Какую функцию выполняют углеводы в клетке
Содержание
Углеводы — сложные соединения, имеющие органическое происхождение и содержащие в своём составе углерод и воду. Многообразие структур этих соединений определяет функции углеводов, которые они выполняют в клеточном метаболизме.
В этом обзоре будет дана краткая информация о том, какие функции в клетке выполняют углеводы. Все предоставленные сведения вам понадобятся для сдачи экзамена по разделу: «углеводы ЕГЭ биология»
Строение углеводов
Своё название они получили из-за соотношения водородных и кислородных атомов — два к одному, такому же, какое содержит вода. При этом существует прямая зависимость между особенностями строения углеводов и их функциями.
Виды углеводов делятся на простые и сложные. Главными компонентами моно- и поли сахаров — являются карбонильная группа и различное количество гидроксильных остатков.
Простые моносахариды — вещества с хорошей растворяемостью в воде, имеют сладкий вкус (многочисленные моно-сахара, спирты). Являются строительными блоками сложных соединений, простейшим энергетическим ресурсом.
Сложные полисахариды — соединения, входящие в состав структурных элементов клетки, ДНК, витаминов, коферментов, иммуноглобулинов.
Какие углеводы состоят только из остатков глюкозы
Углеводы, состоящие только из остатков глюкозы, называются полисахаридами и гликанами. Три основных типа полисахаридов, построенных из глюкозных остатков, это крахмал, гликоген и целлюлоза:
- Крахмал: представляет собой основной запас углеводов у растений. Крахмал состоит из длинных цепей глюкозных молекул, объединённых альфа-1,4-гликозидными связями. Он может быть разделён на два основных типа: амилоу и амилопектин. Амилоу представляет собой более простую структуру, в то время как амилопектины более сложны и разветвлены.
- Гликоген: служит основным запасом углеводов у животных, включая человека. Гликоген подобен структуре крахмала, но у него более сложная структура разветвлений и короче цепи. Он хранится в печени и мышцах и может быстро расщепляться на глюкозу для обеспечения энергией в периоды повышенной потребности.
Энергетическая функция углеводов
Участие углеводов в кислородном или бескислородном цикле расщепления обеспечивает клетку энергией, часть из которой запасается в виде АТФ (аденозинтрифосфата) — универсального источника энергии.
Оставшаяся часть используется на текущие нужды энергопотребления. Конечными продуктами распада являются вода и углекислый газ. Этот процесс, по имени учёного его открывшего, называется циклом Кребса.
В ходе цикла идёт образование 12 молекул АТФ, а глюкоза, расщепляясь, выделяет 17,8кдж энергии с каждого грамма. Таким образом, основная функция простых углеводов в клетке — предоставление быстрого топлива.
Источники запасённых энергетических ресурсов
Крахмал и гликоген — запасные питательные вещества растительных, животных клеток, соответственно. При дефиците энергии запускается процесс их расщепления до глюкозы.
Основные места накопления гликогена у животных — это печень, мышечные ткани. Углеводы в клетке в виде крахмала накапливаются как микро-гранулы в аминопластах растений. Это ещё одна важная роль углеводов в клетке.
В том случае, когда все энергетические и пластические запросы удовлетворены, избыточная глюкоза переводится в ещё один запасной энергетический резерв — жировые молекулы.
Структурные и пластические функции углеводов в клетке
Из них образованы многие клеточные и внеклеточные структуры. Растительные клетки окружены мембраной из полисахарида целлюлозы, а хитиновая оболочка, окружающая тела ракообразных, состоит из одноимённого полисахарида.
Нуклеотиды ДНК и РНК имеют в своём составе дезоксирибозу и рибозу.
Участие в метаболизме
Принимают участие и обеспечивают процессы метаболизма. Из них синтезируются ряд других веществ.
Моносахаридные блоки используются для построения сложных молекул не только углеводного ряда, но и различных типов веществ с вхождением в структуру белков, аминокислот, спиртов и липидов.
Участие в защите организма
Полисахаридные молекулы — основа слизистой капсулы бактериальной клетки, предохраняющей бактерии от потери жидкости и воздействия отравляющих агентов. Полисахаридом каллозой защищаются растительные ткани при механических повреждениях или инфекциях.
Вяжущие секреты, которые вырабатываются внутренними органами животных тканей, содержат большое количество углеводных соединений и производных от них. Они выполняют барьерные функции, защищая ткани от внедрения микробов, бактерий и механических повреждений.
Рецепторные свойства
Ими обладают только животные клеточные мембраны. Наличие гликокаликса — особого рецепторного слоя, образованного полисахаридными комплексами и белками мембраны. Такие комплексы называются гликопротеидными. Ими обеспечивается приём раздражения мембранной поверхности
Регуляция осмотического давления
Осмотическая регуляция сахарами заключается в их способности привлекать и удерживать воду в клетках организма. Сахара и полисахариды осмотически активны и влияют на осмотическое давление в клетках и тканях.
Оптимальное содержание их для поддержания давления на физиологическом уровне 105-115 мг/л сахара.
Межклеточная коммуникация
Гликопротеины и гликолипиды: углевод-группы связаны с белками (гликопротеины) и липидами (гликолипиды), образуя гликоконъюгаты. Эти комплексы играют важную роль в межклеточной коммуникации, распознавании.
Они участвуют в межклеточном прикреплении, иммунных реакций и других биологических процессах.
Какую функцию не выполняют в клетке углеводы
Углеводы не являются структурными компонентами клеточной мембраны. Структурная поддержка и формирование барьеров предоставляются липидами, в частности, фосфолипидами, которые образуют двойной слой в клеточной мембране.
Они не выполняют функцию хранения генетической информации.
Функция хранения генетической информации лежит на плечах других классов молекул, таких как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Однако, одной из функций углеводов является предоставление структурных элементов для этих молекул (рибоза и дезоксирибоза).
Занимайтесь на курсах ЕГЭ и ОГЭ в паре TwoStu и получите максимум баллов на экзамене:
