ไขมันที่ชอบน้ำหรือโมโนแซ็กคาไรด์ โปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต
โครงสร้าง ตัวอย่าง และหน้าที่ของคาร์โบไฮเดรต
คาร์โบไฮเดรต - สารประกอบอินทรีย์องค์ประกอบซึ่งในกรณีส่วนใหญ่จะแสดงโดยสูตรทั่วไป C n(น้ำ2O) ม (nและ ม≥ 4) คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ โอลิโกแซ็กคาไรด์ และโพลีแซ็กคาไรด์
โมโนแซ็กคาไรด์- คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์บอนแบ่งออกเป็นไตรโอส (3), เทโทรส (4), เพนโตส (5), เฮกโซส (6) และเฮปโตส (7 อะตอม) ที่พบมากที่สุดคือเพนโตสและเฮกโซส คุณสมบัติของโมโนแซ็กคาไรด์- ละลายน้ำได้ง่าย ตกผลึก มีรสหวาน ปรากฏอยู่ในรูปของ α- หรือ β-isomers
น้ำตาลและดีออกซีไรโบสอยู่ในกลุ่มเพนโตส ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ RNA และ DNA นิวคลีโอไทด์, ไรโบนิวคลีโอไซด์ ไตรฟอสเฟต และ ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไซด์ ไตรฟอสเฟต เป็นต้น ดีออกซีไรโบส (C 5 H 10 O 4) แตกต่างจากไรโบส (C 5 H 10 O 5) ตรงที่อะตอมคาร์บอนตัวที่สอง มันมีอะตอมไฮโดรเจน แทนที่จะเป็นหมู่ไฮดรอกซิลเช่นไรโบส
กลูโคสหรือน้ำตาลองุ่น(C 6 H 12 O 6) เป็นของกลุ่มเฮกโซสสามารถมีอยู่ในรูปของα-glucose หรือβ-glucose ความแตกต่างระหว่างไอโซเมอร์เชิงพื้นที่เหล่านี้ก็คือ ที่อะตอมคาร์บอนแรกของ α-กลูโคส หมู่ไฮดรอกซิลจะอยู่ใต้ระนาบของวงแหวน ในขณะที่สำหรับ β-กลูโคส จะอยู่เหนือระนาบ
กลูโคสคือ:
- หนึ่งในโมโนแซ็กคาไรด์ที่พบมากที่สุด
- แหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดสำหรับงานทุกประเภทที่เกิดขึ้นในเซลล์ (พลังงานนี้ถูกปล่อยออกมาระหว่างการออกซิเดชันของกลูโคสระหว่างการหายใจ)
- โมโนเมอร์ของโอลิโกแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์หลายชนิด
- องค์ประกอบสำคัญของเลือด
ฟรุกโตสหรือน้ำตาลผลไม้อยู่ในกลุ่มของเฮกโซสซึ่งมีความหวานมากกว่ากลูโคสซึ่งพบในรูปแบบอิสระในน้ำผึ้ง (มากกว่า 50%) และผลไม้ เป็นโมโนเมอร์ของโอลิโกแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์หลายชนิด
โอลิโกแซ็กคาไรด์- คาร์โบไฮเดรตเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการควบแน่นระหว่างโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์หลายโมเลกุล (ตั้งแต่สองถึงสิบ) ขึ้นอยู่กับจำนวนของโมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้าง ไดแซ็กคาไรด์ ไตรแซ็กคาไรด์ ฯลฯ มีความโดดเด่นมากที่สุด คุณสมบัติของโอลิโกแซ็กคาไรด์- ละลายน้ำ ตกผลึก รสหวานจะลดลงตามจำนวนโมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้างเพิ่มขึ้น พันธะที่เกิดขึ้นระหว่างโมโนแซ็กคาไรด์สองชนิดเรียกว่า ไกลโคซิดิก.
ซูโครส หรืออ้อย หรือน้ำตาลบีทเป็นไดแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยกลูโคสและฟรุกโตสตกค้าง ที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อพืช เป็นผลิตภัณฑ์อาหาร (ชื่อสามัญ - น้ำตาล- ในทางอุตสาหกรรม ซูโครสผลิตจากอ้อย (ลำต้นมี 10–18%) หรือหัวบีท (ผักรากมีซูโครสสูงถึง 20%)
มอลโตสหรือน้ำตาลมอลต์เป็นไดแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยกลูโคส 2 ชนิดที่ตกค้าง นำเสนอในการงอกของเมล็ดธัญพืช
แลคโตสหรือน้ำตาลนมเป็นไดแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยกลูโคสและกาแลคโตสตกค้าง มีอยู่ในนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด (2–8.5%)
โพลีแซ็กคาไรด์- สิ่งเหล่านี้คือคาร์โบไฮเดรตที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชันของโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์จำนวนมาก (หลายโหลหรือมากกว่า) คุณสมบัติของโพลีแซ็กคาไรด์- ห้ามละลายหรือละลายน้ำได้ไม่ดี ไม่เกิดผลึกชัดเจน และไม่มีรสหวาน
แป้ง(ค 6 ชั่วโมง 10 โอ 5) n- โพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์คือα-กลูโคส สายโซ่โพลีเมอร์แป้งประกอบด้วยบริเวณที่มีกิ่งก้าน (อะไมโลเพคติน, ส่วนเชื่อมต่อ 1,6-ไกลโคซิดิก) และส่วนที่ไม่มีกิ่ง (อะมิโลส, ส่วนเชื่อมต่อ 1,4-ไกลโคซิดิก) แป้งเป็นคาร์โบไฮเดรตสำรองหลักของพืช เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ด้วยแสง และสะสมอยู่ในเมล็ด หัว เหง้า และหัว ปริมาณแป้งในเมล็ดข้าวสูงถึง 86%, ข้าวสาลี - มากถึง 75%, ข้าวโพด - มากถึง 72%, ในหัวมันฝรั่ง - มากถึง 25% แป้งเป็นคาร์โบไฮเดรตหลักอาหารของมนุษย์ (เอนไซม์ย่อยอาหาร - อะไมเลส)
ไกลโคเจน(ค 6 ชั่วโมง 10 โอ 5) n- โพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นα-glucose เช่นกัน สายโซ่โพลีเมอร์ของไกลโคเจนมีลักษณะคล้ายกับบริเวณอะมิโลเพคตินของแป้ง แต่ต่างจากพวกมันที่แตกแขนงออกไปมากกว่า ไกลโคเจนเป็นคาร์โบไฮเดรตสำรองหลักของสัตว์โดยเฉพาะมนุษย์ สะสมในตับ (เนื้อหามากถึง 20%) และกล้ามเนื้อ (มากถึง 4%) และเป็นแหล่งของกลูโคส
(ค 6 ชั่วโมง 10 โอ 5) n- โพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์คือβ-กลูโคส สายโซ่โพลีเมอร์เซลลูโลสไม่แตกแขนง (พันธะβ-1,4-ไกลโคซิดิก) โครงสร้างโพลีแซ็กคาไรด์หลักของผนังเซลล์พืช ปริมาณเซลลูโลสในไม้สูงถึง 50% ในเส้นใยเมล็ดฝ้าย - มากถึง 98% เซลลูโลสไม่ได้ถูกทำลายโดยน้ำย่อยของมนุษย์เพราะว่า มันขาดเอนไซม์เซลลูเลสซึ่งทำลายพันธะระหว่างเบต้า-กลูโคส
อินนูลิน- โพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นฟรุกโตส คาร์โบไฮเดรตสำรองของพืชในตระกูล Asteraceae
ไกลโคลิพิด- สารที่ซับซ้อนเกิดขึ้นจากการรวมกันของคาร์โบไฮเดรตและไขมัน
ไกลโคโปรตีน- สารเชิงซ้อนที่เกิดจากการรวมคาร์โบไฮเดรตและโปรตีน
หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรต
การทำงาน | ตัวอย่างและคำอธิบาย |
---|---|
พลังงาน | แหล่งพลังงานหลักสำหรับงานทุกประเภทที่เกิดขึ้นในเซลล์ เมื่อคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมถูกสลาย จะปล่อยพลังงานออกมา 17.6 กิโลจูล |
โครงสร้าง | ผนังเซลล์ของพืชทำจากเซลลูโลส ผนังเซลล์ของแบคทีเรียทำจากมูริน ผนังเซลล์ของเชื้อรา และจำนวนสัตว์ขาปล้องทำจากไคติน |
พื้นที่จัดเก็บ | คาร์โบไฮเดรตสำรองในสัตว์และเชื้อราคือไกลโคเจนในพืชคือแป้งและอินนูลิน |
ป้องกัน | เมือกช่วยปกป้องลำไส้และหลอดลมจากความเสียหายทางกล เฮปารินป้องกันการแข็งตัวของเลือดในสัตว์และมนุษย์ |
โครงสร้างและหน้าที่ของไขมัน
ไขมันไม่มีอันเดียว ลักษณะทางเคมี- ให้เกิดประโยชน์สูงสุดคือการให้ การกำหนดไขมันพวกเขากล่าวว่านี่คือกลุ่มรวมของสารประกอบอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำซึ่งสามารถสกัดออกจากเซลล์ด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ - อีเทอร์, คลอโรฟอร์มและเบนซีน ลิปิดสามารถแบ่งออกเป็นแบบง่ายและซับซ้อน
ไขมันธรรมดาส่วนใหญ่แสดงด้วยเอสเทอร์ที่สูงกว่า กรดไขมันและกลีเซอรอลแอลกอฮอล์ไตรอะตอม - ไตรกลีเซอไรด์ กรดไขมันมี: 1) กลุ่มที่เหมือนกันสำหรับกรดทั้งหมด - กลุ่มคาร์บอกซิล (–COOH) และ 2) อนุมูลที่ต่างกัน อนุมูลคือสายโซ่ของ ปริมาณต่างๆ(จาก 14 ถึง 22) กลุ่ม –CH 2 – บางครั้งอนุมูลของกรดไขมันจะมีพันธะคู่ตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป (–CH=CH–) เช่น กรดไขมันเรียกว่าไม่อิ่มตัว- ถ้ากรดไขมันไม่มีพันธะคู่จะเรียกว่า รวย- เมื่อไตรกลีเซอไรด์เกิดขึ้น กลีเซอรอลไฮดรอกซิลทั้งสามกลุ่มจะเกิดปฏิกิริยาควบแน่นกับกรดไขมันเพื่อสร้างพันธะเอสเทอร์สามพันธะ
หากไตรกลีเซอไรด์มีฤทธิ์เหนือกว่า กรดไขมันอิ่มตัวจากนั้นที่อุณหภูมิ 20°C พวกมันจะแข็งตัว พวกเขาถูกเรียก ไขมันเป็นลักษณะของเซลล์สัตว์ หากไตรกลีเซอไรด์มีฤทธิ์เหนือกว่า กรดไขมันไม่อิ่มตัวจากนั้นที่อุณหภูมิ 20 °C พวกมันจะกลายเป็นของเหลว พวกเขาถูกเรียก น้ำมันเป็นเรื่องปกติสำหรับ เซลล์พืช.
1 - ไตรกลีเซอไรด์; 2 - พันธบัตรเอสเตอร์; 3 - กรดไขมันไม่อิ่มตัว;4 - หัวที่ชอบน้ำ; 5 - หางที่ไม่ชอบน้ำ
ความหนาแน่นของไตรกลีเซอไรด์ต่ำกว่าน้ำ ดังนั้นไตรกลีเซอไรด์จึงลอยอยู่ในน้ำและตั้งอยู่บนผิวน้ำ
ลิพิดเชิงเดี่ยวก็ได้แก่ แว็กซ์ - เอสเทอร์กรดไขมันสูงและแอลกอฮอล์โมเลกุลสูง (โดยปกติจะมีอะตอมของคาร์บอนเป็นจำนวนคู่)
ไขมันเชิงซ้อน- เหล่านี้รวมถึงฟอสโฟลิปิด, ไกลโคลิปิด, ไลโปโปรตีน ฯลฯ
ฟอสโฟไลปิด- ไตรกลีเซอไรด์ซึ่งมีกรดไขมันหนึ่งตัวถูกแทนที่ด้วยกรดฟอสฟอริก มีส่วนร่วมในการก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์
ไกลโคลิพิด- ดูด้านบน
ไลโปโปรตีน- สารที่ซับซ้อนเกิดขึ้นจากการรวมกันของไขมันและโปรตีน
ลิปิด- สารคล้ายไขมัน เหล่านี้รวมถึงแคโรทีนอยด์ (เม็ดสีสังเคราะห์แสง) ฮอร์โมนสเตียรอยด์ (ฮอร์โมนเพศ แร่ธาตุคอร์ติคอยด์ กลูโคคอร์ติคอยด์) จิบเบอเรลลิน (สารเจริญเติบโตของพืช) วิตามินที่ละลายในไขมัน (A, D, E, K) คอเลสเตอรอล การบูร ฯลฯ
หน้าที่ของลิพิด
การทำงาน | ตัวอย่างและคำอธิบาย |
---|---|
พลังงาน | หน้าที่หลักของไตรกลีเซอไรด์ เมื่อไขมันสลายไป 1 กรัม จะปลดปล่อยออกมา 38.9 กิโลจูล |
โครงสร้าง | ฟอสโฟไลปิด ไกลโคลิพิด และไลโปโปรตีน มีส่วนร่วมในการก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ |
พื้นที่จัดเก็บ | ไขมันและน้ำมันเป็นสารอาหารสำรองในสัตว์และพืช สำคัญสำหรับสัตว์ที่จำศีลในฤดูหนาวหรือเดินทางไกลในพื้นที่ที่ไม่มีแหล่งอาหาร น้ำมันเมล็ดพืชจำเป็นต่อการให้พลังงานแก่ต้นกล้า |
ป้องกัน | ชั้นไขมันและแคปซูลไขมันช่วยลดแรงกระแทกให้กับอวัยวะภายใน ชั้นของขี้ผึ้งถูกใช้เป็นสารเคลือบกันน้ำบนพืชและสัตว์ |
ฉนวนกันความร้อน | เนื้อเยื่อไขมันใต้ผิวหนังช่วยป้องกันความร้อนไหลออกสู่พื้นที่โดยรอบ มีความสำคัญสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในน้ำหรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็น |
กฎระเบียบ | จิบเบอเรลลินส์ควบคุมการเจริญเติบโตของพืช ฮอร์โมนเพศชายฮอร์โมนเพศชายมีหน้าที่ในการพัฒนาลักษณะทางเพศทุติยภูมิของผู้ชาย เอสโตรเจนฮอร์โมนเพศมีหน้าที่ในการพัฒนาลักษณะทางเพศรองของเพศหญิงและควบคุมรอบประจำเดือน Mineralocorticoids (อัลโดสเตอโรน ฯลฯ) ควบคุมการเผาผลาญเกลือของน้ำ กลูโคคอร์ติคอยด์ (คอร์ติซอล ฯลฯ ) มีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตและโปรตีน |
แหล่งน้ำเมตาบอลิซึม | เมื่อไขมัน 1 กิโลกรัมถูกออกซิไดซ์ น้ำ 1.1 กิโลกรัมจะถูกปล่อยออกมา สำคัญสำหรับชาวทะเลทราย |
ตัวเร่งปฏิกิริยา | วิตามินที่ละลายในไขมัน A, D, E, K เป็นปัจจัยร่วมของเอนไซม์เช่น วิตามินเหล่านี้เองไม่มีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยา แต่หากไม่มีเอนไซม์ก็ไม่สามารถทำงานได้ |
คาร์โบไฮเดรตเป็นสารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อนที่ประกอบด้วย อะตอมคาร์บอนออกซิเจนและไฮโดรเจน
มีคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวและเชิงซ้อน คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวเรียกว่าโมโนแซ็กคาไรด์ คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนคือโพลีเมอร์ซึ่งมีโมโนแซ็กคาไรด์ทำหน้าที่เป็นโมโนเมอร์
โมโนแซ็กคาไรด์ทั้งหมดเป็นสารไม่มีสี ละลายได้ดีในน้ำ เกือบทั้งหมดมีรสหวานที่น่าพึงพอใจ โมโนแซ็กคาไรด์ที่พบมากที่สุด ได้แก่ กลูโคส ฟรุกโตส น้ำตาลไรโบส และดีออกซีไรโบส รสหวานของผลไม้และผลเบอร์รี่รวมถึงน้ำผึ้งนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณกลูโคสและฟรุกโตสในนั้น Ribose และ deoxyribose เป็นส่วนประกอบของกรดนิวคลีอิกและ ATP
ไดและไตรแซ็กคาไรด์ เช่น โมโนแซ็กคาไรด์ ละลายน้ำได้สูงและมีรสหวาน เมื่อจำนวนหน่วยโมโนเมอร์เพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายของโพลีแซ็กคาไรด์จะลดลง และรสหวานจะหายไป
ในบรรดาไดแซ็กคาไรด์ บีทรูท (หรืออ้อย) และน้ำตาลนมมีความสำคัญ ในหมู่โพลีแซ็กคาไรด์ แป้ง (ในพืช) ไกลโคเจน (ในสัตว์) และเส้นใย (เซลลูโลส) ไม้เป็นเซลลูโลสเกือบบริสุทธิ์ โมโนเมอร์ของโพลีแซ็กคาไรด์เหล่านี้คือกลูโคส
บทบาททางชีวภาพของคาร์โบไฮเดรต
คาร์โบไฮเดรตมีบทบาทเป็นแหล่งพลังงานที่จำเป็นสำหรับเซลล์ในการทำงาน รูปแบบต่างๆกิจกรรม. สำหรับการทำงานของเซลล์ - การเคลื่อนไหว การหลั่ง การสังเคราะห์ทางชีวภาพ การเรืองแสง ฯลฯ - ต้องใช้พลังงาน โครงสร้างที่ซับซ้อน อุดมไปด้วยพลังงาน คาร์โบไฮเดรตจะสลายตัวลึกในเซลล์ และผลที่ตามมาก็คือ เปลี่ยนเป็นสารประกอบง่ายๆ ที่ให้พลังงานต่ำ ได้แก่ คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) และน้ำ (CO 2 และ H 2 O) ในระหว่างกระบวนการนี้ พลังงานจะถูกปล่อยออกมา เมื่อคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมถูกสลาย จะปล่อยพลังงานออกมา 17.6 กิโลจูล
นอกจากพลังงานแล้ว คาร์โบไฮเดรตยังทำหน้าที่ก่อสร้างอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ผนังเซลล์พืชทำจากเซลลูโลส
ไขมัน
ไขมันนั่นเอง สารอินทรีย์ไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้ในน้ำมันเบนซิน อีเทอร์ และอะซิโตน
ในบรรดาไขมันที่พบมากที่สุดและเป็นที่รู้จักมากที่สุดคือไขมัน ปริมาณไขมันในเซลล์มักจะต่ำ: 5-10% (ของวัตถุแห้ง) อย่างไรก็ตาม มีเซลล์ที่มีไขมันประมาณ 90% ในสัตว์ เซลล์ดังกล่าวจะพบอยู่ใต้ผิวหนัง ในต่อมน้ำนม และในโอเมนตัม ไขมันพบได้ในนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิด พืชบางชนิดมีไขมันจำนวนมากในเมล็ดและผลไม้ เช่น ดอกทานตะวัน ป่าน และวอลนัท
นอกจากไขมันแล้ว เซลล์ยังมีไขมันอื่นๆ เช่น เลซิตินและคอเลสเตอรอล ไขมันประกอบด้วยวิตามินบางชนิด (A, D) และฮอร์โมน (เช่น ฮอร์โมนเพศ)
ความสำคัญทางชีวภาพไขมันมีขนาดใหญ่และหลากหลาย ก่อนอื่นให้เราสังเกตฟังก์ชั่นการก่อสร้างของพวกเขาก่อน
ไขมันไม่ชอบน้ำ ชั้นที่บางที่สุดของสารเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ ไขมันหรือไขมันที่พบมากที่สุดมีความสำคัญอย่างยิ่งในฐานะแหล่งพลังงาน ไขมันสามารถถูกออกซิไดซ์ในเซลล์เป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) และน้ำ ในระหว่างการสลายไขมัน พลังงานจะถูกปล่อยออกมาเป็นสองเท่าของในระหว่างการสลายคาร์โบไฮเดรต สัตว์และพืชสะสมไขมันและใช้ในกระบวนการของชีวิต ปริมาณไขมันสูงในเมล็ดเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้พลังงานแก่ต้นกล้าจนกว่ามันจะเริ่มหากินเอง จำเป็นต้องทราบเพิ่มเติมถึงความสำคัญของไขมันในฐานะแหล่งน้ำ จากไขมัน 1 กิโลกรัมน้ำเกือบ 1.1 กิโลกรัมจะเกิดขึ้นระหว่างการออกซิเดชั่น สิ่งนี้อธิบายได้ว่าสัตว์บางชนิดสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้โดยปราศจากน้ำเป็นเวลานานได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น อูฐที่ข้ามทะเลทรายที่ไม่มีน้ำ ไม่อาจดื่มได้เป็นเวลา 10 ถึง 12 วัน หมี มาร์มอต และสัตว์จำศีลอื่นๆ จะไม่ดื่มเกินสองเดือนสัตว์เหล่านี้ได้รับน้ำที่จำเป็นสำหรับชีวิตอันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันของไขมัน นอกเหนือจากหน้าที่ด้านโครงสร้างและพลังงานแล้ว ลิพิดยังทำหน้าที่ปกป้องอีกด้วย ไขมันมีค่าการนำความร้อนต่ำ มันสะสมอยู่ใต้ผิวหนังทำให้เกิดการสะสมอย่างมากในสัตว์บางชนิด ดังนั้นในปลาวาฬความหนาของชั้นไขมันใต้ผิวหนังถึง 1 เมตรซึ่งทำให้สัตว์ตัวนี้มีชีวิตอยู่ได้
น้ำเย็น
ทะเลขั้วโลก
ไขมัน คาร์โบไฮเดรต
นอกจากสารอนินทรีย์และไอออนแล้ว โครงสร้างเซลล์ทั้งหมดยังประกอบด้วยสารประกอบอินทรีย์ เช่น โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และกรดนิวคลีอิก
คาร์โบไฮเดรตและไขมัน
คาร์โบไฮเดรต (น้ำตาล) เป็นสารประกอบอินทรีย์ชีวภาพของคาร์บอนและน้ำที่เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด สูตรทั่วไปคือ Cn (H2O)n
คาร์โบไฮเดรตที่ละลายน้ำได้
โมโนแซ็กคาไรด์: กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับการหายใจของเซลล์ฟรุกโตส -
ส่วนประกอบ
น้ำหวานดอกไม้และน้ำผลไม้ :
ไรโบสและดีออกซีไรโบสเป็นองค์ประกอบโครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นโมโนเมอร์ของ RNA และ DNA
ไดแซ็กคาไรด์
ซูโครส (กลูโคส + ฟรุกโตส) เป็นผลิตภัณฑ์หลักของการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ขนส่งในพืช
แลคโตส (glucose-H galactose) - เป็นส่วนหนึ่งของนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมอลโตส (กลูโคส + กลูโคส) เป็นแหล่งพลังงานในการงอกของเมล็ด
หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตที่ละลายน้ำได้:
แป้งเป็นส่วนผสมของโพลีเมอร์ 2 ชนิด ได้แก่ อะมิโลสและอะมิโลเพคติน โมเลกุลเกลียวที่แตกแขนงซึ่งทำหน้าที่เป็นสารสำรองในเนื้อเยื่อพืช
เซลลูโลส (ไฟเบอร์) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยสายโซ่ตรงหลายเส้นที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน โครงสร้างนี้ป้องกันการซึมผ่านของน้ำและรับประกันความเสถียรของเยื่อหุ้มเซลลูโลสของเซลล์พืช
ไคตินเป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของจำนวนสัตว์ขาปล้องและผนังเซลล์ของเชื้อรา
ไกลโคเจนเป็นสารกักเก็บในเซลล์สัตว์ โมโนเมอร์คือเอ-กลูโคส
หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตที่ไม่ละลายน้ำ: โครงสร้าง การจัดเก็บ พลังงาน การป้องกัน
ไขมัน- สารประกอบอินทรีย์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเอสเทอร์ของกลีเซอรอลและกรดไขมัน
ไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้ในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว มีอยู่ในทุกเซลล์ ลิพิดประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจน ออกซิเจน และคาร์บอน
ประเภทของไขมัน: ไขมัน ไข ฟอสโฟลิพิด สเตียรอยด์
หน้าที่ของลิพิด :
การเก็บรักษา - ไขมันจะถูกเก็บไว้ในเนื้อเยื่อของสัตว์มีกระดูกสันหลัง
พลังงาน - ครึ่งหนึ่งของพลังงานที่เซลล์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่เหลือใช้นั้นเกิดจากการออกซิเดชันของไขมัน ไขมันยังใช้เป็นแหล่งน้ำอีกด้วย
ป้องกัน - ชั้นไขมันใต้ผิวหนังช่วยปกป้องร่างกายจากความเสียหายทางกล
โครงสร้าง - ฟอสโฟลิปิดเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์
ฉนวนกันความร้อน - ไขมันใต้ผิวหนังช่วยกักเก็บความร้อน
ฉนวนไฟฟ้า - ไมอีลินที่หลั่งออกมาจากเซลล์ Schwann จะป้องกันเซลล์ประสาทบางส่วนซึ่งจะช่วยเร่งการส่งกระแสประสาทหลายครั้ง
โภชนาการ - กรดน้ำดีและวิตามินดีเกิดจากสเตียรอยด์
การหล่อลื่น - แว็กซ์ปกคลุมผิวหนัง ขน ขนนก และปกป้องจากน้ำ ใบของพืชหลายชนิดถูกเคลือบด้วยขี้ผึ้งซึ่งใช้ในการสร้างรวงผึ้ง
ฮอร์โมน - ฮอร์โมนต่อมหมวกไต - คอร์ติโซน - และฮอร์โมนเพศมีลักษณะเป็นไขมัน โมเลกุลของพวกเขาไม่มีกรดไขมัน
ไขมัน- เหล่านี้เป็นสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์
ไขมันแบ่งออกเป็น:
1. ไขมันและน้ำมัน (เอสเทอร์ของไตรไฮดริกแอลกอฮอล์กลีเซอรอลและกรดไขมัน) กรดไขมันมีความอิ่มตัว (palmitic, stearic, arachidic) และไม่อิ่มตัว (oleic, linoleic, linolenic) น้ำมันประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวในสัดส่วนที่สูงกว่า ดังนั้นที่อุณหภูมิห้องจึงอยู่ในสถานะของเหลว ไขมันของสัตว์ขั้วโลกยังมีกรดไขมันไม่อิ่มตัวมากกว่าเมื่อเทียบกับสัตว์เขตร้อน
2. ลิปิด (สารคล้ายไขมัน) ซึ่งรวมถึง: ก) ฟอสโฟลิพิด ข) วิตามินที่ละลายในไขมัน (A, D, E, K) ค) ไข ง) ลิพิดเชิงเดี่ยวที่ไม่มีกรดไขมัน: สเตียรอยด์ (คอเลสเตอรอล ฮอร์โมนต่อมหมวกไต ฮอร์โมนเพศ) และเทอร์พีน (จิบเบอเรลลิน – ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของพืช, แคโรทีนอยด์ – เม็ดสีสังเคราะห์แสง, เมนทอล)
โมเลกุลฟอสโฟไลปิดมี "หัว" ที่มีขั้ว (บริเวณที่ชอบน้ำ) และ "หาง" ที่ไม่มีขั้ว (บริเวณที่ไม่ชอบน้ำ) เนื่องจากโครงสร้างนี้จึงมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของเยื่อหุ้มชีวภาพ
หน้าที่ของไขมัน:
1) พลังงาน - ไขมันเป็นแหล่งพลังงานในเซลล์ เมื่อสลาย 1 กรัม พลังงานจะถูกปล่อยออกมา 38.9 กิโลจูล
2) โครงสร้าง (การก่อสร้าง) - ฟอสโฟลิปิดเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มชีวภาพ
3) ป้องกันและฉนวนความร้อน - เนื้อเยื่อไขมันใต้ผิวหนังปกป้องร่างกายจากอุณหภูมิและการบาดเจ็บ
4) การเก็บรักษา - ไขมันประกอบเป็นสารสำรอง สารอาหารสะสมอยู่ในเซลล์ไขมันของสัตว์และเมล็ดพืช
5) กฎระเบียบ - ฮอร์โมนสเตียรอยด์มีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญในร่างกาย (ฮอร์โมนของต่อมหมวกไต, ฮอร์โมนเพศ)
6) แหล่งน้ำ - ออกซิเดชันของไขมัน 1 กิโลกรัม จะได้น้ำ 1.1 กิโลกรัม สัตว์ทะเลทรายใช้วิธีนี้ ดังนั้นอูฐจึงสามารถไปได้โดยไม่ต้องดื่มเป็นเวลา 10-12 วัน
คาร์โบไฮเดรต - สารอินทรีย์เชิงซ้อน สูตรทั่วไปคือ C n (H 2 O) m ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เซลล์สัตว์ประกอบด้วย 1-2% และเซลล์พืชมีมวลวัตถุแห้งมากถึง 90%
คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ โอลิโกแซ็กคาไรด์ และโพลีแซ็กคาไรด์
โมโนแซ็กคาไรด์ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์บอนแบ่งออกเป็นไตรโอส (C 3), เทโทรส (C 4), เพนโตส (C 5), เฮกโซส (C 6) เป็นต้น บทบาทที่สำคัญในชีวิตของเซลล์พวกเขาเล่น:
1) เพนโทส Ribose และ deoxyribose เป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิก
2) เฮกโซส: กลูโคส, ฟรุกโตส, กาแลคโตส ฟรุกโตสพบได้ในผลไม้และน้ำผึ้งหลายชนิด จึงมีรสหวาน กลูโคสเป็นพลังงานหลักในเซลล์ระหว่างการเผาผลาญ กาแลคโตสเป็นส่วนหนึ่งของน้ำตาลนม (แลคโตส)
D:\Program Files\Physicon\Open Biology 2.6\content\3DHTML\08010203.htm
มอลโตส
โมเลกุลโอลิโกแซ็กคาไรด์เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของโมโนแซ็กคาไรด์ 2-10 ตัว เมื่อโมโนแซ็กคาไรด์สองชนิดรวมกันจะเกิดไดแซ็กคาไรด์ขึ้น ได้แก่ ซูโครสซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสและฟรุกโตส แลคโตสประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสและกาแลคโตส มอลโตสประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสสองโมเลกุล ในโอลิโกแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์ โมเลกุลโมโนเมอร์เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก
โพลีแซ็กคาไรด์เกิดขึ้นระหว่างการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ปริมาณมากโมโนแซ็กคาไรด์ โพลีแซ็กคาไรด์ ได้แก่ ไกลโคเจน (สารกักเก็บหลักในเซลล์สัตว์); แป้ง (สารกักเก็บหลักในเซลล์พืช); เซลลูโลส (พบในผนังเซลล์ของพืช), ไคติน (พบในผนังเซลล์ของเชื้อรา) โมโนเมอร์ของไกลโคเจน แป้ง และเซลลูโลสคือกลูโคส
D:\Program Files\Physicon\Open Biology 2.6\content\3DHTML\08010208.htmเซลลูโลส
หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรต:
1) พลังงาน - คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งพลังงานหลักในเซลล์ เมื่อคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมถูกทำลาย พลังงานจะถูกปล่อยออกมา 17.6 กิโลจูล
2) โครงสร้าง (การก่อสร้าง) - เปลือกของเซลล์พืชสร้างจากเซลลูโลส
3) การเก็บรักษา - โพลีแซ็กคาไรด์ทำหน้าที่เป็นสารอาหารสำรอง
กระรอกเป็นโพลีเมอร์ชีวภาพซึ่งมีโมโนเมอร์เป็นกรดอะมิโน โปรตีนมีความสำคัญมากต่อชีวิตของเซลล์ พวกมันคิดเป็น 50-80% ของวัตถุแห้งของเซลล์สัตว์ โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน 20 ชนิด กรดอะมิโนแบ่งออกเป็นส่วนที่ไม่จำเป็นซึ่งสามารถสังเคราะห์ได้ในร่างกายมนุษย์ และกรดอะมิโนที่จำเป็น (เมไทโอนีน ทริปโตเฟน ไลซีน ฯลฯ) กรดอะมิโนจำเป็นไม่สามารถสังเคราะห์ได้ในร่างกายมนุษย์และต้องได้รับจากอาหาร
กรดอะมิโน
ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอนุมูล กรดอะมิโนจะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: ไม่มีขั้ว มีประจุมีขั้ว และไม่มีประจุมีขั้ว
กรดอะมิโนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะ NH-CO (พันธะโควาเลนต์, เปปไทด์) สารประกอบของกรดอะมิโนหลายชนิดเรียกว่าเปปไทด์ ขึ้นอยู่กับปริมาณของพวกมัน ได-, ไตร-, โอลิโก- หรือโพลีเปปไทด์มีความโดดเด่น โดยปกติแล้ว โปรตีนจะมีกรดอะมิโนตกค้างอยู่ 300-500 ตัว แต่ก็มีกรดอะมิโนจำนวนมากที่มีมากถึงหลายพันตัวด้วย ความแตกต่างของโปรตีนไม่ได้ถูกกำหนดโดยองค์ประกอบและจำนวนของกรดอะมิโนเท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากลำดับของการสลับกันในสายโซ่โพลีเปปไทด์ด้วย ระดับของการจัดระเบียบโมเลกุลโปรตีน:
1) โครงสร้างปฐมภูมิคือลำดับของกรดอะมิโนในสายโซ่โพลีเปปไทด์ กรดอะมิโนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์ โครงสร้างปฐมภูมิมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับโปรตีนแต่ละชนิด และถูกกำหนดโดยลำดับกรดอะมิโนที่เข้ารหัสใน DNA เปลี่ยนเท่านั้น
กรดอะมิโนหนึ่งตัวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการทำงานของโปรตีน
2) โครงสร้างรองบิดเป็นเกลียว (α - เกลียว) หรือจัดเรียงเป็นรูปหีบเพลง (β - ชั้น) โซ่โพลีเปปไทด์ โครงสร้างทุติยภูมิได้รับการดูแลโดยพันธะไฮโดรเจน
3) โครงสร้างระดับตติยภูมิ - เกลียวที่วางอยู่ในอวกาศก่อตัวเป็นทรงกลมหรือไฟบริล โปรตีนมีฤทธิ์เฉพาะในรูปของโครงสร้างตติยภูมิเท่านั้น ได้รับการสนับสนุนโดยพันธะไดซัลไฟด์ ไฮโดรเจน ไฮโดรโฟบิก และพันธะอื่นๆ
4) โครงสร้างควอเทอร์นารี - เกิดจากการรวมโปรตีนหลายชนิดเข้ากับโครงสร้างปฐมภูมิ ทุติยภูมิ และตติยภูมิ ตัวอย่างเช่น โปรตีนฮีโมโกลบินในเลือดประกอบด้วยโกลบินโปรตีนสี่โมเลกุลและส่วนที่ไม่ใช่โปรตีนซึ่งเรียกว่าฮีม
โปรตีนอาจเป็นโครงสร้างแบบง่าย (โปรตีน) หรือเชิงซ้อน (โปรตีน) โปรตีนเชิงเดี่ยวประกอบด้วยกรดอะมิโนเท่านั้น คอมเพล็กซ์ประกอบด้วยกรดอะมิโนอื่นนอกเหนือจากกรดอะมิโน สารประกอบเคมี(ตัวอย่างเช่น: ไลโปโปรตีน, ไกลโคโปรตีน, นิวคลีโอโปรตีน, เฮโมโกลบิน ฯลฯ )
เมื่อโปรตีนสัมผัสกับสารเคมีต่างๆ อุณหภูมิสูงโครงสร้างโปรตีนถูกทำลาย กระบวนการนี้เรียกว่าการสูญเสียสภาพธรรมชาติ กระบวนการสูญเสียสภาพธรรมชาติบางครั้งสามารถย้อนกลับได้ กล่าวคือ การฟื้นฟูโครงสร้างโปรตีนโดยธรรมชาติ - การคืนสภาพ - สามารถเกิดขึ้นได้ การเปลี่ยนสภาพใหม่เกิดขึ้นได้เมื่อรักษาโครงสร้างหลักของโปรตีนไว้
หน้าที่ของโปรตีน:
1. ฟังก์ชั่นโครงสร้าง (การก่อสร้าง) - โปรตีนเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์และออร์แกเนลล์ของเซลล์ทั้งหมด
2. ตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์) - เร่งโปรตีนของเอนไซม์ ปฏิกิริยาเคมีในกรง
3. มอเตอร์ (หดตัว) - โปรตีนเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของเซลล์ทุกประเภท ดังนั้นการหดตัวของกล้ามเนื้อจึงมั่นใจได้ด้วยโปรตีนที่หดตัว: แอกตินและไมโอซิน
4. การขนส่ง - การขนส่งโปรตีน สารเคมี- ดังนั้นโปรตีนฮีโมโกลบินจึงนำออกซิเจนไปยังอวัยวะและเนื้อเยื่อ
5. การป้องกัน - แอนติบอดีโปรตีนในเลือด (อิมมูโนโกลบูลิน) รับรู้แอนติเจนที่แปลกปลอมเข้าสู่ร่างกายและมีส่วนช่วยในการทำลายล้าง
6. พลังงาน - โปรตีนเป็นแหล่งพลังงานในเซลล์ เมื่อโปรตีน 1 กรัมถูกทำลาย พลังงานจะถูกปล่อยออกมา 17.6 กิโลจูล
7. กฎระเบียบ - โปรตีนมีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญในร่างกาย (ฮอร์โมนอินซูลิน, กลูคากอน)
8. ตัวรับ - โปรตีนรองรับการทำงานของตัวรับ
9. การเก็บรักษา - โปรตีนอัลบูมินเป็นโปรตีนสำรองของร่างกาย (ไข่ขาวประกอบด้วยโอวัลบูมิน, นม - แลคตัลบูมิน)