Почему энергоемкость жиров в 2 раза больше чем углеводов
Почему в жире запасается больше энергии, чем в углеводах?
Жиры являются источником энергии. При окислении 1г жира до углекислого газа и воды выделяется 38,9 кДж энергии (при окислении 1г глюкозы всего 17 кДж).
Жиры служат источником метаболической воды, из 1г жира образуется 1,1 г воды. Используя жировые запасы, верблюды и впадающие в спячку суслики могут обходиться без воды длительное время.
Жиры в основном откладываются в клетках жировой ткани. Эта ткань служит энергетическим депо организма, предохраняя его от потери тепла и выполняют защитную функцию.
Как известно, липиды представляют собой соединение глицерина и жирных кислот – триглицеридов. Каждая молекула триглицерида состоит из цепочки углеводорода и кислотного остатка. Поэтому жиры иначе называются триглицеридами. Глицерин представляет собой бесцветную и вязкую жидкость, у которой нет запаха. Он тяжелее воды, и потому легко смешивается с ней.
При их окислении в организме выделяется в два раза больше теплоты, чем при окислении таких же количеств белков и углеводов.
В отличие от углеводов и тем больше белков, жиры откладываются в больших количествах в депо (подкожная основа, сальник) и создают в организме большие запасы энергии. Нормальной комплекции взрослый человек имеет в своем организме 9-12 кг жира соответствует 251000-377000 кДж (60000-90000 ккал). Эта энергия расходуется во всех случаях недостаточного питания.
Молекулы жиров и углеводов построены из атомов углерода, водорода и кислорода, но окисляться могут только атомы углерода и водорода. Поэтому чем меньше кислорода (и, соответственно, чем больше углерода и водорода) содержится в молекулах окисляемых веществ, тем больше энергии высвобождается в результате окисления.
В молекулах жиров содержание кислорода намного меньше, чем в молекулах углеводов. Например, в молекуле жира тристеарата С3Н5(С17Н35СОО)3 на 6 атомов кислорода приходится 57 атомов углерода и 110 атомов водорода, а в молекуле глюкозы С6Н12О6 на те же 6 атомов кислорода – лишь 6 атомов углерода и 12 атомов водорода. Проще говоря, углеводы изначально более окислены, чем жиры.
Общая формула жиров Структурная формула углеводов(глюкоза)
Почему энергоемкость жиров в 2 раза больше чем углеводов
Подробное решение параграф §10 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Теремов А.В., Петросова Р.А. Углубленный уровень 2017
Рассмотрите рис. 36. В чем сходство и отличие в строении молекул стеариновой кислоты, фосфолипида и жира?
Стеариновая кислота – представляет собой сложные эфиры глицерина и трёх остатков высших жирных кислот.
Фосфолипиды похожи на триглицериды, но один остаток высшей жирной кислоты замещён у них на фосфорную кислоту. За счёт этого гидрофильные свойства выражены сильнее, в связи с чем фосфолипиды способны образовывать в воде двухслойные структуры – билипидный слой.
Сходство заключается в том, что и жиры и фосфолипиды в своем составе имеют молекулы глицерина и остаток карбоновой кислоты. Отличия: у жиров 3 остатка карбоновой кислоты, а у фосфолипидов только один.
1. Определите по схеме строения молекул липидов (см. рис. 36), какая часть обладает гидрофильными, а какая гидрофобными свойствами.
Липиды не растворимые в воде и полярных растворителях, т.к. не имеют в своем составе полярных групп. При появлении полярных групп в молекуле жира, например в моно — и диглицеридах или фосфолипидах, они частично взаимодействуют с водой.
2. Объясните, почему жиры плохо растворяются в воде. Какая часть молекулы при растворении обращена к поверхности воды, а какая внутрь «жирной капли»?
Длинные радикалы кислот неполярны и обладают гидрофобными свойствами. Именно они и определяют многие свойства жиров, в частности их нерастворимость в воде. Карбоксильная группа кислоты полярна, поэтому обладает гидрофильными свойствами. Но она очень мала по сравнению с радикалом. В водном растворе гидрофильные части обращены к поверхности воды, а гидрофобные хвосты выступают над поверхностью.
3. В воде фосфолипиды формируют двухслойную структуру. Исходя из схемы строения фосфолипида, объясните, как образуется билипидный слой в воде. Зарисуйте схему.
Гидрофобные хвосты липидных молекул связываются друг с другом и образуют билипидный слой. Гидрофильные головки билипидного слоя соприкасаются с внешней или внутренней средой. Билипидная мембрана, а точнее ее глубокий гидрофобный слой, выполняет барьерную функцию, препятствуя проникновению воды и растворенных в ней веществ, а также крупных молекул и частиц.
4. В организме животных, обитающих в холодном климате, например рыб арктических морей, обычно содержится больше ненасыщенных жиров, чем у обитателей южных широт. Как это можно объяснить? С какими свойствами ненасыщенных жиров это связано? Какое значение для организма имеет содержание таких жиров?
Жиры с короткими и непредельными кислотными цепями имеют низкую температуру плавления. При комнатной температуре это жидкости (масла) либо мазеподобные вещества (жиры). И наоборот, жиры с длинными и насыщенными цепями высших карбоновых кислот при комнатной температуре становятся твердыми. Вот почему при гидрировании (насыщении кислотных цепей атомами водорода по двойным связям) жидкое арахисовое масло, например, становится мазеобразным, а подсолнечное масло превращается в твердый маргарин. По сравнению с обитателями южных широт в организме животных, обитающих в холодном климате (например, у рыб арктических морей), обычно содержится больше ненасыщенных триацилглицеролов. По этой причине тело их остается гибким и при низких температурах.
5. При окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж, а при окислении 1 г углеводов –17,6 кДж. Объясните, почему энергоёмкость жиров в 2 раза выше энергоемкости углеводов. Воспользуйтесь для этого химическими формулами триглицерида и глюкозы (см. рис. 35, 36).
В жирах атомы углерода более восстановленные, нежели в углеводах или белках (по — другому, в жирах больше атомов водорода приходится на один атом углерода). Поэтому окисление жиров более выгодно, чем окисление углеводов и белков.
6. Жиры и углеводы выполняют энергетическую функцию в организме и являются запасными питательными веществами. Почему животные и человек запасают жиры, а не углеводы? Почему растения запасают и жиры и углеводы?
Липиды являются главным источником образования метаболической воды, так как при окисление 1 г жира дает примерно 1,5 г воды. А при окислении 1г углевода всего 1 молекула воды. Метаболическая вода очень важна для некоторых обитателей пустынь, в частности для верблюдов, способных обходиться без воды в течение 10–12 суток: жир, запасенный в горбе, используется именно в этих целях. Необходимую для жизнедеятельности воду медведи, сурки и другие животные, впадающие в спячку, получают в результате окисления жира. Жиры – самые калорийные, поэтому когда важно быть хоть сколько — то активным, это обеспечивает минимальный вес. Набитые крахмалом птицы просто не смогли бы летать. Когда растению важен минимальный вес, оно тоже запасает жиры. Например, в семенах.
7. Внесите в таблицу «Химический состав клетки» (см. с. 41) сведения о липидах.