§ 2.5. Ліпіди

• Назад до змісту

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Які особливості відрізняють ліпіди? Оцінювання знань з використанням фрейму «Три кольори». ЛІПІДИ.

Р Формулює визначення поняття «ЛІПІДИ»

ЛІПІДИ — це різноманітна за хімічним складом група органічних сполук живого, що є гідрофобними або амфіфільними неполімерними малими молекулами, які розчиняються в неполярних розчинниках.

В Визначає сутність змістових елементів схеми: властивості, різноманітність, біологічна роль

Властивості ліпідів включають гідрофобність (нерозчинність у воді та незмочуваність), амфіфільність (наявність полярних і неполярних ділянок), неполімерність, розчинність в органічних сполуках (ефірі, бензені, хлороформі) та здатність до самоорганізації у наноструктури (міцели, ліпосоми, біліпідні шари).

Різноманітність ліпідів охоплює вісім основних груп за сучасною класифікацією: жирні ацили (жирні кислоти), гліцероліпіди (тригліцериди / жири), гліцерофосфоліпіди (фосфоліпіди), сфінголіпіди, стеролові ліпіди (стероїди), пренольні ліпіди, сахароліпіди та полікетиди, а також воски.

Біологічна роль ліпідів полягає у виконанні структурної, енергетичної, резервної, теплоізоляційної, водоутворювальної, регуляторної, захисної, сигнальної, антиоксидантної та травної функцій.

К Конструює схему

С Оцінює: особливості ліпідів та формулює висновок.

Особливості хімічної будови та фізико-хімічних властивостей ліпідів свідчать про те, що ліпіди є унікальними неполімерними молекулами, неполярний характер яких зумовлює їх незамінність як бар’єрного будівельного матеріалу клітинних мембран, найбільш компактного джерела енергії та ефективного термо- і гідроізолятора організмів.

РОЗВИВАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Які властивості ліпідів визначають їх біологічне значення? Лабораторна вправа. Вивчення властивостей ліпідів

Р Усвідомлює пізнавальну ситуацію для ІНФОРМУВАННЯ

Пізнавальна ситуація полягає у з’ясуванні фізико-хімічних властивостей ліпідів експериментальним шляхом: вивченні взаємодії гідрофобних молекул жиру з водою, полярними та неполярними розчинниками, а також механізму емульгування й руйнування поверхневого натягу за допомогою поверхнево-активних речовин (мийних засобів, спирту).

В Формулює очікувані результати інформування

Очікується експериментально підтвердити нерозчинність ліпідів у воді, їхню здатність розчинятися в неполярних органічних розчинниках (ефірі), обмежену розчинність у спирті, а також здатність мийних засобів руйнувати ліпідні плівки завдяки амфіфільним властивостям, викликаючи рух барвників у молоці.

К Виконує дії та конструює інфомалюнок: Дослід 1. У тарілку з молоком вносимо невелику кількість декількох різних за кольором харчових барвників. Що відбувається? Через деякий час кінчик ватної палички змочуємо медичним спиртом (чи засобом для миття посуду) і опускаємо у центр тарілки. Що спостерігаємо? Дослід 2. У три пробірки вливаємо по 1 мл олії. У першу пробірку добавляємо 5 мл води, у другу - 5 мл спирту, у третю - 5 мл медичного ефіру чи спирту (можна придбати в аптеці). Вміст усіх трьох пробірок енергійно струшуємо. Що спостерігаєте?

Спостереження та аналіз результатів проведених дослідів:

Дослід 1 (Ефект «рухомих кольорів» у молоці):
При внесенні крапель барвників у молоко вони утримуються на поверхні у вигляді компактних плям завдяки поверхневому натягу та наявності жирових емульсій. При зануренні ватної палички із засобом для миття посуду поверхнево-активні речовини вступають у взаємодію з молекулами жиру молока, зв’язують їхні гідрофобні ділянки й різко знижують поверхневий натяг. Це викликає рух частинок жиру та розтікання барвників у вигляді візерунків.

Дослід 2 (Розчинність ліпідів у різних розчинниках):

1. Пробірка 1 (олія + вода): олія не розчиняється у воді; після струшування утворюється нестійка емульсія, яка швидко розшаровується (олія спливає на поверхню, оскільки є гідрофобною та має меншу густину)..
2. Пробірка 2 (олія + етиловий спирт): олія розчиняється слабко, утворюючи мутну суміш, оскільки спирт є помірно полярним розчинником.
3. Пробірка 3 (олія + діетиловий ефір): олія повністю і швидко розчиняється, утворюючи прозорий однорідний розчин, оскільки ефір є неполярним органічним розчинником.

Інфомалюнок-схема взаємодії ліпідів:

• Вода + Олія $\rightarrow$ Нерозчинність (гідрофобність, чітке розшарування фаз).
• Спирт + Олія $\rightarrow$ Часткове розчинення / каламутна дисперсія.
• Ефір + Олія $\rightarrow$ Повне розчинення (утворення прозорого розчину).
• Молоко + Мийний засіб $\rightarrow$ Емульгація жирів, руйнування поверхневого натягу, активне змішування барвників.

С Оцінює результати: ІНФОРМУВАННЯ про особливості властивостей ліпідів

Результати дослідів доводять, що ліпіди є виражено гідрофобними сполуками, нерозчинними у полярному розчиннику (воді), проте добре розчинними в неполярних органічних розчинниках (ефірах). Здатність ліпідів до емульгації та взаємодії з амфіфільними сполуками пояснює механізм розщеплення та всмоктування жирів у травній системі за участі жовчних кислот, а також принцип дії мембранних ліпідних бішарів.

ЦІННІСНЕ ЗАВДАННЯ

Матерія може набувати різних станів, найвідоміші з них – твердий, рідкий та газоподібний. Чому рослинні олії – рідкі, а тваринні жири – тверді? Вправа для вибірковості. Хімічний склад рослинних і тваринних олій та жирів

Р Визначає поняття «олії» та «жири»

ОЛІЇ — це рослинні жири (тригліцериди), які за кімнатної температури перебувають у рідкому агрегатному стані через переважання у своєму складі залишків ненасичених жирних кислот із подвійними зв’язками.

ЖИРИ (у вузькому значенні — тваринні жири) — це тригліцериди тваринного походження, які за звичайної кімнатної температури перебувають у твердому агрегатному стані через переважання в їхній структурі залишків насичених жирних кислот, що не містять подвійних зв’язків.

В Ілюструє прикладами різноманітність рослинних і тваринних олій та жирів.

Приклади рослинних олій:

• Соняшникова, кукурудзяна, оливкова, лляна, ріпакова, трояндова, соєва олії (рідкі за звичайних умов);
• Винятки з рослинних жирів, що є твердими: кокосова олія, пальмова олія, масло какао (містять високий відсоток насичених жирних кислот).

Приклади тваринних жирів:

• Яловичий жир, свиняче сало (смалець), баранячий жир, вершкове масло (тверді за кімнатної температури);
• Винятки з тваринних жирів, що є рідкими: риб’ячий жир, жир китоподібних (містять високу частку поліненасичених жирних кислот для збереження плинності за низьких температур середовища).

К Конструює інфографіку.

С Виявляє ставлення на рівні вибірковості та оцінює: залежність фізичного стану ліпідів від їхнього складу

Агрегатний стан ліпідів безпосередньо залежить від просторової конфігурації та хімічного складу їхніх жирнокислотних залишків. Наявність жорстких подвійних зв’язків у ненасичених жирних кислотах рослинних олій утворює згини молекул, які заважають їхньому щільному кристалічному пакуванню, знижуючи температуру плавлення до рідкого стану. Навпаки, насичені жирні кислоти тваринних жирів мають лінійну форму, легко зближуються між собою, утворюючи міцні міжмолекулярні контакти, що робить їх твердими за звичайної температури. Розуміння цього зв’язку дозволяє вибірково формувати раціон харчування, надаючи перевагу рідким рослинним оліям із незамінними омега-3 та омега-6 кислотами для профілактики серцево-судинних захворювань.

ДОДАТКОВИЙ БЛОК

Рослини-релікти України. Сосна гірська (Pinus mugo)

Сосна гірська (жереп) — вічнозелений сланкий чагарник або невисоке дерево родини Соснових (Pinaceae), що є цінним гляціальним (льодовиковим) реліктом високогір’я Українських Карпат.

Біологічні та екологічні особливості:

• Утворює непрохідні чагарникові зарості (криволісся) у субальпійському поясі Карпат на висотах від 1400 до 2000 метрів над рівнем моря.
• Виконує надважливу протиерозійну, снігозатримувальну, водоохоронну та ґрунтозахисну роль, закріплюючи круті гірські схили та запобігаючи сходженню снігових лавин і селевих потоків.
• Хвоя та смола сосни гірської містять значну кількість терпеноїдів, ефірних олій та смоляних кислот (пренольних ліпідів), які мають виражену фітонцидну, антибактеріальну та протизапальну дію. Рослина занесена до природоохоронних списків і потребує ретельної охорони у складі карпатських заповідних масивів.

САМОНАВЧАННЯ

ЦІННІСНО-ЕМОЦІЙНЕ ЗАВДАННЯ. ВПРАВА «РОЗУМ ДИКОЇ ПРИРОДИ»

1. Ці птахи здатні оцінювати свої дії, використовувати знаряддя праці. У них чудова пам’ять й гарне мислення, мають понад 200 звукових сигналів для спілкування. Назвіть цього розумного представника дикої природи.
А грак
Б крук
В галка
Г ворона сіра
Д ворона чорна

Правильна відповідь: Б крук.
Крук володіє високим рівнем інтелекту, здатністю до планування дій, застосування предметів як знарядь праці та надзвичайно складною системою звукової комунікації.

2. Дельфіни упізнають себе в дзеркалі, піклуються хворими, сумують за загиблими. Ці істоти легко запам’ятовують, мають складну систему спілкування й здатні до пізнавального научіння. У кожного дельфіна є ім’я, яке він отримує після народження. Назвіть найближчих родичів дельфінів, які є не менш розумними істотами
А косатки
Б тюлені
В моржі
Г гіпопотами
Д синій кит

Правильна відповідь: А косатки.
Косатки належать до родини дельфінових, володіють високорозвиненою соціальною структурою, власними діалектами спілкування та високим рівнем інтелекту.

3. Восьминоги здатні розрізняти форму й відтінки кольорів, легко орієнтуються в лабіринтах, мають розвинену пам’ять, здатні влаштовувати житло. А до якої групи диких тварин належать ці «примати моря»?
А членистоногі
Б головоногі
В зяброногі
Г веслоногі
Д вусоногі

Правильна відповідь: Б головоногі.
Восьминоги належать до класу Головоногі молюски і є одними з найрозумніших безхребетних тварин на Землі.

САМООЦІНЮВАННЯ

КРЕАТИВНА РОБОТА 2. ЛІПІДИ У ЖИВІЙ ПРИРОДІ

1. Пальмітинова кислота входить до складу великої кількості рослинних олій. А до якої групи ліпідів належить сполука?
А гліцероліпіди
Б жирні ацили
В гліцерофосфоліпіди
Г сфінголіпіди

Правильна відповідь: Б жирні ацили.
Пальмітинова кислота є насиченою жирною кислотою, які в сучасній класифікації відносять до групи жирних ацилів.

2. Де в організмі людини синтезується такий стероловий ліпід як вітамін D?
А в шкірі
Б печінці
В серці
Г нирках

Правильна відповідь: А в шкірі.
Синтез попередників вітаміну D відбувається у клітинах шкіри під дією ультрафіолетового випромінювання.

3. Називаю стеролові сполуки, що визначають формування яскравого хвоста самців павича:
К андрогени
Л естрогени
М воски
Н холестерол

Правильна відповідь: К андрогени.
Андрогени — це чоловічі статеві гормони стероїдної природи, які відповідають за розвиток вторинних статевих ознак у самців, зокрема за яскраве шлюбне оперення.

4. Як називаються воскоподібні сполуки, що вкривають кістянки сливи й здійснюють захисну функцію?
С спермацет
Т кутин
У ланолін
Ф суберин

Правильна відповідь: Т кутин.
Кутин утворює воскоподібну кутикулу на поверхні листків та плодів рослин, захищаючи їх від випаровування води та проникнення патогенів.

5. Які ліпіди є важливою складовою клітинних мембран, де реалізовують структурну функцію?
Р гліцерофосфоліпіди
С гліцероліпіди
Т стеролові ліпіди
У сфінголіпіди

Правильна відповідь: Р гліцерофосфоліпіди.
Гліцерофосфоліпіди (фосфоліпіди) утворюють основу біліпідного шару клітинних мембран завдяки своїй амфіфільності.

6. Яка властивість жирів визначає їх теплоізоляційну функцію у китів, тюленів, пінгвінів?
И висока теплопровідність
І низька теплопровідність
Ї висока теплоємність
Й амфіфільність

Правильна відповідь: І низька теплопровідність.
Підшкірний шар жиру має погану теплопровідність, що дозволяє утримувати тепло тіла тварини в холодному середовищі.

7. У ведмедів, бабаків під час сплячки водоутворюючу функцію здійснюють…
А тригліцериди
Б фосфоліпіди
В воски
Г стеролові ліпіди

Правильна відповідь: А тригліцериди.
При окисненні нейтральних жирів (тригліцеридів) вивільняється метаболічна вода (1,1 г води на 1 г жиру), яка забезпечує потреби організму під час сплячки.

8. Яка кількість енергії вивільняється при окисненні 0,5 кг жиру в разі реалізації енергетичної функції в організмі їжака європейського?
Н 19 450кДж
О 8 800кДж
П 19,45кДж
Р 88кДж

Правильна відповідь: Н 19 450кДж.
При повному розщепленні 1 г жиру виділяється 38,9 кДж енергії. Для 0,5 кг (500 г) жиру кількість енергії становить: 500 г × 38,9 кДж/г = 19 450 кДж.

КЛЮЧОВЕ СЛОВО: БАКТРІАН (Верблюд двогорбий)

Основна відмінність бактріана від дромадера полягає в кількості горбів: бактріан — це двогорбий верблюд, у горбах якого запасається жир як резерв енергії та метаболічної води, а дромадер — одногорбий верблюд.