Меню

Энергетическая функция липидов у растений

Функции липидов

Прочитаем информацию.
Липиды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина. К липидам относят жиры и жироподобные вещества.
Функции:

  • энергетическая – используются организмом как источник энергии для различных процессов жизнедеятельности (энергия образуется при окислении жиров – при полном окислении 1 г. жира выделяется ок. 9 ккал энергии, вдвое больше, чем при окислении белков или углеводов).
  • запасающая – используются организмом в качестве резервных источников питательных веществ.
  • защитная – помогают организму сохранять тепло (теплоизоляция, т.е. защита от переохлаждения) и защищают органы животных и растений от повреждений при ударах (амортизация).
  • гормональная (регуляторная) – принимают участие в регуляции физиологических функций организма, т.к. некоторые липиды являются гормонами.
  • структурная – входят в состав внутриклеточных структур, тканей и органов.
  • источник воды (при расщеплении 1 г. жира образуется 1,07 г. воды).

Рассмотрим примеры функций некоторых липидов.

Запасающая и энергетическая функция

Пальмитиновая – содержится (накапливается) в пальмовом, хлопковом масле.

Лауриновая – содержится в кокосовом масле.

Миристиновая – содержится в масле мускатного ореха.

Олеиновая – в оливковом масле.

Эруковая – в семенах горчицы и рапса.

Линолевая – в сое, кукурузе, хлопке.

Стеариновая – в бараньем жире.

Полиеновые – в жире рыб и морских животных.

Арахидоновая – в печени животных, в красной водоросли грацилярии.

Витамин А (ретинол)

Участвует в регуляции синтеза белков.

Регулирует усвоение минералов кальция и фосфора, уровень содержания их в крови и поступление их в костную ткань и зубы.

Стероиды (стероидные гормоны)

Входят в состав клеточных мембран растений и животных.

Обеспечивает стабильность клеточных мембран в широком интервале температур.

Источник

Функции липидов в растениях.

Запасающая. Ее выполняют жиры. Содержание Ж. в семенах (%): зерновые – 2-3; лен, конопля, подсолнечник – 30-50; соя – 30; мак, клещевина – 50-60; рапс – 40. У 90 % видов растений основным запасным веществом является жир, т.е. это масличные культуры.

Энергетическая. Отложение жира в запас является энергетически выгодным. При окислении 1 г Ж. образуется 39 кДж энергии и 1,07 г воды, что важно для прорастания семян.

Структурная. Ее выполняют в основном фосфолипиды, которые образуют в цитоплазме липопротеиды и входят в состав мембран. (см. ниже фосфолипиды).

Защитная. Например, воска, находящиеся на поверхности листьев и стеблей растений.

Растительные жиры называют маслами(при комнатной температуре они жидкие). Растительные и животные Ж. различаются по ряду свойств.

По строению все жиры – смеси сложных эфиров, образованных трехатомным спиртом глицерином и высокомолекулярными жирными кислотами (ЖК).

Эфиры глицерина и ЖК называют ацилглицеринами. Выше дано уравнение образования триацилглицерина – стеаринопальмитиноолеин.

В состав растительных жиров входят ЖК с четным числом атомов углерода. Наиболее часто присутствуют: из ненасыщенных ЖК – олеиновая, линолевая и линоленовая; из насыщеных – пальмитиновая, стеариновая и лауриновая (С12Н24О2). Олеиновая и линоленовая ЖК составляют более 60 % всех ЖК, входящих в состав растительных масел.

Линолевая и линоленовая кислоты не могут синтезироваться в организме человека и животных и для них эти кислоты являются незаменимыми. Их называют витамином F. Животные должны получать их с кормом.

Биологическая ценность Ж. зависит от их жирнокислотного состава. Чем больше в составе Ж. ненасыщенных ЖК, тем выше его питательная ценность. В этом плане растительные масла, содержащие больше ненасыщенных ЖК, называют полноценнымиЖ., а животные Ж., где больше насыщенных ЖК –неполноценными.

Показатели, характеризующие свойства жиров:

Кислотное число – количество мг гидрооксида калия, идущего на нейтрализацию свободных ЖК, содержащихся в 1 г жира. Чем выше это число, тем хуже качество Ж. Например, оно увеличивается при хранении, прорастании семян.

Йодное число – количество граммов галогена (в пересчете на йод), которое способно присоединяться к 100 г жира. Оно характеризует степень непредельности ЖК, входящих в состав жира. Чем выше йодное число, тем выше питательная ценность жира. Йодные числа большинства животных жиров колеблются в пределах 30-70, а растительных – в пределах 120-160. Чем выше ЙЧ, тем более жидкие жиры и тем скорее они окисляются, т.к. ЖК легче окисляются по месту двойных связей.

Для производства маргарина и кулинарных жиров промышленность проводит гидрогенезациюжидких растительных жиров, благодаря чему они переходят в твердое состояние. Например, растительное сало (имеется в продаже).

К ним относятся фосфоглицериды, гликолипиды, воска, стероиды и некоторые другие соединения.

Наибольшее значение имеют фосфоглицериды. У них одна из первичных спиртовых групп глицерина связана не с ЖК, а с фосфорной. Благодаря фосфорной кислоте фосфоглицериды отличаются от жиров большей реакционной способностью, они в значительной степени повышают питательную и кормовую ценность продукции. В высших растениях наиболее распространены фосфоглицериды – фосфотидилхолины и фосфотидилэтаноламины. Они в качестве дополнительного соединения х содержат соответственно спирты-холин и этанол-амин.

Фосфоглицерид фосфотидилхолин фосфотидилэтаноламин

Особенность этих соединений – они отличаются полярностью молекул. Присутствие Р –(остаток фосфорной кислоты) и Х , в которых содержатся гидрофильные группы, придает части молекулы гидрофильные свойства (на схеме обозначена штрихами). Остальная часть молекулы является гидрофобной (как и се жиры). На схемах молекула фосфоглицерида обозначается (можно использовать любое из трех обозначений). В любом случае О – это гидрофильная голова, —— — это гидрофобные хвосты.

Благодаря полярности фосфоглицериды могут взаимодействовать как с гидрофобными соединениями и группами, так и гидрофильными и участвуют в образовании мембран клетки (структурная функция).

Вещества вторичного происхождения (ВВП)

К ВВП относится большое количество органических веществ разнообразной химической природы, которые:

а) образуются в растениях и не накапливается в большом количестве, являясь промежуточными продуктами обмена веществ (н-р, некоторые органические кислоты), тот час используются клеткой для разнообразных синтетических процессов;

б) накапливаются в большом количестве и обуславливают специфику обмена веществ в растениях (н-р, каучук, эфирные масла и др.);

Многие из ВВП являются важнейшими физиологическими активными веществами (н-р, регуляторы роста). Поэтому термин ВВП – весьма условный.

Наиболее важными и интересными представителями ВВП в растениях являются:

Гидроароматические соединения. К ним относятся инозит (витамин), фитин (основное фосфорсодержащее запасное вещество), хинная кислота и др.

Фенольные соединения. Образование фенольных соединений – одна из характерных особенностей растительной клетки. Фенольными соединениями называются вещества, содержащие в своем составе ароматическое (бензольное кольцо), которое имеет одну, две или несколько ОН — групп.

К ним относятся кумарин, флавоноидные соединения. К последним относятся катехины, обладающие Р-витаминным действием (витамин Р-цитрин). Дубильные вещества – способны дубить невыделанную шкуру, превращая ее в кожу (н-р, таннин); лигнин, меланины.

Алкалоиды – гетероциклические азотсодержащие соединения щелочного характера. Большинство наркотических средств являются алкалоидами (морфин, папаверин, наркотин, никотин и др.). Алкалоиды люпина: лупинин, спартеин, лупанин.

Гликозиды – соединения разнообразной химической природы, но все они производные сахаров. Многие из них токсичны для человека и животных. Неуглеводная часть молекулы гликозида называется агликоном. Многие гликозиды используются в медицине (н-р, сердечные гликозиды); синигрин (в семенах горчицы и хрена, обуславливает жгучий вкус). В кожуре, ростках и ботве картофеля содержатся ядовитые гликозиды горького вкуса – соланины и чаконины. Агликоном этих соединений является алкалоид соланидин.

Эфирные масла – легколетучие вещества.Используются в парфюмерной промышленности. Смолы.

Каучук и гуттаперча.

Регуляторы роста растений (см. фитогормоны).

Антибиотики – разнообразные вещества, оказывающие стимулирующее или задерживающее действие на рост высших растений и микроорганизмов. Многие из них обладают фитонцидными свойствами. Н-р, аллицин (в чесноке).

Фитоалексины – вещества, позволяющие бороться с патогеном.

Органические кислоты (муравьиная, масляная, уксусная, молочная, лимонная и др.)

Краткий перечень групп ВВП позволяет судить об их большом разнообразии, распространении, роли в жизни живых организмов и использование в народном хозяйстве.

Макроэргические соединения ( МС)

По своему значению они занимают третье место после белков и нуклеиновых кислот (НК).

С химической точки зрения энергия (Q) может переносится с одного соединения на другое с участием какого-либо химического соединения. В живые организмы (ЖО) основным веществом такого типа являетсяаденозинтрифосфорная кислоты(АТФ). Это соединение нуклеотидного типа и построено из остатка азотистого основания – аденина, углевода – рибозы и трех остатков фосфорной кислоты

Остатки фосфорной кислоты на схемах обозначаются Р.

Р могут входить в состав различных соединений и с помощью соответствующих ферментов могут переноситься на другие соединения, что повышает их реакционную способность.

Соединения, обладающие большим потенциалом переноса групп, называются макроэргическими; связь, содержащая многоQ, называетсямакроэргическойи обозначается знаком « ».

В б/х процессах, осуществляющихся с участием МС, происходит не химический разрыв связей, а химическая реакция переноса Р. АТФ явялется источником двух Р , которые могут переноситься на другие соединеия. АДФ — аденозиндифосфорная кислота.

Принято считать, что величина изменения потенциала переноса Р от АТФ составляет около 40 кДж/моль, т.е. запас Qодной « » равен 40 кДж.

Участие « МС» в различных реакциях можно пояснить следующим примером

Р может еще присоединяться в молекуле глюкозо-6-фосфата к первому атому С с образованием глюкозо-1,6-дифосфата.

Глюкоза, присоединяя Р , превращается в более реакционноспособный глюкозо-6-фосфат.

реакции превращения глюкозы в глюкозо-6-фосфат равно 14 кДж моль -1 . ЭтуQдоставляет АТФ. Суммарное изменение = -17 кДж, т.е. этот процесс при участии фермента может протекать самопроизвольно. АТФ образуется в растениях в процессах фотосинтеза и дыхания (фотосинтетическое и окислительное фосфорилирование).

Особенно активны комплексы АТФ с магнием (MgАТФ 2- ). Помимо АТФ к МС растений относятся и другие соединения. Например, ацетилкофермент А (СН3-СОS-КоА), УТФ (уридинтрифосфорная кислота), имидазолы идр.

Но главным МС растений является АТФ. АТФ – энергетическая валюта клетки.

ЯВЛЕНИЯ ДИФФУЗИИ (Дф) И ОСМОСА (О)

Диффузия наблюдается в газах, растворах и твердых телах (сплавах). В биосистемах имеем дело с растворами и на их примере рассмотрим природу этих явлений.

Возьмем емкость и нальем в нее растворы NaCl с разной концентрацией (см. рисунок 1). Через некоторое время концентрации веществ (С) в камерах выравниваются. Это произойдет за счет передвижения частиц как воды, так и вещества (NaCl) по градиенту концентраций (от большей концентрации к меньшей): NaCl из А в В, а Н2О из В в А. Объем растворов в Аи В не изменится.

Т.о., Дф – это процесс самопроизвольного выравнивания концентрации веществ за счет направленного передвижения частиц как растворенного вещества, так и растворителя по градиенту концентраций. Движущая сила Дф – разность концентраций.

Скорость Дф жидкостей очень мала, а газов во много раз выше.

Значение Дф в жизни растений:

Осуществляется газообмен в системе растение-атмосфера;

Передвижение газов в системе корень-стебель-листья;

Выравнивание «С» веществ в растворах на близких расстояниях (в клетке, органоидах);

Явление Дф необходимо учитывать при хранении с.-х. продукции. Например, сочную продукцию (картофель, овощи, фрукты) надо хранить при высокой влажности воздуха, чтобы не подсыхала.

Усложним систему. Камеры А и В разделим полупроницаемой перепонкой (ПП). ПП обладает способностью пропускать частицы растворителя и не пропускать частицы растворенного вещества.

Осмотическая системасостоит из двух растворов разной концентрации, разделенных ПП. В данном случае частицы из А будут стремиться в В из-за разности С, но ПП их не пропускает и будет испытывать давление. Чем выше С, тем выше и величина осмотического давления. Молекулы Н2О из В свободно будут диффундировать в А. Объем раствора в А увеличится, а в В уменьшится. Перепад «h» эквивалентен величине осмотического давления. «С» растворов в А и В выравнивается.

А В А В А В А В

90% NaCl 10% NaCl

90% NaCl 10% NaCl

Начальное Конечное Начальное Конечное

состояние состояние состояние состояние

Осмос– это односторонняя диффузия растворителя через ПП. Явление наблюдается только в осмотических системах.

Любой раствор обладает осмотическим потенциалом (Ψп) – это максимальная сила, с которой раствор может притягивать к себе воду. Он реализуется только в осмотической системе. Его можно рассчитать, пользуясь формулой Вант-Гоффа:

Ψп = — RTCi(см. ЛПЗ 2 и 5)

ЗНАЧЕНИЕ ОСМОСА. ПОСТУПЛЕНИЕ И ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ВОДЫ.

РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА КАК ОСМОТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.

Растительная клетка является осмотической системой. Роль ПП в ней выполняет вся толща ЦП и г.о. ее мембраны; осмотически активным раствором является клеточный сок, а главным осмотическим пространством – вакуоль. Мембраны являются не идеальным ПП, а обладают избирательной проницаемостью и могут пропускать не только растворитель, но и некоторые вещества. Поэтому определение осмоса для биосистем лучше трактовать так:

осмос– это медленная диффузия веществ и воды через мембраны. Различаютэкзоосмос(выделение веществ) иэндоосмос(поступление во внутрь клетки).

По отношению к «С» клеточного сока различают виды растворов:

Гипертонические (С р-ра больше С кл. сока);

Гипотонические (С р-ра меньше С кл. сока);

Изотонические (С р-ра = С кл. сока).

Об осмотических свойствах клетки свидетельствуют явления плазмолизаидеплазмолиза(рис.3).

Плазмолиз наблюдается, если клетка находится в гипертоническом р-ре, например, в 1 М NaCl. В этом случае вода будет выходить из вакуоли, тургорное давление (Тд) в ней будет снижаться и ЦП начнет отставать от кл. оболочки. Тд – это давление, с которым ЦП прижимается к кл. оболочке под действием осмотических сил, развиваемых вакуолью. В нормальном физиологическом состоянии клетка находится в состоянии тургора.

Если плазмолизированную клетку поместить в гипотонический раствор или в воду, то вода устремится в вакуоль, Тд в ней возрастает и ЦП прижимается к кл. оболочке. Клетка переходит в тургорное состояние. Это явление деплазмолиза.

Виды плазмолиза: выпуклый, вогнутый, судорожный.

Форма плазмолиза зависит от вязкости цитоплазмы: чем выше вязкость, тем больше вогнутость и судорожность плазмолиза.

Определяют жизненное состояние клетки (присущ живой клетке);

По форме плазмолиза судят о вязкости ЦП (рис.2);

Находят концентрацию клеточного сока.

ОСМОТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛЕТКИ

Осмотический потенциал клеточного сока (Ψп). Это максимальная сила, с которой кл. сок может притягивать к себе воду. Его определяют по формуле Вант-Гоффа (1) (см. работу 5). Ψп – величина отрицательная и чем он ниже, тем сильнее клетка способна притягивать Н2О. В клетке он полностью не реализуется, так как клеточная оболочка ограничивает поступление воды. По мере перехода клетки в тургорное состояние величина Ψп будет увеличиваться на значение потенциала давления (Ψр).

Ψр эквивалентен величине тургорного давления, но с обратным знаком. Имеет знак «+».

Водный потенциал (ΨН2О). Является фактически мерой активности воды и определяет термодинамически возможное направление ее транспорта. ΨН2О химически чистой воды равен нулю; присутствие растворенных веществ делает его величину ниже нуля. Поэтому чем ниже значение ΨН2О, тем сильнее клетка притягивает к себе воду. Напрмер, в клетке А ΨН2О равен «-10», в клетке В «-15» атм и вода будет передвигаться от А к В.

Водный потенциал является алгебраической суммой четырех составляющих:

ΨН2О = Ψп + Ψр + Ψт + Ψд, где

Ψт – матричный потенциал; Ψд – гравитационный. Ψд имеет невысокое значение и обычно он не учитывается. Ψт характеризует снижение активности воды за счет сил набухания. В некоторых частях растений поглощение воды происходит исключительно путем набухания, например, у семян, меристематических тканей, клетки которых не вакуолизированы.

Обычно в расчетах используют соотношение ΨН2О = Ψп + Ψр.

В растениях существуют градиенты водного потенциала в клетках тканей, между органами.

Например, в клетках корня ΨН2О снижается от корневого волоска до клеток центральных сосудов корня

1 2 3 4 5 6 7 8 9

ΨН2О:-10(корн.волосок); -10,2 (1); -10,4 (2); -10,6 (3)…………-11,8 (9) и т.д.

ΨН2О корней › ΨН2О стебля › ΨН2О листьев › ΨН2О атмосферы

ΨН2О цветков › ΨН2О нижних листьев › ΨН2О верхних листьев

— 15 атм -20 атм — 22 атм

Поэтому при недостатке воды \листья оттягивают воду от цветков, бутонов, завязей, вызывая их опадение. Сначала опадают цветки, потом нижние листья.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭМП РАСТЕНИЙ

В зависимости от содержания ЭП в золе (% на сухое вещество) они подразделяются на три группы:

Макроэлементы (от целых до 10 –2 %).

Это N (азот), P (фосфор), K (калий), Ca (кальций), Mg (магний), S (сера), Na (натрий), у некоторых растений Si (кремний), Fe (железо) по своей физиологической значимости можно отнести к макроэлементам. N (азот) – органогенный элемент и в золе не содержится.

Микроэлементы (10 –3 до 10 –5 %).

Ультрамикроэлементы (менее 10 –5 %). Это Ag(серебро),Au(золото).

Источник

Функции липидов

Общее описание

Липиды – органические вещества, имеющие сложное строение. Большинство липидов (жиры) образованы спиртами и жирными кислотами и являются гидрофобными соединениями без запаха и вкуса.

Жирные кислоты не имеют циклическую структуру взаимосвязей атомов углерода, относятся к карбоновым кислотам и содержат карбоксильную группу -СООН. В природе найдено более 200 видов жирных кислот. Однако в организме человека, в тканях растений и животных обнаружено только 70 видов.

Жирные кислоты подразделяются по наличию двойной связи на две группы:

  • ненасыщенные– содержат двойные связи;
  • насыщенные– не имеют двойных связей.

Рис. 1. Строение жирных кислот.

Жиры могут быть растительного или животного происхождения, твёрдые или в виде жидкостей – масел.

Классификация

Все жиры делятся на две основные группы:

  • омыляемые – при гидролизе образуют мыло;
  • неомыляемые – не подвержены гидролизу.

К омыляемым относятся простые и сложные липиды. В состав молекулы простых липидов входят только жирные кислоты и спирты. Сложные образуются при присоединении дополнительной группы, например, азотистого основания.

Простые липиды делятся на две группы:

  • глицериды – образованы спиртом глицерина и жирными кислотами;
  • воски – включают высшие жирные кислоты (содержат не менее 6 атомов углерода) и одноатомных или двухатомных спиртов.

К сложным липидам относятся:

  • фосфолипиды – липиды, содержащие остаток фосфорной кислоты;
  • гликолипиды – состоят из липидов и углеводов.

Неомыляемые жиры – стероиды. К ним относятся жизненно важные вещества – стерины, желчные кислоты, стероидные гормоны.

Рис. 2. Виды липидов.

Липиды образуют с белками липопротеины, входящие в состав разных тканей животных и растений. Хорошо изучены липопротеины плазмы крови. Они также присутствуют в молоке, желтке, входят в состав хлоропластов и плазмалеммы.

Значение липидов

Липиды участвуют в метаболизме и постройке организма, дают энергию и регулируют рост. Список общих функций липидов и их описание представлены в таблице.

Функция

Описание

Триглицериды при полном расщеплении дают больше энергии, чем белки и углеводы. Из 1 г жира высвобождается 38,9 кДж энергии.

Жиры способны накапливаться в организме, создавая энергетический резерв. Особенно это важно для животных, впадающих в спячку. Жиры расходуются медленно, особенно при пассивном образе жизни, что помогает пережить неблагоприятные условия. Кроме того, запасаются как резерв метаболической воды (горб верблюда, хвост тушканчика). При окислении 1 кг жира выделяется 1,1 л воды.

Жировая прослойка защищает от механического повреждения внутренние органы.

Входят в состав плазмалеммы и внутренних мембран клетки. Фосфолипиды выстраивают двойной слой, обеспечивая естественный барьер. Холестерин придаёт жёсткость мембранам, гликолипиды обеспечивают взаимосвязь клеток.

Жиры обладают низкой теплопроводностью, поэтому у многих животных, живущих в холодной среде, он откладывается в значительном количестве. Например, подкожный жир кита может достигать 1 метра.

Кожа животных, в том числе человека, листья, плоды, стволы растений (защита от неконтролируемого испарения воды), перья птиц смазываются жиром (восками), чтобы отталкивать лишнюю влагу.

Входят в состав гормонов, фитогормонов, жирорастворимых витаминов (D, Е, К, А), регулирующих деятельность организма. Гиббереллин – гормон роста растений. Тестостерон, эстроген – половые гормоны. Альдостерон регулирует водно-соляной баланс. Желчные липиды контролируют пищеварение

Рис. 3. Строение плазмалеммы.

У человека и высших позвоночных животных жир накапливают специальные клетки – адипоциты, которые образуют жировую ткань.

Что мы узнали?

Из урока биологии узнали, какую функцию выполняют липиды в клеточной мембране и в организме в целом. Липиды – сложно устроенные вещества, состоящие из спиртов и жирных кислот. Различные модификации жиров позволяют липидам участвовать в различной деятельности организма. Липиды входят в состав гормонов, плазмалеммы, витаминов, способны накапливаться в жировых тканях и служить источником энергии, воды, защищать от повреждений и холода.

Источник

Читайте также:  Растения для интерьера жилого помещения
1.Сивучи при массе до тонны могут прыгать на каменистый берег со скал высотой 4-5 м. – помогает амортизация. 2.У китов и ластоногих под кожей откладывается толстый слой подкожного жира, который защищает от переохлаждения (теплоизоляция). 3.У верблюдов жировые запасы откладываются в горбах, которые помогают увеличить теплоотдачу. 4.У жирнохвостых тушканчиков жировые запасы откладываются в хвосте, которые помогают увеличить теплоотдачу.
5.У многих растений воском покрыты листья, стебли, плоды, это защищает от размачивания водой, высыхания, вредных микроорганизмов. 6.Животный воск (ланолин) предохраняет шерсть и кожу от влаги, засорения, высыхания. 7.Пчелиный воск предохраняет соты от разрушения. 8.Червецы и щитовки из воска образуют защитные чехлы.
Кортизон и кортизол (гормоны коры надпочечников человека) – стимулируют синтез углеводов и белков. Половые гормоны – регулируют репродуктивную функцию животных и человека.