Органические вещества клетки: углеводы и липиды

Углеводов в клетках животных заметно меньше, чем белков и жиров — всего 1–5 %, зато у растений они могут составлять основную массу клетки — до 70 %, а иногда даже до 90 % от общей массы (в запасающих клетках).

Углеводы очень разнообразны по строению, размерам и свойствам.

Моносахариды

Моносахариды могу принимать линейную и циклическую форму.

К моносахаридам относятся:

• глюкоза — шестиуглеродный моносахарид с формулой C6Н12О6 — главный энергетический источник для клеток, встречается в циклической линейной форме;
• фруктоза — изомер глюкозы, имеет такую же формулу, но немного иное строение;
• галактоза — также изомер глюкозы;
• рибоза — пятиуглеродный циклический моносахарид, входит в состав (и даже в название) РНК — рибонуклеиновой кислоты;
• дезоксирибоза – отличается от рибозы отсутствием одного из атомов кислорода, входит в состав (и название) ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Дисахариды

К дисахаридам относятся:

• сахароза — обычный сахар, который добывают из сахарной свёклы или тростника и используют для еды. Содержит и глюкозу, и фруктозу и служит формой транспортировки и частично запасания углеводов в растениях;
• мальтоза — солодовый сахар, включает в себя две молекулы глюкозы;
• лактоза — молочный сахар, складывается из молекул глюкозы и галактозы, есть в молоке и молочных продуктах.

Полисахариды

К полисахаридам относятся:

• целлюлоза — линейный полимер из молекул глюкозы, выстроенных в одну длинную цепочку (до 10 000 молекул). Целлюлоза — это самое распространенное органическое вещество на земле и основной компонент древесины и бумаги. Она формирует стенки клеток растений, придавая им прочность;
• крахмал — полимер, также состоящий из молекул глюкозы, но разветвлённый, похожий по форме на ветвящееся дерево. Из-за такого строения крахмал расщепляется гораздо быстрее целлюлозы и является главным запасающим веществом растений;
• гликоген — ещё один разветвленный полимер из молекул глюкозы, он является формой хранения её запасов у грибов и животных (в том числе и у нас), поэтому иногда его называют «животный крахмал». У животных накапливается в мышцах и печени и может составлять до 7% массы печени;
• хитин — линейный полимер в виде длинной цепи из моносахаридов, твёрдый и прочный, образует клеточные стенки грибов и некоторых бактерий, а также внешний скелет ракообразных, пауков и насекомых;
• инулин — небольшая цепочка из молекул фруктозы, запасающее вещество у некоторых растений – сложноцветных (одуванчик), лилейных (нарциссы), фиалок и колокольчиков;
• муреин — сложный полисахарид, один из компонентов клеточной стенки бактерий;
• гепарин — полисахарид, который содержится в печени и других органах животных и применяется в медицине как средство против свёртывания крови.

Функции углеводов в клетке и организме:

• Энергетическая: углеводы – главный поставщик энергии для организма, их запасы расходуются в первую очередь.
• Запасающая: углеводы запасаются как питательные вещества (у растений — крахмал, у животных и грибов — гликоген).
• Строительная: полисахариды — одна из составляющих клеточных стенок и некоторых органоидов, они обеспечивают защиту и опору клеток.
• Рецепторная: из углеводов состоят клеточные рецепторы, они воспринимают изменения окружающей среды на мембранах клеток.

Насыщенные жирные кислоты не имеют в строении двойной связи и обладают высокой температурой плавления (то есть температурой перехода из твёрдого состояния в жидкое).
Ненасыщенные жирные кислоты имеют в строении двойную связь и — за счет неё — более низкие температуры плавления. При одной и той же температуре липиды с насыщенными жирными кислотами будут твёрдыми, а липиды с ненасыщенными кислотами — жидкими.

Особое значение это имеет для организмов, живущих при низких температурах, ведь если все липиды станут твёрдыми, клеточные мембраны потеряют свою гибкость и клетки не смогут нормально работать. Поэтому в холодных условиях организмы накапливают больше ненасыщенных жирных кислот, чтобы мембраны сохраняли текучесть и пластичность.

Функции липидов в клетке и организме:

• Энергетическая: при окислении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж энергии, жиры — второй по значению энергетиеский источник в организме после углеводов.
• Запасающая: липиды запасаются как дополнительный источник энергии и метаболической воды (при их окислении образуется вода, поэтому именно запас жиров носит в своём горбе верблюд).
• Строительная: фосфолипиды образуют клеточные мембраны и мембранные органоиды клеток, холестерин придаёт прочность мембранам клеток животных.

О строении мембраны подробнее можешь прочитать в главе «Клеточная теория. Строение клетки».

• Терморегуляторная: за счёт низкой теплопроводности жиры защищают организм от переохлаждения и перегрева.
• Регуляторная: липидами являются стероидные гормоны, образующиеся из холестерина и регулирующие работу организма, в том числе половые гормоны и кортизол.
• Защитная: липиды защищают от намокания листья растений, шерсть и перья водных животных, а от механических повреждений — внутренние органы животных. Растительный воск покрывает листья некоторых растений для защиты от чрезмерного испарения.