Сайт С. Ю. Вертьянова



жүктеу 3.08 Kb.

бет1/29
Дата09.09.2017
өлшемі3.08 Kb.
түріУчебник
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   29

Сайт С.Ю.Вертьянова:
www.vertyanov.ru

Свято Троицкая Сергиева Лавра
2012
Учебник для 10—11 классов
общеобразовательных учреждений
3е издание, 
дополненное
Под редакцией 
академика  РАН  Ю. П. Алтухова
С. Ю. Вертьянов
ÎÁÙÀß
ÁÈÎËÎÃÈß

Автор Вертьянов Сергей Юрьевич
 (еmail: sergijv@yandex.ru)
Под редакцией академика РАН Алтухова Юрия Петровича
ISBN 5903102018
УДК 373.167.1:57
ББК 28.0я72
О28
Общая  биология: Учебник для 10—11 кл. общеобразователь 
ных учреждений. С.
 
Ю.
 
Вертьянов, под ред. Ю.
 
П.
 
Алтухова.  
М.: СвятоТроицкая Сергиева Лавра,
 
2012.
 

 
352
 
c.:
 
ил.
 

 
ISBN
 
5903102018.
УДК 373.167.1:57
ББК 28.0я72
О28
Учебник разработан в соответствии с современными образовательны
ми стандартами и школьными программами, структурно соответствует 
действующим учебникам и содержит весь необходимый материал для 
успешной сдачи экзаменов. Наряду с общепринятым материалом из
лагаются самые последние научные данные, дан православный анализ 
ряда вопросов. Рассмотрены оба существующих в современной науке 
варианта происхождения жизни: в процессе эволюции и в результате 
сотворения.
Научные редакторы:
раздел I — к.б.н.  В. М. Глазер,  к.б.н.  Н. А. Лунина
разделы II и III — к.б.н.  В. М. Глазер,  д.б.н.  А. С. Карягина, 
к.б.н.  Н. А. Лунина
раздел IV — д.б.н.  Е. В. Балановская,  к.г.м.н.  А. В. Лаломов 
раздел V — чл.корр. РАЕН  А. Ю. Евдокимов,  к.б.н. М. С. Буренков,  
к.б.н. Е. Б. Родендорф
разделы I—V — преподаватели Центра непрерывного образования 
им. Серафима Саровского В. Б. Слепов, общеобразовательной 
школы ¹ 262 г. Москвы к.б.н. С. Д. Дикарев
©
 
СвятоТроицкая Сергиева Лавра, 2012
© С. Ю. Вертьянов, текст, илл., дизайн, 2012

Глубокоуважаемые читатели!
Перед вами — первый учебник биологии, не стесненный материали
стическими рамками. Мы возвращаемся к Богу, на протяжении столетия 
вычеркнутому из нашей жизни. 
Минувший атеистический век крайне пагубно отразился на развитии 
биологии, ряда естественных наук и самого человека. В угоду вседовлею
щему материализму положения гипотезы эволюции возводились в догматы, 
противоречащие научным фактам. Господа Бога заменил в умах поколе
ний «всемогущий» естественный отбор. Ответственность за эту подмену 
в значительной степени лежит и на ученых. Ведь одна из обязанностей 
науки — свидетельствовать о правде; ответственность ученого выше, чем 
врача: последствия его деяний могут затрагивать судьбы миллионов. 
За последние 10 лет мои представления о мире и человеке претерпели 
коренные изменения и привели к твердому убеждению в том, что наш 
мир — результат высшего творческого замысла. Сложность, комплекс
ность саморегуляция в мире живого таковы, что неизбежно приходишь 
к заключению о наличии Плана — и следовательно, места для случай
ности не остается. 
Я пришел к выводу о существовании Творца еще и потому, что труды 
моих сотрудников и мои собственные работы показали, что не только про
исхождение человека, но даже и происхождение обычных биологических 
видов не может иметь случайный характер. Каждый вид строго хранит 
свою уникальность. Его основные признаки связаны не с полиморфизмом 
как мелкой разменной монетой, которой вид расплачивается за адаптацию 
к среде, — наиболее жизненно важные свойства вида определяет моно
морфная часть генома, которая лежит в основе видовой уникальности: 
случайные изменения в этих генах летальны. А значит, окружающий 
мир не может быть результатом естественного отбора.
Тщательное исследование Священного Писания дает все необходимые 
предпосылки для твердой веры. Таким образом, вера и объективное 
научное знание не противоречат друг другу  — они говорят об одном и 
дополняют друг друга. Мы надеемся, что после длительного отступления 
от веры в жизни общества вновь возобладает мировоззрение, основанное 
на христианстве, определявшем формирование европейской культуры на 
протяжении двух тысячелетий. 
Желаю вам успешного освоения предмета!
Заслуженный профессор Московского государственного 
университета им. М. В. Ломоносова, лауреат Государственной 
премии РФ, академик  Ю. П. Алтухов
С. Ю. Вертьянов, текст, илл., дизайн, 2012

4
Биология — наука о жизни. Она изучает проявления жизнедеятель
ности всех живых организмов, строение и функции живых существ и их 
сообществ. Термин биология (<греч. bios жизнь + logos учение) предложил 
в 1802 г. выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк 
для обозначения науки о жизни, по выражению ученого, как «особом тво
рении Божием». 
В настоящее время обнаружено и описано более 2 млн биологических 
видов. Среди них более 1 млн видов животных, 0,5 млн видов растений, 
сотни тысяч грибов, более 3 тыс. видов бактерий. В  задачу общей биологии 
входит изучение явлений и процессов, наиболее общих для всего многооб
разия живых организмов. 
Основные признаки живого. В современной науке принято рассматривать 
жизнь как совокупность живых систем, обладающих следующими отличными 
от неживой материи свойствами:
1. Определенный химический состав. Живые организмы и неживая ма
терия состоят из одних и тех же химических элементов, но в состав живых 
систем они входят в характерных пропорциях. Живые существа на 97 % 
состоят всего из четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода. 
Сочетание этих элементов дает колоссальное разнообразие соединений — ну
клеиновых кислот, белков, липидов и др. Эти соединения выполняют слож
нейшие функции и не образуются в неживой природе.
2. Наличие обмена веществ. Все живые существа способны производить 
обмен веществ — поглощать из окружающей среды необходимые для питания 
соединения и выделять продукты жизнедеятельности. Непрерывное обновле
ние компонентов, составляющих живые организмы, позволяет организмам 
существовать намного дольше своих отдельных структур.
3.  Функциональность. Любая часть организма — клетка, ткань или ор
ган — выполняет определенное назначение в его жизнедеятельности. Клетка име
ет функциональные составные части, называемые органеллами (органоидами).
4. Раздражимость — способность организмов реагировать на внешние воз
действия путем преобразования информации, поступающей из внешней среды.
5. Ñамовоспроизводимость. Способность к размножению является одним 
из основных критериев жизни. При размножении животные и растения 
воспроизводятся: у кошек рождаются котята, деление амебы порождает амеб, 
из семени ржи вырастает рожь.
6.  Приспособленность к среде обитания. Образ жизни и внутреннее 
строение существ, как правило, соответствуют условиям среды.
7.  Ñпособность к адаптации. Благодаря особому свойству — изменчиво
сти — организмы приспосабливаются к широкому диапазону внешних условий.
Уровни организаöии жизни. Различают несколько последовательных 
уровней организации живой природы.
1. Молекулярный (глава 1). Жизнедеятельность любого организма основана 
на функционировании составляющих его молекул. На этом уровне начинается 
обмен веществ и энергии и передача наследственной информации.
2. Êлеточный (главы 2—3). Клетка — элементарная единица живого, она 
обладает всеми характерными признаками живых систем.
3. Òканевой. В многоклеточных организмах группы однофункциональных 
клеток объединены в ткани (например, покровные, костные, мышечные).
Введение
ÂÂÅÄÅÍÈÅ

5
Введение
4. Органный. Каждый орган состоит, как правило, из нескольких разно 
функциональных тканей.
5.  Организменный (главы 4—8). Специализированные для выполнения 
различных функций органы и ткани объединены в целостную систему 
организма.
6.  Популяционновидовой (главы 9—13). Организмы, имеющие сходные 
в основных чертах морфологические и биологические признаки, составляют 
более сложный надорганизменный уровень организации жизни — вид. Особи 
одного вида, объединенные территориально, представляют собой общность, 
называемую популяцией.
7.  Ýкосистемный (глава 14). Популяции разных видов, населяющие 
определенную территорию, тесно взаимодействуют между собой. В сово 
купности с окружающей неживой природой они составляют экосистему.
8.  Биосферный (глава 15) — самый сложный общепланетарный уровень 
организации жизни, объединяющий все экосистемы. На этом уровне 
происходит круговорот веществ и превращение энергии, тесно связанные с 
жизнедеятельностью всех организмов планеты.
Иерархичность живой природы. Наличие уровней организации позволяет 
выделить в живых системах соподчиненность (иерархию). Биохимические 
процессы (молекулярный уровень) обеспечивают жизнедеятельность клеток. 
Клетки организованы в ткани. Каждая ткань выполняет свою задачу в це
лостной системе организма. Жизнеспособность отдельных особей обеспечивает 
благополучие вида, занимающего свое место в экосистемах планеты.
На каждом последующем уровне происходит усложнение биосистем 
и появление у них новых качеств. В курсе общей биологии мы изучим 
закономерности, характерные для всех уровней организации жизни.
Ìетоды иссëедования в биоëогии. Для изучения живой природы биологи 
используют следующие основные методы: 
1.  Наблþдение позволяет выявить и описать биологические объекты и 
явления.
2. Ñравнение выявляет сходства и различия в строении и функционировании 
организмов и их частей. На принципах сравнения построена систематизация 
живых существ.
3.  Ýкспериментальный метод позволяет целенаправленно создавать 
условия, в которых свойства объекта исследования выявляются в интересующем 
аспекте. Эксперимент дает возможность эффективно вскрывать сущность 
биологических явлений.
4. Моделирование позволяет предсказать поведение биологических систем 
в тех или иных условиях.
Важность биоëогических знаний. Изучать окружающий мир важно по
тому, что он во всех проявлениях — в движении, звуке, шуме ветра, всплеске 
волн, в солнечных бликах на утренней росе и крике перелетных птиц — есть 
творение Божие. Жизнь — это и радость бытия, и прекрасные чувства, и 
творческие порывы, и стремление к свету истины. Все это невозможно без 
Бога. Жизнь — это гораздо больше, чем вещество, чем материя, это — явле
ние духовного мира. В контексте Сотворения удивительный мир животных 
и растений перестает казаться случайным порождением неживой материи, 
возводя человеческий разум к познанию Творца. 
Изучение живых организмов и их взаимосвязей помогает решить множе 
ство прикладных задач: выведение новых сортов растений и пород животных, 
предупреждение и лечение различных заболеваний, а также сохранение и 
восстановление красоты природы.

6

7
Глава 1. Химические основы жизни
Ãëàâà 1. ÕÈÌÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÍÎÂÛ ÆÈÇÍÈ
Организмы животных и растений получают все необходи
мые элементы из окружающей природы. В клетках содержится 
около 90 химических элементов, 24 из них имеют известное 
ученым предназначение. Выполняют ли остальные элементы 
какуюлибо функцию или просто попадают в организмы вместе 
с пищей и воздухом, пока не установлено. В зависимости от 
содержания в организмах элементы делят на три группы.
В   п е р в у ю   г р у п п у  входят О (65—70 %), C (15—18 %),  
Н (8—10 %) и N (1,5—3 %). Эти элементы составляют около 
97 % массы клетки, поэтому их называют макроэлементами
В т о р у ю   г р у п п у  составляют Р, S, Cl и металлы: 
К, Са, Mg, Na и Fe. На их долю приходится около 3 % вещества 
клетки: Mg входит в состав хлорофилла, от содержания Ca за
висит свертываемость крови, Ca и P участвуют в формировании 
костной ткани, Fe является необходимой составляющей гемогло
бина — белка, участвующего в переносе кислорода к тканям, Na, K 
и Cl обеспечивают транспорт веществ через клеточную мембрану. 
Основной вклад в построение молекул жизненно важных 
соединений вносят макроэлементы вместе с S и P, поэтому их 
называют биогенными, или биоэлементами. Макроэлементы вме
сте с S входят в состав белков, а вместе с P — в состав нуклеи
новых кислот; О, Н, С образуют липиды (с S и P) и углеводы.
Т р е т ь я   г р у п п а   объединяет остальные элементы. 
Их не более 0,1 % вещества клетки, однако это не значит, что 
без них организм может легко обойтись. Например, I (0,0001 %) 
входит в состав гормона щитовидной железы тироксина, регули
рующего рост и интенсивность обмена веществ, Zn (0,003 %) — в 
состав более чем ста различных ферментов. Содержание Cu в 
организмах животных — не более 0,0002 %, но недостаток меди 
в почве и, как следствие, в растениях приводит к массовым 
заболеваниям сельскохозяйственных животных. Соединения 
бора необходимы для нормального развития растений, а селен 

8
входит в состав фермента глютатионпероксидазы, предохраняю
щего клетки от разрушения. Элементы третьей группы подраз
деляют на микро  (10
12
—10
3
 %)  и  ультрамикроэлементы  (не 
более 10
12
 %). К последним относят Ag, Au, Hg, Be, U, As и 
др. Биологическая роль многих из них не выявлена.
Живые существа обладают способностью избирательно на
капливать в себе вещества, поглощаемые из окружающей среды. 
Так, кислорода в почве содержится 49 %, а в растениях — 70 %; 
кремния, наоборот, в почве — 33 %, а в растениях — всего 
0,15 %. В почве и водоемах очень мало ионов К и много ионов 
Na, в клетке же, наоборот, много ионов К и мало ионов Na. 
Пока клетка жива, она стойко поддерживает свой химический 
состав, отличный от состава окружающей среды.
Все химические соединения образуют два больших класса: 
неорганические и органические. Органические соединения со
держат углерод, его наличие является их отличительным при
знаком. Из всего многообразия органических соединений особое 
биологическое значение имеют нуклеиновые кислоты, белки, 
углеводы и липиды (жиры). В состав типичной животной клет
ки эти вещества входят в следующих примерных соотношениях:
Глава 1. Химические основы жизни
§ 1. Íåîðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà
Вода — самое распространенное вещество в живых существах. 
В многоклеточных организмах вода составляет до 80 % массы. 
У человека содержание воды в различных органах колеблется от 
10 % (в клетках эмали зубов) до 85 % (в клетках головного мозга).
Молекула воды полярна (диполь). Центры ее положительно
го (у атомов водорода) и отрицательного (у кислорода) зарядов 
разнесены. Атом кислорода молекулы воды притягивается к 
атому водорода другой молекулы с образованием так называемой 
водородной связи. Ее прочность в 5—10 раз меньше прочности 
ковалентных связей, которыми соединены водород и кислород 
внутри молекулы. Каждая молекула воды способна связаться с 
несколькими другими. В результате формируется сложная сеть 
связанных молекул. Водородные связи не позволяют молекулам 
воды независимо двигаться, поэтому 
вода при обычных на Земле давлени
Образование водородной связи 
между молекулами воды
+
+
+
+


Н
Н
Н
Н
О
О
РНК    1,1—6  %      
липиды  2—5 % 
ДНК  0,25—1 %
белки  15—18  %  
полисахариды  2 % 

9
ях и температурах от 0 °С до 
100 °С — жидкость, а не газ, как 
аналогичные соединения Н
2
S и 
NH
3
. Значительное сцепление 
молекул воды между собой и с 
молекулами других веществ по
зволяет воде легко перемещаться 
вверх по сосудам растений и пе
реносить питательные вещества.
При нагревании воды мно
го энергии расходуется на раз
рушение водородных связей, и 
поэтому температура повышается медленно, следовательно, вода 
обладает высокой теплоемкостью и выполняет функциþ терморегу
лятора. При резких изменениях внешней температуры колебания 
температуры внутри клеток оказываются менее существенными. 
Другое стабилизирующее свойство воды связано с высоким 
значением теплоты ее испарения и конденсации. При падении 
температуры воздуха пары воды конденсируются, выделяя теп
ло, предохраняющее растения от переохлаждения. В жаркую 
погоду на испарение воды с поверхности растений уходит много 
тепла, что защищает растения от перегрева. Вода обладает и 
высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распре
деление температуры в тканях. А зимой остывшая ниже +4 °С 
вода становится более легкой и не опускается на дно, а под
нимается к поверхности, защищая водоемы от промерзания.
Благодаря сильной полярности молекул вода способна рас
творять огромное количество неорганических и органических 
веществ. В нерастворенном виде многие жизненно важные 
соединения не проникают через клеточную мембрану. Как хо
роший растворитель вода обеспечивает поступление в клетку 
необходимых веществ, удаление из нее продуктов жизнедеятель
ности, а также передвижение веществ в организме в составе 
межклеточной жидкости, крови, лимфы и соков у растений. 
Молекулы воды посредством электростатического воздей
ствия расщепляют молекулы различных соединений на катио
ны и анионы (с разрывом ковалентной связи), которые затем 
быстро вступают в химические реакции. Поэтому большинство 
биохимических превращений в организмах происходит именно 
в водной среде. В результате взаимодействия молекул белков 
и углеводов с молекулами воды при участии ферментов проис
ходит гидролиз — расщепление этих сложных макромолекул на 
более простые соединения. 
§ 1.  Неорганические  вещества
Водородные связи в воде 
формируют сложную сеть
Н
О
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
О
О
О
О
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .

10
Глава 1. Химические основы жизни
Хорошо растворимы в воде соли, кислоты, щелочи, а так
же органические соединения — сахара, аминокислоты, спирты. 
Эти вещества называют гидрофильными (<греч. phileo люблю). 
Практически не растворимы в воде воска и жиры. Такие соеди
нения называют гидрофобными (<греч. phobos страх). Молекулы 
гидрофильных веществ, как правило, полярны; они способны 
интенсивно взаимодействовать с молекулами воды, то есть рас
творяться. Молекулы гидрофобных соединений слабо взаимодей
ствуют с молекулами воды и не растворяются. 
Удивительная приспособленность воды к жизнедеятельности 
всех организмов одним ученым позволяет предположить само
произвольное появление жизни в водах первобытного океана, 
других приводит к мысли о сотворенности мира.
Соëи. Большая часть неорганических веществ находится в 
клетке в виде солей. Они образованы катионами К
+
, Na
+
, Mg
+

Са
 
+ и анионами соляной, серной, фосфорной и угольной кислот. 
Катионы К
+
, Na
+
, Ca
 +
 обеспечивают раздражимость клетки. 
Различное их количество на внешней и внутренней стороне мем
браны создает разность потенциалов, позволяющую передавать 
возбуждение по нерву и мышце. Содержание К
 +
 в  мышечных 
клетках в 30 раз выше, чем в крови; Na
 +
 участвует в транспорте 
глюкозы, других сахаров, аминокислот; Ca
 +
 и  Mg
 +
 активируют 
ряд ферментов. Анионы угольной и фосфорной кислот обуслов
ливают буферность клетки — свойство поддерживать необходи
мую для нормальной жизнедеятельности слабощелочную среду.
Некоторые нерастворимые в воде соли входят в состав ор
ганизмов в твердом виде. Прочность костной ткани придает 
содержащийся в ее межклеточном веществе фосфат кальция, а 
крепкие раковины моллюсков состоят из карбоната кальция.
1. Назовите характерный признак органических соединений. 
2. Опишите биологически важные свойства воды.
3. Расскажите о гидрофобных и гидрофильных соединениях.
4. Какова роль солей в жизнедеятельности клеток?
§ 2. Óãëåâîäû è ëèïèäû
Угëеводы — органические соединения с общей химической 
формулой С
n
(H
2
О)
m
. Водород и кислород в их состав входят в 
той же пропорции, что и в состав воды, поэтому их и назвали 
углеводами. В растительных клетках доля углеводов может 
составлять до 2/3 сухой массы, а в животных — значитель
но меньше. В организмах они выполняют энергетическуþ, 
запасаþщуþ и строительнуþ функции. Углеводы подразде

11
ляют на моносахариды (простые саха
ра) и полисахариды (сложные сахара). 
М о н о с а х а р и д ы  —  бесц
ветные сладкие вещества, хорошо раство
римые в воде. Их химическая формула 
С
n

2
О)
n
, n=3÷9. Моносахариды c n≥4 
могут образовывать циклические формы, 
которые в водном растворе находятся в 
равновесии с линейными формами.
Наиболее важная из пентоз (n
=
5), 
рибоза, входит в состав рибонуклеино
вой кислоты (РНК), а дезоксирибоза — в 
состав дезоксирибонуклеиновой кислоты 
(ДНК). Огромное значение в энергети
ческом обеспечении организмов имеют 
гексозы (n
=
6): глюкоза, фруктоза и га
лактоза. Легко расщепляясь на простые 
соединения вплоть до воды и углекислого газа, глюкоза являет
ся универсальным источником энергии.  Глюкоза — главное  пита
тельное вещество клеток мозга. Ее содержание в крови — около 
0,12 %. Снижение этого количества вдвое приводит к смерти 
через несколько минут. 
Фруктоза входит в состав дисахарида сахарозы; галакто
за — в состав дисахарида лактозы, содержащегося в молоке и 
некоторых полисахаридах (например, в агаре). 
П о л и с а х а р и д ы образуются путем соединения моно
сахаридов в линейные или разветвленные полимеры (до 5×10
5
 
молекул) так называемой гликозидной связью. В пищеваритель
ном тракте сложные сахара расщепляются на простые. 
Самыми простыми полисахаридами являются дисахариды
Наиболее известна сахароза — всем знакомый тростниковый или 
свекловичный пищевой сахар. В ее состав входят остатки (без 
атома водорода) двух простых сахаров — глюкозы и фруктозы 
(см. рис. на с. 20). Сахароза является транспортной формой угле
водов в растениях: в виде сахарозы углеводы, образовавшиеся 
§ 2. Углеводы и липиды
Рибоза (n=5)
С
С
С
С
О
ОН
Н
ОН
ОН
Н
Н
Н
СН
2
НО
1
2
3
4
5
ОН
Дезоксирибоза (n
=
5)
С
С
С
С
О
Н
ОН
Н
Н
Н
Н
СН
2
НО
1
2
3
4
5
  
  
  
  
Глюкоза. Линейная форма и два циклических изомера
СНО
НСОН
НОСН
НСОН
НСОН
СН
2
ОН
1
2
3
4
5
6
α
глюкоза
СН
2
Н
Н
Н
Н
ОН
ОН
Н
ОН
НО
О
НО
β
глюкоза
НО
Н
ОН
Н
Н
Н
Н
ОН
О
ОН
1
2
3
4
5
6
СН
2
НО
1
2
3
4
5
6

12
в листьях при фотосинтезе, перемещаются в корни и клубни, 
где запасаются в виде крахмала. 
Лактоза (молочный сахар) — главный источник энергии для 
детенышей млекопитающих. В молоке — около 5% лактозы. 
За расщепление лактозы на простые сахара отвечает фермент 
лактаза. В норме у взрослых людей этот фермент не синтези
руется. По причине нарушения в гене, отвечающем за синтез 
лактазы, синтез этого фермента не прекращается в организмах 
большинства европейских народов. Так, более 90 % взрослых 
шведов и датчан способны усваивать молоко, но среди корен
ного населения Сибири и Дальнего востока 60—80 % людей не 
могут переваривать молоко.
Другой  дисахарид — мальтоза (солодовый  сахар) — образуется  из 
крахмала при прорастании семян под действием ферментовамилаз 
и служит основным источником энергии для проростка. 
С увеличением числа полимерных звеньев растворимость 
полисахаридов ухудшается, сладкий вкус пропадает. Самыми 
важными полисахаридами, составленными из молекул глюкозы, 
являются гликоген, крахмал и целлюлоза. Гликоген — ветвистый 
полимер  αглюкозы — содержится в основном в клетках пече
ни. При нормальном питании содержание гликогена в печени 
человека может достигать 500 г, в скелетных мышцах — до 
200 г, в сердечной мышце и мозге — до 90—100 г. Основная 
его  функция — запасаþщая. В периоды большой физической 
или нервной нагрузки происходит интенсивное расщепление 
гликогена до глюкозы, быстро потребляемой мышечными или 
нервными клетками.
Полисахарид  крахмал  в клетках растений, гликоген в 
клетках животных и грибов являются источниками глюкозы и 
поэтому выполняют функцию основных запасаþщих веществ
Содержание крахмала в клубнях картофеля и семенах — до 
90 % сухой массы. При расходовании энергии организмами 
молекулы глюкозы отщепляются от молекул крахмала, а при 
избытке глюкозы — присоединяются. Длина полимерных цепей 
резервных полисахаридов все время меняется. 
Глава 1. Химические основы жизни
Гликоген 
Целлюлоза 
Крахмал 
Расположение мономерных звеньев глюкозы в различных полисахаридах 

13
§ 2. Углеводы и липиды
Линейная форма крахмала (амилоза) образует спирали и 
содержит сотни остатков αглюкозы, разветвленная (амилопек
тин) — имеет значительно больше остатков. Эти формы дают 
различную реакцию на раствор йода в йодистом калии (I
2
/KI): 
амилоза — темносинюю,  амилопектин — краснофиолетовую.
Целлþлоза (<лат. cellula клетка), или клетчатка, как крах
мал и гликоген, представляет собой полисахарид на основе 
глюкозы (до 10 тыс. остатков), но не α, а βформы. Клетчатка 
обладает высокой химической стойкостью и механической проч
ностью. Волокно целлюлозы превосходит по прочности стальную 
проволоку того же диаметра. Древесина — почти чистая целлю
лоза, из клетчатки построены стенки клеток растений. 
Организмы животных и человека не имеют ферментов, рас
щепляющих клетчатку, в их пищеварительных трактах эту функ
цию выполняют бактерии. У человека в сравнении с жвачными 
животными усваивается лишь незначительная часть клетчатки, 
она является для нас трудной пищей. Поэтому после кишечных 
отравлений, сопровождающихся вымыванием бактериальной сре
ды кишечника, не рекомендуется употреблять в пищу продукты, 
содержащие грубую клетчатку (например, ржаной хлеб). 
Более сложные полисахариды, как и целлюлоза в растени
ях, выполняют структурнуþ функциþ — придают  прочность  и 
эластичность сухожилиям и хрящам животных. Хитин (<греч. 
chiton одежда) составляет основу клеточных стенок грибов, 
внешнего скелета насекомых и ракообразных. 
Липиды — разнообразные по строению жироподобные ве
щества, почти нерастворимые в воде (гидрофобные), но хорошо 
растворимые в неполярных растворителях (хлороформе, метано
ле). Наиболее распространенные липиды: воски,  нейтральные 
жиры, фосфолипиды и стероиды
Воски — соединения (сложные эфиры) жирных кислот и спир
тов. Поверхность многих растений покрыта восковым налетом, 
защищающим от ультрафиолета и механических повреждений. 
Воск у растений регулирует также и водный баланс: сохраняет 
влагу и не пропускает внутрь лишнюю воду. Пчелы и шмели 
используют воск из своих восковых желез для постройки сот. 
У животных воск покрывает перья и шерсть, входит в состав 
мозга, желчных протоков печени, стенок лимфатических узлов.
Нейтральные жиры — соединения (сложные эфиры) глицери
на (трехатомного спирта) и трех молекул жирных кислот, каждая 
из которых имеет гидрофильную карбонильную группу и длин
ный гидрофобный углеводородный «хвост» (см. рис. на с. 14).  
К нейтральным жирам относится большинство животных и 
растительных жиров.
Содержание жиров в клетках обычно около 5—15 %, но в 
запасных тканях мелкодисперсная эмульсия жировых капель 

14
Глава 1. Химические основы жизни
может занимать до 90 % объема клетки. Основная функция жи
ров — энергетическая. При расщеплении нейтральных жиров до 
СО
2
 и Н
2
О выделяется вдвое больше энергии (около 40 кДж/г), 
чем при расщеплении углеводов. Жиры могут обеспечивать 
организм человека энергией в среднем около нескольких не
дель, а запаса гликогена хватает не более чем на сутки. Однако 
энергию, запасенную в углеводах, организм способен пустить по 
назначению быстрее: она является оперативным запасом. 
При расщеплении 1 кг жира образуется более литра воды. 
Благодаря запасам жира в горбах верблюды могут не пить 
10—12 дней, а медведи, ежи, сурки во время зимней спячки 
обходятся без воды несколько месяцев. У растений (подсолнеч
ника, грецкого ореха) жиры сосредоточены в семенах. Они не
обходимы проростку в качестве начального источника энергии.
Жиры плохо проводят тепло и поэтому используются орга
низмами для защиты от переохлаждения. Слой подкожного 
жира у китов, обитающих в северных морях, может достигать 
1 метра. Другая функция жиров — растворять  необходимые 
для жизнедеятельности гидрофобные органические вещества 
(витамины и пр.). 
Фосфолипиды образуþт клеточные мембраны, по строению 
они сходны с нейтральными жирами, только вместо одной из 
жирных кислот — остаток фосфорной кислоты. Их молекулы 
напоминают головастиков, «головки» гидрофильны, а «хво
сты» — гидрофобны. В водной среде молекулы липидов слипа
ются гидрофобными «хвостами» (такое расположение для них 
энергетически выгодно), образуя двойной липидный слой.
Ñтероиды выполняют в организмах регулируþщие функции. 
К ним относятся гормоны эстроген, 
прогестерон, тестостерон, кортикосте
рон, кортизон и др., витамин D, а 
также  холестерин — компонент  мем
бран клеток животных.
 
Клеточные мембраны образованы  
двойным слоем (бислоем) фосфолипидов 
Гидрофильные «головки»
Гидрофобные «хвосты»
Строение молекулы нейтрального жира
    H         O
H—C—O—C—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
3
        O        
H—C—O—C—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
3
         O
H—C—O—C—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
3
   H
=
=
=


Остаток 
глицерина
Три остатка жирной кислоты

15
1. Расскажите о свойствах и функциях простых сахаров.
2. В каких организмах запасающую энергетическую функцию 
выполняет гликоген, а в каких — крахмал?
3. Чем сходны пищевой сахар, древесина, панцирь членистоногих?
4. Почему организм запасает энергию в двух формах — в виде 
углеводов и жиров?
5. Каковы основные функции липидов?


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   29


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал