§ 5 Вуглеводи і ліпіди

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Поміркуй, чому тварини зазвичай накопичують запаси у вигляді молекул жирів, а рослини для цього використовують різні групи речовин, найчастіше — вуглеводи?

Тварини є рухливими організмами, тому для них критично важливо мати енергоефективні запаси з мінімальною вагою. Жири при розщепленні виділяють 38,9 кДж енергії на 1 г, що удвічі більше за енергетичну цінність вуглеводів, тому вони є компактнішим джерелом енергії. Рослини ведуть прикріплений спосіб життя, тому значна маса запасного крохмалю не обмежує їхню життєдіяльність, а вуглеводи легше синтезуються в процесі фотосинтезу та транспортуються по організму. Крім того, жири виконують для тварин додаткові функції теплоізоляції та є джерелом метаболічної води.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Яка з емпіричних формул відповідає сахарозі: а) (С6Н12О6)2; б) С12Н24О12; в) С12Н22О11; г) С12Н23О11? Скористайся малюнками 4.3 (с. 19) і 5.1.

Сахарозі відповідає емпірична формула в) С12Н22О11. Оскільки сахароза утворюється шляхом сполучення молекул глюкози (С6Н12О6) та фруктози (С6Н12О6) з виділенням однієї молекули води ($H_2O$), кількість атомів Гідрогену та Оксигену в сумарній формулі зменшується.

2. Чому більшість організмів не може використовувати її як джерело енергії? Чи є целюлоза джерелом енергії для людини?

Більшість організмів не можуть використовувати целюлозу як джерело енергії через відсутність ферментів, здатних розщеплювати зв’язки між залишками глюкози в її лінійних молекулах. Для людини целюлоза не є джерелом енергії, оскільки в нашому організмі відсутні необхідні травні ферменти для її перетравлення.

ПЕРЕГЛЯНЬ В E-ДОДАТКУ ВІДЕО ТА ОПРАЦЮЙ ЙОГО (ЗАВДАННЯ 5.1)

Проаналізуй, на скільки складно було зрозуміти інформацію про будову і функції вуглеводів.

Інформація з англомовного відео сприймається досить легко, оскільки в ньому чітко розкрито базові поняття тему «Вуглеводи». У відео пояснюється співвідношення хімічних елементів C, H та O (1:2:1), класифікація на моносахариди, дисахариди та полісахариди, а також наведені приклади їхніх структурних і запасаючих функцій (наприклад, крохмаль, глікоген, целюлоза, хітин та пептидоглікан). Завдяки наочним анімаціям хімічних зв’язків та знанню термінології з теми матеріал є повністю зрозумілим.

ОБ’ЄДНАЙТЕСЯ В ГРУПИ І ПРОВЕДІТЬ ЛАБОРАТОРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВУГЛЕВОДІВ І ЛІПІДІВ (ВИКОНАЙТЕ В E-ДОДАТКУ ЗАВДАННЯ 5.2)

Лабораторне дослідження: Виявлення та дослідження властивостей вуглеводів і ліпідів

І. Виявлення вуглеводів та визначення їх властивостей

1. Визначення речовин у склянках:

• На смак: Цукрова пудра має виражений солодкий смак, а крохмаль — безсмачний.
• На дотик: Цукрова пудра зазвичай є кристалічною або дрібнодисперсною та поскрипує між пальцями, тоді як крохмаль виглядає як дуже ніжний, гладкий та суховатий порошок.
• За розчинністю у воді: Цукрова пудра повністю та швидко розчиняється у воді, утворюючи прозорий розчин. Крохмаль у холодній воді не розчиняється, а утворює суспензію, яка згодом осідає на дно.
• За допомогою реакції з розчином Йоду: При додаванні краплі спиртового розчину йоду до склянки з крохмалем спостерігається темно-синє забарвлення. У склянці з цукровою пудрою колір йоду не змінюється (залишається жовто-бурим).

2. Порівняння властивостей сахарози та крохмалю та їхній зв’язок із будовою:
Сахароза (дисахарид) добре розчиняється у воді та має солодкий смак. Крохмаль (полісахарид) складається з багатьох тисяч залишків глюкози, утворюючи великі макромолекули, тому він є гідрофобним (не розчиняється у холодній воді) та позбавлений солодкого смаку.

3. Виявлення крохмалю у хлібі та картоплі:
При нанесенні краплі йоду на зріз картоплі та шматочок білого хліба з’являється яскраво-синє (або темно-фіолетове) забарвлення. Це свідчить про наявність крохмалю в цих продуктах, оскільки він утворює якісну кольорову реакцію з йодом.

ІІ. Дослідження властивостей ліпідів

1. Розчавлювання насіння соняшника або горіхів на папері:
На папері утворюється жирна жирна пляма, яка не висихає з часом та робить папір напівпрозорим. Це свідчить про наявність рослинних жирів (тригліцеридів) у насінні.

2. Дослідження розчинності олії (ліпідів):

• Пробірка 1 (олія + вода): Вміст не змішується; олія збирається зверху у вигляді окремого шару, оскільки жири є гідрофобними сполуками та легшими за воду.
• Пробірка 2 (олія + спирт): Олія розчиняється частково або утворює емульсію при струшуванні, оскільки спирт є слабким органічним розчинником.
• Пробірка 3 (олія + ацетон / засіб для миття посуду): З ацетоном олія повністю розчиняється, оскільки ліпіди добре розчиняються в органічних розчинниках. З засобом для миття посуду відбувається емульгація — олія розбивається на дрібні крапельки й змішується з водою.
• Властивості ліпідів: Дослід показує гідрофобність жирів (нерозчинність у воді) та їхню здатність розчинятися в органічних розчинниках або емульгувати під дією поверхнево-активних речовин.

ІІІ. Висновки за результатами дослідження

У ході роботи було встановлено, що вуглеводи за будовою поділяються на прості цукри (сахароза, добре розчинні, солодкі) та складні полісахариди (крохмаль, нерозчинні у воді, дають синє забарвлення з йодом). За допомогою якісної реакції з йодом було підтверджено наявність крохмалю в картоплі та хлібі. Також з’ясовано, що ліпіди (жири) є гідрофобними речовинами, які не розчиняються у воді, але розчиняються в органічних розчинниках (ацетоні) або емульгують під дією мийних засобів.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Розглянь зображення молекул рибози і дезоксирибози на мал. 5.2. У чому відмінність між ними? Поясни, чому дезоксирибоза має таку назву.

Відмінність між молекулами полягає в тому, що у дезоксирибози біля другого атома Карбону замість гідроксильної групи (-OH) міститься лише атом Гідрогену (-H). Дезоксирибоза має таку назву, оскільки префікс «дез-» вказує на відсутність, а «окси-» — на Оксиген, що буквально означає «рибоза без Оксигену».

2. Розглянь зображення дисахаридів на мал. 5.1 і 5.3. Порівняй будову молекул. У яких продуктах містяться ці дисахариди?

Сахароза складається із залишків глюкози та фруктози, мальтоза утворена двома залишками глюкози, а лактоза містить залишки галактози та глюкози. Сахароза міститься у цукрових буряках, цукровій тростині та фруктах; мальтоза (солодовий цукор) міститься у проростаючому насінні злаків; лактоза (молочний цукор) міститься у молоці ссавців.

3. Які з полісахаридів є резервними, а які — структурними? Поясни, як їх функції пов’язані з будовою молекули.

До резервних полісахаридів належать крохмаль і глікоген, а до структурних — целюлоза та хітин. Резервні полісахариди мають розгалужену будову молекул, що забезпечує їхнє швидке розщеплення з різних кінців для оперативного отримання енергії. Структурні полісахариди мають лінійні молекули, які з’єднуються між собою водневими зв’язками, що надає клітинним стінкам рослин або екзоскелету членистоногих високої механічної міцності.

4. Порівняй будову і функції жирів і фосфоліпідів.

5. Чому сучасні креми для взуття мають воскову основу? Де в живій природі віск виконує таку ж функцію, як і крем для взуття?

Воскова основа забезпечує кремам для взуття водовідштовхувальні властивості, оскільки воски є гідрофобними та захищають поверхню від вологи та пересихання. У живій природі таку ж функцію віск виконує у складі кутикули на поверхні листків рослин для запобігання випаровуванню води, а також у тварин як захисне покриття шкіри та пір’я.

6. Які стероїди в організмі людини тобі відомі? Яке їхнє значення?

В організмі людини відомі такі стероїди, як холестерол, статеві гормони (тестостерон та естрогени), гормони кори наднирників (кортикостероїди) та вітамін D. Холестерол є важливим структурним компонентом клітинних мембран і слугує основою для синтезу інших стероїдних сполук. Тестостерон та естрогени регулюють розвиток статевих ознак і репродуктивну функцію. Кортикостероїди виконують регуляторну функцію, контролюючи обмін речовин і реакції на стрес. Вітамін D необхідний для мінералізації кісток та нормального засвоєння Кальцію.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

Я дізнався, що жири дають 38,9 кДж енергії, дезоксирибоза відрізняється від рибози відсутністю одного атома Оксигену, а целюлоза є лінійним полісахаридом.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…

Я став більш обізнаним щодо різниці між резервними та структурними полісахаридами і функцій ліпідів у клітинах.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?

Важко було запам’ятати формули та будову дисахаридів, але допомогло уважне роздивляння малюнків у підручнику.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?

Ці знання знадобляться мені на уроках хімії, контрольних з біології та для розуміння правильного харчування.