У чому полягає біологічне значення жироподібних речовин? Загальна характеристика ліпідів
До жироподібних речовин відносять:
Фосфоліпіди; Сфінголіпіди; Гліколіпіди; стероїди; Віск; Кутін та суберин; Розчинні у жирах пігменти (хлорофіли, каротиноїди, фікобіліни).
Фосфоліпіди - це фосфати ліпідів. Один з найважливіших різновидів фосфоліпідів - фосфогліцериди. Є компонентами клітинних мембран, виконуючи у яких структурну функцію.
Цей останній акт, не підтверджений жодними доказами, можна назвати любовною історією. Потім, незадовго до того, як завіса впала, народилася перша жива клітка. Дізнавшись про цю драму, ви, можливо, поставили запитання: це правда чи вигадка? Чи може життя на Землі розвиватись таким чином?
Створення життя у лабораторії?
На початку п'ятдесятих вчені вирішили дослідити теорію Олександра Опаріна експериментально. Це правда, що вони знали доведений факт, що життя може виходити тільки з життя, проте вважають, що якби в минулих умовах було інакше, ніж в даний час, воно могло б повільно розвиватися з неживої матерії. Міллер, працюючи в лабораторії Гарольда Юрі, поміщав водень, аміак, метан і пару і киплячу воду в герметичному скляному апараті і піддав газову суміш електричним розрядам.
Сфінголіпіди -складні ліпіди, до складу яких входить ненасичений аміноспирт сфінгозин. Сфінголіпіди виявлені у клітинних мембранах.
Гліколіпіди- це жироподібні речовини, в молекулах яких гліцерин з'єднаний складно-ефірним зв'язком з двома залишками жирних кислот і глікозидним зв'язком з яким-небудь цукром. Гліколіпіди є основними ліпідами мембран хлоропластів. Їх у фотосинтетичних мембранах приблизно у 5 разів більше, ніж фосфоліпідів.
Протягом тижня у воді з'явилися частки червоної мазі, які, за словами Міллера після аналізу, містили багато амінокислот – компонентів білків. Цілком можливо, що ви чули про цей експеримент, тому що протягом багатьох років він згадувався в наукових книгах і шкільних підручниках, як би пояснюючи походження життя на Землі.
Фактично, цінність експерименту Міллера зараз ставиться під сумнів. Тим не менш, після цього ілюзорного успіху були проведені інші експерименти, в яких також були отримані сполуки, включені до нуклеїнових кислот. Дослідники, які займаються походженням життя, були сповнені оптимізму, тому що вони, мабуть, повторювали перший акт молекулярної драми. І могло здатися, що вони також відтворюють два інші акти у лабораторії. Професор хімії сказав: Пояснення походження найпростіших живих організмів за допомогою еволюційних механізмів вже під рукою.
Існує дві групи гліколіпідів - галактоліпіди та сульфоліпіди.
Галактоліпіди містять як вуглеводний компонент галактозу. Галактоліпіди становлять 40% всіх ліпідів мембран хлоропластів.
Сульфоліпіди – це також компоненти фотосинтетичних мембран. Але вміст їх у хлоропластах невеликий, близько 3% від усіх мембранних ліпідів. Вуглеводний залишок сульфоліпідів представлений сульфохі-новозою, а жирно-кислотні - в основному ліноленовою кислотою.
Широко поширена думка, що відкрито таємниця спонтанного походження життя. Є набагато людянішим, ніж хімічна суміш, отримана Стенлі Міллером, тому що вона вже має ці системні властивості. Тому відстань між бактерією та людиною менша, ніж суміш амінокислот та бактерій.
Оптимізм зникає, проблема залишається
Однак у наступні роки цей оптимізм зменшився. Минули десятиліття, і таємниця життя залишилася незбагненною. Інші вчені також зазнали такої зміни настроїв. Кеньйон був співавтором книги «Біохімічне приречення», випущеної цього року. Пізніше, однак, він дійшов висновку, що «неймовірно, що матерія та енергія будуть організовані без допомоги». Навіть поверхове розуміння складного світу та складних функційкожній клітині нашого тіла ставить питання: як усе це виникло?
Стероїди.У рослинах стероїди різноманітніші. Найчастіше вони представлені спиртами – стеролами. Близько 1% стеролів пов'язані складноефірним зв'язком з жирними кислотами - пальмітинової, олеїнової, лінолевої та ліноленової.
У рослинах, а також дріжджах, ріжках ріжків, грибах поширений ергостерол. З нього під впливом ультрафіолету утворюється вітамін D.
Лабораторні тести підтверджують оцінку, висловлену професором Кеніоном, що «все сучасні теорії, Що стосуються хімічного походження життя, мають великий недолік». Тисячі експериментів проводилися у так званих пребіотичних умовах, а що виявилося? Ці спроби називалися «повною відмовою».
І для того, щоб вирішити цю таємницю, недостатньо мати справу з питанням, як утворилися перші білки та нуклеїнові кислоти. Потрібно також відповісти, як ці речовини почали взаємодіяти одна з одною. «Тільки співпраця цих двох типів молекул уможливлює існування життя на Землі», - йдеться в «Новій енциклопедії Британника». Тим часом у цій роботі було зазначено, що питання про те, як було створено цю співпрацю, як і раніше, залишається «ключовою та невирішеною проблемою біогенезу».
З рослин виділені різні стероли: із соєвої олії – стигмастерол, із листя шпинату та капусти – спинастерол, із кактусу – лофенол, із багатьох рослин – група ситостеролів.
Стероли входять до складу клітинних мембран рослин, передбачається їхня участь у контролі проникності. Виявлено, що основна маса стеролів рослинної клітини міститься в мембранах ЕР та мітохондрій, а їх ефіри пов'язані з фракцією клітинних стінок.
Таке поверхове розуміння внутрішнього світуклітин нашого тіла викликає захоплення роботою вчених, які їх вивчають. Вони розкривають секрети неймовірно складних процесів, про які рідко думають і які грають ключову рольу кожний момент нашого життя.
Але в той же час ця запаморочлива складність та неодмінна точність ставить питання: звідки це все сталося? Ви можете знати, що вчені-біогенези постійно намагаються створити прийнятний сценарій, який описуватиме зовнішній вигляджиття. Наприклад, Клаус Дос з Інституту біохімії в Майнці прокоментував: «В даний час будь-яка дискусія про головні теорії та експерименти в цій галузі або спотикається, або закінчується зізнанням невігластва».
Віск.Віск міститься в кутикулі і утворює тонкий шар на її поверхні. Восковий наліт покриває листя, стебла та плоди, оберігаючи їх від висихання та ураження мікроорганізмами.
Віск - це жироподібні речовини, тверді при кімнатній температурі. До складу восків входять складні ефіри жирних кислот та одноатомних високомолекулярних спиртів жирного ряду. Крім того, воску містять вільні жирні кислоти та спирти, а також вуглеводні парафінового ряду. Жирні кислоти восків як у ефірах, і вільні. У восках може бути кілька альдегідів і кетонів.
Рішення не було знайдено навіть на Міжнародній конференції з питань походження життя. Щоб зрозуміти чи просто почати досліджувати, що відбувається в наших клітинах на молекулярному рівні, необхідне знання та глибоке утворення. Тому чи розумно, що ці складні процесивідбулися спонтанно, спонтанно, випадково вперше у «пребіотичному бульйоні»? Чи, може, тут виник якийсь інший чинник?
У цих експериментах абіотичний синтез називається тим, що насправді було створено та спроектовано дуже розумним. і безперечно біотична людина, яка намагається підтримати погляди, до яких вона дуже прив'язана. В даний час вчені вже майже півстоліття ставлять різні гіпотези та тисячі спроб довести, що життя виникло спонтанно. Коли ви дивитеся на все це, важко не погодитись з лауреатом Нобелівської преміїФренсісом Криком. Говорячи про теорії про походження життя, він зазначив, що «занадто багато спекуляцій ґрунтується на дуже небагатьох фактах».
Кутін та суберин.Це жироподібні речовини, що покривають зверху або просочують стінки покривних тканин (епідерму, пробка), збільшуючи їх захисні властивості.
Кутин покриває зверху епідерму тонким шаром - кутикулою, яка оберігає тканини, що знаходяться нижче, від висихання і проникнення мікроорганізмів. До складу кутину входять 16 - і 18 -жирні гідроксикислоти - насичені і мононенасичені. Кутин має складну тривимірну структуру, стійку до різних дій.
Не дивно, що після вивчення фактів деякі вчені дійшли висновку, що живий організм надто складний, щоб з'явитися навіть у добре організованій лабораторії, не кажучи вже про невпорядковане середовище. Якщо, незважаючи на розвиток науки, вона не спромоглася довести, що життя може виникнути спонтанно, чому деякі вчені все ще підтримують такі теорії? Кілька десятиліть тому професор Дж Берналь, він сказав, що справа багато світла у своїй книзі Походження життя: Якщо це питання суворо застосовувати принципи наукового методу, у кількох місцях цієї історії може бути, насправді, показати, як могло виникнути життя - неймовірність вона була занадто великою, шанс на життя здавався занадто тьмяним.
Суберин - полімер, який просочує клітинні стінки пробки та первинної кори кореня після прослуховування кореневих волосків. Це робить клітинні стінки міцними та непроникними для води та газів, що, у свою чергу, підвищує захисні властивості покривної тканини. Суберін схожий на кутин, але є деякі відмінності у складі мономерів. Крім гідроксикислот, характерних для кутину, в суберині зустрічаються дикарбонові жирні кислотита двоатомні спирти.
Потім він додав: «Це, на жаль, правда, але життя на Землі існує у всьому її багатстві форм і проявів активності, тому нам доводиться згинати аргументи, щоб підтримати її існування». Сьогодні ситуація виглядає не краще. Зважайте на те, що думає в цих словах. Ви могли б також висловити це так: З наукової точки зору, теза правильна, що життя не могло прийти саме. Але спонтанне виникнення життя – єдиний варіант, який ми беремо до уваги.
Тому ми маємо згинати наші аргументи, щоб підтримати цю гіпотезу. Хіба це міркування задовольняє вас? Хіба це не вимагає надто часто «згинання» фактів? Тим не менш, є і безтурботні, шановні вчені, які не бачать необхідності згинати факти відповідно до існуючими поглядамина походження життя. Вони дозволяють фактам привести їх до розумного висновку. З якими фактами та якими висновками вони ведуть?
Хлорофіл(від грец. chlorós – зелений і phýllon – лист), зелений пігмент рослин, за допомогою якого вони вловлюють енергію сонячного світлата здійснюють фотосинтез. Локалізований у хлоропластах або хроматофорах та пов'язаний з білками та ліпідами мембран. Основу структури молекули хлорофілу становить магнієвий комплекс порфіринового циклу.
В інтерв'ю, записаному в документальному фільмі, професор Макей Гіртіх, відомий генетик з Інституту дендрології Польської академії наук, дав таку відповідь. Ми зрозуміли, скільки інформації міститься в генах. Наука не знає, як ця інформація виникає спонтанно. Така інформація не могла виникнути випадково. Змішування листів не дасть вам поезії. В іншому випадку жива система не могла існувати. Єдине логічне пояснення у тому, що це величезний обсяг інформації причина розуму.
Чим більше ми дізнаємося про чудо життя, тим сильніший висновок: життя має виходити з джерела інтелекту. Як ми вже згадували, мільйони освічених людейвважають, що життя на Землі було розроблено та створено деяким вищим інтелектом. Після чесного розслідування цього питання вони дійшли висновку, що навіть у нинішньому віці науки розум припускає, що біблійний поет, який колись говорив про Бога, повинен мати рацію: «Джерело життя з вами».
Каротиноїди– жовті, оранжеві чи червоні пігменти (циклічні чи ациклічні ізопреноїди) , синтезовані бактеріями, грибами та вищими рослинами. У рослинах широко поширені каротин та ксантофіли; лікопін (З 40 Н 5б) - у плодах томатів, шипшини, пасльону; зеаксантин (З 40 Н 56 Про 2) - у насінні кукурудзи; віолаксантин та флавоксантин – у плодах гарбуза; криптоксантин (C 40 H 56 O) – у плодах динного дерева; фізалін (C 72 H 116 O 4) - у квітках та плодах фізалісу; фукоксантин (З 40 Н 56 Про 6) - у бурих водоростях; кроцетин (C 20 H 24 O 4) - у приймочках шафрану; тараксантин (C 40 H 56 O 4) - у квітках левового зіва, білокопитника та ін. У клітині концентрація каротиноїдів найбільш висока у пластидах. Каротиноїди сприяють заплідненню рослин, стимулюючи проростання пилку та зростання пилкових трубок. Каротиноїди беруть участь у поглинанні світла рослинами.
Незалежно від того, ви вже досягли такого твердого висновку, тепер хочу подивитись на щось незвичайне з нами щодо вас особисто. Це дуже цікава інформаціяяка може багато розповісти з цього питання, що має для нас життєво важливе значення.
Бех заявив: Той, хто не вважає за потрібне шукати пояснення лише серед ірраціональних факторів, легко зробити висновок про те, що багато біохімічних систем було розроблено не за законами природи, а за випадковістю та потребою, але заплановано. Життя землі на самому базовому рівні, всі її найважливіші елементиє результатом розумної діяльності.
Фікобіліни(від грецьк. phýkos – водорість та лат. bilis – жовч), пігменти червоних та синьо-зелених водоростей (фікоеритрини – червоні, фікоціаніни – сині); білки із групи хромопротеїдів, до складу небілкової частини яких входять хромофори билины - аналоги жовчних кислот. Маскують колір основного пігменту фотосинтезу – хлорофілу. Виділено у кристалічному вигляді. Амінокислоти у фікобілінах становлять 85%, вуглеводи – 5%, хромофори – 4-5%. Загальний вміст фікобілінів у водоростях сягає 20% (на суху масу). Локалізовані в клітині в особливих частках – фікобілісомах. Поглинають кванти світла у жовто-зеленій області спектра. Беруть участь у фотосинтезі як супровідні пігменти, доставляючи поглинену енергію світла до фотохімічно активних молекул хлорофілу. Нерідко фікобілінами називають небілкову (хромофорну) частину цих пігментів.
Життя на Землі не могло існувати, якби білки та нуклеїнові кислоти не взаємодіяли одна з одною. Давайте розглянемо деякі деталі цієї захоплюючої молекулярної співпраці, тому що через них багатьом людям важко повірити, що живі клітини виникли випадково.
Заглядаючи усередину людського тілаВсередині мікроскопічних клітин ми виявляємо, що ми в основному зроблені з білкових молекул. Більшість із них мають форму стрічок, що складаються з амінокислот і скручених у різні просторові структури. Вони можуть, наприклад, мати сферичну форму або нагадувати гармонію.
Залежність між осмотичним, тургорним тиском та сисною силою рослинної клітини.
Тургорний тиск- тиск, що чиниться протопластом клітини на клітинну стінку. Якщо помістити клітину в розчин, то ця клітина перебуватиме в рівновазі з навколишнім розчином у тому випадку, коли з неї виходитиме стільки ж води, скільки в неї входитиме, тобто прагнення води увійти в клітину буде повністю врівноважене тургорним тиском. (Максимальний тургорний тиск буде спостерігатися при приміщенні клітини в чисту воду.) Осмотичний тиск у клітині буде все ж таки вищим, ніж в навколишньому розчині, оскільки для того, щоб підняти тургорний тиск до точки рівноваги, потрібно дуже невелика кількістьводи. Воно явно недостатньо для того, щоб суттєво розбавити вміст клітини (адже величина осмотичного тиску пов'язана безпосередньо з концентрацією розчину). Саме наявність тургорного тиску уможливлює той факт, що в стані рівноваги осмотичний тиск усередині рослинної клітини може бути вищим, ніж осмотичний тиск навколишнього розчину. Тургорний тиск - це вже не потенційний (на відміну від осмотичного), а реальний тиск, що створюється лише за наявності клітинної стінки. (З усього сказаного про осмотичний та тургорний тиск зрозуміло, що можливість додаткового надходженняводи в клітину якраз і визначається різницею між осмотичним та тургорним тиском. Ця величина називається «сисна сила».)Завдяки наявності міцної клітинної стінки тургорний тиск у більшості рослин становить 5-10 атм. У тварин клітин немає клітинної стінки, а плазматична мембрана надто ніжна для того, щоб захистити клітину від набухання та розриву (плазматичні мембрани витримують різницю зовнішнього та внутрішнього тискуне більше 1 атм.). Тому тваринні клітини оточені тканинною рідиною, що є по відношенню до них майже ізотонічним розчином, і, крім того, у тварин ефективно діють системи осморегуляції (на організмовому рівні).
Деякі білки разом із жироподібними сполуками утворюють клітинні мембрани. Інші допомагають розподіляти кисень з легень по всьому тілу. Треті - ферменти, які перетравлюють нашу їжу, руйнуючи білки, що містяться в ній, в амінокислоти. Ми перерахували лише кілька тисяч завдань, які виконують білки. Можна сказати, що вони кваліфіковані працівники на службі життя – без них взагалі не було б живих організмів. Яка взаємозалежність між ним та білками? Видатні вчені, які знайшли відповіді на ці питання, були удостоєні Нобелівської премії.
Посухостійкість рослин
Посуха- це тривалий бездощовий період, що супроводжується зниженням відносної вологості повітря, вологості ґрунту та підвищенням температури, коли не забезпечуються нормальні потреби рослин у воді.
Посухостійкість- здатність рослин переносити тривалі посушливі періоди, значний водний дефіцит, зневоднення клітин, тканин та органів. При цьому збитки врожаю залежать від тривалості посухи та її напруженості. Розрізняють посуху ґрунтову та атмосферну.
Проте основні факти можна збагнути без глибокого знання біології. Оскільки клітини в основному зроблені з білків, їм все ще потрібні нові молекули білка, щоб замінити їх на використані, каталізувати хімічні реакції та створювати нові клітини. Давайте розглянемо докладніше, як краще зрозуміти, як білки зроблені.
Їх завданням є як надання інструкцій, необхідні виробництва білків, а й збереження генетичної інформації, переданої наступним поколінням клітин. Його форма нагадує кручені мотузкові сходи. Кожен із двох «шнурів» складається з величезної кількості елементів, званих нуклеотидами, з яких чотири типи: аденін, гуанін, цитозин і тимін. Загалом у ньому перебувають тисячі генів чи одиниці спадковості.
Значну цінність для організму становлять жироподібні речовини (ліпоїди). До них відносяться біологічно активні речовини - фосфоліпідиі стерини.
Фосфоліпіди (фосфатиди)– основними представниками є лецитин, кефалін та сфінгомієлін. В організмі людини вони входять до складу клітинних оболонок, мають істотне значення для їхньої проникності, обміну речовин між клітинами та внутрішньоклітинним простором.
Фосфоліпіди харчових продуктів розрізняються за хімічного складута біологічній дії. Останнє багато в чому залежить від природи, що входить до їх складу аміноспирту.
У продуктах харчування найбільш широко представлений лецитин. Лецитин у своєму складі має гліцерин, ненасичені жирні кислоти, фосфорта вітаміноподібна речовина холін. Лецитин має ліпотропнимдією - зменшує накопичення жирів у печінці, сприяючи їхньому транспорту в кров. Він входить до складу нервової та мозкової тканини, впливає на діяльність нервової системи. Лецитин - важливий факторрегулювання обміну холестерину, т.к. запобігає накопиченню в організмі надлишкових кількостей холестерину, сприяє його розщепленню та виведенню. Велике значеннямає достатня кількістьлецитину в дієтах при атеросклерозі, хворобах печінки, жовчнокам'яної хвороби, в раціонах харчування осіб розумової праціта літніх людей, а також у раціонах лікувального та лікувально-профілактичного харчування.
Добова потребау лецитині становить близько 5 г. Лецитином багаті яйця (3,4 г%), печінка, ікра, м'ясо кролика, оселедець жирний, нерафіновані рослинні олії (2,5-3,5 г%). У яловичині, баранині, свинині, м'ясі курей, гороху міститься близько 0,8 г% лецитину, у більшості риб, сирі, вершковому маслі, вівсяної крупи- 0,4-0,5 г%, у жирному сирі, сметані - 0,2 г%. Хорошим джерелом лецитину при малій жирності є пахта.
Стериниявляють собою гідроароматичні спирти складної будови, що містяться в рослинних оліях (фітостерини)та тваринних жирах (зоостерини).
З фітостеринів найбільш відомий ß-ситостерин, Найбільше його міститься в рослинних оліях. Він нормалізує холестериновий обмін, утворюючи з холестерином нерозчинні комплекси, які перешкоджають всмоктуванню холестерину в шлунково-кишковому трактіі тим самим знижують його вміст у крові.
Холестеринвідноситься до тваринних стерин. Він є нормальним структурним компонентом усіх клітин та тканин. Холестерин входить до складу мембран клітин і разом з фосфоліпідами та білками забезпечує вибіркову проникність мембран та впливає на активність пов'язаних з ними ферментів. Холестерин – джерело утворення жовчних кислот, стероїдних гормонів статевих залоз та кори надниркових залоз (тестостерон, кортизон, естрадіол та ін.), вітаміну Д.
Слід виділити зв'язок харчового холестерину з атеросклерозом, причини виникнення якого складні та різноманітні. Відомо, що холестерин входить до складу складних білків плазми. ліпопротеїнів.Виділяють ліпопротеїни високої щільності (ЛПЗЩ), ліпопротеїни низької щільності (ЛПНЩ) та ліпопротеїни дуже низької щільності (ЛПДНЩ). До атерогенним,тобто. сприяють формуванню атеросклерозу, відносять ЛПНГ та ЛПДНЩ. Вони здатні відкладатися на судинній стінці та формувати атеросклеротичні бляшки, внаслідок чого просвіт кровоносних судинзвужується, порушується кровопостачання тканин, судинна стінка стає неміцною і тендітною.
Основна частина холестерину в організмі утворюється в печінці (близько 70%) жирних кислот, головним чином насичених. Частину холестерину (близько 30%) людина отримує з їжею.
Якісний та кількісний склад їжі істотно впливає на обмін холестерину. Чим більше холестерину надходить з їжею, тим менше його синтезується у печінці та навпаки. При переважанні насичених жирних кислот та легкозасвоюваних вуглеводівбіосинтез холестерину в печінці підвищується, а у разі переважання ПНЖК – знижується. Обмін холестерину нормалізують лецитин, метіонін, вітаміни С, 6 , 12 та ін, а також мікроелементи. У багатьох продуктах ці речовини добре збалансовані з холестерином: сир, яйця, морська риба, деякі морепродукти. Тому окремі продуктиі весь раціон потрібно оцінювати як за змістом холестерину, а й у сукупності багатьох показників. В даний час насичені жирні кислоти тварин та гідрогенізованих жирів віднесені до більш значущих факторів ризику розвитку серцево-судинної патологіїніж харчовий холестерин.
Холестерин широко представлений у всіх харчових продуктахтваринного походження (табл. 3).
У звичайному денному раціоніхарчування має бути не більше 300 мг холестерину. При тепловій обробці руйнується близько 20% холестерину.
