Углеводы где находятся в клетке: Где хранятся углеводы в клетке. Основная функция углеводов в клетке

Содержание

Энергия в клетке. Использование и хранение / Хабр

Всем привет! Эту статью я хотел посвятить клеточному ядру и ДНК. Но перед этим нужно затронуть то, как клетка хранит и использует энергию (спасибо spidgorny). Мы будем касаться вопросов связанных с энергией почти везде. Давайте заранее в них разберемся.

Из чего можно получать энергию? Да из всего! Растения используют световую энергию. Некоторые бактерии тоже. То есть органические вещества синтезируются из неорганических за счет световой энергии. + Есть хемотрофы. Они синтезируют органические вещества из неорганических за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и др. веществ. А есть мы с вами. Мы — гетеротрофы. Кто это такие? Это те, кто не умеет синтезировать органические вещества из неорганических. То есть хемосинтез и фотосинтез, это не для нас. Мы берем готовую органику (съедаем). Разбираем ее на кусочки и либо используем, как строительный материал, либо разрушаем для получения энергии.

Что конкретно мы можем разбирать на энергию? Белки (сначала разбирая их на аминокислоты), жиры, углеводы и этиловый спирт (но это по желанию). То есть все эти вещества могут быть использованы, как источники энергии. Но для ее хранения мы используем жиры и углеводы. Обожаю углеводы! В нашем теле основным запасающим углеводом является гликоген.

Он состоит из остатков глюкозы. То есть это длинная, разветвленная цепочка, состоящая из одинаковых звеньев (глюкозы). При необходимости в энергии мы отщепляем по одному кусочку с конца цепи и окисляя его получаем энергию. Такой способ получения энергии характерен для всех клеток тела, но особенно много гликогена в клетках печени и мышечной ткани.

Теперь поговорим о жире. Он хранится в специальных клетках соединительной ткани. Имя им — адипоциты. По сути это клетки с огромной жировой каплей внутри.

При необходимости, организм достает жир из этих клеток, частично расщепляет и транспортирует.

По месту доставки происходит окончательное расщепление с выделением и преобразованием энергии.

Довольно популярный вопрос: «Почему нельзя хранить всю энергию в виде жира, или гликогена?»
У этих источников энергии разное назначение. Из гликогена энергию можно получить довольно быстро. Его расщепление начинается почти сразу после начала мышечной работы, достигая пика к 1-2 минуте. Расщепление жиров протекает на несколько порядков медленней. То есть если вы спите, или медленно куда-то идете — у вас постоянный расход энергии, и его можно обеспечить расщепляя жиры. Но как только вы решите ускориться (упали сервера, побежали поднимать), резко потребуются много энергии и быстро ее получить расщепляя жиры не получится. Тут нам и нужен гликоген.

Есть еще одно важное различие. Гликоген связывает много воды. Примерно 3 г воды на 1 г гликогена. То есть, для 1 кг гликогена это уже 3 кг воды. Не оптимально… С жиром проще. Молекулы липидов (жиры=липиды), в которых запасается энергия не заряжены, в отличие от молекул воды и гликогена.

Такие молекулы называется гидрофобными (дословно, боящимися воды). Молекулы воды же поляризованы. Примерно так это выглядит.

По сути, положительно заряженные атомы водорода взаимодействуют с отрицательно заряженными атомами кислорода. Получается стабильное и энергетически выгодное состояние.
Теперь представим молекулы липидов. Они не заряжены и не могут нормально взаимодействовать с поляризованными молекулами воды. Поэтому смесь липидов с водой энергетически невыгодна. Молекулы липидов не способны адсорбировать воду, как это делает гликоген. Они «кучкуются» в так называемые липидные капли, окружаются мембраной из фосфолипидов (одна их сторона заряжена и обращена к воде снаружи, вторая — не заряжена и смотрит на липиды капли). В итоге, у нас есть стабильная система, эффективно хранящая липиды и ничего лишнего.

Окей, мы разобрались с тем, в каких формах хранится энергия. А что с ней происходит дальше? Вот отщепили мы молекулу глюкозы от гликогена. Превратили ее в энергию. Что это значит?
Сделаем небольшое отступление.

В клетке происходит порядка 1.000.000.000 реакций каждую секунду. При протекании реакции одно вещество трансформируется в другое. Что при этом происходит с его внутренней энергией? Она может уменьшаться, увеличиваться или не меняться. Если она уменьшается -> происходит выделение энергии. Если увеличивается -> нужно взять энергию из вне. Организм обычно совмещает такие реакции. То есть энергия, выделившаяся при протекании одной реакции идет на проведение второй.

Так вот в организме есть специальные соединения, макроэрги, которые способны накапливать и передавать энергию в ходе реакции. В их составе есть одна, или несколько химических связей, в которых и накапливается эта энергия. Теперь можно вернуться к глюкозе. Энергия выделившаяся при ее распаде запасется в связях этих макроэргов.

Разберем на примере.

Самым распространенным макроэргом (энергетической валютой) клетки является АТФ (Аденозинтрифосфат).

Выглядит примерно так.

В его состав входит азотистое основание аденин (одно из 4, используемых для кодирования информации в ДНК), сахар рибоза и три остатка фосфорной кислоты (поэтому и АденозинТРИфосфат). Именно в связях между остатками фосфорной кислоты накапливается энергия. При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты образуется АДФ (АденозинДИфосфат). АДФ может выделять энергию, отрывая еще один остаток и превращаясь в АМФ (АденозинМОНОфосфат). Но эффективность отщепленная второго остатка намного ниже. Поэтому, обычно, организм стремится из АДФ снова получить АТФ. Происходит это примерно так. При распаде глюкозы, выделяющаяся энергия тратится на образование связи между двумя остатками фосфорной кислоты и образование ATP. Процесс многостадийный и пока мы его опустим.

Получившийся АТФ является универсальным источником энергии. Он используется везде, начиная от синтеза белка (для соединения аминокислот нужна энергия), заканчивая мышечной работой. Моторные белки, осуществляющие мышечное сокращение используют энергию, запасенную в АТФ, для изменения своей конформации. Изменение конформации это переориентация одной части большой молекулы относительно другой. Выглядит примерно так.

То есть химическая энергия связи переходит в механическую энергию. Вот реальные примеры белков, использующих АТФ для осуществления работы.

Знакомьтесь, это миозин. Моторный белок. Он осуществляет перемещение крупных внутриклеточных образований и участвует в сокращении мышц. Обратите внимание, у него имеется две «ножки». Используя энергию запасенную в 1 молекуле АТФ он осуществляет одно конформационное изменение, по сути один шаг. Самый наглядный пример перехода химической энергии АТФ в механическую.

Второй пример — Na/K насос. На первом этапе он связывает три молекулы Na и одну АТФ. Используя энергию АТФ, он меняет конформацию, выбрасывая Na из клетки. Затем он связывает две молекулы калия и, возвращаясь к исходной конформации, переносит калий в клетку.

Штука крайне важная, позволяет поддерживать уровень внутриклеточного Na в норме.

А если серьезно, то:

Пауза. Зачем нам АТФ? Почему мы не можем использовать запасенную в глюкозе энергию напрямую? Банально, если окислить глюкозу до CO2 за один раз, мгновенно выделится экстремально много энергии. И большая ее часть рассеется в виде тепла. Поэтому реакция разбивается на стадии. На каждой выделяется немного энергии, она запасается, и реакция продолжается пока вещество полностью не окислиться.

Подитожу. Запасается энергия в жирах и углеводах. Из углеводов ее можно извлечь быстрее, но в жирах можно запасти больше. Для проведения реакций клетка использует высокоэнергетические соединения, в которых запасается энергия распада жиров, углеводов и тд… АТФ — основное такое соединение в клетке. По сути, бери и используй. Однако не единственное. Но об этом позже.

P.S. Я попытался максимально упростить материал, поэтому появились некоторые неточности.

Прошу ревностных биологов меня простить.

Химический состав клетки | 5 класс | Биология

Содержание

Вы уже знаете, что все живые организмы состоят из клеток. Однако сходства на этом не ограничиваются, и все клетки состоят из одних и тех же химических элементов.

Химический элемент. Что это?

Для начала разберемся, что такое химический элемент.

Химический элемент — это совокупность одинаковых мельчайших неделимых частиц (атомов).

Более подробно вы узнаете о химических элементах на уроках физики и химии. Простыми примерами химических элементов могут быть различные металлы (алюминий, медь, золото и т.п.), кислород, которым мы дышим, углерод и другие.

Из каких химических элементов состоят клетки?

Теперь наглядно изучим химический состав живых клеток, а также сравним состав тел живой и неживой природы.

Как вы могли заметить, в составе живых клеток, в отличие от неживых тел, очень много углерода. Дело в том, что атомы углерода являются обязательным компонентом всех органических веществ, образующих живую материю.

Вообще в природе все вещества можно разделить на неорганические и органические.

Неорганические вещества – это знакомые вам поваренная соль, сода, вода, компоненты воздуха.

Органические вещества – это вещества, в состав которых обязательно входят атомы углерода. Органические вещества входят в состав живых клеток. К ним относятся белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Для обнаружения некоторых веществ, входящих в состав живых клеток, можно провести ряд несложных опытов.

Обнаружение воды, неорганических и органических веществ

Попробуйте нагреть кусочек растения в пробирке. Через некоторое время на стекле появятся капельки воды, а затем вы увидите дым. Это горят органические вещества. При этом неорганика не сгорает, а остается на дне пробирки в виде золы. Золу, ввиду высокой концентрации неорганических веществ, активно используют в качестве доступного удобрения.

Обнаружение белков и углеводов

Заверните кусочек теста в марлю и попробуйте «прополоскать» его в сосуде с водой. Через некоторое время в марле останется клейкая масса. Это – клейковина, растительный белок.

В сосуде с мутной водой вы сможете обнаружить крахмал. Для этого достаточно добавить к раствору несколько капель йода. Жидкость посинеет.

Крахмал — это сложный растительный углевод. Большинство растений используют крахмал в качестве запаса питательных веществ.

Крахмальные зерна самых разных форм откладываются в хлоропластах. Больше всего крахмала запасается в семенах, клубнях, корнях и корневищах. Это также можно легко проверить. Достаточно капнуть несколько капель йода на клубень картофеля.

Обнаружение жиров

Жир можно обнаружить в семенах подсолнечника. Поместите несколько семечек на лист белой бумаги и попробуйте раздавить их с помощью пестика. Вскоре на бумаге выступят характерные масляные пятна.

Химический состав клетки

Вода

Это самое распространенное вещество на Земле. Вода не только окружает каждый живой организм снаружи, но и находится внутри.

В среднем живые клетки состоят из воды на 60 — 80%. Потеря всего 20% воды приводит к смерти.

Почему же вода так важна?

Вода – это универсальный растворитель для большинства веществ, а также участник химических реакций важных организма.

Таким образом, от содержания воды в организме зависит скорость большинства химических процессов, а значит и обмена веществ в целом.

Форма клетки, ее объем и упругость также поддерживаются водой.

Вода участвует в процессе терморегуляции. За счет испарения воды с поверхности листьев и потоотделения тела растений и животных охлаждаются и регулируют температуру.

Минеральные вещества

Кровь и межклеточная жидкость содержат большое количество различных неорганических солей. Они позволяют поддерживать постоянство внутренней среды организма. Кальций входит в состав костей и раковин моллюсков, участвует в процессе сокращения мускулатуры. Вместе с калием кальций обеспечивает выполнение жизненно важных функций, таких как раздражимость.

{"questions":[{"content":"Какие из ниже перечисленных веществ являются органическими?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Белки","Жиры","Углеводы","Вода","Нуклеиновые кислоты","Зола","Сода"],"answer":[0,1,2,4]}}}]}

Углеводы

Функции углеводов в организме разнообразны.

Углеводы придают прочность и жесткость клеточным стенкам растений (целлюлоза). Углевод хитин образует жесткие покровы насекомых. Раствор углеводов в растительной вакуоли поддерживает внутриклеточное давление.

В виде сложных углеводов, крахмала и гликогена, растения и животные запасают энергию. А в результате их расщепления живые организмы получают энергию.

Белки

Разнообразие белков в живом организме очень велико.

Белки входят в состав многих клеточных структур, регулируют процессы жизнедеятельности и могут запасаться в клетке. Из белков состоят мышцы, и сокращаются они именно благодаря белками. За счет белков волосы, ногти, рога и копыта обладают высокой прочностью. Гемоглобин, транспортный белок крови, переносит кислород и углекислый газ.

Без белков было бы невозможно пищеварение. Ведь ферменты, разлагающие компоненты пищи, также являются белками.

Жиры

Жиры выступают в роли стратегического запаса энергии и даже воды.

Благодаря теплоизоляционным свойствам жировой ткани многие животные способны переносить очень низкие температуры. Например, перед спячкой медведь накапливает толстую жировую прослойку, которая будет не только «кормить» его, но и «согревать» его.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты крайне важны для любого живого организма.

Именно в виде нуклеиновых кислот хранится наследственная информация. С помощью нуклеиновых кислот наследственная информация передается от родителей потомкам.

В клетке нуклеиновые кислоты образуют специальные структуры (хромосомы), которые находятся в клеточном ядре.

Что указывает на общность живой и неживой природы?

Все живые клетки, как и объекты неживой природы состоят из одних и тех же химических элементов. Уже знакомые вам белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты состоят из углерода, водорода и кислорода. В состав белков входит также азот. Нуклеиновые кислоты содержат не только азот, но еще и фосфор.

{"questions":[{"content":"Какова роль нуклеиновых кислот?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Хранение наследственной информации","Хранение и передача наследственной информации","Накопление энергии","Обеспечение прочности каких-либо структур"],"explanations":["Роль нуклеиновых кислот не ограничивается лишь хранением наследственной информации.  Будьте внимательны!","","",""],"answer":[1]}}}]}

Назовите известные вам углеводы. Какие из них встречаются в растительных а какие — в животных организмах? Охарактеризуйте значение этих веществ.

Глюкоза – органическое соединение, углевод. Это один из самых распространенных и доступных источников энергии для всех живых организмов. Этот углевод встречается в ягодных и фруктовых соках. Также глюкоза образует более сложные углеводы.

Фруктоза – органические соединение, углевод. Не смотря на свое название, фруктоза выполняет важные функции в организмах не только растений, но и животных. Как и глюкоза фруктоза входит в состав многих более сложных углеводов. Фруктозу активно используют в пищевой промышленности в качестве подсластителя безопасного для диабетиков.

Сахароза – углевод, состоящий из одной глюкозы и одной фруктозы. По сути сахароза – это хорошо знакомый вам сахар.

Крахмал – сложный очень разветвленный углевод, состоящий из большого количества глюкозы. Это основной запасной углевод в растительных клетках.

Гликоген – сложный ветвистый углевод, состоящий из глюкозы. Растения запасают крахмал, а животные – гликоген.

Целлюлоза (клетчатка) – сложный углевод, представляющий собой длинную цепочку глюкозы. Основной компонент жестких клеточных стенок растений.

Хитин – сложный углевод в составе жестких покровов насекомых, ракообразных и других беспозвоночных.

Существуют ли элементы, которые встречаются только в живых организмах?

Нет, таких химических элементов не существует.

{"questions":[{"content":"Какие углеводы встречаются в растительных организмах, а какие в животных?[[grouper-1]]","widgets":{"grouper-1":{"type":"grouper","labels":["Животные","Растения","И в растениях, и в животных"],"items":[["Хитин","Гликоген"],["Сахароза","Целлюлоза","Крахмал"],["Глюкоза","Фруктоза"]]}}}]}

3.4. Углеводы

Углеводы – органические соединения, в состав которых входят три элемента: углерод, водород, кислород. Общая формула С_n(H₂О)_n, за что они получили свое название – углеводы. Углеводы содержатся во всех организмах, особенно много их в растениях – до 90% сухой массы (целлюлоза, крахмал). В животных клетках находится в пределах 1-2% углеводов.

Угнлеводы принято делить на три основных группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды (см. схему).

Рис.5. Углеводы.

Чем меньше молекулярные вес, тем углеводы более сладкие и лучше растворяются в воде. С увеличением молекулярного веса теряется сладкий вкус и снижается растворимость. Так, наиболее сладкая и легко растворимая глюкоза, а целлюлоза и крахмал нерастворимы и несладки.

Функции углеводов.

Энергетическая. Легко разлагаются с выделением энергии. 1 г углеводов при разложении до СО₂и Н₂О дает 17,6 кДж, т. е. столько же, сколько дает 1 г белка. Однако углеводы легче расщепляются благодаря строению молекулы, поэтому используются с первую очередь. 60% энергии у человека обеспечивается за счет углеводов.
Строительная. Из углеводов построены органоиды клетки, например целлюлозная оболочка, гликокаликс, хитин, муреин.
Запасающая. Углеводы запасаются у животных и у растений (жир, крахмал, гликоген). Они нерастворимы в воде, поэтому «консервируются» в виде капель, гранул.
Защитная. Например, хитиновый покров у членистоногих и грибов.
Входят в состав ДНК (дезоксирибоза), РНК (рибоза), АТФ (рибоза).

Белки – сложные органические вещества, состоящие из Н, О, С, N. Некоторые белки образуют комплексы с другими соединениями, включающими S, P, Fe, Zn, Cu. Белки — очень крупные молекулы, вторые на планете после ДНК, молекулярный вес от нескольких тысяч до сотен тысяч.

Белки – полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Так, в организмах на нашей планете содержится 20 типов аминокислот. Некоторые аминокислоты являются незаменимыми: они не синтезируются в организме человека, а должны поступать с пищей. Их восемь (триптофан, лизин, метионин, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, треонин).

Построены все аминокислоты по одной схеме:

Различаются аминокислоты только по радикалу.

Образование полипептидной цепи.

Оказавшись рядом во время синтеза белка, аминокислоты соединяются, и образуется дипептид.

Пептидная связь – ковалентная, т.е. очень прочная. Две аминокислоты образуют дипептид, если аминокислот много – полипептид. Все белки – полипептиды, т.к. их молекулы включают тысячи аминокислотных остатков.

Последовательность аминокислот в первичной полипептидной цепи определяется генами. Это и есть первичная структура молекулы белка. В таком состоянии белок неактивен, т.е. не работает в клетке. Далее идет преобразование этой нити, которое зависит только от того, какие аминокислоты и в каком порядке собраны в белке.

Вторичная структура– это первичная полипептидная цепь, закрученная в спираль. Витки спирали удерживаются водородными связями. Для неактивных белков (кератин ногтей) это не спираль, а лестница. При вторичной структуре белок уже может быть активным, т.е. работать в клетке.

Третичная структура – за счет ионной связи (дисульфидные мостики), водородных связей и гидрофобных взаимодействий. Радикалы бывают гидрофильные и гидрофобные, поэтому они или притягиваются или отталкиваются, и спираль превращается в глобулу (рис.6.). Большинство белков работает именно в этой структуре.

Четвертичная структура – некоторые белки состоят из нескольких полипептидных цепей и могут даже включать небелковые компоненты. Например, гемоглобин крови состоит из четырех полипептидных нитей и небелкового компонента гемма, содержащего железо. Железо определяет красный цвет нашей крови. Если в молекуле содержится не железо, а медь, кровь будет «голубая». Связи между компонентами обеспечиваются дисульфидными мостиками, водородными связями и гидрофобными взаимодействиями.

Рис. 6. Первичная (1), вторичная (2), третичная (3) и четвертичная (4) структура белка.

Белки очень лабильны, чувствительны к условиям окружающей среды и под действием физических и химических факторов (температура, кислотность среды и т.д.) могут изменять свою структуру – денатурировать. Четвертичная структура переходит в третичную, третичная – во вторичную, вторичная – в первичную. При возвращении прежних условий белки могут восстановить свою структуру. Это называется ренатурация. Первичная структура перейдет во вторичную, вторичная – в третичную, третичная – в четвертичную. Процессы денатурации и ренатурации постоянно идут в клетке.

При нарушении первичной структуры, т.е. когда первичная полипептидная цепь распадается на отдельные аминокислоты, денатурация необратима. В новый белок аминокислоты могут собраться только по указанию ДНК. Таким образом, на нашей планете существует только один путь получения белков – по указанию ДНК в рибосомах.

По аминокислотному составу белки делятся на полноценные (т.е. содержат все или почти все незаменимые аминокислоты) (альбумин яйца, мясо, рыба, молоко), т.е. продукты, которые определяют рост и развитие ребенка. Неполноценные (не содержат полного набора аминокислот) – большинство растительных белков.

Функции белков.

Строительная. Все биологические мембраны построены из белков и липидов, а, следовательно, все мембранные органоиды клетки. Кроме того, белки составляют и основу немембранных компонентов – рибосом, образуют ее цитоскелет. Белок коллаген – главный компонент хрящей суставов, из белка кератина состоят волосы, ногти, перья.
Ферментативная (каталитическая). Все реакции в клетке идут с участием биологических катализаторов – ферментов. Они ускоряют и направляют химические реакции.
Энергетическая. При разложении белка выделяется энергия, 1 г белка дает 17,6 кДж энергии.
Защитная (иммунологическая). В организме человека содержатся защитные белки – антитела. Они связываются с возбудителями болезней (антигенами), образуя комплексы антиген-антитело, которые не способны выполнять свои функции.
Двигательная (сократительная). Все виды движений выполняются сократительными (двигательными) белками. К таким белкам относятся актин и миозин. Белки обеспечивают движение жгутиков и ресничек, листьев растений, расхождений хромосом при делении клеток.
Регуляторная. Большинство гормонов – белки. Они контролируют развитие организма и все процессы его жизнедеятельности.
Сигнальная. В биологических мембранах находятся специальные белки-рецепторы. В ответ на химические и физические факторы они меняют структуру, а следовательно и конформацию молекул белков, обеспечивают прием сигналов и передачу их в клетку. Это обусловливает раздражимость.
Транспортная. Белки переносят атомы, группы атомов и молекулы (гемоглобин).

Таким образом, белки определяют практически все свойства и признаки организма.

Ячейка. 3. Клеточная мембрана. Углеводы. Атлас гистологии растений и животных.

Темный

Домашний / Клетка / Клеточная мембрана / Углеводы

- СОДЕРЖАНИЕ. КЛЕТКА.
  1. Введение
  Разнообразие клеток
  Открытие клеток
  Клеточная теория
  Происхождение клетки
  Происхождение эукариот
  Эндосимбиоз
  2. Внеклеточный матрикс
  Структурные белки
  Углеводы
  гликопротеины
  Типы
  3. Клеточная мембрана
  Липиды
  Белки
  Углеводы
  Проницаемость, текучесть
  Асимметрия, ремонт
  Синтез
  Транспорт
  Адгезия
  Клеточные соединения
  4. Ядро
  Ядерная оболочка
  Ядерная пора
  хроматин
  ядрышко
  5. Везикулярный трафик
  Эндоплазматический ретикулум
  От ретикулума к Гольджи
  аппарат Гольджи
  экзоцитоз
  эндоцитоз
  эндосомы
  лизосомы
  В растительных клетках
  Вакуоли
  6. Невезикулярный
  пероксисомы
  Митохондрии
  пластиды
  Хлоропласты
  Липидные капли
  7. Цитозоль
  Цитоскелет
  Актиновые филаменты
  Микротрубочки
  Промежуточные филаменты
  8. Клеточный цикл
  Фаза G1
  S-фаза
  Фаза G2
  М фаза. Митоз.
  9. Мейоз
  &черный треугольник влево; Дополнительная информация
  Сотовая связь
  Левенгук
  Открытие клеточного деления
  Мир АРН
  Размер ячейки
  Гиалуроновая кислота
  Клеточная стенка
  Больше, чем адгезия
  Мембранные модели
  Щелевые соединения
  Плазмодесмы
  Конденсины и когезины
  Хромосомы
  Аутофагия
  Везикулы
  Трансцитоз
  Внеклеточные везикулы
  Центриоль/базальное тело
  Реснички и жгутики
  Микровилли
  Регуляция клеточного цикла
  Центросомный цикл
  Апоптоз
  Викторины
  Глоссарий
  Библиография

УГЛЕВОДЫ

Мембранные углеводы химически связаны с гликолипидами и гликопротеинами. Однако некоторые мембранные углеводы являются частью протеогликанов, которые вставляют свою аминокислотную цепь среди жирных кислот липидов. Хотя некоторые углеводы могут быть связаны с внутриклеточными мембранами, большинство из них расположены во внешнем монослое плазматической мембраны, обращенном во внеклеточное пространство (рис. 1). Синтез мембранных углеводов начинается в эндоплазматическом ретикулуме, но именно в комплексе Гольджи они модифицируются и растут за счет добавления множества новых мономеров с образованием сложных молекул углеводов.

В мембранах обнаружены три типа гликолипидов: гликосфинголипиды, наиболее распространенные в клетках животных, гликоглицеролипиды и гликофосфатидилинозитол. Гликоглицеролипиды чаще встречаются в плазматической мембране растительных клеток. Однако большинство мембранных углеводов связаны с белками, известными как гликопротеины. Почти все мембранные белки содержат углеводы, но только 5 % липидов составляют гликолипиды. Углеводы плазматической мембраны в целом называются гликокаликсом. В некоторых типах клеток гликокаликс развит настолько, что его можно наблюдать в электронный микроскоп. Например, в эритроцитах гликокаликс может простираться более чем на 1 мкм в длину от поверхности плазмы. Таким образом, клетка покрывается оболочкой из углеводов, которая может составлять от 2 до 10 % массы мембраны. Развитие гликокаликса зависит от типа клеток.

Мембранные углеводы выполняют две основные функции: участвуют в распознавании и адгезии клеток, либо в передаче сигналов между клетками, либо во взаимодействиях между клетками и патогенами, и они играют структурную роль в качестве физического барьера. Например, группы крови определяются углеводами клеточной поверхности эритроцитов, и они также обладают способностью запускать иммунологические реакции. После инфекции эндотелиальные клетки вблизи поврежденной ткани высвобождают в своих плазматических мембранах тип белков, известных как селектины. Они узнают и связывают углеводы плазматической мембраны лимфоцитов, проходящих через кровоток. Таким образом, лимфоциты прикрепляются к стенкам кровеносных сосудов, могут преодолевать эндотелий и перемещаться к очагу инфекции. Углеводы как распознающие молекулы также важны во время эмбрионального развития.

Углеводы плазматической мембраны являются основными местами распознавания и прикрепления патогенов во время инфекции. Вирусы, такие как вирус гриппа, патогенные бактерии E. coli и некоторые простейшие должны быть прикреплены к клеточной поверхности перед проникновением в клетку, иначе они будут выметены очищающими механизмами организма. У этих патогенов есть белки, известные как лектины, которые связываются со специфическими углеводами определенных клеток. Таким образом, тип инфицированных клеток зависит от углеводов, которые они обнаруживают в плазматической мембране. Позвоночные, беспозвоночные и простейшие несут в своих клетках различный набор углеводов. Любопытно, что некоторые патогены способны «одевать» поверхностные углеводы подобно углеводам клеток-хозяев. Таким образом, они не могут быть обнаружены. Имеются различия в углеводном составе клеток позвоночных, беспозвоночных и простейших.

Библиография

Фустер ММ, Эско JD . Кисло-сладкое от рака: гликаны как новые терапевтические мишени. Природа рассматривает рак. 2005. 5(7):526-542.

Белки

Проницаемость, текучесть

- СОДЕРЖАНИЕ. КЛЕТКА.
  1. Введение
  Разнообразие клеток
  Открытие клеток
  Клеточная теория
  Происхождение клетки
  Происхождение эукариот
  Эндосимбиоз
  2. Внеклеточный матрикс
  Структурные белки
  Углеводы
  гликопротеины
  Типы
  3. Клеточная мембрана
  Липиды
  Белки
  Углеводы
  Проницаемость, текучесть
  Асимметрия, ремонт
  Синтез
  Транспорт
  Адгезия
  Клеточные соединения
  4. Ядро
  Ядерная оболочка
  Ядерная пора
  хроматин
  ядрышко
  5. Везикулярный трафик
  Эндоплазматический ретикулум
  От ретикулума к Гольджи
  аппарат Гольджи
  экзоцитоз
  эндоцитоз
  эндосомы
  лизосомы
  В растительных клетках
  Вакуоли
  6. Невезикулярный
  пероксисомы
  Митохондрии
  пластиды
  Хлоропласты
  Липидные капли
  7. Цитозоль
  Цитоскелет
  Актиновые филаменты
  Микротрубочки
  Промежуточные филаменты
  8. Клеточный цикл
  Фаза G1
  S-фаза
  Фаза G2
  М фаза. Митоз.
  9. Мейоз
  &черный треугольник влево; Дополнительная информация
  Сотовая связь
  Левенгук
  Открытие клеточного деления
  Мир АРН
  Размер ячейки
  Гиалуроновая кислота
  Клеточная стенка
  Больше, чем адгезия
  Мембранные модели
  Щелевые соединения
  Плазмодесмы
  Конденсины и когезины
  Хромосомы
  Аутофагия
  Везикулы
  Трансцитоз
  Внеклеточные везикулы
  Центриоль/базальное тело
  Реснички и жгутики
  Микроворсинки
  Регуляция клеточного цикла
  Центросомный цикл
  Апоптоз
  Викторины
  Глоссарий
  Библиография

Главная / Клетка / Клеточная мембрана / Углеводы

1.

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы
6418

Сахар. Похоже ли это на биологическую энергию?

В детстве вам, возможно, говорили, что сахар вреден. Ну, это не совсем так. По сути, углеводы состоят из сахара, от одной молекулы сахара до тысяч молекул сахара, соединенных вместе. Почему? Одна из причин — запасать энергию. Но это не значит, что вы должны есть его ложками.

Углеводы

Углеводы являются наиболее распространенным типом органических соединений. Углевод представляет собой органическое соединение, такое как сахар или крахмал, и используется для хранения энергии. Как и большинство органических соединений, углеводы состоят из небольших повторяющихся звеньев, которые образуют связи друг с другом, образуя более крупную молекулу. В случае углеводов небольшие повторяющиеся звенья называются моносахаридами. Углеводы содержат только углерод, водород и кислород.

Моносахариды и дисахариды

Моносахарид представляет собой простой сахар, такой как фруктоза или глюкоза. Фруктоза содержится во фруктах, тогда как глюкоза обычно образуется в результате переваривания других углеводов. Глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) используется клетками большинства организмов для получения энергии и является продуктом фотосинтеза.

Общая формула моносахарида :

(CH ₂ O) _n ,

, где n может быть любым числом больше двух. Например, в глюкозе n равно 6, а формула:

C ₆ H ₁₂ O ₆ .

Другой моносахарид, фруктоза, имеет ту же химическую формулу, что и глюкоза, но атомы расположены иначе. Молекулы с одинаковой химической формулой, но с различным расположением атомов называются изомерами . Сравните молекулы глюкозы и фруктозы в Рисунок ниже. Можете ли вы определить их различия? Единственным отличием является положение некоторых атомов. Эти различия влияют на свойства двух моносахаридов.

Молекула сахарозы. Эта молекула сахарозы является дисахаридом. Он состоит из двух моносахаридов: глюкозы слева и фруктозы справа.

Если два моносахарида соединяются вместе, они образуют углевод, называемый дисахаридом . Примером дисахарида является сахароза (столовый сахар), который состоит из моносахаридов глюкозы и фруктозы (рисунок выше). Моносахариды и дисахариды также называются простыми сахарами . Они обеспечивают основной источник энергии для живых клеток.

Полисахариды

Полисахарид представляет собой сложный углевод, который образуется, когда простые сахара соединяются в цепочку. Полисахариды могут содержать всего несколько простых сахаров или тысячи их. Сложные углеводы выполняют две основные функции: запасают энергию и формируют структуры живых существ. Некоторые примеры сложных углеводов и их функций показаны в таблице ниже. Какой тип сложных углеводов использует ваше собственное тело для хранения энергии?

Название	Функция	Пример
Крахмал	Используется растениями для накопления энергии.	Картофель хранит крахмал в подземных клубнях.
Гликоген	Используется животными для накопления энергии.	Гликоген запасается у человека в клетках печени.
Целлюлоза	Используется растениями для формирования жестких стенок вокруг клеток.	Растения используют целлюлозу для изготовления своих клеточных стенок.
Хитин	Используется некоторыми животными для формирования внешнего скелета.	Комнатная муха использует хитин для своего экзоскелета.

Биотопливо: от сахара к энергии

В течение многих лет ходили слухи, как положительные, так и отрицательные, о производстве этанолового топлива из кукурузы. Это хорошая идея? Это необходимо? Эти вопросы необходимо обсудить. Тем не менее, Калифорнийский залив быстро становится мировым центром нового поколения экологически чистых видов топлива. Объединенный институт биоэнергетики разрабатывает методы выделения биотоплива из сахаров, содержащихся в целлюлозе. См. Biofuels: Beyond Ethanol на http://www.kqed.org/quest/television…beyond-ethanol для получения дополнительной информации.

При просмотре Биотопливо: Помимо этанола, сосредоточьтесь на следующих понятиях:
использование «целлюлозной биомассы»,
что подразумевается под «направленной эволюцией».

Резюме

Углеводы — это органические соединения, используемые для хранения энергии.
Моносахарид представляет собой простой сахар, такой как фруктоза или глюкоза.
Сложные углеводы выполняют две основные функции: запасают энергию и формируют структуры живых существ.

Узнайте больше

Используйте этот ресурс, чтобы ответить на следующие вопросы.

Биомолекулы — Углеводы на http://www.wisc-online.com/Objects/ViewObject.aspx?ID=AP13104.

Что углеводы обеспечивают клетку?
Опишите глюкозу.
Что такое изомер? Приведите пример.
Что такое дисахарид? Приведите пример.
Какова роль крахмала? К какому типу углеводов относится крахмал?

Обзор

Что такое углевод?
Перечислите три факта о глюкозе.
Предположим, вы пытаетесь идентифицировать неизвестную органическую молекулу. Он содержит только углерод, водород и кислород и обнаружен в клеточных стенках недавно открытых видов растений. Что это за органическое соединение? Почему?
Сравните и сопоставьте структуры и функции простых сахаров и сложных углеводов.

Эта страница под названием 1.10: Углеводы распространяется под лицензией CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Фондом CK-12 с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

ПОД ЛИЦЕНЗИЕЙ

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или страница
Автор
Фундамент СК-12
Лицензия
СК-12
Программа OER или Publisher
СК-12
Показать оглавление
нет
Теги
1. источник@http://www. ck12.org/book/CK-12-Biology-Concepts

Клеточная мембрана | Биология I

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:

Понимать жидкостно-мозаичную модель мембран
Опишите функции фосфолипидов, белков и углеводов в мембранах
Жидкая мозаика Модель

Плазматическая мембрана клетки определяет границы клетки и определяет характер ее контакта с окружающей средой. Клетки исключают одни вещества, поглощают другие и выделяют третьи, и все это в контролируемых количествах. Плазматические мембраны охватывают границы клеток, но они не являются статичным мешком, они динамичны и постоянно находятся в движении. Плазматическая мембрана должна быть достаточно гибкой, чтобы позволить определенным клеткам, таким как эритроциты и лейкоциты, изменять форму при прохождении через узкие капилляры. Это наиболее очевидные функции плазматической мембраны. Кроме того, поверхность плазматической мембраны несет маркеры, которые позволяют клеткам распознавать друг друга, что жизненно важно, поскольку ткани и органы формируются во время раннего развития, и которые позже играют роль в различии «своих» и «чужих» клеток. иммунный ответ.

Плазматическая мембрана также несет рецепторы, которые являются местами прикрепления специфических веществ, взаимодействующих с клеткой. Каждый рецептор устроен так, чтобы связываться с определенным веществом. Например, поверхностные рецепторы мембран создают изменения внутри, такие как изменения ферментов метаболических путей. Эти метаболические пути могут иметь жизненно важное значение для обеспечения клетки энергией, производства специфических веществ для клетки или расщепления клеточных отходов или токсинов для утилизации. Рецепторы на внешней поверхности плазматической мембраны взаимодействуют с гормонами или нейротрансмиттерами и позволяют передавать их сообщения в клетку. Некоторые сайты распознавания используются вирусами в качестве точек присоединения. Хотя они очень специфичны, такие патогены, как вирусы, могут эволюционировать, чтобы использовать рецепторы для проникновения в клетку, имитируя конкретное вещество, которое рецептор должен связывать. Эта специфичность помогает объяснить, почему вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) или любой из пяти типов вирусов гепатита проникают только в определенные клетки.

В 1972 году С. Дж. Сингер и Гарт Л. Николсон предложили новую модель плазматической мембраны, которая, по сравнению с более ранним пониманием, лучше объясняла как микроскопические наблюдения, так и функцию плазматической мембраны. Это называлось модель жидкостной мозаики . Модель несколько эволюционировала с течением времени, но по-прежнему лучше всего описывает структуру и функции плазматической мембраны, как мы их сейчас понимаем. Модель жидкостной мозаики описывает структуру плазматической мембраны как мозаику компонентов, включая фосфолипиды, холестерин, белки и углеводы, в которой компоненты могут течь и менять положение, сохраняя при этом основную целостность мембраны. Как молекулы фосфолипидов, так и встроенные белки способны быстро и латерально диффундировать в мембрану. Текучесть плазматической мембраны необходима для деятельности определенных ферментов и транспортных молекул внутри мембраны. Плазматические мембраны имеют толщину от 5 до 10 нм. Для сравнения, эритроциты человека, видимые с помощью световой микроскопии, имеют толщину примерно 8 мкм, или примерно в 1000 раз толще плазматической мембраны. (Рис. 1)

Рисунок 1. Жидкостно-мозаичная модель структуры плазматической мембраны описывает плазматическую мембрану как жидкую комбинацию фосфолипидов, холестерина, белков и углеводов.

Плазматическая мембрана состоит в основном из двойного слоя фосфолипидов со встроенными белками, углеводами, гликолипидами и гликопротеинами, а в клетках животных — холестерином. Количество холестерина в плазматических мембранах животных регулирует текучесть мембраны и изменяется в зависимости от температуры окружающей среды клетки. Другими словами, холестерин действует как антифриз в клеточной мембране и более распространен у животных, живущих в холодном климате.

Основная ткань мембраны состоит из двух слоев молекул фосфолипидов, и полярные концы этих молекул (выглядящие как набор шариков в художественном исполнении модели) (рис. 1) контактируют с водной жидкостью как внутри, так и снаружи клетки. Таким образом, обе поверхности плазматической мембраны гидрофильны. Напротив, внутренняя часть мембраны между двумя ее поверхностями представляет собой гидрофобную или неполярную область из-за хвостов жирных кислот. Эта область не имеет притяжения для воды или других полярных молекул.

Белки составляют второй основной химический компонент плазматических мембран. Интегральные белки встроены в плазматическую мембрану и могут охватывать всю или часть мембраны. Интегральные белки могут служить каналами или насосами для перемещения материалов в клетку или из нее. Периферийные белки находятся на внешней или внутренней поверхности мембран, прикрепленные либо к интегральным белкам, либо к молекулам фосфолипидов. Как интегральные, так и периферические белки могут служить ферментами, структурными прикреплениями к волокнам цитоскелета или частью клеточных сайтов узнавания.

Углеводы являются третьим основным компонентом плазматических мембран. Они всегда находятся на внешней поверхности клеток и связаны либо с белками (образуя гликопротеины), либо с липидами (образуя гликолипиды). Эти углеводные цепи могут состоять из 2–60 моносахаридных звеньев и могут быть прямыми или разветвленными. Наряду с периферическими белками углеводы образуют на клеточной поверхности специализированные участки, позволяющие клеткам узнавать друг друга.

ЭВОЛЮЦИЯ В ДЕЙСТВИИ

Как вирусы заражают определенные органы

Специфические молекулы гликопротеина, экспонированные на поверхности клеточных мембран клеток-хозяев, используются многими вирусами для заражения определенных органов. Например, ВИЧ способен проникать через плазматические мембраны определенных видов лейкоцитов, называемых Т-хелперами и моноцитами, а также через некоторые клетки центральной нервной системы. Вирус гепатита атакует только клетки печени.

Эти вирусы способны вторгаться в эти клетки, потому что клетки имеют сайты связывания на своей поверхности, которые вирусы используют с одинаково специфическими гликопротеинами в своей оболочке. (Фигура 2). Клетка обманывается мимикрией молекул оболочки вируса, и вирус может проникнуть в клетку. Другие участки распознавания на поверхности вируса взаимодействуют с иммунной системой человека, побуждая организм вырабатывать антитела. Антитела вырабатываются в ответ на антигены (или белки, связанные с инвазивными патогенами).

Углеводы где находятся в клетке: Где хранятся углеводы в клетке. Основная функция углеводов в клетке

Энергия в клетке. Использование и хранение / Хабр

Химический состав клетки | 5 класс | Биология

Содержание

Химический элемент. Что это?

Из каких химических элементов состоят клетки?

Обнаружение воды, неорганических и органических веществ

Обнаружение белков и углеводов

Обнаружение жиров

Химический состав клетки

Вода

Минеральные вещества

Углеводы

Белки

Жиры

Нуклеиновые кислоты

Что указывает на общность живой и неживой природы?

Назовите известные вам углеводы. Какие из них встречаются в растительных а какие — в животных организмах? Охарактеризуйте значение этих веществ.

Существуют ли элементы, которые встречаются только в живых организмах?

3.4. Углеводы

Ячейка. 3. Клеточная мембрана. Углеводы. Атлас гистологии растений и животных.

1.

Углеводы

Моносахариды и дисахариды

Полисахариды

Биотопливо: от сахара к энергии

Резюме

Узнайте больше

Обзор

Клеточная мембрана | Биология I

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ЭВОЛЮЦИЯ В ДЕЙСТВИИ

Как вирусы заражают определенные органы

Leave a Reply Cancel Reply