Какой углевод выполняет запасающую функцию: какой углевод выполняет запасающую функцию в растительных клетках а) крахмал б)глюкоза в)

Содержание

Контрольная работа по биологии по теме «Молекулярный уровень» 9 класс

Просмотр содержимого документа
«Контрольная работа по биологии по теме «Молекулярный уровень» 9 класс»

Контрольная работа по биологии по теме

«Молекулярный уровень» 9 класс

Вариант 1

Часть А. 1. Укажите вещество, которое не входит в состав нуклеотидов: А) сахар Б) аминокислота В) азотистое основание Г) остаток фосфорной кислоты 2. Какой углевод выполняет запасающую функцию в растительных клетках? А) крахмал Б) глюкоза В) гликоген Г) целлюлоза 3.Что представляют собой соединения, образованные из жирных кислот и многоатомного спирта глицерина? А) липиды Б) белки В) углеводы Г) нуклеотиды 4. Какое азотистое основание не входит в состав нуклеотидов РНК? А) гуанин Б) цитозин В) тимин Г) урацил 5.Сколько типов аминокислот являются мономерами белка?

А) 4 Б) 20 В) 60 Г) более 100 6. Какие функции в клетке выполняет вода? А) среда для протекания биохимических реакций Б) терморегуляция В) растворитель Г) все перечисленные функции 7. Что такое первичная структура белка? А) регулярная укладка звеньев белковой молекулы за счет образования между ними водородных связей Б) последовательность аминокислот в полипептидной цепи В) трехмерная пространственная конфигурация белковой молекулы, образованная за счет ковалентных связей и гидрофобных взаимодействий Г) объединение нескольких полипептидных цепей в агрегат 8. Из каких мономеров состоят нуклеиновые кислоты? А) из нуклеотидов Б) из моносахаридов В) из аминокислот Г) из фосфолипидов 9. Какое азотистое основание входит в состав АТФ? А) тимин Б) урацил В) гуанин Г) аденин 10. Какое вещество является мономером гликогена? А) нуклеотид Б) глюкоза В) аминокислота Г) фосфолипид
11. Что такое вторичная структура белка? А) глобула Б) линейная последовательность аминокислот В) спираль Г) несколько глобул 12. Какой из химических элементов одновременно входит в состав костной ткани и нуклеиновых кислот? А) калий Б) фосфор В) кальций Г) цинк 13. У детей развивается рахит при недостатке: А) марганца и железа Б) кальция и фосфора В) меди и цинка Г) серы и азота 14. Какое из названных химических соединений не является биополимером? А) белок Б) глюкоза В) дезоксирибонуклеиновая кислота Г) целлюлоза 15. Клетки какого организма наиболее богаты углеводами? А) клетки мышц человека Б) клетки клубня картофеля В) клетки кожицы лука Г) подкожная клетчатка медведя 16. В каком отделе пищеварительной системы начинается расщепление углеводов? А) в желудке Б) в тонком кишечнике В) в полости рта Г) в двенадцатиперстной кишке 17. Изменяемыми частями аминокислот является:
А) аминогруппа и карбоксильная группа Б) радикал В) карбоксильная группа Г) радикал и карбоксильная группа 18. Молекулы белков отличаются друг от друга: А) последовательностью чередования аминокислот Б) количеством аминокислот в молекуле В) формой третичной структуры Г) всеми указанными особенностями 19. В процессе биохимических реакций ферменты: А) ускоряют реакции и сами при этом не изменяются Б) ускоряют реакции и изменяются в результате реакции В) замедляют химические реакции, не изменяясь Г) замедляют химические реакции, изменяясь 20. Для лечения тяжелых форм сахарного диабета больным необходимо вводить: А) гемоглобин Б) инсулин В) антитела Г) гликоген

Часть В 1. В каком случае правильно названы все отличия и-РНК от ДНК? А) одноцепочная, содержит дезоксирибозу, хранит информацию

Б) двуцепочная, содержит рибозу, передает информацию В) одноцепочная, содержит рибозу, передает информацию Г) двуцепочная, содержит дезоксирибозу, хранит информацию

Часть С Если цепь ДНК содержит 28% нуклеотида А, то чему примерно должно равняться количество нуклеотида Г? А) 28% Б) 14% В) 22% Г) 44%

Вариант 2

Часть А. 1. Какое из названных химических соединений не является биополимером? А) белок Б) глюкоза В) дезоксирибонуклеиновая кислота Г) целлюлоза 2. Клетки какого организма наиболее богаты углеводами? А) клетки мышц человека Б) клетки кожицы лука В) подкожная клетчатка медведя Г) клетки клубня картофеля 3. В каком отделе пищеварительной системы начинается расщепление углеводов? А) в желудке Б) в тонком кишечнике В) в полости рта Г) в двенадцатиперстной кишке 4. Изменяемыми частями аминокислот является:

А) аминогруппа и карбоксильная группа Б) радикал В) карбоксильная группа Г) радикал и карбоксильная группа 5. Молекулы белков отличаются друг от друга: А) последовательностью чередования аминокислот Б) количеством аминокислот в молекуле В) формой третичной структуры Г) всеми указанными особенностями 6. Какое из соединений не построено из аминокислот? А) гемоглобин Б) инсулин В) гликоген Г) альбумин 7. В процессе биохимических реакций ферменты: А) ускоряют реакции и сами при этом не изменяются Б) ускоряют реакции и изменяются в результате реакции В) замедляют химические реакции, не изменяясь Г) замедляют химические реакции, изменяясь 8. От каких условий зависит действие ферментов в организме? А) от температуры Б) от pH среды В) от концентрации реагирующих веществ и концентрации фермента Г) от всех перечисленных условий
9. Какую из функций выполняет информационная РНК? А) перенос аминокислот на рибосомы Б) снятие и перенос информации с ДНК В) формирование рибосом Г) все перечисленные функции 10. Какая из молекул самая длинная? А) т-РНК Б) р-РНК В) и-РНК 11. Укажите вещество, которое не входит в состав нуклеотидов: А) сахар Б) аминокислота В) азотистое основание Г) остаток фосфорной кислоты 12. Какой углевод выполняет запасающую функцию в растительных клетках? А) крахмал Б) глюкоза В) гликоген В) целлюлоза 13.Что представляют собой соединения, образованные из жирных кислот и многоатомного спирта глицерина? А) липиды Б) белки В) углеводы Г) нуклеотиды 14. Какое азотистое основание не входит в состав нуклеотидов РНК? А) гуанин Б) цитозин В) тимин Г) урацил 15.Сколько типов аминокислот являются мономерами белка?
А) 4 Б) 20 В) 60 Г) более 100 16. Что такое первичная структура белка? А) регулярная укладка звеньев белковой молекулы за счет образования между ними водородных связей Б) последовательность аминокислот в полипептидной цепи В) трехмерная пространственная конфигурация белковой молекулы, образованная за счет ковалентных связей и гидрофобных взаимодействий Г) объединение нескольких полипептидных цепей в агрегат 17. Из каких мономеров состоят нуклеиновые кислоты? А) из нуклеотидов Б) из моносахаридов В) из аминокислот Г) из фосфолипидов 18. Какое азотистое основание входит в состав АТФ? А) тимин Б) урацил В) гуанин Г) аденин 19. Какое вещество является мономером гликогена? А) нуклеотид Б) глюкоза В) аминокислота Г) фосфолипид 20. Что такое третичная структура белка? А) глобула Б) линейная последовательность аминокислот В) спираль Г) несколько глобул

Часть В. В каком случае правильно названы все отличия ДНК от и-РНК ? А) одно-цепочная, содержит дезоксирибозу, хранит информацию Б) двуцепочная, содержит рибозу, передает информацию В) одно-цепочная, содержит рибозу, передает информацию Г) двуцепочная, содержит дезоксирибозу, хранит информацию

Часть С. Если цепь ДНК содержит 22% нуклеотида Т, то чему примерно должно равняться количество нуклеотида Ц? А) 28% Б) 14% В) 22% Г) 44%

Контрольная работа по теме «Молекулярный уровень» в 9 классе (ответы)

Часть А (1 балл)

№ задания

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Вариант1

Б

А

А

В

Б

Г

Б

А

Г

Б

В

Б

Б

Б

Б

В

Б

Г

А

Б

Вариант2

Б

Г

В

Б

Г

В

А

Г

Б

В

Б

А

А

В

Б

Б

А

Г

Б

А

Часть В (2 балла)

Вариант 1 –В

Вариант 2 — Г

Часть С (3 балла)

Вариант 1 – В

Вариант 2 — А

Всего -25 баллов

5 – 23-25 баллов

4 – 17-22 балла

3 – 9-16 баллов

2 – 0-8 баллов

3


§5. Углеводы

 

1. Какие вещества являются моносахаридами? Олигосахаридами? Полисахаридами?

а) Лактоза;

б) гликоген;

в) мальтоза;

г) глюкоза;

д) рибоза;

е) хитин;

ж) целлюлоза;

з) фруктоза;

и) сахароза.

Моносахаридами являются: г) глюкоза, д) рибоза, з) фруктоза.

Олигосахаридами являются: а) лактоза, в) мальтоза, и) сахароза.

Полисахаридами являются: б) гликоген, е) хитин, ж) целлюлоза.

 

2. Какие биологические функции выполняют моносахариды? Дисахариды? Приведите примеры.

Важнейшими биологическими функциями моносахаридов являются энергетическая и метаболическая. Например, глюкоза является основным источником энергии для клеток (энергетическая функция) и исходным субстратом для синтеза целлюлозы, крахмала или гликогена (метаболическая функция). Дезоксирибоза необходима для синтеза нуклеотидов ДНК, рибоза – для синтеза нуклеотидов РНК, витамина В2 и некоторых других веществ (метаболическая функция).

Такие дисахариды как сахароза, мальтоза и лактоза, выполняют запасающую функцию. При необходимости они расщепляются до моносахаридов, которые могут служить источниками энергии. Достоинством дисахаридов как резервных веществ является хорошая растворимость в воде, благодаря чему они могут быстро транспортироваться по организму (в отличие от резервных полисахаридов).

 

3. Чем обусловлено разнообразие олигосахаридов и полисахаридов?

Разнообразие олигосахараидов и полисахаридов обусловлено разнообразием моносахаридов, входящих в их состав, разными способами их соединения (различными вариантами химических связей между остатками моносахаридов), а также количеством мономеров. Вследствие этого олиго- и полисахариды различаются составом (могут быть построены из остатков одного моносахарида или разных), структурой (например, могут быть линейными или разветвлёнными) и молекулярной массой.

 

4. Как меняется вкус углеводов и их растворимость в воде с увеличением молекулярной массы?

Моносахариды и большинство олигосахаридов имеют сладкий вкус и хорошо растворяются в воде. Полисахариды не имеют сладкого вкуса и практически нерастворимы в воде. Следовательно, с увеличением молекулярной массы исчезает сладкий вкус углеводов, снижается их растворимость в воде.

 

5. Почему промороженный картофель вскоре после оттаивания приобретает сладковатый вкус?

В результате промораживания клетки картофеля погибают. При оттаивании начинается процесс гидролиза крахмала до глюкозы, которая и придаёт сладковатый вкус.

 

6. Сравните по различным признакам крахмал, целлюлозу и гликоген. В чём проявляется их сходство? В чём заключаются различия?

Сходство:

● Являются углеводами, относятся к классу полисахаридов.

● Молекулы построены из остатков глюкозы.

● Не имеют сладкого вкуса, практически нерастворимы в воде (могут образовывать лишь коллоидные растворы, но не истинные).

Различия:

● Целлюлоза имеет линейную структуру. Крахмал представляет собой смесь полисахаридов – разветвлённого амилопектина и линейной амилозы. Гликоген имеет разветвлённую структуру и его цепи ветвятся сильнее, чем цепи амилопектина.

● Крахмал и гликоген выполняют запасающую функцию, а целлюлоза – структурную.

● Гликоген синтезируется у животных и грибов, а крахмал и целлюлоза – у растений.

● У растений крахмал откладывается в клетках в виде сравнительно крупных зёрен, целлюлоза входит в состав клеточных оболочек. У животных гликоген откладывается в клетках в виде крошечных гранул.

…и (или) другие существенные признаки.

 

7. Почему глюкоза в организме животных и человека хранится в форме гликогена, а не в виде собственно глюкозы, хотя синтез гликогена требует дополнительных затрат энергии?

В отличие от глюкозы гликоген, как и другие полисахариды, практически нерастворим в воде. Следовательно, он хранится в клетках в твёрдом, компактном состоянии (не занимает «лишний» объём) и не влияет на процессы осмоса (не повышает осмотическое давление внутриклеточного содержимого).

Кроме того, в сравнении с моносахаридами полисахариды химически более инертны (не обладают столь высокой реакционной способностью как, например, глюкоза), а значит, гликоген не оказывает существенного химического воздействия на процессы обмена веществ в клетках.

 

8*. Крахмал в клетках растений и гликоген в клетках животных выполняют одну и ту же функцию — запасающую. Основной компонент крахмала — разветвлённый полисахарид амилопектин. Гликоген подобен амилопектину, однако имеет меньшую молекулярную массу и более разветвлённую структуру. Каково биологическое значение указанных особенностей гликогена?

Запасающая функция крахмала и гликогена состоит в том, что эти полисахариды являются поставщиками молекул глюкозы в те периоды, когда клетки живого организма остро нуждаются в энергии.

Отщепление остатков глюкозы происходит по концевым участкам полисахаридов. Следовательно, чем сильнее разветвлён полисахарид, тем больше остатков глюкозы может отщепиться от него за единицу времени. Аналогично обстоит дело с молекулярной массой. Например, пять молекул полисахарида, содержащих по 1000 остатков глюкозы, имеют больше концевых участков, чем одна молекула, в состав которой входит 5000 остатков глюкозы.

Животные ведут подвижный образ жизни и в большинстве случаев им требуется более экстренная энергетическая подпитка, чем растениям. Поэтому им выгодно откладывать про запас не крахмал, а гликоген – сильно разветвлённый полисахарид с небольшой молекулярной массой.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 

< Предыдущая   Следующая >

Тест по биологии 10 класс Углеводы с ответами

Тесты по биологии 10 класс. Тема: «Углеводы»

Правильный вариант ответа отмечен знаком +

1) Выберите неверное утверждение об углеводах:

А) содержание углеводов в животных клетках составляет от 1 до 5 %;

Б) содержание углеводов в некоторых растительных клетках составляет до 90 %;

В) различают три класса углеводов: моносахариды; олигосахариды, полисахариды;

+Г) все утверждения верны.

2) Выберите верную сортировку признаков углеводов с приведенными в таблице классами:

Признаки

А

Практически не растворимы, безвкусны

Б

Растворимы в воде, имеют сладкий вкус

Наименование

1

моносахариды

2

олигосахариды

3

полисахариды

+А) А-3, Б-1, 2;

Б) А-1, 2; Б-3;

В) А-1, Б-2, 3;

Г) А-2, Б-1, 3.

3) Укажите моносахариды, наиболее значимые для живых организмов:

А) рибоза, дезоксирибоза;

Б) глюкоза;

В) фруктоза, галактоза;

+Г) все ответы верны.

4) Важной функциональной структурой какой макромолекулы является сахарид рибоза? Выберите верный ответ:

А) ДНК;

+Б) РНК;

В) остаток фосфорной кислоты;

Г) все ответы верны.

5) Укажите класс углеводов, о которых идет речь в предложении: в основе этого класса углеводов мономеры соединены друг с другом ковалентно, с помощью гликозидной связи.

А) полисахариды;

+Б) олигосахариды;

В) моносахариды;

Г) все ответы верны.

6) Укажите класс углеводов, о которых идет речь в предложении: в основе этого класса углеводов лежит ковалентная связь, соединяющая мономеры.

+А) полисахариды;

Б) олигосахариды;

В) моносахариды;

Г) все ответы верны.

7) Укажите запасающие вещества, в виде которых откладываются избытки углеводов в живых организмах:

А) крахмал, липиды;

+Б) гликоген, крахмал;

В) целлюлоза, хитин;

Г) гликоген, мальтоза.

8) Укажите углеводы и производные углеводов, выполняющие защитные функции:

А) камеди, гликоген;

Б) гликоген, крахмал;

В) крахмал, целлюлоза;

+Г) камеди, хитин.

9) Укажите основные составляющие элементы углеводов:

А) вода, сахар;

Б) углерод, водород, азот;

+В) углерод, водород, кислород;

Г) углерод, многоатомные спирты.

тест 10) Что изображено на рисунке?

+А) все ответы верны;

Б) общая формула сахаридов;

В) общая формула углеводов.

11) Как называют углеводы, образующие комплексы с белками? Выберите верный ответ:

А) гликоамилазы;

Б) гликоуредазы;

В) гликолипиды;

+Г) гликопротеиды.

12) Как называют углеводы, образующие комплексы с жирами? Выберите верный ответ:

А) гликоамилазы;

Б) гликоуредазы;

+В) гликолипиды;

Г) гликопротеиды.

13) Укажите неверное утверждение об углеводах:

+А) основная функция углеводов – образование воды при окислении;

Б) основная функция углеводов – энергетическая;

В) углеводы выполняют запасающую функцию;

Г) важные функции углеводов: строительная, структурная.

14) О каком классе углеводов идет речь в предложении: образованы двумя или несколькими моносахаридами, растворимы в воде. Укажите верный ответ:

+А) олигосахариды;

Б) моносахариды;

В) полисахариды;

Г) гликопротеиды.

15) О каком классе углеводов идет речь в предложении: являются полимерами и состоят из неопределенно большого числа остатков моносахаридов. Укажите верный ответ:

А) олигосахариды;

Б) моносахариды;

+В) полисахариды;

Г) гликопротеиды.

16) Что изображено на рисунке?

+А) схема строения полисахаридов;

Б) схема строения дисахаридов;

В) схема строения моносахаридов;

Г) все ответы верны.

17) К группе каких веществ относятся углеводы? Укажите верный ответ:

А) неорганические вещества;

+Б) органические вещества;

В) минеральные вещества;

Г) витамины.

18) Укажите основные функции углеводов:

А) источник воды, амортизационная, транспортная;

Б) энергетическая, наследственная,

+В) энергетическая, запасающая, структурная, строительная;

Г) все ответы верны.

19) Укажите верное утверждение об углеводах:

А) углеводы еще называют сложными аминокислотами;

Б) углеводы – важные минеральные соединения;

В) углеводы состоят из водорода и кислорода;

+Г) соотношение водорода и кислорода в углеводах такое же, как в молекуле воды.

тест-20) Укажите неверное утверждение об углеводах:

+А) все утверждения верны;

Б) крахмал, гликоген, целлюлоза – примеры углеводов из класса полисахаридов;

В) с увеличение количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается;

Г) при расщеплении 1 г углеводов высвобождается 17,6 Кдж.

Химический состав клетки. Углеводы, липиды. | Материал для подготовки к ЕГЭ (ГИА) по биологии (11 класс):

Химический состав клетки.

Минеральные вещества. Углеводы. Липиды.

Вариант 2.

Задания на выбор одного верного ответа.

1. К ультрамикроэлементам клетки относят:

     А. углерод, кислород, азот        Б. натрий, магний, калий

     В. фосфор, иод, кальций            Г. марганец, молибден, медь

2. Рибоза является структурным элементом:

     А. нуклеиновых кислот                Б. белков      

     В. липидов                                     Д. крахмала

3. Каково значение крахмала и гликогена в клетке?

     А. Ускоряют биохимические реакции в живой клетке;

     Б. Защищают организм от проникновения в него возбудителей  

          заболеваний;

     В. Являются запасными веществами;

     Г. Регулируют физиологические процессы.

4. Значительную часть содержимого клетки составляет вода, которая

     А. образует веретено деления           Б. образует глобулы белка

     В. растворяет жиры                            Г. придает клетке упругость

5. Запасной полисахарид, который содержится в клетках печени и мышц

      человека и ряда животных, называют:

     А. крахмалом       Б. клетчаткой       В. сахарозой         Г. гликогеном  

6. В клетке липиды, в отличие от углеводов, выполняют функцию

     А. энергетическую                 Б. структурную  

     В. запасающую                       Г. регуляторную

7. Вам дано 2 вещества: глюкоза и крахмал. Каким из способов вы

     абсолютно точно сможете их различить?

     А. по запаху      Б. по растворимости в воде     В. по цвету     Г. по массе

8. В животных клетках в качестве основного резервного энергетического

    вещества накапливается:

     А. мальтоза        Б. миоглобин         В. глюкоза         Г. гликоген

9. Мономером  полисахаридов крахмала и целлюлозы являются

     А. нуклеотид       Б. аминокислота        В. глицерин         Г. глюкоза

10. К липидам не относится

     А. гликоген          Б. жир          В. воск          Г. стероиды

Задания с выбором трех верных ответов из шести предложенных. 

11. Какова роль минеральных солей в жизни животных?

     А. участвуют в обмене веществ

     Б. обеспечивают прочность скелета

     В. обеспечивают клетку энергией

     Г. регулируют содержание сахара в крови

     Д. обеспечивают терморегуляцию

     Е. поддерживают кислотность среды

Задания на установление соответствия между содержанием первого и второго столбцов.

12. Установите соответствие между особенностями молекул углеводов  

      и их видом.

ОСОБЕННОСТИ   УГЛЕВОДОВ

1.  содержится в оболочке грибов

2. запасающий углевод животных 

3. содержится в оболочке клеток растений

4. является основой наружного скелета

    членистоногих

5. запасающий углевод растений

6. запасающий углевод грибов

ВИД   УГЛЕВОДА

А. целлюлоза

Б. крахмал

В. гликоген

Г. хитин

Дайте краткий свободный ответ.

13. Почему жиры наиболее энергетически ценные вещества?

Контрольная работа по биологии 10 класс “Молекулярный уровень” 👍

Контрольная работа по биологии 10 класс

Составитель: Артемьева Катерина Алексеевна, учитель биологии МАОУ “СОШ № 10” г. Стерлитамак

I семестр

Часть А.

1. Укажите вещество, которое не входит в состав нуклеотидов:

А) сахар Б) аминокислота В) азотистое основание Г) остаток фосфорной кислоты

2. Какой углевод выполняет запасающую функцию в растительных клетках?

А) крахмал Б) глюкоза В) гликоген Г) целлюлоза

3.Что представляют собой соединения, образованные из жирных кислот и многоатомного спирта глицерина?

А) А)липиды Б) белки В) углеводы Г) нуклеотиды

4. Какое азотистое основание не входит в состав нуклеотидов РНК?

А) гуанин Б) цитозин В) тимин Г) урацил

5.Сколько типов аминокислот являются мономерами белка?

А) 4 Б) 20 В) 60 Г) более 100

6. Что такое первичная структура белка?

А) регулярная укладка звеньев белковой молекулы за счет образования между ними водородных связей

Б) последовательность аминокислот в полипептидной цепи

В) трехмерная пространственная конфигурация белковой молекулы, образованная за счет ковалентных связей и гидрофобных взаимодействий

Г) объединение

нескольких полипептидных цепей в агрегат

7. Из каких мономеров состоят нуклеиновые кислоты?

А) из нуклеотидов Б) из моносахаридов В) из аминокислот Г) из фосфолипидов

8. Какое азотистое основание входит в состав АТФ?

А) тимин Б) урацил В) гуанин Г) аденин

9. Какое вещество является мономером гликогена?

А) нуклеотид Б) глюкоза В) аминокислота Г) фосфолипид

10. Что такое вторичная структура белка?

А) глобула Б) линейная последовательность аминокислот В) спираль Г) несколько глобул

11. Какой из химических элементов одновременно входит в состав костной ткани и нуклеиновых кислот?

А) калий Б) фосфор В) кальций Г) цинк

12. Клетки какого организма наиболее богаты углеводами?

А) клетки мышц человека Б) клетки клубня картофеля

В) клетки кожицы лука Г) подкожная клетчатка медведя

13. В каком отделе пищеварительной системы начинается расщепление углеводов?

А) в желудке Б) в тонком кишечнике В) в полости рта Г) в двенадцатиперстной кишке

14. Изменяемыми частями аминокислот является:

А) аминогруппа и карбоксильная группа Б) радикал В) карбоксильная группа Г) радикал и карбоксильная группа

15. Молекулы белков отличаются друг от друга:

А) последовательностью чередования аминокислот Б) количеством аминокислот в молекуле

В) формой третичной структуры Г) всеми указанными особенностями

16. В процессе биохимических реакций ферменты:

А) ускоряют реакции и сами при этом не изменяются

Б) ускоряют реакции и изменяются в результате реакции

В) замедляют химические реакции, не изменяясь

Г) замедляют химические реакции, изменяясь

17 . Для лечения тяжелых форм сахарного диабета больным необходимо вводить:

А) гемоглобин Б) инсулин В) антитела Г) гликоген

Часть В 1. Установите соответствие между особенностями и молекулами сложных органических веществ, для которых они характерны.

ОСОБЕННОСТИ

МОЛЕКУЛЫ

A)полимер, который состоит из двух спирально закрученных цепочек

Б) полимер, который состоит из одной линей­ной цепочки

B)в состав нуклеотидов входят азотистые основания – аденин, тимин, гуанин и цитозин
Г) в состав нуклеотидов входят азотистые основания – аденин, урацил, гуанин и цитозин
Д) в состав нуклеотида входит пентоза-рибоза
Е ) В состав нуклеотида входит пентоза-дезоксирибоза

1 )РНК

2) ДНК

В2. К биополимерам относятся…
1)белки 2)минеральные соли 3)полисахариды 4)вода 5)нуклеиновые кислоты 6)полиэтилен

В 3. Какие функции в клетке выполняют углеводы? 1) энергетическую 2)каталитическую 3)запасающую 4)гормональную 5)строительную 6)транспортную

Часть С Если цепь ДНК содержит 28% нуклеотида А, то чему должно равняться количество нуклеотида Г?

Ответы:

1 – Б

2 – В

3 – А

4 – В

5- Б

6 – Б

7 – А

8 – Г

9 – Б

10 – Б

11 – Б

12 – Б

13 – В

14 – Б

15 – Г

16 – А

17 – Б

1 – БГД

2 – АВЕ

С1. 22%

ВАРИАНТ 1 Часть 1 — ГИА-ЕГЭ 2021

Ответом к заданию 1 Является слово (словосочетание). Ответом к заданиям 2-17 Является одна цифра, которая соответствует номеру правильного ответа. Это слово (словосочетание) или эту цифру запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите в БЛАНК ОТВЕТОВ № 1 Справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клеточки.

I На рисунке изображены связи растения с окружающей средой.

Какое ОБЩЕЕСвойство живых систем иллюстрируют эти связи?

Ответ: _____________________

Наименьшей структурной и функциональной единицей строения организма является

1) ген

2) хромосома

3) клетка

4) орган

Ответ:

3 Химические соединения клеток грибов, в которых хранится наследственная информация, — это

1) одна кольцевая ДНК

2) несколько линейных ДНК

3) белки

4) липиды

Ответ:

Орган цветкового растения, обозначенный на рисунке буквой А, является видоизменённым

1) корнем

2) стеблем

3) плодом

4) побегом

Ответ:

У какой рыбы из перечисленных ниже отсутствует плавательный пузырь?

1) карась 3) окунь

2) акула 4) осётр

Ответ:

Какой из приведённых органов относят к половой системе человека?

1) гортань

2) селезёнка

Ответ:

Где в организме человека находится орган, поперечный срез которого обозначен на рисунке буквой А?

1) в полости черепа

2) в позвоночном канале

3) в полости таза

4) в грудной клетке

Ответ:

Какие образования относят к осевому скелету человека?

1) кости таза 3) грудину

2) бедренную кость 4) лучевую кость

Ответ:

На рисунке изображён орган кровеносной системы человека.4 Примером отношений «паразит — хозяин» служат отношения между

1) лишайником и берёзой

2) лягушкой и мухой

3) раком-отшельником и актинией

4) аскаридой и человеком

Ответ:

Jg Наибольшим преобразующим действием на планете обладает

1) живое вещество

2) колебание давления

3) климат

4) смена сезонов года

Ответ:

В приведённой ниже таблице между позициями первого и второго столбцов имеется взаимосвязь.

Объект

Процесс

Митохондрия

Чувствительный нейрон

Проведение нервного импульса

Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

1) образование АТФ 3) образование глюкозы

2) упаковка веществ 4) образование нервного импульса

Ответ:

17 Верны ли следующие суждения о жизнедеятельности животных?

А. В сократительных вакуолях простейших скапливаются непереваренные остатки пищи, которые удаляются во внешнюю среду.

Б. Вокруг частиц пищи у простейших образуются пищеварительные вакуоли.

1) верно только А 3) верны оба суждения

2) верно только Б 4) оба суждения неверны

Ответ:

Ответом к заданиям 18-24 Является последовательность цифр. Ответы запишите в поля ответов в тексте работы, а затем перенесите в БЛАНК ОТВЕТОВ № 1 Справа от номеров соответствующих заданий, начиная с первой клеточки, Без пробелов, запятых и других дополнительных символов. Каждую цифру пишите в отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами.

Изучите график зависимости относительной скорости фотосинтеза от концентрации углекислого газа (по оси Х отложена концентрация углекислого газа (в %), а по оси У — относительная скорость фотосинтеза (в усл. ед.)).

Какие два из нижеприведённых описаний наиболее точно характеризуют данную зависимость?

Скорость фотосинтеза

1) растёт в интервале от 0 до 0,06 %

2) постоянно растёт во всём диапазоне концентраций

3) сначала растёт, а потом снижается

4) убывает при достижении 0,08 %

5) становится постоянной после 0,08 %

Ответ:

Какие из приведённых ниже характеристик относятся к пластическому обмену? Выберите три верных ответа и запишите цифры, под которыми они указаны.

1) по своим характеристикам противоположен энергетическому обмену

2) обязательно протекает с поглощением энергии

3) завершается в митохондриях

4) может завершаться образованием полимеров

5) сопровождается синтезом молекул АТФ

6) завершается образованием углекислого газа и воды

Ответ:

20 Известно, что Ласка обыкновенная — Самое маленькое хищное млекопитающее. Метит территорию и отпугивает врагов.

Используя эти сведения, выберите из приведённого ниже списка три утверждения, относящиеся к описанию ДанныхПризнаков этого животного. Запишите в таблицу цифры, соответствующие выбранным ответам.

1) Быстро бегает и хорошо лазает по деревьям.

2) У одной самки рождается 6-8 детёнышей.

3) Челюсти снабжены острыми зубами, способными разрезать шкуру жертвы.

4) Водится в Европе, Северной Азии и Северной Америке.

5) Выкармливает детёнышей молоком.

6) У основания хвоста имеет мускусные железы, выделяющие пахучий секрет.Установите соответствие между примерами нервной деятельности человека и функциями спинного мозга: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца.

ПРИМЕРЫ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

А) разгибание ноги при ударе по сухожилию ниже надколенника

Б) передача сигнала из спинного мозга в головной

В) непроизвольное мочеиспускание у детей грудного возраста

Г) передача сигнала из головного мозга в спинной

Д) отдёргивание руки на прикосновение к горячему предмету

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

22 Расположите в правильном порядке уровни организации пищеварительной системы человека, начиная с наибольшего. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.

1) тонкий кишечник

2) пищеварительный канал

3) двенадцатиперстная кишка

4) пищеварительная система

5) кишечная ворсинка

Ответ:

23 Вставьте в текст «Транспортная функция крови» пропущенные слова из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведённую ниже таблицу.

ТРАНСПОРТНАЯ ФУНКЦИЯ КРОВИ

Кровь приносит от пищеварительной системы ко всем клеткам тела(А), а уносит от них продукты жизнедеятельности. От лёгких ко всем клеткам тканей и органов кровь транспортирует(Б), а в обратном направлении переносит (В). Кровь также доставляет к органам-мишеням вещества-(Г), выделяемые железами внутренней секреции.

Перечень слов:

1) Кислород

2) питательное вещество

3) азот

4) гормон

Ответ: А Б В Г

24 Рассмотрите фотографию собаки. Выберите характеристики, соответствующие её внешнему строению, по следующему плану: окрас собаки, форма головы, форма ушей, форма хвоста. При выполнении работы используйте линейку и карандаш.

1) клинообразная

3) грубая, с выпуклым лбом, резким переходом ото лба к морде, вздёрнутой и короткой мордой

4) легая, сухая, с плоским лбом, слабо выраженным переходом ото лба к морде

Г. Форма хвоста

1) саблевидная

Д. Исходя из фрагмента описания породы, определите, соответствует ли данная особь стандартам породы чихуахуа.

Морда короткая, прямая при осмотре в профиль, объёмная у основания, сужающаяся к кончику носа (клинообразная). Уши крупные, стоячие, широкие у основания, постепенно сужающиеся к слегка закруглённым кончикам. В состоянии покоя слегка развешены под углом около 45°. Свой умеренно длинный хвост она несёт очень высоко, изогнутым или в форме серпа с кончиком, направленным к области поясницы. Допустйм любой окрас всевозможных оттенков и сочетаний.

1) соответствует

2) не соответствует

Впишите в таблицу цифры выбранных ответов под соответствующими буквами.

Не забудьте перенести все ответы в бланк ответов № 1 В соответствии с инструкцией по выполнению работы. Проверьте, чтобы каждый ответ был записан в строке с номером соответствующего задания.

Часть 2

Для записи ответов на задания этой части (25—29) используйте БЛАНК ОТВЕТОВ № 2. Запишите сначала номер задания (25, 26 И т. д.), а затем развёрнутый ответ на него. Ответы записывайте чётко и разборчиво.

25 Рассмотрите рисунки 1-3, на которых изображены виды наружного кровотечения у человека. Какой сосуд повреждён на рисунке 1? Назовите один из признаков, по которому Вы это определили.

Французский учёный Л. Пастер в XIX веке проводил эксперименты с микробом куриной холеры. Он выращивал эту культуру на специальной жидкой питательной среде. Затем учёный переносил «ядовитый бульон» на крошки хлеба и кормил ими цыплят, которые через день погибали.

Однажды цыплятам была дана старая (ослабленная) культура бактерий. Они заболели, но остались живы. Тогда Л. Пастер взял несколько новых здоровых цыплят и ввёл им и тем цыплятам, которые выжили раньше, по смертельной дозе свежей культуры бактерий. На следующий день учёный увидел, что цыплята, уже получавшие дозу ослабленной культуры, были здоровы, а те, кто получил её впервые, погибли.

Что изучал Л. Пастер? Какой вывод можно сделать по результатам эксперимента?

Прочитайте текст и выполните задание 27.

ДЫХАНИЕ ЖИВОТНЫХ

Большинство животных дышат кислородом, находящимся в атмосферном воздухе или растворённым в воде. Одноклеточные животные, или простейшие, дышат через всю поверхность клетки. Дыхание через кожные покровы среди беспозвоночных животных характерно для кишечнополостных и большинства червей. У остальных беспозвоночных животных развиты специальные органы дыхания. Так, водные членистоногие, например речные раки, дышат с помощью жабр — выростов тела, пронизанных густой сетью кровеносных сосудов. У наземных членистоногих дыхание воздушное. Например, дыхательная система паукообразных представлена лёгочными мешками и хитиновыми трубочками — трахеями, а у насекомых — только трахеями.

Органами дыхания водных позвоночных животных, например рыб, служат жабры, состоящие из жаберных дуг с жаберными лепестками, пронизанными густой сетью кровеносных сосудов. Лёгочное дыхание характерно для большинства наземных позвоночных животных. Лёгкие представляют собой тонкостенные полые мешки, стенки которых оплетены густой сетью кровеносных сосудов. Наиболее простое строение имеют лёгкие у земноводных, так как наряду с лёгочным дыханием у них
осуществляется и кожное дыхание. У пресмыкающихся тело покрыто роговой чешуёй, поэтому кожное дыхание отсутствует, а лёгкие за счёт внутренних перегородок значительно увеличивают площадь дыхательной поверхности. У птиц, помимо лёгких, в дыхательной системе имеются воздушные мешки, располагающиеся между внутренними органами и в полых костях.

Наиболее совершенно дыхание у млекопитающих. Их лёгкие состоят из огромного числа альвеол, площадь которых в десятки раз превосходит площадь тела.

27 Используя содержание текста «Дыхание животных», ответьте на следующие вопросы.

1) Какие группы позвоночных животных объединяет подтип Позвоночные?

2) Какие органы дыхания характерны для представителей типа Членистоногие?

3) Что позволило позвоночным животным освоить наземную среду обитания?

Пользуясь таблицей 1 «Пищевая ценность некоторых рыб», ответьте на следующие вопросы.

Названия рыб

% белков

% жиров

Калорий в 100 г

Вобла

18

2,8

95

Шпрот

17

7,6

136

Лосось

24

12

200

Стерлядь

17

6

116

Карп

20

1,5

94

Карась

17

0,5

74

Окунь

17

0,6

73

1) В какой рыбе содержится наибольшая доля белков по сравнению с остальными рыбами?

2) У каких двух рыб наиболее сбалансированный состав белков и жиров?

3) Каких рыб и почему Вы включили бы в меню человека, который решил худеть и ведёт малоподвижный образ жизни?

Рассмотрите таблицы 2, 3 И выполните задание 29.

Таблица 2

Суточные нормы питания и энергетическая потребность детей и подростков

Возраст, лет

Белки, г/кг

Жиры, г/кг

Углеводы, г

Энергетическая потребность, ккал

7-10

2,3

1,7

330

2550

11-15

2,0

1,7

375

2900

16 и старше

1,9

1,0

475

3100

Таблица 3

Таблица энергетической и пищевой ценности продукции школьной столовой

Блюда

Белки, г

Жиры, г

Углеводы, г

Энергетическая ценность, ккал

Борщ из свежей капусты с картофелем

1,8

4,0

11,6

92,3

Мясные биточки (1 штука)

8,0

21,0

9,3

266,6

Суп молочный с макаронными изделиями

8,3

11,3

25,8

233,8

Гарнир из отварных макарон

5,4

4,3

38,7

218,9

Каша гречневая рассыпчатая

7,2

4,1

34,8

198,3

Котлета мясная рубленая

9,2

9,9

6,5

155,6

Кисель

0

0

19,6

80,0

Чай с сахаром

0

0

14,0

68,0

Хлеб ржаной

3,9

0,4

28,2

135,7

29 Шестиклассник Виталий посетил школьную столовую, где ему предложили на обед следующее меню: борщ из свежей капусты с картофелем, мясную рубленую котлету с гарниром из отварных макарон, кисель и кусок ржаного хлеба. Используя данные таблиц 2 и 3, ответьте на следующие вопросы.

1) Какова энергетическая ценность школьного обеда?

2) Какое ещё количество углеводов должно быть в пищевом рационе 13-летнего Виталия в этот день, чтобы восполнить суточную потребность?

3) Какой углевод выполняет запасающую функцию в организме человека?

Проверьте, чтобы каждый ответ был записан рядом с номером соответствующего задания.

Тест по биологии в 10 классе «Углеводы»

Тест по биологии в 10 классе теме «Углеводы» составлен на основе учебника А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник

Тест составила: Емельянова Галина Кирилловна, учитель биологии МБОУ СОШ № 2 п. Гигант Сальского района Ростовской области

  1. Соотнесите классы углеводов с их характеристикой:

Углеводы

Характерные особенности

А. Моносахариды

1. Являются полимерами и состоят из большого числа остатков молекул моносахаридов

Б. Олигосахариды

2. Бесцветные кристаллические вещества, легко растворимые в воде и имеющие сладкий вкус.

В. Полисахариды

3. Рибоза, дезоксирибоза

4. Образованы двумя или несколькими моносахаридами

5. Крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин

6. Большинство растворимы в воде и имеют сладкий вкус

7. Фруктоза, галактоза

8. Сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар)

  1. Исправьте биологические ошибки.

А) При полном расщеплении углеводов освобождается энергия, равная 38,9 кДж.

Б) Углеводы выполняют запасающую функцию.

В) Очень важной является структурная или строительная функция углеводов. Целлюлоза благодаря особому строению растворима в воде и обладает высокой прочностью.

Правильные ответы:

А.-2,3,7

Б.-4, 6, 8

В. – 1,5

2. А)-17,6 кДЖ Б) верно В) Целлюлоза нерастворима в воде

Скачать оригинальный файл

4.4: Функции углеводов в организме

Цели обучения

  • Перечислите четыре основные функции углеводов в организме человека.

В организме человека есть пять основных функций углеводов. Они производят энергию, накапливают энергию, строят макромолекулы, экономят белок и способствуют метаболизму липидов.

Производство энергии

Основная роль углеводов — снабжать энергией все клетки организма.Многие клетки предпочитают глюкозу в качестве источника энергии по сравнению с другими соединениями, такими как жирные кислоты. Некоторые клетки, такие как красные кровяные тельца, способны производить клеточную энергию только из глюкозы. Мозг также очень чувствителен к низким уровням глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозы для выработки энергии и функционирования (если только он не находится в условиях крайнего голодания). Около 70 процентов глюкозы, поступающей в организм в результате пищеварения, перераспределяется (печенью) обратно в кровь для использования другими тканями.Клетки, которым требуется энергия, удаляют глюкозу из крови с помощью транспортного белка в своих мембранах. Энергия глюкозы поступает из химических связей между атомами углерода. Энергия солнечного света требовалась для образования этих высокоэнергетических связей в процессе фотосинтеза. Клетки нашего тела разрывают эти связи и захватывают энергию для клеточного дыхания. Клеточное дыхание — это в основном контролируемое сжигание глюкозы по сравнению с неконтролируемым сжиганием. Клетка использует множество химических реакций на нескольких ферментативных этапах, чтобы замедлить высвобождение энергии (без взрыва) и более эффективно улавливать энергию, удерживаемую в химических связях в глюкозе.

Первая стадия распада глюкозы называется гликолизом, который происходит в запутанной серии из десяти стадий ферментативных реакций. Второй этап распада глюкозы происходит в органеллах энергетической фабрики, называемых митохондриями. Один атом углерода и два атома кислорода удаляются, что дает больше энергии. Энергия этих углеродных связей переносится в другую область митохондрий, делая клеточную энергию доступной в той форме, которую клетки могут использовать.

Клеточное дыхание — это процесс извлечения энергии из глюкозы.

Накопитель энергии

Если организм уже имеет достаточно энергии для поддержания своих функций, избыток глюкозы сохраняется в виде гликогена (большая часть которого хранится в мышцах и печени). Молекула гликогена может содержать более пятидесяти тысяч отдельных единиц глюкозы и сильно разветвлена, что обеспечивает быстрое распространение глюкозы, когда она необходима для выработки клеточной энергии (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) : Структура гликогена делает возможным его быструю мобилизацию в свободную глюкозу для питания клеток.

Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 килокалорий — 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени. Продолжительное использование мышц (например, упражнения более нескольких часов) может истощить запас энергии гликогена. Это называется «ударом о стену» или «ударом о стену» и характеризуется утомляемостью и снижением работоспособности. Ослабление мышц наступает потому, что преобразование химической энергии жирных кислот и белков в полезную энергию занимает больше времени, чем глюкоза.После продолжительных упражнений гликоген уходит, и мышцы должны больше полагаться на липиды и белки как на источник энергии. Спортсмены могут незначительно увеличить свой запас гликогена, снизив интенсивность тренировок и увеличив потребление углеводов до 60-70 процентов от общего количества калорий за три-пять дней до соревнований. Людям, которые не занимаются жесткими тренировками и предпочитают пробегать 5-километровый забег ради развлечения, не нужно есть большую тарелку макарон перед гонкой, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации повышенного гликогена в мышцах.

Печень, как и мышца, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но в отличие от мышечной ткани она жертвует накопленную энергию глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий. Примерно четверть общего содержания гликогена в организме находится в печени (что эквивалентно примерно четырехчасовому запасу глюкозы), но это сильно зависит от уровня активности. Печень использует этот запас гликогена как способ поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи.Когда запасы гликогена в печени истощаются, глюкоза образуется из аминокислот, полученных в результате разрушения белков, чтобы поддерживать метаболический гомеостаз.

Строительные макромолекулы

Хотя большая часть поглощаемой глюкозы используется для производства энергии, некоторая часть глюкозы превращается в рибозу и дезоксирибозу, которые являются важными строительными блоками важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Глюкоза дополнительно используется для образования молекулы НАДФН, который важен для защиты от окислительного стресса и используется во многих других химических реакциях в организме.Если вся энергия, способность накапливать гликоген и потребности организма в наращивании удовлетворяются, избыток глюкозы может быть использован для производства жира. Вот почему диета с слишком высоким содержанием углеводов и калорий может прибавить лишнего веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) : Дезоксирибоза из молекулы сахара используется для построения основы ДНК. © Shutterstock

Экономный белок

В ситуации, когда недостаточно глюкозы для удовлетворения потребностей организма, глюкоза синтезируется из аминокислот.Поскольку молекулы для хранения аминокислот отсутствуют, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Наличие достаточного количества глюкозы в основном предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

Липидный обмен

По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется. Таким образом, глюкоза дополнительно «сберегает жир». Это связано с тем, что повышение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который говорит клеткам использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии.Достаточный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз — это нарушение обмена веществ, возникающее в результате повышения содержания кетоновых тел в крови. Кетоновые тела — это альтернативный источник энергии, который клетки могут использовать при недостаточном поступлении глюкозы, например, во время голодания. Кетоновые тела являются кислыми, и высокое содержание в крови может привести к тому, что она станет слишком кислой. Это редко встречается у здоровых взрослых, но может возникать у алкоголиков, людей с недостаточным питанием и у людей с диабетом 1 типа.Минимальное количество углеводов в рационе, необходимое для подавления кетоза у взрослых, составляет 50 граммов в день.

Углеводы имеют решающее значение для поддержки самой основной функции жизни — производства энергии. Без энергии не происходит ни один из других жизненных процессов. Хотя наш организм может синтезировать глюкозу, это происходит за счет разрушения белка. Однако, как и все питательные вещества, углеводы следует потреблять в умеренных количествах, поскольку их слишком много или слишком мало в рационе может привести к проблемам со здоровьем.

Ключевые выводы

  • Четыре основные функции углеводов в организме — обеспечивать энергию, накапливать энергию, строить макромолекулы и сберегать белок и жир для других целей.
  • Энергия глюкозы хранится в виде гликогена, большая часть которого находится в мышцах и печени. Печень использует свой запас гликогена, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Некоторая глюкоза также используется в качестве строительных блоков важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ.
  • Наличие достаточного количества глюкозы в организме предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

Обсуждение стартеров

  1. Обсудите две причины, по которым необходимо включать углеводы в свой рацион.
  2. Почему организму необходимо экономить белок?

Структура и функции углеводов

Результаты обучения

  • Различия между моносахаридами, дисахаридами и полисахаридами
  • Определите несколько основных функций углеводов

Большинство людей знакомы с углеводами, одним типом макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим.Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «загружают углеводы» перед важными соревнованиями, чтобы у них было достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, в частности, через глюкозу, простой сахар, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

Молекулярные структуры

Углеводы можно представить формулой (CH 2 O) n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды ( mono — = «один»; sacchar — = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются на суффикс — ose . Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R ‘), он известен как кетоза.В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и / или гексозы (шесть атомов углерода). См. Рисунок 1 для иллюстрации моносахаридов.

Рис. 1. Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи.Триозы, пентозы и гексозы имеют три, пять и шесть углеродных скелетов соответственно.

Химическая формула глюкозы: C 6 H 12 O 6 . У человека глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыточная глюкоза часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

Галактоза и фруктоза — другие распространенные моносахариды: галактоза содержится в молочном сахаре, а фруктоза — во фруктовых сахарах. Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C 6 H 12 O 6 ), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода.

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах.

Дисахариды

Дисахариды ( ди — = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь (рис. 2).

Рис. 2. Сахароза образуется в результате химической реакции двух простых сахаров, называемых глюкозой и фруктозой.

Обычные дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных ковалентными связями, известна как полисахарид ( поли — = «много»).Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Полисахариды могут быть очень большими молекулами. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются примерами полисахаридов.

Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы откладывается в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал, который потребляется животными, расщепляется на более мелкие молекулы, такие как глюкоза.Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Рис. 3. Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.

Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы. Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Когда уровень глюкозы снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы.

Целлюлоза — один из самых распространенных природных биополимеров. Клеточные стенки растений в основном состоят из целлюлозы, которая обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны связями между определенными атомами углерода в молекуле глюкозы.

Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе переворачивается и плотно упаковывается в виде удлиненных длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.Целлюлоза, проходящая через нашу пищеварительную систему, называется пищевыми волокнами. Хотя связи глюкозы и глюкозы в целлюлозе не могут быть разрушены пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, буйволы и лошади, способны переваривать траву, богатую целлюлозой, и использовать ее в качестве источника пищи. У этих животных определенные виды бактерий обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и секретируют фермент целлюлазу. В аппендиксе также содержатся бактерии, которые расщепляют целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных.Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии.

Рис. 4. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Рис. 5. У насекомых есть твердый внешний скелет, сделанный из хитина, типа полисахарида.

Как показано на рисунке 4, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде удлиненных длинных цепей.Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.

Углеводы выполняют другие функции у разных животных. У членистоногих, таких как насекомые, пауки и крабы, есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела. Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, азотистого углевода. Он состоит из повторяющихся единиц модифицированного сахара, содержащего азот.

Зарегистрированный диетолог

Рисунок 6.Зарегистрированный диетолог (RDN) Шеф-повар Бренда Томпсон работает с персоналом общественного питания, чтобы собрать свой рецепт буррито на завтрак во время разработанного шеф-поваром школьного вкусового тестирования в Айдахо. Благодаря гранту Министерства сельского хозяйства США (USDA) Team Nutrition шеф-повар RDN Бренда Томпсон разработала рецепты для поваренной книги Chef Designed School Lunch.

Ожирение является проблемой здравоохранения во всем мире, и многие болезни, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения.Это одна из причин, почему к зарегистрированным диетологам все чаще обращаются за советом. Зарегистрированные диетологи помогают планировать программы питания и питания для людей в различных условиях. Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для профилактики и лечения заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом контролировать уровень сахара в крови, употребляя в пищу правильные типы и количества углеводов. Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных клиниках.

Чтобы стать дипломированным диетологом, нужно получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, дипломированные диетологи должны пройти программу стажировки под руководством и сдать национальный экзамен. Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в химии и функциях пищи (белков, углеводов и жиров).

Вкратце: структура и функции углеводов

Углеводы — это группа макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки и обеспечивают структурную поддержку растительным клеткам, грибам и всем членистоногим, включая омаров, крабов, креветок, насекомых и пауков. Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в молекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате реакций дегидратации, образуя дисахариды и полисахариды с удалением молекулы воды для каждой образованной связи.Глюкоза, галактоза и фруктоза являются обычными моносахаридами, тогда как общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются формами хранения глюкозы в растениях и животных соответственно. Длинные полисахаридные цепи могут быть разветвленными или неразветвленными. Целлюлоза является примером неразветвленного полисахарида, тогда как амилопектин, составляющий крахмал, представляет собой сильно разветвленную молекулу. Хранение глюкозы в виде полимеров, таких как крахмал или гликоген, делает ее немного менее доступной для метаболизма; однако это предотвращает его утечку из клетки или создание высокого осмотического давления, которое может вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Основное хранилище углеводов в организме человека | Здоровое питание

Дерек Брайан Обновлено 14 декабря 2018 г.

Углеводы, содержащиеся в таких продуктах, как злаки, фрукты и овощи, составляют основной источник энергии для организма. Каждой клетке тела требуется энергия для функционирования, поэтому у вас должен быть постоянный источник энергии — даже когда углеводы недоступны сразу.Чтобы обеспечить эту стабильную энергию, организм накапливает любые излишки углеводов, обычно в виде соединения, называемого гликогеном.

Образование гликогена

Углеводы существуют в виде простых углеводов, известных как сахара или моносахариды, или сложных углеводов, известных как полисахариды. Когда организм переваривает сложные углеводы, он расщепляет эти соединения до сахара, известного как глюкоза, который организм метаболизирует для получения энергии. Любая глюкоза в кровотоке, остающаяся после немедленной потребности в энергии, становится составным гликогеном, длинной цепочкой связанных молекул глюкозы, которые организм может позже снова расщепить для получения энергии.

Хранение гликогена

Печень и скелетные мышцы в организме в основном накапливают гликоген. Гликоген составляет примерно 10 процентов веса печени и два процента веса мышц. Поскольку общая масса мышц в организме больше, чем общая масса печени, мышцы хранят большую часть гликогена.

Использование гликогена

Когда организм не может удовлетворить свои потребности в энергии за счет количества циркулирующей в нем глюкозы, он использует гликоген.В этих условиях организм расщепляет накопленный гликоген, чтобы удовлетворить эти потребности. Гликоген, хранящийся в мышечной ткани, обеспечивает эту конкретную мышцу энергией; например, гликоген, накопленный в ногах, может обеспечить энергию для бега. Гликоген, хранящийся в печени, регулирует количество глюкозы в крови в целом, обеспечивая достижение всеми клетками организма своих энергетических потребностей.

Другие запасы углеводов

Если организм удовлетворяет свои непосредственные потребности в энергии и все запасы гликогена в организме заполнены, он превращает любую оставшуюся в кровотоке глюкозу в жир.Жир является гораздо менее эффективным источником топлива, чем гликоген, потому что гликоген легко доступен для мышц и легко расщепляется на глюкозу. Организм может расщеплять жир и превращать его обратно в глюкозу для получения энергии, но только в условиях, когда гликоген недоступен.

Функции хранения печени — Углеводы — Витамины

Печень является вторым по величине органом в организме и выполняет множество важных функций, связанных с обменом веществ и детоксикацией. Информацию об анатомии печени можно найти здесь.

В этой статье рассматриваются важные запоминающие функции печени и соответствующие клинические состояния.

Хранение углеводов

Печень играет центральную роль в поддержании уровня глюкозы в крови. После приема пищи избыток глюкозы может откладываться в печени в виде гликогена. Это стимулируется высвобождением инсулина. Около 100 г гликогена хранится в печени (300 г хранится в скелетных мышцах). Синтез гликогена происходит в следующие этапы:

  • Глюкоза превращается в Глюкозу-6-P глюкокиназой (гексокиназа в скелетных мышцах)
  • Глюкоза-6-P превращается в Глюкозу-1-P фосфоглюкомутазой
  • Глюкоза-1-П затем преобразуется в UDP-Глюкозу
  • Наконец, UDP-глюкоза добавляется к цепи гликогена в печени с помощью гликогенсинтазы или разветвляющего фермента

Хранение витаминов

Жирорастворимые витаминов A, D, E, K хранятся в печени, как и витамин B12.

Витамин А

Витамин А хранится в звездчатых клетках печени в виде ретинилового эфира. Активная форма, ретинол , превращается в него лецитин: ретинол-ацилтрансферазой. Это обеспечивает легко доступный источник витамина А и регулирует его доступность для других путей.

Витамин А может храниться или извлекаться из хранилища несколько раз в день, регулируя количество в обращении и предотвращая повреждение, которое может возникнуть в результате избытка.Этот процесс известен как переработка ретинола.

Функции витамина А включают:

  • Образование фоторецептора родопсин
  • Сигнальная молекула в гене транскрипция
  • Нормальное функционирование иммунной системы
  • Мобилизация запасов железа запасов для производства эритроцитов

Витамин D

Витамин D может вырабатываться в организме (холекальциферол) или обнаруживаться в пище (эргокальциферол).Прежде чем стать активной формой, он должен метаболизироваться в печени. Функции витамина D включают:

  • Поддержание нормальной сыворотки крови Кальций и концентрации фосфатов
  • Повышенное всасывание кальция в почках и кишечнике
  • Повышенная мобилизация кальция из костей, активация остеокластов для высвобождения большего количества кальция

Витамин E

Витамин Е — это семейство, содержащее различные химические вещества, в том числе антиоксидантов. Может храниться как в печени, так и в жировой ткани. Функции включают:

  • Антиоксидант
  • Предотвращение распространения свободных радикалов
  • Защищает Витамин A

Витамин K

Есть две формы витамина К в зависимости от того, получены они из растительных или мясных источников. Функции витамина К включают:

  • Важен для синтеза факторов свертывания крови II, VII, IX и X.
  • Ко-фактор для ферментов

Витамин B12

Витамин B12, кобаламин, обычно содержится в продуктах животного происхождения. В организме хранится около 2-5 мг, из которых около 50% находится в печени. Функции витамина B12 включают:

  • Производство ДНК и РНК
  • Поддержание здоровья нейронов
  • Производство красных кровяных телец — наряду с витамином B9

Минеральное хранилище

Железо и минералы меди хранятся в печени.

Утюг

Уровень железа в организме необходимо строго регулировать. Поэтому излишки нужно хранить в таких местах, как печень. Большая часть железа в клетках хранится в ферритине, белке, продуцируемом печенью. Все типы клеток в печени могут накапливать железо, однако большая часть хранится в гепатоцитах.

При серьезной перегрузке железом запасы ферритина насыщаются, и избыток хранится внутри гемосидерина. Однако гемосидерин представляет собой большой нерастворимый комплекс, и железо, хранящееся в нем, трудно мобилизовать эффективно.

Рис. 1. Диаграмма метаболизма железа. [/ caption]

[старт-клиника]

Клиническая значимость —

Болезни накопления гликогена

Пациенты с наследственной недостаточностью фермента, участвующего в пути гликогенолиза, могут испытывать эпизоды гипогликемии. Болезнь Кори (дефицит фермента, разветвляющего гликоген) и болезнь фон Гирке (дефицит глюкозо-6-фосфатного фермента) являются типами болезней накопления гликогена.У детей может быть увеличенная печень из-за чрезмерного накопления гликогена.

[окончание клинической]

Основное хранилище углеводов в организме человека

Основное хранилище углеводов в организме человека

Кредит изображения: jacoblund / iStock / GettyImages

Углеводы — предпочтительный источник энергии для организма. Углеводы, которые вы едите, дают энергию вашим мышцам, мозгу и нервной системе; облегчают метаболизм жиров; и убедитесь, что белок в ваших мышцах не расщепляется для получения энергии.Поскольку углеводы так важны для функций вашего организма, любые излишки углеводов, которые вы съедаете, откладываются в печени, мышцах и жирах для использования в будущем.

Как хранятся углеводы

Когда вы едите углеводы, они расщепляются в желудке на небольшие молекулы сахара. Эти молекулы транспортируются через вашу пищеварительную систему, а затем превращаются печенью в глюкозу, чтобы сделать полезную форму энергии для мозга и ваших мышц. Углеводы хранятся в организме в виде глюкозы или гликогена.

Когда сохраняется глюкоза

Согласно статье ScienceDirect от 2016 года, любая глюкоза, которая не нужна немедленно для получения энергии, преобразуется в гликоген и сохраняется. Ваше тело может хранить около 2000 калорий гликогена, который можно использовать, когда вам нужно больше энергии, чем в настоящее время доступно в вашем кровотоке.

Как хранится глюкоза

Инсулин — это гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, когда уровень сахара в крови слишком высок.Согласно статье, опубликованной в Британской энциклопедии, инсулин взаимодействует с вашей печенью, мышцами и жировыми клетками, заставляя их принимать поступающую глюкозу.

Если у вас недостаточно инсулина или если инсулин в вашем кровотоке не работает должным образом, у вас развивается заболевание, называемое диабетом, при котором вы не можете регулировать уровень сахара в крови.

Загрузка печени

Ваша печень хранит самое концентрированное количество гликогена из всех мест хранения в вашем теле.Он может содержать до 100 граммов гликогена в любой момент времени. Этот гликоген в основном используется для поддержания уровня сахара в крови и уровня энергии в течение дня.

Массаж в мышцах

Ваши мышцы составляют от 20 до 30 процентов вашей общей массы и, следовательно, обеспечивают хранение большего общего количества гликогена, чем печень. У здорового, хорошо питающегося взрослого человека может быть около 500 граммов мышечного гликогена. Ваши мышцы — это вторичное хранилище, которое заполняется только тогда, когда печень достигает своей вместимости.Мышечный гликоген используется для получения энергии при длительной физической активности. Ваши мышцы и печень вместе могут хранить около 600 граммов углеводов в виде гликогена.

Как сохраняется избыток глюкозы

Если ваше потребление превышает количество, необходимое для наполнения вашей печени и мышечной ткани, ваша печень преобразует избыток углеводов в глюкозу и выбрасывает ее в кровоток. В этот момент инсулин, высвобождаемый поджелудочной железой, будет сигнализировать вашим жировым клеткам, что нужно принять избыток глюкозы и сохранить ее для будущего использования.

Использование углеводов

Накопленный гликоген используется в организме для получения энергии. Углеводы хранятся в мышцах в виде гликогена, и они используют его для усиления сокращений во время упражнений. Ваш мозг использует глюкозу, которая плавает в кровотоке, для передачи электрических сигналов.

Ваш мозг на глюкозе

Согласно исследованию 2013 года, опубликованному в Trends in Neuroscience, мозг потребляет около 20 процентов всей энергии вашего тела.Это удивительно, учитывая, что он занимает всего около 2 процентов вашего веса.

Что делают углеводы?

Вся энергия, необходимая нам для жизни, поступает из пищи, которую мы едим, и жидкости, которую мы пьем. Эти питательные вещества в основном расщепляются на жиры, белки и углеводы. Углеводы играют особенно важную роль, поскольку они обеспечивают быструю энергию, необходимую для упражнений.

Углеводы, содержащиеся в таких продуктах, как зерно, фрукты, овощи, бобы и молочные продукты, являются любимым источником энергии для вашего тела, но это не единственная роль, которую играют углеводы.Они также обеспечивают остроту ума и способствуют превращению жира в энергию.

Что делают углеводы?

Углеводы выполняют множество важных функций, в том числе:

  • Обеспечивает энергией организм, включая мозг, сердце и центральную нервную систему
  • Помощь пищеварению
  • Контроль уровня холестерина в крови
  • Помогает контролировать уровень глюкозы в крови и метаболизм инсулина

Недостаток углеводов может привести к таким последствиям, как слабость, утомляемость, запор, дефицит витаминов и трудности с концентрацией внимания.

Человеческий мозг использует от 20 до 25 процентов глюкозы в организме.

Упражнение «Как углеводы — топливо»

Сложные углеводы — эффективный источник энергии, который способствует сокращению мышц. После употребления углеводы расщепляются на более мелкие сахара (глюкоза, фруктоза и галактоза), которые используются в качестве энергии для решения насущных задач. Любая неиспользованная глюкоза будет преобразована в гликоген и сохранена в мышцах и печени для использования в будущем.

Гликоген — это источник энергии, который чаще всего используется для коротких интенсивных тренировок, таких как спринт или тяжелая атлетика.Поскольку гликоген хранится в мышцах, он сразу становится доступным. Во время всплесков активности накопленный гликоген будет снова превращаться в глюкозу и сжигаться в качестве топлива. Это типичный источник энергии для первых нескольких минут любого спорта.

Во время упражнений на выносливость гликоген также может расщеплять жир на то, что мышцы могут использовать в качестве топлива. Белок также можно расщепить и использовать в крайнем случае, но это вызывает нагрузку на почки и ограничивает способность организма наращивать и поддерживать мышечную ткань.

Углеводы не только сокращают мышцы, но и снабжают мозг энергией. Если вы когда-либо чувствовали упадок сил или испытывали туман в мозгу во время упражнений, скорее всего, вы не получаете достаточно углеводов.

Обильное потребление углеводов обеспечивает доступ к энергии, необходимой для тренировок. Это также помогает поддерживать остроту ума при занятиях спортом на выносливость.

Расчет потребности в углеводах

Один грамм углеводов обеспечивает четыре калории энергии.Максимальный запас гликогена составляет примерно 15 граммов на килограмм веса тела (15 граммов на 2,2 фунта). Это будет означать, что спортсмен весом 175 фунтов может накапливать до 1200 граммов гликогена (4800 калорий), обеспечивая высокую интенсивность упражнений в течение длительного времени.

Большая мышечная масса обеспечивает больший запас гликогена, но также увеличивает потребность в энергии. Хотя каждый человек уникален, средняя запаса углеводов в организме примерно распределяется следующим образом:

  • 350 граммов (1400 калорий) углеводов превращаются в гликоген в мышцах
  • 90 грамм (360 калорий) углеводов хранятся в печени
  • 5 граммов (калорий) углеводов расщепляются и циркулируют в крови в виде глюкозы

Физические упражнения и изменения в диете могут истощить эти запасы энергии.Если вы не пополните запасы, у вас закончится топливо для немедленной тренировки. Спортсмены часто называют это «ударом в стену». Напротив, употребление большого количества углеводов может увеличить эти запасы. Обычно это называют «углеводной загрузкой».

Диетические источники углеводов

Углеводы можно разделить на два типа.

Простые углеводы

Простые углеводы усваиваются и превращаются очень быстро, обеспечивая быстрый источник энергии.Хотя некоторые из них естественным образом содержатся в молоке и фруктах, большинство простых углеводов в американском рационе добавляют в продукты, обычно в сахар, кукурузный сироп или фруктовые соки. Спортивные напитки и подслащенные фруктовые соки — быстрые источники простых углеводов.

Сложные углеводы

Сложные углеводы перевариваются, усваиваются и метаболизируются дольше. Таким образом, они медленнее вырабатывают энергию и часто хранятся в виде гликогена. Идеальные источники включают продукты с высоким содержанием крахмала, такие как цельнозерновой хлеб, крупы, макаронные изделия и крупы.

Из этих двух сложные углеводы содержат больше питательных веществ, чем простые углеводы. В них больше клетчатки и они медленнее усваиваются, а это означает, что они с меньшей вероятностью вызывают скачки уровня сахара в крови.

Хотя простые углеводы могут дать вам топливо, необходимое для взрывных приливов энергии, они быстро расходуются и могут быть менее подходящими для людей с диабетом 2 типа.

Углеводы в сбалансированной диете

Чтобы поддерживать энергию, ешьте углеводы до и после интенсивных упражнений.Не менее важно придерживаться сбалансированной диеты с соответствующей пропорцией углеводов, белков и полезных жиров.

Вообще говоря, это будет означать, что по крайней мере 50 процентов вашего ежедневного потребления энергии будет приходиться на углеводы, 35 процентов или меньше — на жиры, а остальное — на белки.

Для спортсменов, возможно, потребуется скорректировать пропорцию, чтобы удовлетворить возросшие потребности в энергии, увеличив количество углеводов до 60 процентов и уменьшив количество жиров до 30 процентов или меньше.

Часто задаваемые вопросы

Что делают углеводы?

Углеводы обеспечивают энергией ваше тело, мозг, сердце и нервную систему, а также помогают пищеварению и помогают контролировать уровень холестерина, глюкозы в крови и метаболизма инсулина.

Какие продукты не содержат углеводов?

Мясо, рыба, некоторые сыры, яйца, масла и простой кофе или чай не содержат углеводов. Варианты с низким содержанием углеводов включают некрахмалистые овощи, фрукты с высоким содержанием жира (например, авокадо и кокос), орехи и семена.

Что организм делает с избытком углеводов?

Глюкоза хранится в виде гликогена, легко доступной формы глюкозы, в печени и мышцах для быстрого получения энергии, когда это необходимо.

Превращаются ли углеводы в сахар?

Углеводы в организме преобразуются в сахар крови (например, глюкозу, фруктозу и галактозу) для удовлетворения насущных энергетических потребностей. Затем глюкоза превращается в гликоген и сохраняется для использования в будущем.

Слово Verywell

Углеводы — важный источник энергии.Сколько углеводов требуется организму, зависит от человека, поэтому поговорите со своим врачом или диетологом, чтобы определить, каковы ваши уникальные диетические потребности в углеводах.

2.3 Биологические молекулы — Концепции биологии — 1-е канадское издание

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите, почему углерод имеет решающее значение для жизни
  • Объясните влияние незначительных изменений аминокислот на организмы
  • Опишите четыре основных типа биологических молекул
  • Понимать функции четырех основных типов молекул

Посмотрите видео о белках и белковых ферментах.

Большие молекулы, необходимые для жизни, которые состоят из более мелких органических молекул, называются биологическими макромолекулами . Существует четыре основных класса биологических макромолекул (углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты), каждый из которых является важным компонентом клетки и выполняет широкий спектр функций. Вместе эти молекулы составляют большую часть массы клетки. Биологические макромолекулы являются органическими, что означает, что они содержат углерод. Кроме того, они могут содержать водород, кислород, азот, фосфор, серу и дополнительные второстепенные элементы.

Часто говорят, что жизнь «основана на углероде». Это означает, что атомы углерода, связанные с другими атомами углерода или другими элементами, образуют фундаментальные компоненты многих, если не большинства, молекул, уникальных для живых существ. Другие элементы играют важную роль в биологических молекулах, но углерод определенно квалифицируется как элемент «фундамент» для молекул в живых существах. Это связывающие свойства атомов углерода, которые ответственны за его важную роль.

Углерод содержит четыре электрона во внешней оболочке.Следовательно, он может образовывать четыре ковалентные связи с другими атомами или молекулами. Простейшая молекула органического углерода — метан (CH 4 ), в котором четыре атома водорода связаны с атомом углерода.

Рис. 2.12. Углерод может образовывать четыре ковалентные связи, образуя органическую молекулу. Самая простая молекула углерода — это метан (Ch5), изображенный здесь.

Однако более сложные конструкции изготавливаются с использованием углерода. Любой из атомов водорода можно заменить другим атомом углерода, ковалентно связанным с первым атомом углерода.Таким образом могут быть образованы длинные и разветвленные цепочки углеродных соединений (рис. 2.13 a ). Атомы углерода могут связываться с атомами других элементов, таких как азот, кислород и фосфор (рис. 2.13 b ). Молекулы также могут образовывать кольца, которые сами могут связываться с другими кольцами (рис. 2.13 c ). Это разнообразие молекулярных форм объясняет разнообразие функций биологических макромолекул и в значительной степени основано на способности углерода образовывать множественные связи с самим собой и другими атомами.

Рис. 2.13. Эти примеры показывают три молекулы (обнаруженные в живых организмах), которые содержат атомы углерода, различным образом связанные с другими атомами углерода и атомами других элементов. (а) Эта молекула стеариновой кислоты имеет длинную цепочку атомов углерода. (б) Глицин, компонент белков, содержит атомы углерода, азота, кислорода и водорода. (c) Глюкоза, сахар, имеет кольцо из атомов углерода и один атом кислорода.

Углеводы — это макромолекулы, с которыми большинство потребителей в некоторой степени знакомо.Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «нагружаются углеводами» перед важными соревнованиями, чтобы убедиться, что у них достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, особенно через глюкозу, простой сахар. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

Углеводы можно представить формулой (CH 2 O) n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды (моно- = «один»; sacchar- = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза.В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до шести. Большинство названий моносахаридов оканчиваются суффиксом -ose. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и гексозы (шесть атомов углерода).

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевой форме.

Химическая формула глюкозы: C 6 H 12 O 6 .У большинства живых существ глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду в процессе фотосинтеза, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыток синтезированной глюкозы часто хранится в виде крахмала, который расщепляется другими организмами, которые питаются растениями.

Галактоза (входит в состав лактозы или молочного сахара) и фруктоза (содержится во фруктах) — другие распространенные моносахариды.Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C 6 H 12 O 6 ), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения атомов в углеродной цепи. .

Рис. 2.14. Глюкоза, галактоза и фруктоза — изомерные моносахариды, что означает, что они имеют одинаковую химическую формулу, но немного разные структуры.

Дисахариды (ди- = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (реакции, при которой происходит удаление молекулы воды).Во время этого процесса гидроксильная группа (–OH) одного моносахарида соединяется с атомом водорода другого моносахарида, высвобождая молекулу воды (H 2 O) и образуя ковалентную связь между атомами в двух молекулах сахара.

Обычные дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы.Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Длинная цепь моносахаридов, связанных ковалентными связями, известна как полисахарид (поли- = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Полисахариды могут быть очень большими молекулами. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются примерами полисахаридов.

Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы).Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы откладывается в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал, который потребляется животными, расщепляется на более мелкие молекулы, такие как глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Гликоген — это форма хранения глюкозы в организме человека и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы. Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц.Когда уровень глюкозы снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы.

Целлюлоза — один из самых распространенных природных биополимеров. Клеточные стенки растений в основном состоят из целлюлозы, которая обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны связями между определенными атомами углерода в молекуле глюкозы.

Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе переворачивается и плотно упаковывается в виде удлиненных длинных цепей.Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток. Целлюлоза, проходящая через нашу пищеварительную систему, называется пищевыми волокнами. Хотя связи глюкозы и глюкозы в целлюлозе не могут быть разрушены пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, буйволы и лошади, способны переваривать траву, богатую целлюлозой, и использовать ее в качестве источника пищи. У этих животных определенные виды бактерий обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и секретируют фермент целлюлазу.В аппендиксе также содержатся бактерии, которые расщепляют целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных. Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии.

Углеводы выполняют другие функции у разных животных. У членистоногих, таких как насекомые, пауки и крабы, есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела. Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы , хитина , азотистого углевода.Он состоит из повторяющихся единиц модифицированного сахара, содержащего азот.

Таким образом, из-за различий в молекулярной структуре углеводы могут выполнять самые разные функции хранения энергии (крахмал и гликоген), а также структурной поддержки и защиты (целлюлоза и хитин).

Рис. 2.15. Хотя их структура и функции различаются, все полисахаридные углеводы состоят из моносахаридов и имеют химическую формулу (Ch3O) n.

Зарегистрированный диетолог: ожирение является проблемой для здоровья во всем мире, и многие болезни, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения.Это одна из причин, почему к зарегистрированным диетологам все чаще обращаются за советом. Зарегистрированные диетологи помогают планировать пищевые продукты и программы питания для людей в различных условиях. Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для профилактики и лечения заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом контролировать уровень сахара в крови, употребляя в пищу правильные типы и количества углеводов. Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных клиниках.

Чтобы стать дипломированным диетологом, нужно получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, дипломированные диетологи должны пройти программу стажировки под руководством и сдать национальный экзамен. Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в химии и функциях пищи (белков, углеводов и жиров).

Через призму коренных народов (Сюзанна Вилкерсон и Чарльз Мольнар)

Я работаю в колледже Камосун, расположенном в красивой Виктории, Британская Колумбия, с кампусами на традиционных территориях народов леквунгенов и васаней. Подземная луковица для хранения цветка камас, показанная ниже, была важным источником пищи для многих коренных народов острова Ванкувер и всей западной части Северной Америки. Луковицы камас по-прежнему употребляются в пищу как традиционный источник пищи, и приготовление луковиц камас относится к этому текстовому разделу об углеводах.

Рис. 2.16 Изображение синего цветка камас и насекомого-опылителя. Подземная лампочка камаса запекается в костре. Тепло действует как фермент панкреатическая амилаза и расщепляет длинные цепи неперевариваемого инулина на усвояемые моно- и дисахариды.

Чаще всего растения вырабатывают крахмал как запасенную форму углеводов. Некоторые растения, например камас, создают инулин. Инулин используется в качестве пищевых волокон, однако он не усваивается людьми. Если бы вы откусили сырую луковицу камаса, она была бы горькой и имела липкую консистенцию.Коренные народы используют метод, чтобы сделать камас одновременно удобоваримым и вкусным, — это медленно запекать луковицы в течение длительного периода в подземной чаше для костра, покрытой особыми листьями и почвой. Тепло действует как фермент амилаза поджелудочной железы и расщепляет длинные цепи инулина на легкоусвояемые моно- и дисахариды.

Правильно запеченные луковицы камас по вкусу напоминают смесь печеной груши и вареного инжира. Важно отметить, что, хотя синие камы являются источником пищи, их не следует путать с белыми камасами смерти, которые особенно токсичны и смертельны.Цветки выглядят по-разному, но луковицы очень похожи.

Липиды включают разнообразную группу соединений, объединенных общим признаком. Липиды гидрофобны («водобоязненные») или нерастворимы в воде, потому что они неполярные молекулы. Это потому, что они являются углеводородами, которые включают только неполярные углерод-углеродные или углерод-водородные связи. Липиды выполняют в клетке множество различных функций. Клетки хранят энергию для длительного использования в виде липидов, называемых , жирами и .Липиды также обеспечивают изоляцию растений и животных от окружающей среды. Например, они помогают водным птицам и млекопитающим оставаться сухими из-за их водоотталкивающих свойств. Липиды также являются строительными блоками многих гормонов и важной составляющей плазматической мембраны. Липиды включают жиры, масла, воски, фосфолипиды и стероиды.

Рис. 2.17. Гидрофобные липиды в мехе водных млекопитающих, таких как речная выдра, защищают их от непогоды.

Молекула жира, такая как триглицерид, состоит из двух основных компонентов — глицерина и жирных кислот.Глицерин — это органическое соединение с тремя атомами углерода, пятью атомами водорода и тремя гидроксильными (–OH) группами. Жирные кислоты имеют длинную цепь углеводородов, к которой присоединена кислая карбоксильная группа, отсюда и название «жирная кислота». Количество атомов углерода в жирной кислоте может составлять от 4 до 36; наиболее распространены те, которые содержат 12–18 атомов углерода. В молекуле жира жирная кислота присоединена к каждому из трех атомов кислорода в -ОН-группах молекулы глицерина ковалентной связью.

Фигура 2.18 Липиды включают жиры, такие как триглицериды, которые состоят из жирных кислот и глицерина, фосфолипидов и стероидов.

Во время образования этой ковалентной связи высвобождаются три молекулы воды. Три жирные кислоты в жире могут быть похожими или разными. Эти жиры также называют триглицеридами , потому что они содержат три жирные кислоты. Некоторые жирные кислоты имеют общие названия, указывающие на их происхождение. Например, пальмитиновая кислота, насыщенная жирная кислота, получают из пальмы.Арахидовая кислота получена из Arachis hypogaea , научного названия арахиса.

Жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными. В цепи жирной кислоты, если есть только одинарные связи между соседними атомами углерода в углеводородной цепи, жирная кислота является насыщенной. Насыщенные жирные кислоты насыщены водородом; другими словами, количество атомов водорода, прикрепленных к углеродному скелету, максимально.

Когда углеводородная цепь содержит двойную связь, жирная кислота представляет собой ненасыщенную жирную кислоту .

Большинство ненасыщенных жиров являются жидкими при комнатной температуре и называются маслами . Если в молекуле есть одна двойная связь, то он известен как мононенасыщенный жир (например, оливковое масло), а если имеется более одной двойной связи, то он известен как полиненасыщенный жир (например, масло канолы).

Насыщенные жиры плотно упаковываются и остаются твердыми при комнатной температуре. Животные жиры со стеариновой кислотой и пальмитиновой кислотой, содержащиеся в мясе, и жир с масляной кислотой, содержащиеся в масле, являются примерами насыщенных жиров.Млекопитающие хранят жиры в специализированных клетках, называемых адипоцитами, где жировые шарики занимают большую часть клетки. У растений жир или масло хранятся в семенах и используются в качестве источника энергии во время эмбрионального развития.

Ненасыщенные жиры или масла обычно растительного происхождения и содержат ненасыщенные жирные кислоты. Двойная связь вызывает изгиб или «перегиб», который препятствует плотной упаковке жирных кислот, сохраняя их жидкими при комнатной температуре. Оливковое масло, кукурузное масло, масло канолы и жир печени трески являются примерами ненасыщенных жиров.Ненасыщенные жиры помогают повысить уровень холестерина в крови, тогда как насыщенные жиры способствуют образованию бляшек в артериях, что увеличивает риск сердечного приступа.

В пищевой промышленности масла искусственно гидрогенизируются для придания им полутвердого состояния, что приводит к меньшей порче и увеличению срока хранения. Проще говоря, газообразный водород пропускают через масла, чтобы отвердить их. Во время этого процесса гидрирования двойные связи цис -конформации в углеводородной цепи могут быть преобразованы в двойные связи в транс -конформации.Это образует транс -жир из цис- -жира. Ориентация двойных связей влияет на химические свойства жира.

Рис. 2.19. В процессе гидрогенизации ориентация двойных связей изменяется, в результате чего из цис-жира образуется трансжир. Это изменяет химические свойства молекулы.

Маргарин, некоторые виды арахисового масла и шортенинг являются примерами искусственно гидрогенизированных трансжиров транс . Недавние исследования показали, что увеличение транс -жиров в рационе человека может привести к увеличению уровня липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) или «плохого» холестерина, что, в свою очередь, может привести к отложению бляшек в организме человека. артерии, что приводит к болезни сердца.Многие рестораны быстрого питания недавно отказались от использования жиров транс , а на этикетках пищевых продуктов в США теперь требуется указывать содержание жира транс .

Незаменимые жирные кислоты — это жирные кислоты, которые необходимы, но не синтезируются человеческим организмом. Следовательно, их необходимо дополнять с помощью диеты. Омега-3 жирные кислоты попадают в эту категорию и являются одной из двух известных незаменимых жирных кислот для человека (другая — омега-6 жирные кислоты).Они представляют собой тип полиненасыщенных жиров и называются омега-3 жирными кислотами, потому что третий углерод на конце жирной кислоты участвует в двойной связи.

Лосось, форель и тунец являются хорошими источниками жирных кислот омега-3. Жирные кислоты омега-3 важны для работы мозга, нормального роста и развития. Они также могут предотвратить сердечные заболевания и снизить риск рака.

Как и углеводы, жиры получили широкую огласку. Это правда, что чрезмерное употребление жареной и другой «жирной» пищи приводит к увеличению веса.Однако жиры выполняют важные функции. Жиры служат долгосрочным накопителем энергии. Они также обеспечивают изоляцию тела. Поэтому «здоровые» ненасыщенные жиры в умеренных количествах следует употреблять регулярно.

Фосфолипиды являются основным компонентом плазматической мембраны. Как и жиры, они состоят из цепей жирных кислот, прикрепленных к глицерину или подобной основной цепи. Однако вместо трех жирных кислот есть две жирные кислоты, а третий углерод глицериновой цепи связан с фосфатной группой.Фосфатная группа модифицируется добавлением спирта.

Фосфолипид имеет как гидрофобные, так и гидрофильные участки. Цепи жирных кислот гидрофобны и исключаются из воды, тогда как фосфат гидрофильный и взаимодействует с водой.

Клетки окружены мембраной, которая имеет бислой фосфолипидов. Жирные кислоты фосфолипидов обращены внутрь, в сторону от воды, тогда как фосфатная группа может быть обращена либо к внешней среде, либо к внутренней части клетки, которые оба являются водными.

Через призму коренных народов

Для первых народов Тихоокеанского Северо-Запада богатый жиром рыбный оолиган с содержанием жира 20% от веса тела был важной частью рациона нескольких коренных народов. Почему? Поскольку жир является наиболее калорийной пищей, и наличие компактного высококалорийного источника энергии, способного хранить, было бы важным для выживания. Характер жира также сделал его важным товаром. Как и лосось, оолиган возвращается в свое русло после долгих лет в море. Его прибытие ранней весной сделало его первым свежим продуктом в году.В цимшианских языках прибытие оолигана… традиционно объявлялось криком «Хлаа ат’иксши халимутхв!»… Что означало: «Наш Спаситель только что прибыл!»

Рисунок 2.20 Изображение приготовленного оолигана. Эта жирная рыба с содержанием жира 20% от веса тела является важной частью диеты коренных народов.

Как вы уже узнали, все жиры гидрофобны (ненавидят воду). Чтобы отделить жир, рыбу отваривают, а плавающий жир снимают. Жировой состав улигана состоит из 30% насыщенных жиров (например, сливочного масла) и 55% мононенасыщенных жиров (например, растительных масел).Важно отметить, что это твердая смазка при комнатной температуре. Поскольку в нем мало полиненасыщенных жиров (которые быстро окисляются и портятся), его можно хранить для дальнейшего использования и использовать в качестве предмета торговли. Считается, что его состав делает его таким же полезным, как оливковое масло, или лучше, поскольку он содержит жирные кислоты омега-3, которые снижают риск диабета и инсульта. Он также богат тремя жирорастворимыми витаминами A, E и K.

Стероиды и воски

В отличие от фосфолипидов и жиров, рассмотренных ранее, стероиды имеют кольцевую структуру.Хотя они не похожи на другие липиды, они сгруппированы с ними, потому что они также гидрофобны. Все стероиды имеют четыре связанных углеродных кольца, а некоторые из них, как и холестерин, имеют короткий хвост.

Холестерин — стероид. Холестерин в основном синтезируется в печени и является предшественником многих стероидных гормонов, таких как тестостерон и эстрадиол. Он также является предшественником витаминов Е и К. Холестерин является предшественником солей желчных кислот, которые помогают в расщеплении жиров и их последующем усвоении клетками.Хотя о холестерине часто говорят отрицательно, он необходим для правильного функционирования организма. Это ключевой компонент плазматических мембран клеток животных.

Воски состоят из углеводородной цепи со спиртовой (–OH) группой и жирной кислотой. Примеры восков животного происхождения включают пчелиный воск и ланолин. У растений также есть воск, например покрытие на листьях, которое помогает предотвратить их высыхание.

Концепция в действии


Чтобы получить дополнительную информацию о липидах, исследуйте «Биомолекулы: Липиды» с помощью этой интерактивной анимации.

Белки являются одной из самых распространенных органических молекул в живых системах и обладают самым разнообразным набором функций среди всех макромолекул. Белки могут быть структурными, регуляторными, сократительными или защитными; они могут служить для транспортировки, хранения или перепонки; или они могут быть токсинами или ферментами. Каждая клетка живой системы может содержать тысячи различных белков, каждый из которых выполняет уникальную функцию. Их структуры, как и их функции, сильно различаются. Однако все они представляют собой полимеры аминокислот, расположенных в линейной последовательности.

Функции белков очень разнообразны, потому что существует 20 различных химически различных аминокислот, которые образуют длинные цепи, и аминокислоты могут располагаться в любом порядке. Например, белки могут функционировать как ферменты или гормоны. Ферменты , которые вырабатываются живыми клетками, являются катализаторами биохимических реакций (например, пищеварения) и обычно являются белками. Каждый фермент специфичен для субстрата (реагента, который связывается с ферментом), на который он действует. Ферменты могут разрушать молекулярные связи, переупорядочивать связи или образовывать новые связи.Примером фермента является амилаза слюны, которая расщепляет амилозу, компонент крахмала.

Гормоны представляют собой химические сигнальные молекулы, обычно белки или стероиды, секретируемые эндокринной железой или группой эндокринных клеток, которые контролируют или регулируют определенные физиологические процессы, включая рост, развитие, метаболизм и размножение. Например, инсулин — это белковый гормон, который поддерживает уровень глюкозы в крови.

Белки имеют разную форму и молекулярную массу; некоторые белки имеют глобулярную форму, тогда как другие имеют волокнистую природу.Например, гемоглобин — это глобулярный белок, а коллаген, обнаруженный в нашей коже, — это волокнистый белок. Форма белка имеет решающее значение для его функции. Изменения температуры, pH и воздействие химикатов могут привести к необратимым изменениям формы белка, что приведет к потере функции или денатурации (более подробно это будет обсуждаться позже). Все белки состоят из 20 одних и тех же аминокислот по-разному.

Аминокислоты — это мономеры, из которых состоят белки.Каждая аминокислота имеет одинаковую фундаментальную структуру, которая состоит из центрального атома углерода, связанного с аминогруппой (–NH 2 ), карбоксильной группы (–COOH) и атома водорода. Каждая аминокислота также имеет другой вариабельный атом или группу атомов, связанных с центральным атомом углерода, известную как группа R. Группа R — единственное различие в структуре между 20 аминокислотами; в остальном аминокислоты идентичны.

Рис. 2.21. Аминокислоты состоят из центрального углерода, связанного с аминогруппой (–Nh3), карбоксильной группой (–COOH) и атомом водорода.Четвертая связь центрального углерода варьируется среди различных аминокислот, как видно из этих примеров аланина, валина, лизина и аспарагиновой кислоты.

Химическая природа группы R определяет химическую природу аминокислоты в ее белке (то есть, является ли она кислотной, основной, полярной или неполярной).

Последовательность и количество аминокислот в конечном итоге определяют форму, размер и функцию белка. Каждая аминокислота присоединена к другой аминокислоте ковалентной связью, известной как пептидная связь, которая образуется в результате реакции дегидратации.Карбоксильная группа одной аминокислоты и аминогруппа второй аминокислоты объединяются, высвобождая молекулу воды. Полученная связь представляет собой пептидную связь.

Продукты, образованные такой связью, называются полипептидами . Хотя термины полипептид и белок иногда используются взаимозаменяемо, полипептид технически представляет собой полимер аминокислот, тогда как термин белок используется для полипептида или полипептидов, которые объединились вместе, имеют различную форму и имеют уникальную функцию.

Эволюция в действии

Эволюционное значение цитохрома c Цитохром c является важным компонентом молекулярного механизма, который собирает энергию из глюкозы. Поскольку роль этого белка в производстве клеточной энергии имеет решающее значение, за миллионы лет он очень мало изменился. Секвенирование белков показало, что существует значительное сходство последовательностей между молекулами цитохрома с разных видов; эволюционные отношения можно оценить путем измерения сходства или различий между белковыми последовательностями различных видов.

Например, ученые определили, что цитохром с человека содержит 104 аминокислоты. Для каждой молекулы цитохрома с, которая к настоящему времени была секвенирована у разных организмов, 37 из этих аминокислот находятся в одном и том же положении в каждом цитохроме с. Это указывает на то, что все эти организмы произошли от общего предка. При сравнении последовательностей белков человека и шимпанзе различий в последовательностях не обнаружено. При сравнении последовательностей человека и макаки-резуса было обнаружено единственное различие в одной аминокислоте.Напротив, сравнение человека с дрожжами показывает разницу в 44 аминокислотах, предполагая, что люди и шимпанзе имеют более недавнего общего предка, чем люди и макака-резус или люди и дрожжи.

Структура белка

Как обсуждалось ранее, форма белка имеет решающее значение для его функции. Чтобы понять, как белок приобретает свою окончательную форму или конформацию, нам необходимо понять четыре уровня структуры белка: первичный, вторичный, третичный и четвертичный, .

Уникальная последовательность и количество аминокислот в полипептидной цепи — это ее первичная структура. Уникальная последовательность каждого белка в конечном итоге определяется геном, кодирующим этот белок. Любое изменение в последовательности гена может привести к добавлению другой аминокислоты к полипептидной цепи, вызывая изменение структуры и функции белка. При серповидно-клеточной анемии β-цепь гемоглобина имеет единственную аминокислотную замену, вызывающую изменение как структуры, так и функции белка.Примечательно, что молекула гемоглобина состоит из двух альфа-цепей и двух бета-цепей, каждая из которых состоит примерно из 150 аминокислот. Таким образом, молекула содержит около 600 аминокислот. Структурное различие между нормальной молекулой гемоглобина и молекулой серповидноклеточных клеток, которое резко снижает продолжительность жизни у пораженных людей, заключается в одной аминокислоте из 600.

Из-за этого изменения одной аминокислоты в цепи обычно двояковогнутые или дискообразные эритроциты принимают форму полумесяца или «серпа», что закупоривает артерии.Это может привести к множеству серьезных проблем со здоровьем, таких как одышка, головокружение, головные боли и боли в животе у людей, страдающих этим заболеванием.

Паттерны сворачивания, возникающие в результате взаимодействий между частями аминокислот, не относящихся к R-группам, приводят к вторичной структуре белка. Наиболее распространены альфа (α) -спиральные и бета (β) -пластинчатые листовые структуры. Обе структуры удерживаются в форме водородными связями. В альфа-спирали связи образуются между каждой четвертой аминокислотой и вызывают поворот аминокислотной цепи.

В β-складчатом листе «складки» образованы водородными связями между атомами в основной цепи полипептидной цепи. Группы R прикреплены к атомам углерода и проходят выше и ниже складок складки. Гофрированные сегменты выровнены параллельно друг другу, а водородные связи образуются между одинаковыми парами атомов на каждой из выровненных аминокислот. Структуры α-спирали и β-складчатых листов обнаруживаются во многих глобулярных и волокнистых белках.

Уникальная трехмерная структура полипептида известна как его третичная структура.Эта структура вызвана химическим взаимодействием между различными аминокислотами и участками полипептида. В первую очередь, взаимодействия между группами R создают сложную трехмерную третичную структуру белка. Могут быть ионные связи, образованные между группами R на разных аминокислотах, или водородные связи, помимо тех, которые участвуют во вторичной структуре. Когда происходит сворачивание белка, гидрофобные группы R неполярных аминокислот лежат внутри белка, тогда как гидрофильные группы R лежат снаружи.Первые типы взаимодействий также известны как гидрофобные взаимодействия.

В природе некоторые белки образованы из нескольких полипептидов, также известных как субъединицы, и взаимодействие этих субъединиц образует четвертичную структуру. Слабые взаимодействия между субъединицами помогают стабилизировать общую структуру. Например, гемоглобин представляет собой комбинацию четырех полипептидных субъединиц.

Рис. 2.22 На этих иллюстрациях можно увидеть четыре уровня белковой структуры.

Каждый белок имеет свою уникальную последовательность и форму, удерживаемую химическими взаимодействиями.Если белок подвержен изменениям температуры, pH или воздействию химикатов, структура белка может измениться, потеряв свою форму в результате так называемой денатурации , как обсуждалось ранее. Денатурация часто обратима, поскольку первичная структура сохраняется, если денатурирующий агент удаляется, позволяя белку возобновить свою функцию. Иногда денатурация необратима, что приводит к потере функции. Один из примеров денатурации белка можно увидеть, когда яйцо жарят или варят.Белок альбумина в жидком яичном белке денатурируется при помещении на горячую сковороду, превращаясь из прозрачного вещества в непрозрачное белое вещество. Не все белки денатурируются при высоких температурах; например, бактерии, которые выживают в горячих источниках, имеют белки, которые адаптированы для работы при этих температурах.

Концепция в действии

Чтобы получить дополнительную информацию о белках, исследуйте «Биомолекулы: Белки» с помощью этой интерактивной анимации.

Нуклеиновые кислоты являются ключевыми макромолекулами в непрерывности жизни.Они несут генетический план клетки и несут инструкции для функционирования клетки.

Двумя основными типами нуклеиновых кислот являются дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) . ДНК — это генетический материал, содержащийся во всех живых организмах, от одноклеточных бактерий до многоклеточных млекопитающих.

Другой тип нуклеиновой кислоты, РНК, в основном участвует в синтезе белка. Молекулы ДНК никогда не покидают ядро, а вместо этого используют посредника РНК для связи с остальной частью клетки.Другие типы РНК также участвуют в синтезе белка и его регуляции.

ДНК и РНК состоят из мономеров, известных как нуклеотидов . Нуклеотиды объединяются друг с другом с образованием полинуклеотида, ДНК или РНК. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, пентозного (пятиуглеродного) сахара и фосфатной группы. Каждое азотистое основание в нуклеотиде присоединено к молекуле сахара, которая присоединена к фосфатной группе.

Рис. 2.23. Нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, пентозного сахара и фосфатной группы. ДНК

имеет двойную спиральную структуру. Он состоит из двух цепей или полимеров нуклеотидов. Нити образованы связями между фосфатными и сахарными группами соседних нуклеотидов. Нити связаны друг с другом в своих основаниях водородными связями, и нити наматываются друг на друга по своей длине, отсюда и описание «двойной спирали», что означает двойную спираль.

Рис. 2.24. Химическая структура ДНК с цветной меткой, обозначающей четыре основания, а также фосфатный и дезоксирибозный компоненты основной цепи.

Чередующиеся сахарные и фосфатные группы лежат на внешней стороне каждой цепи, образуя основу ДНК. Азотистые основания сложены внутри, как ступени лестницы, и эти основания соединяются в пару; пары связаны друг с другом водородными связями. Основания спариваются таким образом, чтобы расстояние между скелетами двух цепей было одинаковым по всей длине молекулы. Правило состоит в том, что нуклеотид A соединяется с нуклеотидом T, а G — с C, см. Раздел 9.1 для более подробной информации.

Живые существа основаны на углероде, потому что углерод играет такую ​​важную роль в химии живых существ. Четыре позиции ковалентной связи атома углерода могут дать начало широкому разнообразию соединений с множеством функций, что объясняет важность углерода для живых существ. Углеводы — это группа макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки, обеспечивают структурную поддержку многих организмов и могут быть обнаружены на поверхности клетки в качестве рецепторов или для распознавания клеток.Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды, в зависимости от количества мономеров в молекуле.

Липиды — это класс макромолекул, которые по своей природе неполярны и гидрофобны. Основные типы включают жиры и масла, воски, фосфолипиды и стероиды. Жиры и масла представляют собой запасенную форму энергии и могут включать триглицериды. Жиры и масла обычно состоят из жирных кислот и глицерина.

Белки — это класс макромолекул, которые могут выполнять широкий спектр функций для клетки.Они помогают метаболизму, обеспечивая структурную поддержку и действуя как ферменты, переносчики или гормоны. Строительными блоками белков являются аминокислоты. Белки организованы на четырех уровнях: первичный, вторичный, третичный и четвертичный. Форма и функция белка неразрывно связаны; любое изменение формы, вызванное изменениями температуры, pH или химического воздействия, может привести к денатурации белка и потере функции.

Нуклеиновые кислоты — это молекулы, состоящие из повторяющихся единиц нуклеотидов, которые направляют клеточную деятельность, такую ​​как деление клеток и синтез белка.Каждый нуклеотид состоит из пентозного сахара, азотистого основания и фосфатной группы. Есть два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК.

аминокислота: мономер протеина

углевод: биологическая макромолекула, в которой соотношение углерода, водорода и кислорода составляет 1: 2: 1; углеводы служат источниками энергии и структурной поддержкой в ​​клетках

целлюлоза: полисахарид, который составляет клеточные стенки растений и обеспечивает структурную поддержку клетки

хитин: вид углеводов, образующих внешний скелет членистоногих, таких как насекомые и ракообразные, и клеточные стенки грибов

денатурация: потеря формы белка в результате изменений температуры, pH или воздействия химических веществ

дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК): двухцепочечный полимер нуклеотидов, несущий наследственную информацию клетки

дисахарид: два мономера сахара, которые связаны между собой пептидной связью

фермент : катализатор биохимической реакции, который обычно представляет собой сложный или конъюгированный белок

жир: молекула липида, состоящая из трех жирных кислот и глицерина (триглицерида), которая обычно существует в твердой форме при комнатной температуре

гликоген: запасной углевод у животных

гормон: химическая сигнальная молекула, обычно белок или стероид, секретируемая эндокринной железой или группой эндокринных клеток; действия по контролю или регулированию определенных физиологических процессов

липиды: класс макромолекул, неполярных и нерастворимых в воде

макромолекула: большая молекула, часто образованная полимеризацией более мелких мономеров

моносахарид: отдельная единица или мономер углеводов

нуклеиновая кислота: биологическая макромолекула, несущая генетическую информацию клетки и инструкции для функционирования клетки

нуклеотид: мономер нуклеиновой кислоты; содержит пентозный сахар, фосфатную группу и азотистое основание

масло: ненасыщенный жир, являющийся жидкостью при комнатной температуре

фосфолипид: основной компонент мембран клеток; состоит из двух жирных кислот и фосфатной группы, присоединенной к основной цепи глицерина

полипептид: длинная цепь аминокислот, связанных пептидными связями

полисахарид: длинная цепь моносахаридов; могут быть разветвленными и неразветвленными

белок: биологическая макромолекула, состоящая из одной или нескольких цепочек аминокислот

рибонуклеиновая кислота (РНК): одноцепочечный полимер нуклеотидов, участвующий в синтезе белка

насыщенная жирная кислота: длинноцепочечный углеводород с одинарными ковалентными связями в углеродной цепи; количество атомов водорода, прикрепленных к углеродному скелету, максимально

крахмал: запасной углевод в растениях

стероид: тип липида, состоящего из четырех конденсированных углеводородных колец

транс-жиры: форма ненасыщенного жира с атомами водорода, соседствующими с двойной связью, напротив друг друга, а не на одной стороне двойной связи

триглицерид: молекула жира; состоит из трех жирных кислот, связанных с молекулой глицерина

ненасыщенная жирная кислота: длинноцепочечный углеводород, имеющий одну или несколько двойных связей в углеводородной цепи

Авторство в СМИ

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *