ОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ. ВУГЛЕВОДИ
 
ПРИГАДАЙТЕ
 
Які хімічні сполуки належать до органічних? Які основні класи органічних сполук вам відомі? Які вуглеводи вам відомі? Які їхні функції в живих організмах? Що таке фотосинтез? Що таке АТФ? Які функції цієї сполуки?
 
Які сполуки належать до органічних? Усі хімічні сполуки поділяють на неорганічні (мінеральні) та органічні. Чим вони відрізняються? До складу органічних сполук входять чотири хімічні елементи, які називають органогенними: Гідроген, Оксиген, Нітроген і Карбон. Останній з них значною мірою зумовлює хімічні властивості організмів. Як і інші органогенні хімічні елементи, Карбон здатний утворювати міцні ковалентні зв'язки. Атом Карбону може зв'язуватись з атомами Гідрогену, Нітрогену, Оксигену.
До складу клітини входять органічні сполуки: вуглеводи, білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти тощо. Вони переважно мають велику молекулярну масу, тому їх називають макромолекулами (від грец. макрос -великий). Так, молекулярна маса більшості білків становить 5000-1 000 000, а у деяких нуклеїнових кислот вона сягає декількох мільярдів дальтон (один дальтон відповідає 1/12 атомної маси ізотопу карбону 12С, тобто 1,67 • 10~24 г). Високомолекулярні органічні сполуки -білки, нуклеїнові кислоти, складні вуглеводи (полісахариди), молекули яких складаються з великої кількості однакових чи різних за хімічною будовою ланок, що повторюються, називають біополімерами (від грец. біос та поліс - численний). Такі макромолекули мають високу молекулярну масу - 103— 109 дальтон. Прості молекули, із залишків яких складаються біополімери, називають мономерами (від грец. монос - один, поодинокий). Мономерами білків е залишки амінокислот, нуклеїнових кислот -нуклеотиди, полісахаридів - моносахариди.
Молекулярна маса ліпідів значно менша - 50 -1500 дальтон. Але вони можуть об'єднуватись між собою, утворюючи складні структури з тисяч молекул.
Особлива група органічних сполук - це біологічно активні речовини. Вони впливають на процеси обміну речовин і перетворення енергії в організмах живих істот. Серед них е органічні (ферменти, гормони, вітаміни тощо) та неорганічні (вуглекислий газ та ін.) сполуки.
У клітинах різних груп організмів вміст певних органічних сполук різний. Наприклад, у клітинах тварин переважають білки і ліпіди, а рослин -вуглеводи. Однак у клітинах різних типів певні органічні сполуки виконують подібні функції. Огляд основних класів органічних сполук почнемо з вуглеводів.
Що таке вуглеводи? Які їхні властивості? Хімічний склад вуглеводів відповідає формулі (СН20)п, де п дорівнює трьом та більше. Але існують вуглеводи, в яких співвідношення вказаних у формулі хімічних елементів інше. До того ж, деякі з цих сполук містять атоми Нітрогену, Фосфору або Сульфуру.
У клітинах тварин і людини вміст вуглеводів незначний. Натомість у клітинах рослин їх значно більше (наприклад, у листках, насінні, плодах -майже 70%, у бульбах картоплі - до 90%).
Залежно від кількості мономерів, що входять до складу молекул, вуглеводи поділяють на три основні класи: моносахариди, олігосахариди та полісахариди.
Моносахариди, або прості цукри, залежно від кількості атомів Карбону, поділяють на тріози (3 атоми), тетрози (4), пентози (5), гексози (6) і так далі до декоз (10). У природі найпоширеніші гексози, а саме глюкоза і фруктоза. Солодкий присмак ягід, фруктів, меду залежить від вмісту в них цих сполук. Серед пентоз важливе значення мають рибоза і дезоксирибоза, які входять до складу нуклеїнових кислот та аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ).
Олігосахариди - сполуки, в яких кілька залишків молекул моносахаридів з'єднані між собою ковалентними зв'язками. Серед них найпоширеніші дисахариди, які утворюються внаслідок сполучення залишків двох молекул моносахаридів (мал. 4). Наприклад,
буряковий (або тростинний) цукор - сахароза -складається із залишків глюкози і фруктози, а солодовий - мальтоза - лише з залишків глюкози тощо. Дисахариди мають солодкий присмак. Вони, як і моносахариди, добре розчинні у воді.
Полісахариди - молекули, молекулярна маса яких може сягати кількох мільйонів. Полісахариди розрізняються між собою складом мономерів, довжиною та розгалуженістю ланцюгів. На відміну від моно- та олігосахаридів, полісахариди майже не розчиняються у воді й не мають солодкого присмаку.
Один із найпоширеніших полісахаридів - крохмаль. Він синтезується в процесі фотосинтезу в клітинах рослин і складається із залишків глюкози. Крохмаль у значній кількості відкладається в клітинах рослин насамперед листків, насіння, бульб тощо. У клітинних стінках рослин міститься полісахарид целюлоза - міцний, волокнистий, нерозчинний у воді. Деревина, кора, бавовна складаються переважно з целюлози.
У грибів, тварин і людини запасним полісахаридом є глікоген. Він відкладається здебільшого в м'язах і клітинах печінки. До складу клітинних стінок деяких грибів і зелених водоростей, кутикули членистоногих входить полісахарид - хітин.
Які функції вуглеводів у живих організмах?
Основні функції вуглеводів у живих організмах - енергетична та будівельна.
Енергетична функція вуглеводів полягає у здатності розщеплюватися з виділенням енергії. За повного розщеплення 1 г цих сполук вивільняється 17,2 кДж енергії. Кінцеві продукти окиснення вуглеводів - С02 і Н.,0. Важлива роль вуглеводів у енергетичному балансі живих істот пов'язана із здатнітю розщеплюватись як за участі кисню, так і без нього. Це має особливе значення для організмів, які мешкають в умовах нестачі кисню (наприклад, червів, які паразитують у кишечнику тварин і людини).
Полісахариди (крохмаль, глікоген) як запасні сполуки можуть відкладатись у клітинах у вигляді зерен. Вони є резервом основної енергетичної сполуки живих істот - глюкози. У членистоногих енергетичну функцію виконує дисахарид трегалоза.
Будівельна, або структурна, функція вуглеводів полягає в тому, що ці сполуки входять до складу опорних елементів клітин організмів. Як ми вже згадували, хітин є компонентом зовнішнього скелета членистоногих та клітинних стінок деяких грибів
і водоростей. Клітинні стінки рослин, які містять целюлозу, захищають вміст клітин і підтримують їхню форму.

1. Чим органічні сполуки відрізняються від неорганічних?

2. Які ви знаєте основні класи органічних сполук?

3. Що таке вуглеводи?

4. Чим зумовлена різноманітність вуглеводів?

5. Які ви знаєте основні класи вуглеводів? Які їхні властивості?

6. У чому полягає енергетична функція вуглеводів?

7. Завдяки чому вуглеводи здійснюють будівельну функцію?
Чому саме вуглеводам належить провідна роль у забезпеченні живих організмів енергією?
Чому паразити внутрішніх органів тварин і людини часто запасають велику кількість глікогену?