera copre la pelle, la lana, le piume, le rende più elastiche e le protegge dall'umidità. Le foglie e i frutti di molte piante hanno un rivestimento ceroso.

Normativa. Molti ormoni sono derivati ​​del colesterolo, come gli ormoni sessuali (testosterone negli uomini e progesterone nelle donne) e i corticosteroidi (aldosterone). Derivati ​​del colesterolo, la vitamina D svolgono un ruolo chiave nel metabolismo del calcio e del fosforo. Gli acidi biliari sono coinvolti nei processi di digestione (emulsificazione dei grassi) e nell'assorbimento degli acidi carbossilici superiori.

I lipidi sono anche una fonte di acqua metabolica. L'ossidazione di 100 g di grasso produce circa 105 g di acqua. Quest'acqua è molto importante per alcuni abitanti del deserto, in particolare per i cammelli, che possono fare a meno dell'acqua per 10-12 giorni: il grasso immagazzinato nella gobba viene utilizzato proprio per questi scopi. Orsi, marmotte e altri animali in letargo ottengono l'acqua di cui hanno bisogno per vivere attraverso l'ossidazione dei grassi.

Nelle guaine mieliniche degli assoni delle cellule nervose, i lipidi svolgono la funzione isolante durante la conduzione degli impulsi nervosi.

La cera viene utilizzata dalle api per costruire i favi.

Bibliografia

SUL. Lemeza L.V. Kamlyuk N.D. Lisov "Un manuale di biologia per chi entra nelle università"

Per preparare questo lavoro sono stati utilizzati i materiali del sito http://biology.asvu.ru

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