Главная >> Химия 10 класс. Профильный уровень. Кузнецова

Глава 13. Аминокислоты. Пептиды. Белки

§ 51. Единство биохимических функций белков, жиров и углеводов

Охарактеризуйте известные вам биологические функции белков, жиров, углеводов. Можете ли вы привести примеры, отражающие роль карбоновых кислот в метаболизме живых организмов?
Прокомментируйте значение такого свойства органических веществ, как растворимость в воде, с позиций их биологических функций.
Приведите примеры выполнения одних и тех же биологических функций веществами, принадлежащими к разным классам соединений.

Наш курс не охватывает всего многообразия существующих органических соединений и их признаков.

Важно, чтобы у вас сформировались общие представления об органической части природы. Отметим, что наличие колоссального количества различных соединений, обеспечивающих существование всего живого на Земле, достигается очень экономными средствами научного познания: наращиванием и ветвлением углеродных цепей радикалов и небольшим числом функциональных групп. В малочисленности функциональных групп проявляются важные принципы устройства природы: экономность, минимизация, всеобщая взаимосвязь и взаимообусловленность, совершенство.

Не только химические элементы и образуемые ими вещества постоянно участвуют в «круговоротах» на макроуровне — в природе, и на микроуровне — в отдельных организмах. Прежде всего они выполняют в природе строительную функцию. В химических процессах, постоянно протекающих в организмах, целые блоки атомов — молекулы и их фрагменты выступают строительным материалом для осуществления необходимых превращений. Для деления клеток развивающегося организма требуется не только материя, но и энергия. Одновременно они участвуют в запасании, переносе и передаче энергии, необходимой клеткам для осуществления происходящих в них процессов. Эта исключительно важная функция молекул осуществляется через их образование и разрушение, точнее, через образование и разрушение химических связей.

Многообразие протекающих одномоментно в каждой клетке живого организма каталитических (ферментативных) реакций упорядочено функциями, которые выполняет данная клетка. Оценивать биологическую роль каждой группы веществ можно только учитывая ее взаимосвязь с другими группами по уже известной схеме: общее — специфичное — индивидуальное. Неправильно говорить, что «углеводы выполняют энергетическую и строительную функции, белки — структурную, а жиры — запасающую» и т. д. Все эти «глобальные» функции по-своему выполняют соединения, принадлежащие к каждой из перечисленных групп веществ. И не только они. Рассмотрим это на примерах, заведомо упрощая ход рассуждений, освобождаясь от многочисленных деталей.

Жиры наряду с белками и углеводами составляют основу питания человека. При окислении 1 г жира выделяется 40 кДж (при сгорании такого же количества бензина — 42 кДж, 1 г сухой древесины даст всего 15 кДж). Между тем далеко не все молекулы жиров «сгорают» в организме. Часть молекул триглицеридов, например, подвергается гидролизу, и образующиеся при этом компоненты выполняют в клетках строительную функцию.

Классическим объектом для рассмотрения полифункциональности химических веществ в клетках живого организма является глюкоза. С одной стороны, это наиболее «оперативно действующий» источник энергии в организме, с другой — это вещество, способное, полимеризуясь, участвовать в выполнении запасающей функции.

При больших физических нагрузках (например, при беге) в случаях, когда запаса кислорода не хватает и молекулы глюкозы поэтому не могу г окисляться аэробным способом (с помощью кислорода), происходит анаэробное окисление: молекулы глюкозы распадаются пополам с образованием молочной кислоты. Организм использует выделяющуюся при этом энергию, а в мышцах накапливается молочная кислота. При этом ощущается общая тяжесть, слабость и боль в мышцах (если вы, например, начали тренироваться в спортивной секции без предварительной подготовки, то после занятий у вас непременно «все заболит»), в этом процессе двигательную функцию выпоняют белки.

Вопросы и задания

1. Как вы полагаете, почему в организме человека при возрастании физических нагрузок усиливается потоотделение? Как связаны физические нагрузки с углеводным обменом?

2. Почему для быстрого восстановления сил вместо жирного куска мяса целесообразнее съесть сладкое?