Биологически важные вещества: белки, жиры, углеводы

3.8 Биологически важные вещества: жиры, белки, углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды)

Видеоурок 1: Сложные эфиры. Жиры

Видеоурок 2: Белки

Видеоурок 3: Углеводы. Глюкоза

Лекция: Биологически важные вещества: жиры, белки, углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды)

Жиры

Жиры – это определенные органические соединения природного или синтетического происхождения. Представляют собой сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.

Данные вещества содержат в своей структуре остатки предельных карбоновых кислот. Формулы жиров можно представить в следующем виде:

Справа от формул изображена модель молекулы тристеарина, она иллюстрирует сложное строение жиров. Жиры по происхождению подразделяются на животные и растительные. Они отличаются своим составом, следовательно, и химическим свойствам.

Насыщение двойных связей в молекулах жидких жиров приводит к их отвердеванию. При гидрировании жидкого растительного масла на никелевом катализаторе появляется твердый жир, называемый маргарином. Уравнение данной реакции условно выглядит так:

Так как жиры представляют собой сложные эфиры, то, следовательно, они вступают в реакции гидролиза:

Данная реакция проходит под действием водных растворов кислот и щелочей. В случае применения щелочей, гидролиз проходит необратимо. При этом происходит образование глицерина и мыла (стеарат натрия):

Мыло – смесь натриевых или калиевых солей жирных карбоновых кислот.

Для жиров, содержащих в своей структуре кислотные остатки непредельных карбоновых кислот, присущи все качественные реакции на непредельные соединения. К таким относятся: обесцвечивание раствора перманганата калия и бромной воды. Предельные жиры в реакцию данного типа не вступают. Жир вступает в реакцию и с водным раствором перманганата калия и бромной водой. Это объясняется тем, что он содержит кислотные остатки непредельной карбоновой кислоты – олеиновой.

Белки

Белки — высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков аминокислот, соединённых в длинную цепочку пептидной связью.

В состав белков живых организмов входит всего 20 типов аминокислот, все из которых относятся к альфа-аминокислотам, а аминокислотный состав белков и их порядок соединения друг с другом определяются индивидуальным генетическим кодом живого организма. Одной из особенностей белков является их способность самопроизвольно формировать пространственные структуры характерные только для данного конкретного белка.

Из-за специфики своего строения белки могут обладать разнообразными свойствами. Белки, имеющие глобулярную четвертичную структуру, в частности белок куриного яйца, растворяются в воде с образованием коллоидных растворов. Белки, обладающие фибриллярной четвертичной структурой, в воде не растворяются. Фибриллярными белками, в частности, образованы ногти, волосы, хрящи.

Химические свойства белков:

Гидролиз . Все белки способны вступать в реакцию гидролиза. В случае полного гидролиза белков образуется смесь из α-аминокислот:

Денатурация . Разрушение вторичной, третичной и четвертичной структур белка без разрушения его первичной структуры называют денатурацией. Денатурация белка может протекать под действием растворов солей натрия, калия или аммония – такая денатурация является обратимой. Денатурация же протекающая под действием излучения (например, нагрева) или обработке белка солями тяжелых металлов является необратимой. Необратимая денатурация белка наблюдается при термической обработке яиц в процессе их приготовления. В результате денатурации яичного белка его способность растворяться в воде с образованием коллоидного раствора исчезает.

Качественные реакции на белки:

Биуретовая реакция . Если к раствору, содержащему белок добавить 10%-й раствор гидроксида натрия, а затем небольшое количество 1 %-го раствора сульфата меди, то появится фиолетовое окрашивание. Раствор белка + NаОН(10%-ный р-р) + СuSO4 = фиолетовое окрашивание.

Ксантопротеиновая реакция . Растворы белка при кипячении с концентрированной азотной кислотой окрашиваются в желтый цвет. Раствор белка + HNO3(конц.) => желтое окрашивание.

Биологические функции белков:

Каталитическая . Ускоряет различные химические реакции в живых организмах.

Структурная . Строительные материалы клеток. Ферменты: коллаген, белки клеточных мембран.

Защитная . Защищают организм от инфекций. Ферменты: иммуноглобулины, интерферон.

Регуляторная . Регулируют обменные процессы. Ферменты: гормоны.

Транспортная . Перенос жизненно-необходимых веществ от одних частей организма к другим. Ферменты: гемоглобин переносит кислород.

Энергетическая . Снабжает организм энергией. Ферменты: 1 грамм белка может обеспечить организм энергией в количестве 17,6 Дж.

Моторная (двигательная) . Ферменты: миозин (мышечный белок).

Углеводы

Углеводы — органические соединения, состоящие из молекул углерода, водорода и кислорода, общая формула которых Cn(H2O)m.

Из формулы углеводов можно предположить то, что данные соединения состоят из углерода и воды, однако это не так, просто соотношение водорода и кислорода в данных соединениях такое же, как и у воды 2:1. Однако следует иметь ввиду, что данное соотношение водорода и кислорода в углеводах непостоянно, к примеру, дезоксирибоза имеет формулу С5Н10О4. Также существуют соединения соответстсвующие формуле Cn(H2O)m, но к углеводам не относящиеся. Это формальдегид (СН2О) и уксусная кислота (С2Н4О2).

Рассмотрим классификацию углеводов. В её основе лежит способность одних углеводных соединений при гидролизе расщепляться на углеводы меньшей молекулярной массы. Исходя из этого, углеводы делят на:

простые (моносахариды) и

сложные (дисахариды, полисахариды).

Моносахариды не расщепляются, т.е. не гидролизуются. В зависимости от числа атомов они делятся на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. Среди них широко распространены в природе пентозы с общей формулой C5(H2O)5 и гексозы C6H12O6. Например, среди пентозов, известные вам из курса биологии рибоза C5H10O5 и дезоксирибоза C5H10O4, входящие в состав РНК и ДНК. Среди гексозов: глюкоза, фруктоза, галактоза, имеющие общую формулу C6H12O6. Общей чертой глюкозы и фруктозы является наличие в составе молекул пяти гидроксильных групп. Поэтому они считаются многоатомными спиртами. Отличие состоит в том, что молекула глюкозы содержит альдегидную группу (-CHO), а молекула фруктозы кетонную группу (R—CO—R’). Таким образом, глюкоза – это многоатомный альдегидоспирт, фруктоза – многоатомный кетоспирт.

Читайте также:
Химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных

Строение молекул глюкозы и фруктозы:

Дисахариды при гидролизе расщепляются на две молекулы моносахаридов. Исходя из общей формулы большинства дисахаридов C12H22O11 уравнение гидролиза выглядит так:

Биологически важные вещества: жиры, белки, углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды)

Содержание:

Жиры представляют собой органические соединения, образующиеся в результате взаимодействия глицерина с высшими карбоновыми кислотами. Соединения могут быть природного или синтетического происхождения.

Жиры еще называют глицеридами, так как в реакциях этерификации, продуктами которых они являются, принимают участие карбоновые кислоты и единственный спирт – глицерин.

Общая формула жиров выглядит так:

R1, R2, R3 – углеводородные остатки карбоновых кислот.

В состав жиров могут входить насыщенные и ненасыщенные карбоновые кислоты. Жиры имеют твердую консистенцию, если в состав входят углеводородные части предельных кислот. В случае этерификации глицерина с ненасыщенными кислотами образуются жидкие соединения. Природные глицериды содержат оба вида кислот, поэтому животные жиры твердые (кроме рыбьего жира). Глицериды растительного происхождения соответственно имеют жидкую форму, поэтому их называют маслами (кроме пальмового масла, имеющего твердую консистенцию).

Химические свойства жиров

По аналогии можно предположить, что гидрирование двойных связей обеспечит переход в твердую форму. Данное свойство подтверждено опытным путем. Так получают твердый жир маргарин. Реакция гидрирования (гидрогенизация) проходит в присутствии никелевого катализатора:

Жиры – это сложные эфиры, поэтому для них характерны реакции гидролиза.

Гидролиз с водными растворами кислот и щелочей протекает по следующей схеме:

В результате реакций щелочного гидролиза образуются соли высших карбоновых кислот – мыла (реакции омыления):

Жиры, в составе которых содержаться углеводородные остатки непредельных кислот обесцвечивают раствор калия перманганата и бромной воды. Присутствие двойных связей в предельных кислотах лишает глицериды этого свойства.

Биологические функции жиров

Жиры играют важную роль в живых организмах. Основными функциями являются:

  • строительная;
  • энергетическая;
  • защитная;
  • секреторная;
  • регулирующая.

Жиры регулируют обмен веществ, участвуют в теплорегуляции, обеспечивают механическую защиту органов, повышают сопротивляемость организма, секретируют гормоны.

Белки

Белки – высокомолекулярные соединения органической природы. Представляют собой цепочку из частей альфа-аминокислот, соединенных пептидными связями.

Двадцать видов аминокислот образуют структуру большинства белков. При этом отдельные виды белков отличаются между собой аминокислотными наборами по наименованию и последовательности соединения.

Структура белков определяет их растворимость. Так, четвертичные соединения в виде глобул образуют коллоидный водный раствор, а четвертичные белки из нитей (фибрилл) имеют твердую структуру и не растворяются в водной среде.

Химические свойства белков

Белковые соединения вступают в реакции гидролитического разложения по схеме:

В результате гидролиза образуется смесь альфа-аминокислот.

При определенных условиях происходит распад сложных белковых структур до первичной линейной формы. Это называется денатурацией.

Денатурация белка может быть обратимой и не обратимой. Ход процесса зависит от условий протекания.

Обратимая денатурация протекает в присутствии щелочей или ионов аммония по схеме:

Необратимая денатурация белка происходит в присутствии кислот, щелочей, солей тяжелых металлов при условии повышенной температуры либо воздействия иного излечения. В таких условиях восстановление структуры белка невозможно.

Реакция взаимодействия белкового раствора с 10% раствором натрия гидроксида и капли 1% раствора сульфата меди называется биуретовой реакцией. В результате образуется биуретовый комплекс фиолетового цвета:

Это качественная реакция для белковых соединений.

Ксантопротеиновой реакцией называют взаимодействие раствора белка с концентрированной азотной кислотой в условиях повышенной температуры. Образуется соединение, придающее раствору желтое окрашивание.

Схема реакции на примере тирозина (альфа-аминокислоты):

Биологические функции белков

Белковые соединения в организме выполняют такие функции, как:

  • строительная;
  • защитная;
  • регуляторная;
  • транспортная;
  • энергетическая;
  • двигательная.

Белки – строительный материал клеток. Белковые соединения защищают от инфекционных агентов, доставляют важнейшие вещества в органы, насыщают организм энергией.

Углеводы

Углеводами называют органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода. Содержат карбонильную группу и множество карбоксильных групп. Служат источником энергии для клеток.

Классификация углеводов

Класс углеводов

Особенности / Представители

Моносахариды (монозы)

Простая форма сахаров. Не подвергается гидролизу.

Сложные сахара. При гидролизе распадаются на две молекулы моносахаров.

  • Сахароза (состоит из фрагментов альфа-глюкозы и бета-фруктозы)

Полисахариды

Высокомолекулярные соединения сложной структуры, образованные из остатков моносахаров, соединенных гликозидными связями.

  • Крахмал, целлюлоза

Химические свойства углеводов

Химические свойства углеводов обусловлены строением. Соединения вступают в реакции по карбоксильной группе, по спиртовому гидроксилу или кетонной группе в зависимости от природы сахаров в составе.

Реакции гидролитического разложения сложных сахаров идут по схеме:

Реакции гидрирования характерны для сахаров, содержащих карбонильную группу (например, глюкоза), которая в результате восстанавливается до спиртового гидроксила при повышенной температуре в присутствии никелевого катализатора:

Альдегидная группа в составе вступает в характерную реакцию с гидроксидом меди. Образуется оксид меди II кирпично-красного цвета:

По альдегидной группе проходит и реакция «серебряного зеркала» с серебра нитратом в аммиачной среде. Образуется осадок серебра, глюконат аммония, аммиак и вода:

Спиртовой гидроксил в составе определяет взаимодействие с гидроксидом двухвалентной меди. Осадок голубого цвета переходит в насыщенный синий раствор медного комплекса:

Читайте также:
Строение веществ. Химическая связь: ковалентная (полярная и неполярная), ионная, металлическая

Процессы брожения

Процесс ферментативного разложения глюкозы на этиловый спирт и углекислый газ называют спиртовым брожением:

Продуктом молочнокислого брожения становится молочная кислота. Возможны процессы масляно-кислого, лимонно-кислого брожения:

Растворы моносахаров

В растворе моносахара соединяются между собой через альдегидные группы. Раствор глюкозы содержит две модификации: альфа-форму и бета-форму:

Полисахара сгорают до углекислого газа и воды:

Характерная реакция крахмала с раствором йода:

Образуется ярко синее окрашивание. При повышении температуры цвет исчезает, при охлаждении снова проявляется.

Биологические функции углеводов

Углеводы выполняют функции в организме такие, как:

  • энергетическая;
  • защитная (иммунная);
  • структурная;
  • запасающая;
  • рецепторная.

Углеводы образуют стенки клеток, обеспечивают распознавание клеток, присоединение к ним биологически активных веществ, участвуют в фотосинтезе.

Урок 2. Состав пищи. Белки, жиры, углеводы и другие компоненты

Пища снабжает человеческий организм энергией, нужной ему для полноценной жизнедеятельности. И именно благодаря регулярному питанию и продуцируемым им сложным физико-химическим реакциям (что и называется в народе обменом веществ или метаболизмом) поддерживается жизнь. Пища содержит в себе множество питательных веществ, без которых какой-либо вообще рост, развитие и функционирование организма было бы невозможным. Об этих питательных веществах мы расскажем во втором уроке.

Ниже нами будут рассмотрены:

Также мы объясним, в чем заключается ценность каждого из веществ.

Белки

Белки являются главным строительным материалом для организма и основой его клеток и тканей. Примерно на 20% из них состоит тело человека и более чем на 50% – клетки. Организм не может откладывать белки в тканях «на потом», по причине чего требуется, чтобы они поступали с пищей ежедневно.

Белки содержат в себе незаменимые аминокислоты, которые в организме человека не синтезируются – это аргинин, гистидин, треонин, фенилаланин, валин, изолейцин, лейцин, метионин, лизин и триптофан. Белки могут обладать разной биологической ценностью, которая и зависит от того, в каком количестве и какие в них содержатся аминокислоты, каково соотношение незаменимых и заменимых аминокислот, и какова их перевариваемость в ЖКТ.

Как правило, большей биологической ценностью обладают белки животного происхождения. Например, оптимальным соотношением незаменимых кислот могут похвастаться яйца, печень, мясо и молоко. А усваиваются они на 97,% в то время как растительные белки усваиваются лишь на 83-85%, т.к. в продуктах растительного происхождения содержится большое количество неперивариваемых (балластных) веществ.

В растительной пище в основном содержится небольшое количество белка и наблюдается дефицит метионина, лизина и триптофана. Только бобовые (к примеру, соя, фасоль и горох) выделяются высоким содержанием белка (от 24% до 45%). 20% белка присутствует в орехах и семенах подсолнечника. По составу аминокислот к животным белкам близко стоят белки ржи, риса и сои.

Потребность организма в белке определяется возрастом человека, его полом, характером трудовой деятельности, национальными особенностями питания и климатическими условиями, в которых он живет. Обычно взрослые, не занятые активной физической работой, должны принимать в сутки белок из расчета чуть менее 1 г на 1 кг массы тела. Белок пищи должен обеспечивать 1/6 долю в весовом выражении и 10-13% от общей энергетической потребности организма, а 55% рекомендованной нормы белка должна быть животного происхождения. Если ребенок или взрослый занят физическим трудом, его потребность в белке возрастает.

Пищевые жиры – это эфиры высших жирных кислот и глицерина. В эфирах жирных кислот четное число атомов углерода, а сами жирные кислоты подразделяются на две крупные группы – насыщенные и ненасыщенные жиры. Первыми богаты твердые животные жиры (там их может быть до 50% от общей массы), а вторыми – жидкие масла и морепродукты (во множестве масел, например, в оливковом, льняном, кукурузном и подсолнечном маслах ненасыщенных жиров может быть до 90%). В человеческом организме нормальное содержание жиров составляет 10-20%, однако в случаях нарушений жирового обмена этот показатель может возрастать до 50%.

Жиры и жироподобные вещества составляют клеточные мембраны и оболочки нервных волокон, принимают участие в синтезе витаминов, гормонов и желчных кислот. Жировые отложения в свою очередь считаются энергетическим резервом организма. Энергетическая ценность жиров больше чем в 2 раза превышает ценность углеводов и белков. Когда окисляется 1 г жиров, высвобождается 9 ккал энергии.

Взрослые люди должны употреблять от 80 до 100 г жира в сутки, благодаря чему обеспечивается до 35% общей энергетической ценности рациона. Линолевая и линоленовая жирные кислоты являются незаменимыми (не синтезируются в организме), и обязательно должны поступать вместе с едой. Они есть в жире ряда рыб и морских млекопитающих, орехах и растительных маслах. Вместе с другими высшими ненасыщенными жирными кислотами они не позволяют развиваться атеросклерозу, делают организм более устойчивым к инфекционным заболеваниям.

Что касается пищевой ценности жиров, то она обусловлена наличием незаменимых жирных кислот, наличием витаминов A, E и D, их всасываемостью и перевариваемостью. Максимальная биологическая ценность присуща жирам с линолевой и прочими высшими ненасыщенными кислотами. Насколько хорошо усваивается жир, зависит от его температуры плавления: если она ниже температуры тела, то жиры усваиваются на 97-98%, а если температура плавления равна 50-60°C, то и усваиваться они будут всего на 70-80%.

Читайте также:
Взаимосвязь различных классов неорганических веществ

Вместе с пищей в организм поступают и жироподобные вещества, такие как жирорастворимые витамины, фосфолипиды и стерины. Из стеринов наиболее известен холестерин, содержащийся в продуктах животного происхождения. Но и в организме его могут синтезировать промежуточные продукты обмена жиров и углеводов.

Холестерин – это источник гормонов и желчных кислот, плюс предвестник витамина D3. Попадая в кровь и желчь, холестерин остается в них как коллоидный раствор, образующийся за счет взаимодействия с фосфатидами, ненасыщенными жирными кислотами и белками. Когда обмен этих веществ нарушен (или имеется их дефицит), холестерин превращается в мелкие кристаллы, которые оседают на стенках кровеносных сосудов и желчных путях, из-за чего и развивается атеросклероз и образуются желчные камни.

Углеводы

В пищевых продуктах углеводы содержатся в виде глюкозы и фруктозы (моносахариды), лактозы и сахарозы (олигосахариды), пектиновых веществ, клетчатки, гликогена и крахмала (полисахариды). Углеводы – это основной источник энергии для человека: при окислении всего 1 г углеводов высвобождается 4 ккал.

Для человека, не занятого физической работой, средняя потребность в углеводах составляет 400-500 г в сутки, 2/3 от суточного рациона в весовом выражении и 60% в выражении калорическом. Если же человек активно трудится физически, норма становится больше.

Выбирая пищу, лучше всего останавливать свой выбор на полисахаридах, т.е. на продуктах, содержащих пектин, гликоген, крахмал и т.д., и по возможности избегать олиго-моносахаридов – продуктов, содержащих лактозу, фруктозу, глюкозу, сахарозу и т.п. Полисахариды перевариваются медленнее, а динамика концентрации глюкозы (конечный продукт переваривания) в жидкостях организма намного благоприятнее для последующего обмена веществ. Немаловажно и то, что полисахариды не сладкие на вкус, из-за чего вероятность их повышенного потребления снижается.

Дисахарид лактозу можно в обилие найти в молоке и молочных продуктах. Но основным поставщиком углеводов в организм по праву считаются растения, т.к. их процент в них составляет 80-90% сухой массы. В продуктах растительного происхождения также есть множество неперевариваемых и неусвояемых полисахаридов типа целлюлозы. Нужно знать, что благодаря грубоволокнистой неперивариваемой пище стимулируется перистальтика кишечника, абсорбируется ряд катаболитов (даже токсичных), находящихся в толстом кишечнике, выводится холестерин, снабжаются питательными веществами полезные бактерии кишечника. В среднем взрослый должен принимать 25 г углеводов в сутки.

Витамины

Витамины – это незаменимые пищевые вещества (нутриенты) органического происхождения и самого разного химического строения. Они нужны для правильного метаболизма в человеческом организме. Их суточную норму принято измерять в мг (миллиграмм) и мкг (микрограмм), а зависит она, как и прежде, от возраста человека, его пола, характера работы и состояния здоровья.

Витамины бывают водорастворимыми (витамины группы B и витамин C) и жирорастворимыми (витамины A, D, E, K):

  • Почти все витамины группы B имеются в яичном белке, дрожжах, печени, бобовых и наружных частях зерновых.
  • Витамин C (аскорбиновая кислота) есть в зеленых частях растений, ягодах, овощах, цитрусовых и других фруктах, в частности, в кислых, а также в почках и печени.
  • Витамином A богаты только продукты животного происхождения – сыры, осетровая икра, печень трески, печень скота, сливочное масло. Плюс к этому он синтезируется в организме через провитамин A (каротин), содержащийся в оранжево-окрашенных фруктах, ягодах и овощах.
  • Источники витамина D – это жир из тресковой печени, икра рыбы, молочные жиры и печень. Синтез данного витамина происходит благодаря воздействию ультрафиолета.
  • Витамин E содержится в зеленых листьях овощей, яичных желтках и растительных маслах.
  • Витамином K организм снабжают печень, картофель, томаты и листовые овощи.

Лучше всего сохраняют витамины свежие овощи, поэтому рекомендуется кушать их как можно чаще. Если же их тушить и варить, содержание витаминов будет снижаться. А если делать закваску или подвергать овощи быстрой заморозке, витамины будут сохраняться в овощах долгое время.

Значение витаминов для человека очень велико. Выражается оно в том, что витамины служат компонентом, который нужен для правильной работы ферментов; они принимают участие в процессах метаболизма, помогают организму расти и развиваться, укрепляют иммунитет. При недостатке витаминов нарушаются механизмы работы нервной системы и зрительного аппарата, появляются проблемы с кожей, авитаминозы и гиповитаминозы, ослабевает иммунный статус и т.д. Нужно запомнить, что самые дефицитные (особенно в периоды зимы и ранней весны) витамины – это витамины A, B1, B2 и C.

Минеральные вещества

Минеральные вещества являются составляющими тканей и органов, чем и обусловлена их огромная роль в протекающих в организме физико-химических процессах. Некоторые минеральные вещества содержатся в клетках, а другие – в тканевой жидкости, лимфе и крови (в них минеральные вещества находятся во взвешенном состоянии в виде ионов).

Наиболее значимыми для функционирования организма считаются сера, хлор, фосфор, калий, магний и кальций. Эти элементы помогают организму строить ткани и клетки, а также обеспечивают функции ЦНС, мышц и сердца. Помимо этого они обезвреживают вредные кислоты – продукты метаболизма.

Кальций – это строительный материал для костной ткани, и в особенности он необходим детям, скелет которых находится на стадии формирования. Кальций поступает в организм с овощами, фруктами и продуктами молочного происхождения.

Фосфор не менее важен, т.к. тоже участвует в строении костей, и больше половины всего имеющегося фосфора находится в костях. Если фосфора в организме достаточно, всегда будет нормальный обмен углеводов и крепкая нервная система. Фосфор входит в состав бобовых, зерновых, рыбы, молока и мяса.

Читайте также:
Химические свойства солей (средних)

Естественно, организм нуждается в магнии, броме, йоде, цинке, кобальте, фторе и других микроэлементах (детальнее о них, а также о витаминах мы побеседуем в следующем уроке), которые содержатся в продуктах питания в минимальных объемах (менее 1 мг на 1%). Из них состоят многие ферменты, гормоны, витамины; они самым прямым образом воздействуют на развитие организма и обмен веществ.

Дефицит какого-либо микроэлемента в организме служит причиной возникновения специфических заболеваний, таких как разрушение зубов (недостаток фтора), тяжелое малокровие (недостаток меди или кобальта), эндемический зоб (недостаток йода) и другие. Особое внимание нужно уделять тому, чтобы минеральными веществами снабжался детский организм. Если до 2 месяцев их поступает достаточно с молоком матери, то на 3-м месяце нужно добавлять их в соки овощей, фруктов и ягод. Начиная с 5-го месяца необходимо снабжать минеральными веществами прикорм (овсяные и гречневые кашки, мясо, яйца, фрукты и овощи).

Вода и растворенные в ней минеральные вещества служат основой внутренней среды организма – это основная часть тканевой жидкости, лимфы и плазмы. Ни один жизненно важный процесс, протекающий в организме (в особенности терморегуляционные и ферментативные процессы) невозможен без достаточного количества воды.

На водный обмен воздействуют такие параметры как влажность и температура окружающего воздуха, особенности рациона и даже поведение и одежда. Взрослый человек должен обеспечивать свой организм примерно 2-3 литрами жидкости. Мужчинам рекомендуется выпивать около 3 л, а женщинам – около 2,3 л, причем больше половины этого количества должна составлять чистая питьевая вода.

Кстати, на тему пользы воды рекомендуем вам почитать наши статьи – найти их можно здесь, здесь и здесь. И, подводя итог разговору о необходимых организму веществах, не будет лишним сказать несколько слов об энергозатратах человеческого организма.

Расчет энергозатрат

На поддержание каждого процесса, протекающего в организме, тратится определенное количество энергии, обеспечиваемой приемом пищи. Поступление и расход энергии выражаются в тепловых единицах, называемых калориями. Килокалория равна количеству тепла, нужного для повышения температуры 1 л воды на 1°.

Средние показатели сгорания веществ, содержащихся в пище, таковы:

  • 1 г белков = 4,1 ккал
  • 1 г жиров = 9,3 ккал
  • 1 г углеводов = 4,1 ккал

Энергия для основного энергообмена – это минимальное количество калорий, которое нужно, чтобы обеспечить потребности организма в состоянии нервного и мышечного покоя. Если человек работает умственно или физически, энергообмен увеличивается, а количество необходимых ему нутриентов возрастает.

Когда организм человека находится в экстремальных условиях, например, если он голодает, необходимая энергия может поступать из внутренних структур и запасов (такой процесс называется эндогенным питанием). Потребность человека в энергии, исходя из суточных энергозатрат, равна от 1700 до 5000 ккал (иногда больше). Этот показатель зависит от пола человека, его возраста, образа жизни и особенностей трудовой деятельности.

Как мы уже знаем, среди пищевых веществ в продуктах питания выделяются жиры, углеводы, белки (протеины), минеральные вещества и витамины. По калорийности суточный рацион должен соответствовать каждодневным энергозатратам, причем должен учитываться метаболизм и энергозатраты дома и на работе. Примерная величина суточной калорийности, если выполняются минимальные ежедневные физические нагрузки, высчитывается через умножение нормальной массы (в кг) на 30 кал для женщин и 33 кал для мужчин. Белки жиры и углеводы должны соотносится как 1:1:4. Кроме того, роль играет и качество диеты, что зависит от вкусов, привычек и величины избытка веса тела каждого конкретного человека.

В большинстве случаев диетологи рекомендуют применять диеты, стандартные по калорийности (они обеспечивают организм 2200-2700 ккал). Но рацион должен включать в себя разные продукты – как по калорийности, так и по качеству. Всегда нужно помнить о «пустых» калориях, содержащихся в хлебе, макаронных изделиях на основе белой рафинированной муки, белом сахаре, печенье, пирожных и других сладостях, сладких безалкогольных напитках и спиртном.

Каждый человек должен подобрать для себя такую диету, которая будет обеспечивать его необходимым количеством энергии. Важно следить за тем, чтобы в организм поступало как можно меньше вредных веществ и «пустых» калорий, а также отслеживать вес своего тела. Люди, страдающие ожирением или, наоборот, чрезмерно худые, должны обращаться к специалистам, которые помогут подобрать подходящий рацион на каждый день.

Чтобы грамотно определиться с пищей, а также, чтобы знать, какое количество калорий имеется в том или ином продукте, принято использовать специальные таблицы. Ниже вы найдете три таких таблицы – для безалкогольных напитков, спиртного и самых распространенных продуктов питания.

Таблицы содержания белков, жиров и углеводов

Пользоваться таблицами проще простого – все напитки и продукты сгруппированы и расположены в алфавитном порядке. Напротив каждого напитка или продукта есть графы, в которых указано содержание нужных веществ и количество калорий (из расчета на 100 г конкретного продукта). На основе этих таблиц очень удобно составлять собственный рацион питания.

Биологически важные вещества

Жиры – это сложные эфиры, образованные глицерином и высшими одноосновными карбоновыми кислотами (жирными кислотами).
.
Читайте также:
Человек в мире веществ, материалов и химических реакций

Жиры образуются при взаимодействии глицерина и высших карбоновых кислот:

(содержит одну двойную связь в радикале)

(две двойные связи в радикале)

(три двойные связи в радикале)

Номенклатура жиров

Общее название жиров – триацилглицерины (триглицериды).

Существует несколько способов назвать молекулу жира.

Например, жир, образованный тремя остатками стеариновой кислоты, будет иметь следующие названия:

Физические свойства жиров

Жиры растворимы в органических растворителях и нерастворимы в воде. С водой жиры не смешиваются.

Химические свойства жиров

1. Гидролиз (омыление) жиров

Жиры подвергаются гидролизу в кислой или щелочной среде или под действием ферментов.

1.1. Кислотный гидролиз

Под действием кислот жиры гидролизуются до глицерина и карбоновых кислот, которых входили в молекулу жира.

Например, при гидролизе тристеарата глицерина в кислой среде образуется стеариновая кислота и глицерин

1.2. Щелочной гидролиз — омыление жиров

При щелочном гидролизе жиров образуется глицерин и соли карбоновых кислот, входивших в состав жира.

Например, при гидролизе тристеарата глицерина гидроксидом натрия образуется стеарат натрия .

2. Гидрирование (гидрогенизация) ненасыщенных жиров

Гидрогенизация жиров — это процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав жира.

При этом остатки непредельных кислот переходят в остатки предельных, жидкие растительные жиры превращаются в твёрдые (маргарин).

Например, триолеат глицерина при гидрировании превращается в тристеарат глицерина:

Количественной характеристикой степени ненасыщенности жиров служит йодное число, показывающее, какая масса йода может присоединиться по двойным связям к 100 г жира.

3. Мыло и синтетические моющие средства

При щелочном гидролизе жиров образуются мыла соли высших жирных кислот.

Стеарат натрия – твёрдое мыло.

Стеарат калия – жидкое мыло.

Моющая способность мыла зависит от жесткости воды. Оно хорошо мылится и стирает в мягкой воде, плохо стирает в жёсткой воде и совсем не стирает в морской воде, так как содержащие в ней ионы Ca 2+ и Mg 2+ дают с высшими кислотами нерастворимые в воде соли.

Например, тристеарат глицерина взаимодействует с сульфатом кальция

Поэтому наряду с мылом используют синтетические моющие средства.

Их производят из других веществ, например из алкилсульфатов — солей сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты.

Спирт реагирует с серной кислотой с образованием алкилсульфата .

Далее алкилсульфат гидролизуется щелочью:

Эти соли содержат в молекуле от 12 до 14 углеродных атомов и обладают очень хорошими моющими свойствами. Кальциевые и магниевые соли этих веществ растворимы в воде, а потому такие мыла моют и в жесткой воде. Алкилсульфаты содержатся во многих стиральных порошках.

Белки

Белки (полипептиды) – биополимеры, построенные из остатков α-аминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями.

Образование белковой макромолекулы можно представить как реакцию поликонденсации α-аминокислот:

Макромолекулы белков имеют стереорегулярное строение, исключительно важное для проявления ими определенных биологических свойств.

Структуры белков

Первичная структура — последовательность α-аминокислотных звеньев в полипептидной цепи Вторичная структура – спиральная структура полипептидной цепи, закрепленная водородными связями между группами N-H и С=О
Третичная структура – определенная форма спирали в пространстве, образованная с помощью дисульфидных мостиков -S-S-, водородных связей и других взаимодействий Четвертичная структура — объединение нескольких белковых макромолекул в так называемые глобулы (бывает не у всех белков)

Химические свойства белков

Качественные реакции на белки

  • Биуретовая реакция – фиолетовое окрашивание при действии на белки свежеосажденного гидроксида меди (II).
  • Ксантопротеиновая реакция – желтое окрашивание при действии на белки концентрированной азотной кислоты.

Денатурация белка

Это разрушение структуры белка при нагревании, изменении кислотности среды, действии излучения, спирта, тяжелых металлов, радиации.

Пример денатурации — свертывание яичных белков при варке яиц.

Денатурация бывает обратимой и необратимой.

  • При обратимой денатурации первичная структура белка не разрушается.
  • Необратимая денатурация может быть вызвана образованием нерастворимых веществ при действии на белки солей тяжелых металлов — свинца или ртути.
  • При необратимой денатурации происходит также гидролиз белка — необратимое разрушение первичной структуры в кислом или щелочномрастворе с образованием аминокислот или более коротких пептидных фрагментов.

Анализируя продукты гидролиза, можно установить количественный состав белков.

Углеводы

Углеводы (сахара) – органические соединения, имеющие сходное строение, состав большинства которых отражает формула Cx(H2O)y, где x, y ≥ 3.

Исключение составляет дезоксирибоза, которая имеют формулу С5Н10O4 (на один атом кислорода меньше, чем рибоза).

Классификация углеводов

Питательные вещества – белки, углеводы, жиры, витамины, микроэлементы.

Питательные веществауглеводы, белки, витамины, жиры, микроэлементы, макроэлементы – содержатся в продуктах питания. Все эти питательные вещества необходимы человеку для возможности осуществления всех процессов жизнедеятельности. Содержание питательных веществ в рационе является важнейшим фактором для составления меню диет.

В организме живого человека никогда не останавливаются процессы окисления всяческих питательных веществ. Реакции окисления происходят с образованием и выделением тепла, которое нужно человеку для поддержания процессов жизнедеятельности. Тепловая энергия позволяет работать мышечной системе, что приводит нас к выводу, что чем тяжелее физический труд, тем больше еды требуется для организма.

Энергетическая ценность продуктов определяется калориями. Калорийность продуктов определяет количество энергии, получаемое организмом в процессе усвоения пищи.

Читайте также:
Вычисление массовой доли растворенного вещества в растворе

1 грамм белка в процессе окисления дает количество тепла в 4 ккал; 1 грамм углеводов = 4 ккал; 1 грамм жиров = 9 ккал.

Питательные вещества – белки.

Белок как питательное вещество необходим организму для поддержания метаболизма, сокращения мышц, раздражимости нервов, способности к росту, размножению, мышлению. Белок содержится во всех тканях и жидкостях организма и является важнейшим элементов. Белок состоит из аминокислот, определяющих биологическое значение того или иного белка.

Заменимые аминокислоты образуются в теле человека. Незаменимые аминокислоты человек получает извне с пищей, что говорит о необходимости контролирования количества аминокислот в пище. Недостаток в пище даже одной незаменимой аминокислоты ведет к снижению биологической ценности белков и может стать причиной белковой недостаточности, несмотря на достаточное количество содержания белка в рационе. Основным источником незаменимых аминокислот являются рыба, мясо, молоко, творог, яйца.

Кроме того, организм нуждается в растительных белках, содержащиеся в хлебе, крупах, овощах – они дают заменимые аминокислоты.

В организм взрослого человека каждый день должно поступать приблизительно 1 г белка на 1 килограмм веса тела. То есть обычному человеку, весом 70 кг в день нужно минимум 70 г белка, при этом 55% всего белка должно быть животного происхождения. Если вы занимаетесь физическими упражнениями, то количество белка должно быть увеличено до 2 грамм на килограмм в сутки.

Белки в правильном рационе незаменимы никакими другими элементами.

Питательные вещества – жиры.

Жиры, как питательные вечества, являются одним из основных источников энергии для организма, участвуют в восстановительных процессах, так как являются структурной частью клеток и их мембранных систем, растворяют и помогают в усвоении витаминов А, Е, Д. Кроме того, жиры помогают в формировании иммунитета и сохранения тепла в теле.

Недостаточное количество жира в организме вызывает нарушения в деятельности ЦНС, изменения кожи, почек, зрения.

Жир состоит из полиненасыщенных жирных кислот, лецитина, витаминов А, Е. обычному человеку в день нужно око 80-100 грамм жира, из которого растительного происхождения должно быть не меньше 25-30 грамм.

Жир из еды дает организму 1/3 суточной энергетической ценности рациона; на 1000 ккал приходится 37 г жира.

Необходимое количество жира в: сердце, птице, рыбе, яйцах, печени, масле сливочном, сыре, мясе, сале, мозгах, молоке. Жиры растительного происхождения, в которых меньше холестерина, более важны для организма.

Питательные вещества – углеводы.

Углеводы, питательное вещество, являются главным источником энергии, который приносит 50-70% калорий из всего рациона. Необходимое количество углеводов для человека определяется исходя из его активности и энергозатрат.

В день обычному человеку, который занимается умственным или легким физическим трудом необходимо примерно 300-500 грамм углеводов. С увеличением физических нагрузок увеличивается и суточная норма углеводов и калорий. Полным людям энергоемкость дневного меню можно уменьшать за счет количества углеводов без ущерба для здоровья.

Много углеводов содержится в хлебе, крупах, макаронах, картофеле, сахаре (чистый углевод). Излишек углеводов в организме нарушает правильное соотношение основных частей пищи, нарушая этим метаболизм.

Питательные вещества – витамины.

Витамины, как питательные вещества, не дают энергии организму, но все же являются важнейшими питательными веществами необходимыми для организма. Витамины нужны для поддержания жизнедеятельности организма, регулируя, направляя и ускоряя процессы обмена веществ. Почти все витамины организм получает из пищи и лишь некоторые организм может производить сам.

В зимнее и весеннее время в организме может возникать гипоавитаминоз из-за недостатка витаминов в пище – увеличивается утомляемость, слабость, апатия, уменьшается работоспособность, сопротивляемость организма.

Все витамины, по действию их на организм, взаимосвязаны – недостаток 1 из витаминов дает нарушение обмена других веществ.

Все витамины разделяются на 2 группы: водорастворимые витамины и жирорастворимые витамины.

Жирорастворимые витамины – витамины А, Д, Е, К.

Витамин А – нужен для роста организма, улучшения устойчивости его к инфекциям, поддержания хорошего зрения, состояния кожи и слизистых оболочек. Витамин А поступает из рыбьего жира, сливок, сливочного масла, яичного желтка, печени, моркови, салата, шпината, помидоров, зеленого горошка, абрикос, апельсинов.

Витамин Д – нужен для формирования костной ткани, роста организма. Недостаток витамина Д приводит к ухудшению усвоения Ca и P, что приводит к рахиту. Витамин Д можно получить из рыбьего жира, яичного желтка, печени, рыбьей икры. Витамин Д еще есть в молоке и сливочном масле, но совсем чуть-чуть.

Витамин К – нужен для тканевого дыхания, нормальной свертываемости крови. Витамин К синтезируется в организме бактериями кишечника. Недостаток витамина К появляется из-за заболеваний органов пищеварения либо приема антибактериальных препаратов. Витамин К можно получить из помидоров, зеленых частей растений, шпината, капусты, крапивы.

Витамин Е (токоферол) нужен для деятельности эндокринных желез, обмена белков, углеводов, обеспечения внутриклеточного обмена. Витамин Е благоприятно влияет на течение беременности и развитие плода. Витамин Е получаем из кукурузы, моркови, капусты, зеленого гороха, яиц, мяса, рыбы, оливкового масла.

Водорастворимые витамины – витамин С, витамины группы В.

Витамин С (аскорбиновая кислота) – нужен для окислительно-восстановительных процессов организма, углеводного и белкового обмена, увеличения сопротивляемости организма к инфекциям. Богаты витамином С плоды шиповника, черной смородины, черноплодной рябины, облепихи, крыжовника, цитрусовые, капуста, картофель, лиственные овощи.

Читайте также:
Валентность химических элементов. Степень окисления химических элементов

Группа витаминов В включает в себя 15 растворимых в воде витаминов, принимающих участие в процессах обмена веществ в организме, процессе кроветворения, играют важную роль в углеводном, жировом, водном обмене. Витамины группы В стимулируют рост. Получить витамины группы В можно из пивных дрожжей, гречки, овсянки, ржаного хлеба, молока, мяса, печени, яичного желтка, зеленых частей растений.

Питательные вещества – микроэлементы и макроэлементы.

Питательные минеральные вещества входят в состав клеток и тканей организма, участвуют в различных процессах обмена веществ. Макроэлементы необходимы человеку в относительно больших количествах: Ca, K, Mg, P, Cl, соли Na. Микроэлементы необходимы в небольших количествах: Fe, Zn, марганец, Cr, I, F.

Йод можно получить из морепродуктов; цинк из злаков, дрожжей, бобовых, печени; медь и кобальт получаем из говяжьей печени, почек, желтка куриного яйца, меда. В ягодах и фруктах много калия, железа, меди, фосфора.

Урок Бесплатно Органические вещества клетки. Белки. Жиры. Углеводы

Ведение

В клетках нашего организма помимо неорганических веществ содержатся органические вещества, которые необходимы клетке для построения ее структур и обеспечения нормальной жизнедеятельности не только отдельно взятой клетки, но и всего организма в целом.

Органические вещества, которые входят в состав живого организма, многообразны, и многие из них имеют очень сложное молекулярное строение.

Каждое сложное органическое вещество построено из повторяющихся единиц- мономеров.

Если мономеров в веществе большое количество, то такое вещество называют полимер ( от греч. “поли»- много, «мерос»- часть).

Если полимеры встречаются в природе в естественном виде, то есть входят в состав живых организмов, их называют биополимерами.

Количество мономеров в молекуле полимера может исчисляться от нескольких штук до десятков миллионов.

К примеру, молекула ДНК бактерий построена более чем из 3 млн мономеров (нуклеотидов).

Основные и наиболее важные группы органических веществ клетки:

  • белки
  • жиры
  • углеводы
  • нуклеиновые кислоты

Сегодня мы рассмотрим эти группы органических веществ, узнаем их строение и значение для организма.

Белки

Белки- это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

Аминокислоты содержат в своём составе карбоксильную (-СООН) и аминогруппу (-NH2)

Молекулы белка могут содержать сотни и даже тысячи аминокислотных остатков.

А если молекула содержит до 100 аминокислотных остатков, то принято называть эту молекулу пептидом.

Вот более точное определение: белки и пептидыэто соединения, построенные из остатков аминокислот (АК), соединенных пептидной (амидной) связью -С(О)-NH-

Также в состав белков входят углерод, водород, кислород и азот, сера.

Белок характеризуется определенной последовательностью аминокислот. Благодаря этой последовательности формируется химическая формула белка, то есть его структура.

Кроме определенной последовательности аминокислотных остатков, очень важна и трехмерная структура белка, которая формируется в результате сворачивания цепочки из аминокислот.

Аминокислотные остатки в белке связаны пептидной связью:

Выделяют четыре структуры белка:

Структуры белка

Строение

Типы химических взаимодействий(связи)

Примеры белков и графическое изображение

Первичная структура

(линейная)

Последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи

Альбумин, яичный белок, состоит из аминокислот. Мономеры связаны пептидными связями, молекула образует первичную, вторичную и третичную структуры

Скручивание в спираль первичной структуры белка, стабилизировано водородными связями и гидрофобными взаимодействиями

Водородные между пептидными группами (C=O…H–N) и гидрофобные связи

Альбумин- вареный яичный белок, кератин (в сухожилиях человека), коллаген (в волосах, ногтях)

Упаковка вторичной спирали в клубок- глобулу (в виде шарика), также встречается фибриллярная структура (в виде волокон)

Ковалентные связи, ионные (электростатические) взаимодействия (между противоположно заряженными аминокислотными остатками);

Объединение нескольких глобул в сложный комплекс

Фибриллярные и глобулярные белки:

Фибриллярные белки

Глобулярные белки

Представляет собой длинные, узкие закрученные нити

Имеет округлую, сферическую форму

Отчасти растворимы (образуют коллоидные растворы)

Коллаген (кожа, кости, зубы, сухожилия), кератин (волосы, ногти)

Гемоглобин (в эритроцитах), инсулин (гормон поджелудочной железы), каталаза (обеспечивает распад пероксида водорода в живых клетках)

Структура и функции

Коллаген существует в виде тройной спирали, механически стойкой и прочной.

Много в сухожилиях, связках, соединительной ткани, мышцах, коже и других тканях, испытывающих на себе сильное механическое воздействие, выполняют структурную и сократительную функцию

Выполняют различные функции в клетках.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Гемоглобин- белок содержащийся в кровяных клетках, эритроцитах, который переносит кислород и углекислый газ, обладает четвертичной структурой.

В связывании кислорода принимает участие непосредственно ион железа, который содержится в молекуле гемоглобина.

Оксид углерода СО (угарный газ) связывается с железом в сотни раз прочнее кислорода, поэтому угарный газ смертельно опасен для человека, поскольку лишает гемоглобин возможности присоединять кислород

Денатурация и ренатурация белков

Белки могут быть активны в организме и выполнять свою функцию только при определенных физических показателях.

Например, при повышении или понижении температуры, радиации, воздействии кислот естественная структура белка может нарушаться, что, в свою очередь, может привести к гибели всей клетки.

Процесс разрушения характерной для данного белка естественной структуры (вторичной, третичной, четвертичной), носит название денатурация.

Причиной денатурации является разрыв связей, стабилизирующих определенную структуру белка.

Как правило, при этом первичная структура белка не разрушается.

Пример денатурации является свертывание яичного белка при его варке.

Денатурация бывает обратимой и необратимой.

Читайте также:
Углеводороды предельные и непредельные: метан, этан, этилен, ацетилен

При варке яйца происходит необратимая денатурация, так как исходную структуру восстановить уже практически невозможно и происходит разрыв большого количества связей.

Обратимая денатурация происходит если возможно восстановление свойственной белку структуры.

Если белок подвергся обратимой денатурации, то при восстановлении нормальных условий среды он способен полностью восстановить свою структуру и, соответственно, свои свойства и функции.

Процесс восстановления структуры белка после денатурации называется ренатурацией.

Функции белков в организме связаны с пространственной структурой белка и зависят от последовательности аминокислот в белке.

Основные функции белков:

  • Каталитическая (ферментативная): увеличение скорости химических реакций в клетке и организме, достигается за счет функционирования биологических катализаторов, ферментов, специализированных белков, которые обеспечивают нормальное протекание обмена веществ. Ферменты эффективны, так как способны ускорять химические реакции в 106-108 раз; специфичны, регулируются различными химическими соединениями клетки
  • Структурная функция: из структурных белков формируется части цитоскелета клетки, структурные белки входят в состав волос, когтей, рогов и копыт млекопитающих, компонент костной ткани. Примеры структурных белков: кератин, коллаген
  • Двигательная функция: актин и миозин белковые нити, которые могут изменять форму клеток, входят в состав сократимых мышечных волокон
  • Транспортная функция: белки мембран, осуществляющие активный перенос веществ из окружающей среды в клетку и обратно; белки крови, которые связывают и переносят различные вещества (например, гемоглобин, осуществляющий перенос кислорода из легких в ткани)
  • Защитная функция: при попадании вирусов бактерий, чужеродных белков в организм животных, человека происходит образование белков, которые называют антителами. Антитела связываются с чужеродными веществами, которые называют антигенами. Выделение токсинов (ядовитых веществ белковой природы) живыми существами (змеи, амфибии, беспозвоночные) для обеспечения защиты и нападения. Белки крови: протромбин, тромбин, фибрин, фибриноген участвуют в свёртывании крови, тем самым прекращая кровотечение
  • Регуляторная функция: регуляция активности ферментов, которые также активируют или подавляют активность других белков. Гормоны способны в очень малых концентрациях обеспечивать регуляцию метаболизма. Наиболее известным из белковых гормонов является инсулин- гормон, вырабатываемый в поджелудочной железе и регулирующий уровень глюкозы в клетках организма. При недостатке инсулина в организме возникает заболевание сахарный диабет
  • Энергетическая функция: белки источник незаменимых аминокислот, при их расщеплении образуется энергия, которая необходима клетке
  • Запасающая функция: запас питательных веществ в виде белковых веществ в семенах (алейроновые зерна, от греческого “мука”), в яйцах животных (овальбумин)
  • Сигнальная функция белков: способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между тканями, клетками или организмами

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Липиды (жиры)

Липиды– сборная группа биологических соединений, полностью или почти полностью нерастворимых в воде, но растворимых в органических растворителях и друг в друге.

Таким образом, липиды – это гидрофобные соединения, то есть их молекулы по своим свойствам «стремятся» избежать контакта с водой.

Липиды широко распространены в природе и являются обязательным компонентом каждой живой клетки и ее мембран.

Липиды в клетке образуются на гладкой эндоплазматической мембране.

Они образуют энергетический резерв организма и участвуют в передаче нервного импульса, в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов и др.

Многие липиды – продукты питания, используются в промышленности и медицине.

  • Простые липиды (жиры, воска)- сложные эфиры жирных кислот и спиртов. Жиры- эфиры глицерина и высших жирных кислот. Воска- эфиры высших спиртов и высших жирных кислот. Воска образуют защитную смазку на коже, шерсти и перьях, покрывают листья и плоды высших растений, а также кутикулу наружного скелета у многих насекомых. Эти вещества очень гидрофобны. Пчелы используют воск для постройки сот, которые непроницаемы для воды, в сотах хранят запасы пищи и выводят потомство
  • Сложные липиды состоят из глицерина, жирных кислот и других компонентов. К этой группе относятся: фосфолипиды (производные ортофосфорной кислоты, входят в состав всех клеточных мембран); гликолипиды (содержат остатки сахаров, их много в нервной ткани); липопротеиды (комплексы липидов с белками). Стероиды– небольшие гидрофобные молекулы, являющиеся производными холестерина. К ним относятся многие важные гормоны (половые гормоны и гормоны коркового слоя надпочечников), также эфирные масла, от которых зависит запах растений. Основу биологических мембран составляют фосфолипиды. Гидрофильная часть (головки) липида взаимодействует с водой, а гидрофобные (хвостики) части «прячутся» от воды.

  • структурная: формирование биологических мембран
  • энергетическая: при окислении жиров до углекислого газа и воды выделяется большое количество энергии (38,9 кДж/г)
  • запасающая: накопление жиров в клетках и органах живых организмов

В растениях жиры накапливаются главным образом в плодах и семенах, у животных – в подкожных жировых тканях, окружающих внутренние органы, а также печени, мозговой и нервной тканях

  • регуляторная: обеспечивается за счет действия гормонов
  • образование воды: при окислении жира образуется вода (при сжигании 1 г жира образуется 1,1 г воды); используется животными пустынь (верблюды) или впадающими в зимнюю спячку (сурки, суслики) для нужд метаболизма, поэтому эти животные могут длительное время обходиться без воды, используя свои жировые запасы
  • теплоизоляционная: у животных жиры откладываются в подкожной клетчатке, где создают хороший теплоизоляционный слой, особенно развитый у морских млекопитающих: китообразных и ластоногих
  • защитная: жировая подушка вокруг внутренних органов защищает от механических повреждений при движении, прыжках, ударах; у растений воск создает защитный налет на листьях и плодах
Читайте также:
Атомы и молекулы. Химический элемент. Простые и сложные вещества. Основные классы неорганических веществ. Номенклатура неорганических соединений

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Особое место среди липидов занимают стероиды: полициклический спирт холестерол (чаще называемый холестерин) и его производные.

Холестерин и его эфиры с жирными кислотами входят в состав биологических мембран клеток животных, придавая им определенную «жесткость».

У растений и грибов холестерин не встречается, его место у растений занимает стероид стигмастерол, а у грибов- эргостерол.

У животных из холестерина образуются гормоны

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Белки, жиры, углеводы: основы рационального питания

Содержание статьи:

Белок как основа сбалансированного питания

Белки для организма – строительные кирпичики, которые участвуют в формировании всех клеток. Именно из них состоят кожа, волосы, ногти, хрящи, капилляры, сосуды, внутренние органы и мышцы, включая самую главную – сердце. Помимо этого, данные органические соединения отвечают за транспортировку кислорода и питательных веществ к органам и тканям, в том числе и к мозгу, вырабатывают некоторые гормоны и ферменты, помогают бороться с токсинами. Так что утверждение, что белки необходимы в основном спортсменам и тем, кто мечтает о накаченном теле, большое заблуждение.

Белки помогают контролировать чувство голода, так как способствуют медленному подъему и падению сахара в крови. А значит, белковые продукты – необходимый компонент программы снижения избыточного веса без вреда для здоровья.

Все белки состоят из аминокислот, в том числе и незаменимых, которые получить человек может только с пищей. Если все они присутствуют в белковой молекуле, белок считается полноценным. Получить такой протеин можно из животных продуктов: мяса, молока, яиц, сыра и рыбы. Усваивается животный белок на 80%. Чуть менее полноценным и трудно перевариваемым является растительный, который присутствует в бобах, грибах, орехах. Его усваиваемость организмом – 60-80%.

Суточная потребность белка для женщин – 1,3 г на кг веса, для мужчин – 1,5 г. При занятиях физическими нагрузками эта норма увеличивает на 0,2 г.

К сожалению, белки не накапливаются организмом про запас, в отличие от тех же углеводов или жиров, поэтому получать их человек может только вместе с пищей. Причем за один прием усваивается не больше 30 г. При недостатке этих органических соединений организм забирает их из мышц и клеток, что чревато серьезными нарушениями во внутренних органах и системах.

Признаки белковой недостаточности:

  • сухая кожа;
  • ломкие волосы и ногти;
  • снижение массы тела;
  • нарушение в росте у детей;
  • снижение иммунитета;
  • нарушение в работе щитовидки, надпочечников, половых желез.

Значение и роль жиров

Жиры – водонерастворимые соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот. Регулирование жирового обмена в организме является одним из главных компонентов правильного питания.

Основные функции жиров:

  • формирование ресурса энергии в организме;
  • обеспечение здоровья волос, кожи;
  • помощь в усвоении витаминов А, Д, Е и К;
  • поддержка иммунной системы организма.

Жиры различаются своей ценностью, зависящей от их состава. Полезными для здоровья считаются ненасыщенные, особую ценность из которых представляют омега-3 и омега-6. Первые можно получить из рыбы, орехов, семечек, листовых овощей и сои. Вторые – из растительных масел, например, оливкового, подсолнечного, льняного. Такие кислоты не синтезируются организмом самостоятельно, а значит потребление содержащих их продуктов является незаменимым компонентом питания. Большое значение имеет и соотношение кислот омега 3 и омега-6, которое должно составлять 1:4.

К сожалению, необходимое количество омега-3 кислоты трудно получить вместе с пищей, ведь съедать нужные для этого 1,5 кг морской рыбы в неделю получится не у всех, поэтому такая кислота должна присутствовать хотя бы в виде витаминов.

Вредными для организма являются насыщенные твердые жиры, которые содержатся в мясе, колбасных, хлебобулочных и кондитерских изделиях, фаст-фуде, газированных напитках и соусах. Опасность состоит в том, что их количество трудно контролировать, они не приносят пользы, приводят к лишнему весу и повышают уровень холестерина. Поэтому потребление таких жиров не должно превышать 20 г в сутки.

Необходимость углеводов в рациональном питании

Углеводами принято называть питательные вещества, основу которых составляют сахара, например, фруктоза, сахароза и глюкоза. Основная роль таких органических соединений – снабдить организм человека необходимой для его жизнедеятельности энергией. Согласно рекомендациям специалистов, 40% ее должно вырабатываться именно из углеводов. Помимо этого, данные питательные вещества участвуют в снабжении всего организма глюкозой, что необходимо для нормального функционирования мозга, центральной нервной системы, почек.

Недостаточное поступление углеводов в организм приводит к постоянному чувству усталости, поэтому такие органические соединения необходимы для хорошего самочувствия. Но при этом важно всегда помнить о том, что углеводы имеют свойство накапливаться в организме, так что их чрезмерное потребление может быть опасно: грозит превращением в жир, увеличению уровню холестерина в крови, развитию атеросклероза, ожирения и сахарного диабета.

Просты и сложные углеводы

По своему химическому строению углеводы делятся на простые и сложные. К первым относятся глюкоза, сахароза, фруктоза и другие, которые при попадании в организм быстро распадаются и повышают уровень сахара в крови, благодаря чему мгновенно утоляют чувство голода, но лишь на короткое время. Простые углеводы содержатся в газировке, соках, фруктах, хлебобулочных и кондитерских изделиях, картофеле, белом рисе. Их избыток с легкостью откладываются в организме в виде жира.

Читайте также:
Получение газообразных веществ. Качественные реакции на газообразные вещества (кислород, водород, углекислый газ, аммиак)

Определить скорость распада входящих в тот или иной продукт углеводов можно благодаря гликемическому индексу. Чем он выше, тем быстрее поднимется уровень сахара в крови после употребления продукта.

Гораздо более полезными считаются сложные углеводы. В их составе обычно присутствует большое количество необходимой организму клетчатки, благодаря чему они перевариваются гораздо медленнее. В организме они распадаются на простые углеводы, дольше усваиваются, поддерживают оптимальный уровень сахара в крови и не вызывают чувство голода. Получить их можно при употреблении цельнозерновых круп, овощей и бобовых, хлеба из муки грубого помола, в которых также много других полезных веществ.

Соотношение сложных и простых углеводов в организме должно быть 75% к 25%. При этом простые желательно получать из богатых витаминами фруктов.

Сбалансированное соотношение белков, жиров и углеводов в рационе

Ценность белков, жиров и углеводов для организма заключается не только в их количестве, но и в правильной пропорции. По мнению врачей и диетологов, количество белков и жиров в ежедневном меню должно быть примерно одинаково – по 30% тех и других. А вот углеводов, питающих организм энергией, рекомендуется потреблять несколько больше – 40%. Такое соотношение должно обеспечить организм нормой данных питательных веществ и предотвратить чрезмерное увеличение веса.

Однако не все так просто. Соотношение белков, жиров и углеводов зависит от многих факторов: возраста, пола, беременности, проблем со здоровьем, скорости обмена веществ, веса и количества затраченной ежедневно энергии. Очевидно, что людям с избыточным количеством жира следует немного ограничить богатые им продукты, оставив в своем рационе только необходимые полиненасыщенные жиры. А при недостатке массы тела белка следует потреблять гораздо больше.

Оптимальное для каждого конкретного человека соотношение белков, жиров и углеводов сможет определить только специалист.

Пропорции белков, жиров и углеводов при похудении

Для избавления от лишнего веса важно составить правильный рацион питания, который не только поможет похудеть, но и не навредит здоровью. Потребление одних белков в этом случае не решит проблему, так как при отсутствии необходимых жиров и углеводов сил на спорт и активный образ жизни не останется. Несомненно, что, борясь с лишними килограммами, следует делать упор на белковую пищу, которая при низкой калорийности надолго утоляет чувство голода.

Что касается жиров и углеводов, то их должно быть меньше, но они обязаны присутствовать в рационе. Решить проблему с избыточным весом поможет полный отказ от насыщенных жиров и быстрых углеводов, то есть от всех колбасных изделий, выпечки, кондитерских изделий и других промышленных сладостей, фаст-фуда, газированных напитков, картофеля. При этом очень важно продолжать потреблять ненасыщенные жиры и сложные углеводы, которые обеспечат организм необходимой энергией без прибавки в весе. Так что при похудении обязательны: рыба, овощи, авокадо, натуральные растительные масла, цельнозерновые продукты и даже некоторое количество орехов. Весь секрет похудения при их потреблении кроется в количестве, качестве и времени потребления.

Оптимальное соотношение белков, жиров и углеводов при похудении – 40%, 30%, 30%.

Правильное распределение белков, жиров и углеводов в течение дня

Для здорового самочувствия, контроля над чувством голода и весом важно пить много воды и правильно распределять прием белковой, углеводной и жирной пищи каждый день. Необходимо включать ее на завтрак, обед и ужин. Весь секрет – в правильном соотношении. Утренний прием пищи особенно важен, так как его целью является насыщение человека необходимой для всего дня энергией, что обеспечивают углеводы. Однако чувство голода завтрак также должен удовлетворить, поэтому и без белковой пищи не обойтись. Вот почему оптимальным энергетическим блюдом будут мюсли из цельнозерновых злаков, творог с фруктами, ягодами или орехами.

На завтрак должно приходиться около 25% дневной нормы калорий, на обед – 35%, на ужин – 20%. На перекусы – оставшиеся 20%

В обед количество белка, жира и углеводов должно быть примерно одинаково. Вот только все эти питательные вещества обязаны быть полезными. Куриная грудка, немного бурого риса или гречки и овощной салат обеспечат нужное соотношение. При этом первые два продукта должны умещаться на одной половине тарелки, а овощи – на другой, чтобы соблюсти калорийность.

Ужин предполагает сокращение углеводной пищи и, напротив, увеличение доли белка. А чтобы обеспечить организм жирами в этот прием, можно съесть морскую жирную рыбу с салатом из авокадо и зеленью. Восполнить же недостаток веществ помогут перекусы, в течение которых лучше съедать фрукты, содержащие витамины и минеральные вещества, творог или протеиновые батончики.

Очень важно не пропускать полноценные приемы пищи и не устраивать себе голодовок, так как это чревато недобором питательных веществ и, как следствие, проблемами со здоровьем. А еще сильное чувство голода способствует перееданию.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: