Углеводы. Липиды. Жиры. (9 класс)

Тест по теме: Углеводы. Липиды. Жиры. (9 класс)

Вариант 1

1.  Какой химический элемент входит в состав жизненно важных органических соединений клетки?

 1) фтор; 2) углерод; 3) медь; 4) калий.

2.  В качестве запасающего вещества гликоген активно накапливается в клетках:

 1) клубня картофеля; 2) бактерий туберкулёза;

3) печени собаки; 4) листьев элодеи.

3.  К неорганическим веществам клетки относят:

 1) витамины; 2) вода и минеральные соли;

3) углеводы и жиры; 4) нуклеиновые кислоты и вода.

4. Из перечисленных углеводов полисахаридом является:

1) лактоза; 2) сахароза; 3) фруктоза; 4) крахмал.

5. Человеку с лишним весом нужно ограничить потребление:

1. томатов; 2) картофеля; 3) яблок; 4) творога

6. Связи в первичной структуре молекулы белка называются:

1) водородными; 2) пептидными; 3) гидрофобными; 4) дисульфидными.

7.  Формулу какого вещества следует вписать на месте пропуска в схеме химической реакции: 6CO₂ + 6H₂O = … + 6O₂  ?

  1) глюкозы; 2) хлорофилла; 3) гемоглобина; 4) ДНК.

8. Липиды, как и глюкоза, выполняют в клетке функцию:

1)  строительную; 2)   информационную;

3)  каталитическую; 4)   энергетическую.

9. Какая структура белка имеет вид спирали:

1) первичная; 2) вторичная; 3) третичная; 4) четвертичная.

10. Основным источником энергии для новорождённых млекопитающих является:

1) глюкоза;     2) крахмал;         3) гликоген; 4) лактоза.

Тест по теме: Углеводы. Липиды. Жиры. (9 класс)

Вариант 2

1. Из перечисленных углеводов моносахаридом является:

1) хитин; 2) сахароза; 3) фруктоза; 4) крахмал.

2. Молекулы белков состоят из:

1) аминокислот; 2) моносахаридов;

3) воды и минеральных веществ; 4) глицерина и высших жирных кислот.

3. Запасным углеводом в клетках печени человека является:

1) целлюлоза; 2) гликоген; 3) крахмал; 4) глюкоза

4. Формулу какого вещества следует вписать на месте пропуска в схеме химической реакции: … + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂ ?

1) хлорофилла; 2) глюкозы; 3) углекислого газа; 4) кислорода.

5. Способность верблюдов хорошо переносить жажду объясняется тем, что:

1) заторможена работа их выделительной системы; 2) в ходе окисления резервного жира выделяется вода; 3) у них мощный теплоизолирующий слой, уменьшающий испарение; 4) они не потеют.

6. Для лечения тяжёлых форм сахарного диабета больным необходимо вводить:

1. гемоглобин; 2) инсулин; 3) антитела; 4) гликоген

7. Всё многообразие белков образуется за счёт различного сочетания в их молекулах:

1) 4 аминокислот; 2) 20 аминокислот;

3) 28 аминокислот; 4) 56 аминокислот.

8. Из предложенных ниже терминов выберите один, соответствующий по смыслу термину, стоящему впереди:

ПОЛИМЕР: 1) радикал; 2) мономер; 3) нуклеотид; 4) белок

9. Какая структура белка характерна для молекулы гемоглобина:

1) первичная; 2) вторичная; 3) третичная; 4) четвертичная.

10. Основным источником энергии в организме являются:

1)  витамины; 2)   ферменты; 3)  гормоны; 4)  углеводы.

Углеводы тесты с ответами (9 класс) по биологии

Сложность: знаток.Последний раз тест пройден 18 часов назад.

Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории, кандидатом биологических наук

Опыт работы учителем биологии — более 31 года.

1. Вопрос 1 из 10

   Наибольшую прочность имеет:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: Целлюлоза – это полисахарид, имеющий большую механическую прочность. Этот биополимер выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток.
   • Вы и еще 57% ответили правильно
   • 57% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Следующий вопросПодсказка 50/50Ответить

2. Вопрос 2 из 10

   Запасное питательное вещество растений:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: Запасным углеводом у растений является крахмал. Он откладывается в пластидах в виде зерен различной формы: эллиптической, шаровидной, многогранной, палочковидные.
   • Вы и еще 65% ответили правильно
   • 65% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

3. Вопрос 3 из 10

   В моносахаридах количество атомов углерода, водорода и кислорода находится в соотношении:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: Углеводы – это органические молекулы, которые содержат углерод, водород и кислород в мольном соотношении 1:2:1. Элементы в них объединяются в карбонильную и карбоксильную группы. Их общая формула (Ch3O) n.
   • Вы и еще 56% ответили правильно
   • 56% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

4. Вопрос 4 из 10

   Запасное питательное вещество в организмах животных:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: Гликоген – полисахарид, откладывающийся в виде гранул в цитоплазме клеток и расщепляющийся до глюкозы при недостатке ее в организме. Является главной формой запасания углеводов у животных.
   • Вы и еще 61% ответили правильно
   • 61% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

5. Вопрос 5 из 10

   Универсальный источник энергии:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов.
   • Вы и еще 76% ответили правильно
   • 76% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

6. Вопрос 6 из 10

   Клеточная стенка растений построена из:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: Основной компонент клеточной стенки растительных организмов — волокна углевода целлюлозы, благодаря которо клетка приобретает особую прочность и устойчивость.
   • Вы и еще 77% ответили правильно
   • 77% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

7. Вопрос 7 из 10

   Химическое название пищевого сахара:

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: Сахароза – дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов. В быту сахароза именуется сахаром, тростниковым сахаром или свекловичным сахаром.
   • Вы и еще 66% ответили правильно
   • 66% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

8. Вопрос 8 из 10

   Сколько атомов углерода в молекуле рибозы?

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: Рибоза — моносахарид из группы пентоз (молекулы этих моносахаридов содержат пять атомов углерода).
   • Вы ответили лучше 61% участников
   • 39% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

9. Вопрос 9 из 10

   Основной источник энергии у человека и животных?

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Пояснение: Гликоген является основным и главным источником энергии в организме человека и животных. При необходимости гликоген превращается в глюкозу для восполнения недостатка.
   • Вы ответили лучше 65% участников
   • 35% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

10. Вопрос 10 из 10

    Чем лактоза отличается от лактазы?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Лактоза или молочный сахар — углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах. Лактаза — фермент, который образуется в энтероцитах на поверхности слизистой оболочки тонкой кишки.
    • Вы и еще 62% ответили правильно
    • 62% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Подсказка 50/50Ответить

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

ТОП-5 тестовкоторые проходят вместе с этим

Тест «Углеводы» (9 класс) с ответами создан для учащихся, которым предстоит сдавать экзамен по биологии. Задания, которые представлены в тесте, помогают проверить и закрепить учебный материал по теме: «Состав, структура и функций углеводов, липидов (жиров)».

Тестовые задания по биологии включают в себя 10 вопросов с несколькими вариантами ответов, из которых необходимо выбрать один правильный. При ошибочных ответах тестирование можно повторить.

Тест по биологии «Углеводы» – это великолепная возможность быстро и эффективно подготовиться к итоговому экзамену по предмету, а также проверить, сколько времени потребуется для выполнения заданий.

Рейтинг теста

Средняя оценка: 3.5. Всего получено оценок: 1206.

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

Тест по теме «Углеводы. Липиды». УМК В.В.Пасечник

Просмотр содержимого документа
«Тест по теме «Углеводы. Липиды». УМК В.В.Пасечник»

Тест по теме «Углеводы. Липиды».

1 вариант

1.Какие из перечисленных веществ относятся к моносахаридам? 1. Крахмал 5. Сахароза

2. Гликоген 6. Мальтоза

3. Глюкоза 7. Лактоза

4. Дезоксирибоза 8. Целлюлоза

2 . Какие из перечисленных веществ относятся к полисахаридам?

1. Крахмал 5. Сахароза

2. Гликоген 6. Мальтоза

3. Глюкоза 7. Лактоза

4. Дезоксирибоза 8. Целлюлоза

3. Какие из перечисленных веществ относятся к дисахаридам?

1. Крахмал 5. Сахароза

2. Гликоген 6. Мальтоза

3. Глюкоза 7. Лактоза

4. Дезоксирибоза 8. Целлюлоза

4. Остатки какого моносахарида входят в состав макромолекулы ДНК?

1. Рибозы 3. Глюкозы

2. Дезоксирибозы 4. Фруктозы

5. Какие функции выполняют углеводы?

1. Структурную 3. Каталитическую

2. Энергетическую 4. Многие являются гормонами

5.Запасающую

6. При полном сгорании 1г вещества выделилось 38,9 кДж энергии. Какое вещество сгорело?

1. Углеводы 3. Жиры

2. Или углеводы, или липиды 4. Не углеводы, не липиды

7. Какие вещества образуют липиды?

1. Жиры 3. Воски

2. Фосфолипиды 4. Липиды

8. Какие функции образуют липиды?

1. Структурную 3. Теплоизолирующую

2. Энергетическую 4. Некоторые являются гормонами

5. Запасающую

9. К каким соединениям по отношению к воде относят липиды?

1. Гидрофильным 2. Гидрофобным

10. Какие полисахариды характерны для растительной клетки?

1. Целлюлоза 3. Гликоген

2. Крахмал 4. Хитин

11. Какие полисахариды характерны для животной клетки?

1. Целлюлоза 3. Гликоген

2. Крахмал 4. Хитин

12. В чем растворимы жиры?

1. В воде 3. Эфире

2. Ацетоне 4. Бензине

13. Сколько энергии освобождается при расщеплении 1г жира?

1. 17,6 кДж 2. 38,9 кДж

Ответы:

1-3,4

2-1,2,8

3-5,6,7

4-2

5-1,2,5

6-3

7-2

8-1,2,3,4,5

9-2

10-1,2

11-3,4

12-2

13-2

Тест по биологии для 9 класса «Строение органических веществ, входящие в состав клетки»

Тест по биологии для 9 класса

«Строение органических веществ, входящие в состав клетки»

По линии учебников Н.И.Сонина, В.Б.Захарова, С.Г. Мамонтова

Подготовила: учитель биологии

филиала МБОУ Мурзицкой СОШ – Кочетовская ООШ

с. Кочетовка Мокеева Светлана Николаевна

Тестовые задания с выбором одного правильного ответа

1. К органическим веществам клетки относят…

А) Белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты

Б) Минеральные соли, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты

В) Белки, липиды, углеводы, диполи воды

Г) Белки, липиды, углеводороды, нуклеиновые кислоты

2. Среди органических веществ в живых клетках больше всего …

А) Углеводов

Б) Липидов

В) Белков

Г) Нуклеиновых кислот

3. Хранят, переносят и передают наследственную информацию дочерним клеткам…

А) Углеводы

Б) Липиды

В) Белки

Г) Нуклеиновые кислоты

4. Общую формулу С _n (Н ₂О) _m имеют

А) Углеводы

Б) Липиды

В) Белки

Г) Нуклеиновые кислоты

5. Воск растений и животных, является производным …

А) Углеводов

Б) Липидов

В) Белков

Г) Нуклеиновых кислот

6. Мономером белков служат…

А) Глюкоза

Б) Нуклеотиды

В) Аминокислоты

Г) Жирные кислоты

7. Структуру нуклеиновых кислот в 1953 году установили …

А) И.И.Мечников и Дж. Уотсон

Б) Дж. Уотсон и Ф. Крик

В) Дж. Уотсон и К. Бэр

Г) И.И.Мечников и Ф. Крик

8. Примером моносахаридов служит…

А) Глюкоза

Б) Целлюлоза

В) Крахмал

Г) Сахароза

9. Липиды – это …

А) Растворимые в воде органические вещества

Б) Активные в воде неорганические вещества

В) Нерастворимые в воде органические вещества

Г) Растворимые в воде неорганические вещества

10. В живых организмах встречается только … разных аминокислот

А) 10

Б) 20

В) 30

Г) 40

11. Мономером нуклеиновых кислот служат…

А) Глюкоза

Б) Нуклеотиды

В) Аминокислоты

Г) Жирные кислоты

12. Мальтозу, лактозу, сахарозу относят к …

А) Полисахаридам

Б) Моносахаридам

В) Дисахаридам

Г) Сложным углеводам

13. Жиры и масла входят в группу …

А) Простых углеводов

Б) Нуклеотидов

В) Сложных углеводов

Г) Нейтральных жиров

14. Крахмал, гликоген, целлюлозу относят к …

А) Полисахаридам

Б) Моносахаридам

В) Дисахаридам

Г) Простым углеводам

15. Рибонуклеиновая кислота (РНК) бывает следующих видов …

А) Информационная, транспортная, фосфолипидная

Б) Информационная, фосфолипидная, рибосомальная

В) Транспортная, фосфолипидная, рибосомальная

Г) Информационная, транспортная, рибосомальная

Правильные ответы:

1-А

2-В

3-Г

4-А

5-Б

6-В

7-Б

8-А

9-В

10-Б

11-Б

12-В

13-Г

14-А

15-Г

Опубликованные материалы на сайте СМИ «Солнечный свет». Статья Тест по теме «Углеводы. Липиды». Автор: Горынина Елена Вячеславовна.

Автор: Горынина Елена Вячеславовна
Тест по биологии для 10 класса  по теме «Углеводы.Липиды» для обощения знаний учащихся о строении, классификации, роли углеводов и липидов в клетке.

Тест по теме: «Углеводы. Липиды»

1. Жиры состоят из

а) глицерина и высших жирных кислот

б) глюкозы и высших жирных кислот

в) аминокислот и глицерина

г) глицерина и глюкозы

 

2. В клетке липиды выполняют следующие функции:

а) энергетическую и строительную

б) строительную и ферментативную

в) ферментативную и информационную

г) информационную и энергетическую

 

3. К углеводам относятся

а) крахмал и глюкоза

б) крахмал, глюкоза и сахароза

в) крахмал, глюкоза, сахароза, гликоген, целлюлоза (клетчатка)

г) крахмал, глюкоза, сахароза, гликоген, целлюлоза, гемоглобин

 

4. К полисахаридам относятся

а) глюкоза б) крахмал в) сахароза г) лактоза

 

5. Дезоксирибоза – это

а) нуклеотид б) липид в) углевод г) белок

 

6.Углеводами наиболее богаты ткани

а) растений б) животных в) грибов г) бактерий

 

7. Запасными питательными веществами клетки являются

а) аминокислоты и глюкоза

б) крахмал и гликоген

в) целлюлоза и крахмал

г) целлюлоза и гликоген

 

Часть (В)

В заданиях выберите три верных ответа из шести. Запишите выбранные цифры в порядке возрастания

1. Липиды в клетке выполняют функции:

1) запасающую

2) гормональную

3) транспортную

4) ферментативную

5) переносчика наследственной информации

6) энергетическую

 

2. Каковы свойства, строение и функции в клетке полисахаридов?

1) Выполняют структурную и запасающую функции

2) выполняют каталитическую и транспортную функции

3) состоят из остатков молекул моносахаридов

4) состоят из остатков молекул аминокислот

5) растворяются в воде

6) не растворяются в воде

 

При выполнении задания установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Впишите в таблицу буквы выбранных ответов.

 

3. Установите соответствие между особенностями молекул углеводов и их видами

 

ОСОБЕННОСТИ МОЛЕКУЛ ВИДЫ УГЛЕВОДОВ

 

1) мономер А) целлюлоза

2) полимер Б) глюкоза

3) растворимы в воде

4) не растворимы в воде

5) входят в состав клеточных стенок растений

6) входят в состав клеточного сока растений

 

1	2	3	4	5	6

 

 

Тест по биологии 10 класс на тему Органические вещества (углеводы, белки) с ответами

1.Органические вещества это….
А)соединение белка с другими элементами которые образовались в живых существах
Б)соединение белка с другими элементами которые образовались в мёртвых существах
В) соединение углерода с другими элементами которые образовались в живых существах +
2.Что не относится к органическим веществам?
А)Минеральные соли +
Б)Нуклеиновые кислоты
В)Жиры
Г) Вода+
3.Дайте значения понятию « Макромолекула»
А)Молекула высокой молекулярной массой +
Б) Молекула с низкой молекулярной массой
В) Молекула с средней молекулярной массой
4.Липиды это…
А)Преимущественно гидрофобные неорганические соединения ,которые растворяются в
неполярных веществах (эфире ацетоне и др.)
Б) Преимущественно гидрофобные органические соединения ,которые растворяются в
неполярных веществах (эфире ацетоне и др.) +
В)Преимущественно гидрофобные органические соединения ,которые растворяются в полярных
веществах (эфире ацетоне и др.)
5) Одна из важнейших функций липидов —
А)Защитная
Б)Терморегуляция
В)Гуморальная
Г)Энергетическая +
6.Дайте значения понятию « Жиры»
А)Сложные эфиры, образованные трёхатомным спиртом глицерином ,и тремя остатками
жирных кислот.+Б) Сложные эфиры, образованные трёхатомным спиртом жирных кислот и тремя остатками
глицерина.
В)Сложные эфиры, образованные двухатомным спиртом глицерином ,и тремя остатками жирных
кислот.
7.Воски выполняют в основном…
А)Энергетическую функцию
Б)Терморегуляцию
В)Защитную функцию+
Г)Строительную функцию
8.Из перечисленного выберите что не относится к группам липидов
А) Гликолипиды
Б)Жиры
В)Воски
Г) Белки +
9. Углеводы это…
А) Органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько
гидроксильных групп +
Б)Неорганические вещества ,содержащие карбонильную группу и несколько
гидроксильных групп
В)Полисахариды, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп
10. Углеводы вступающие в связь с другими соединениям называются…
А) Простые
Б)Полисахариды
В)Сложные +
11.Какая функция не относится к функции углеводов:
А)Защитная
Б)Строительная
В)Энергетическая
Г) Терморегуляция +
12. Углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков (от греч. ὀλίγος —
немногий)- это…А)Полисахариды
Б)Олигосахариды +
В)Дисахариды
Г)Моносахариды
13. Какие соединения называют углеводами ?
А)Органические вещества , содержащие карбонильную группу и
несколько гидроксильных групп +
Б)Неорганические вещества, содержащие карбонильную группу и
несколько гидроксильных групп
В) Содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков
14. Высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот,
соединённых в цепочку пептидной связью – это…
А)Углеводы
Б)Жиры
В)Белки +
Г)Нуклеотиды
15 Полипептиды с высокой молекулярно массой называют …
А) Белками +
Б)Нуклеотидом
В)Жирами
Г) Водой
16.Дипептид это…
А)Соединение стоящие из двух кислот
Б) Соединение состоящие из молекулярной массы
В)Соединение состоящие из двух аминокислот +
17.Первичную структуру белков определяет та или иная последовательность….
А) борной кислоты
Б) нуклеотида
В) субстрата
Г)Аминокислотных остатков +
18. Как можно назвать другими словами «простые белки»?
А)Протеины +Б)Кератины
В)Протеиды
19. Как можно назвать другими словами «сложные белки» ?
А)Протеины
Б)Кератины
В)Протеиды +
20.Что содержат сложные белки?
А) небелковые компоненты ,остатки фосфорной и нуклеиновой кислот ,углеводов
,липидов, цинка и др.+
Б)Аминокислотные остатки
В) Липиды
21.Из чего состоят простые белки ?
А)Небелковые компоненты
Б)Остатки нуклеиновой кислоты
В)Аминокислотные остатки +
22. Каких белков не существует ?
А)Фибриллярные
Б)Глобулярные
В) Нитевидные
Г) Факторные +
23.Денатурация белка это…
А) образование новых гибридных орбиталей атомов, имеющих одинаковые энергию и
форму, в результате смешения электронных облаков разной энергии и формы.
Б) термин биологической химии, означающий потерю белками их естественных
свойств (растворимости, гидрофильности и др. ) вследствие нарушения
пространственной структуры их молекул. +
В) образование новых гибридных орбиталей атомов, имеющих одинаковые энергию и
форму, в результате смешения электронных облаков разной энергии и формы.
24.Ренатурация белка это…
А) образование новых гибридных орбиталей атомов, имеющих одинаковые
энергию и форму, в результате смешения электронных облаков разной энергии и
формы. +
Б) образование новых гибридных орбиталей атомов, имеющих одинаковые энергию и
форму, в результате смешения электронных облаков разной энергии и формы.В) термин биологической химии, означающий потерю белками их естественных свойств
(растворимости, гидрофильности и др. ) вследствие нарушения пространственной
структуры их молекул.
25.Что является главным компонентом хрящей и сухожилий ?
А)Эластин
Б)Белок коллаген +
В) Микронити
26.Основой шелковых нитей и паутины служит…
А) Белок коллаген
Б)Белок фиброин+
В)Эластин
27.Как по другому можно назвать « Иммуноглобулины»
А)Антитела +
Б) Вирусы
В) Белки
28.Дайте значения слову «Катализ»
А) это вещество, увеличивающее количество активных частиц в системе.
Б) избирательное ускорение одного из возможных термодинамически разрешенных
направлений химической реакции под действием катализатора (ов) .+
В) процесс развития индивидуального организма, в отличие от филогенеза как
процесса формирования систематической группы.
29. малые молекулы небелковой природы, специфически соединяющиеся с
соответствующими белками, называемыми апоферментами, и играющие роль активного
центра или простетической группы молекулы фермента это –
А)Ферменты
Б)Биокатализ
В)Кофактор+
30. особый вид протеинов, которым природой отведена роль катализаторов разных
химических процессов это…
А)Ферменты+
Б)Биокатализ
В)Кофактор

Анализ мочи тест-полосками (U-strip) – SYNLAB Eesti

Показания:

• Обнаружение инфекции мочевыводящих путей и контроль
• Обнаружение неинфекционных заболеваний мочевыводящих путей и наблюдение за их течением 
• Обнаружение гликозурии у определенных групп пациентов, например, у беременных и диабетиков

Анализ с помощью тест-полосок позволяет измерять одновременно до 10 разных параметров:

• Глюкоза
• Кетоновые тела 
• Удельный вес 
• Эритроциты
• рН 
• Белок
• Нитриты
• Лейкоциты
• Билирубин
• Уробилиноген

 

ГЛЮКЗА

Гликозурия возникает, если содержание глюкозы в моче превышает реабсорбционную способность почек. Пороговыми значениями гликозурии обычно являются значения содержания глюкозы крови 8,3-10 mmol/L. У пожилых людей и годами страдающих диабетом пациентов этот порог зачастую повышен.

Метод анализа: Реакция глюкозоксидаза + пероксидаза

Референтное значение: Негативный

Интерпретация результата:

• Диабет. Используется для раннего обнаружения диабета и наблюдения за его течением. Отсутствие гликозурии не исключает наличия нарушения обмена глюкозы или диабета. Следует учитывать, что гликозурия может возникать и при других состояниях.
• Ренальная гликозурия. Если реабсорбционный порог почечных канальцев существенно снижен, то глюкозу в моче можно найти даже тогда, когда содержание глюкозы в крови нормальное. Часто гликозурия возникает у беременных (5-10%) и пропадает после родов.  
• Алиментарная гликозурия. Может возникать после употребления большого количества углеводов.
• Гликозурия, сопровождающая почечную недостаточность. Возникает, если функция почек снижается до 30% от нормы. Также может наблюдаться при острой почечной недостаточности. 
• Ложно-отрицательные результаты: метаболиты салицилатов в больших количествах.
• Ложно-положительные результаты: чистящие химические средства

 

КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА

Keтоновые тела (aцетоацетат, альфа-гидроксибутират и ацетон) появляются в моче, как результат усиленного распада липидов, если углеводы не обеспечивают достаточного количества энергии, например, при диабетическом кетоацидозе, сильной физической нагрузке, голодании, воспалении кишечника и рвоте.

У диабетиков подобная находка указывает на метабольную декомпенсацию. Возникает, как правило, в прекоматозном и коматозном состоянии.

При скрининговом исследовании не имеет решающего значения, но является необходимым анализом для пациентов, страдающих диабетом, беременных с токсикозом и пациентов в остром состоянии (особенно детям) при их обследовании и наблюдении за лечением. Метод очень чувствителен, обнаружить легкий кетоз можно уже после ночного воздержания от еды.

Метод анализа: Ацетоуксусная кислота и ацетон реагируют с нитропруссидом натрия и глицином с образованием комплекса, окрашенного в фиолетовый цвет. Реакция специфична для этих двух кетонов. Альфа-гидроксибутират с нитропруссидом натрия не реагирует.

Референтное значение: Негативный

Интерпретация результата:

Кетоновые тела могут возникать в моче при следующих состояниях:

• Голодание
• Богатая белками диета
• Рвота 
• Инфекция, протекающая с повышением температуры 
• Врожденные метабольные заболевания 
• Ложно-положительные результаты: фенилкетоны и фенилфталеин, каптоприл и другие вещества, содержащие сульфгидрильную группу  

 

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС

Удельный вес мочи напрямую зависит от количества потребленной жидкости, также влияют низкая температура, некоторые лекарственные препараты и усиленное потение.

Метод анализа: Определение концентрации ионов. Неионные частицы, такие, как глюкоза и мочевина не измеряются.

Референтное значение: 1.010-1.030

Интерпретация результата:

• Важный параметр при интерпретации результатов, полученных с помощью тест-полосок – это определение наркотических веществ и допинга. Низкий удельный вес может указывать на подделку пробы.
• Пробе с малым удельным весом при пограничном положительном результате придается большее клиническое значение, чем пробе с большим удельным весом.
• В пробе с удельным весом <1.010 клетки, содержащиеся в моче распадаются быстрее и микроскопия осадка может дать ложно-отрицательный результат.
• Удельный вес не подходит для оценки концентрационной способности почек.

 

ЭРИТРОЦИТЫ

Гематурия возникает при многих патологических состояниях, поэтому всегда необходимо выяснить причину положительного результата анализа.

Метод анализа: Гемоглобин и миоглобин, обладая пероксидазными свойствами изменяют цвет индикатора. Реакция чувствительна как к гемоглобину, так и к и миоглобину.

Референтное значение: Негативный

Интерпретация результата:

• Эритроциты появляются моче при преренальном, ренальном и посттренальном заболевании, причиной также может служить большая физическая нагрузка.
• Миоглобин появляется в моче при некрозе мышц и миозитах.
• Анализ тест-полосками может быть положительным и в том случае, когда микроскопически эритроцитов не выявлено. Это может быть, если эритроциты лизировались после взятия анализа или еще в организме, а также, если проведение анализа запоздало.
• Наиболее частые причины гематурии:
  • Камни мочевыводящих путей  
  • Опухоли
  • Гломерулонефрит
  • Пиелонефрит
  • Нарушения свертывания
  • Mиоглобинурия возникает при травме мышц или их некрозе (например, при физической нагрузке, ожогах, прогрессирующих мышечных заболеваниях).
  • Ложно-положительные результаты: пероксидаза микробов, оксидирующие детергенты, загрязнение менструальной кровью.

 

pH

pH мочи варьирует от 5 до 9. Концентрированная утренняя моча обычно кислотная. У детей моча чаще бывает алкильной, то есть щелочной. Бактерии повышают pH мочи при процессе метаболизирования мочи в аммиак.

Метод анализа: Реакция мочи определяется с помощью смеси трех индикаторов – метиленовый красный, бромтимоловый синий и фенолфталеин.

Референтное значение: 5-7

Интерпретация результата: 

• В щелочной и неконцентрированной моче существенно снижается сохранность лейкоцитов (типично при инфекциях мочевыводящих путей у детей). Также в щелочной моче быстро погибают цилиндры.
• На рН мочи влияют: питание, голодание, лекарственные препараты, отравления, различные заболевания.

 

БЕЛОК

Протеинурия – частый неспецифический симптом почечных заболеваний. Обнаружению белка в моче всегда должна следовать тщательная дифференциальная диагностика.

Метод анализа: Цветная реакция основанная на изменениях pH. Тест-полоски для анализа мочи чувствительны к содержанию альбумина, начиная с концентрации 0,06 г/л. Для раннего обнаружения поражения почечных клубочков определение альбумина в моче производится иммунным методом.

Референтное значение: Негативный  

Интерпретация результата: 

• Доброкачественная протеинурия – возникает чаще у лиц моложе 30 лет. Причины: физическая нагрузка, эмоциональный стресс, ортостаз, лордоз, гипотермия, беременность, применение вазоконстрикторов. Доброкачественная протеинурия непостоянна. В первой порции утренней мочи содержание белка нормальное. Это позволяет относительно легко отличать доброкачественную протеинурию от симптома заболевания.
• Экстраренальная протеинурия – может возникать при остро протекающих заболеваниях: колит, судороги, инфаркт, инсульт, послеоперационный период, повышение температуры.
• Ренальная протеинурия – обусловлена увеличенной проницаемостью гломерулярной мембраны. Обычно постоянна, вне зависимости от суточных ритмов. 
• Постренальная протеинурия – при воспалениях мочевого пузыря или предстательной железы, а также при кровотечениях из мочевыводящих путей. 
• Ложно-отрицательные результаты: глобулины, легкие цепи иммуноглобулинов. 
• Ложно-положительные результаты: дезинфектанты, содержащие аммониевую группу.

 

НИТРИТЫ

Нитриты образуются в моче из нитратов под действием энзима нитратредуктазы, который продуцируется большинством Грам-положительных уропатогенных микроорганизмов.

Референтное значение: Негативный

Интерпретация результата: 

• Обнаружение нитритов в моче – один их важных признаков уроинфекции. Энтерококки и стафилококки не продуцируют нитратредуктазу и анализ на содержание нитритов будет негативным, вне зависимости от наличия содержания бактерий в моче. Предпосылкой для положительного анализа может быть и употребление в пищу такого количества растительной пищи, чтобы нитраты попали в мочу и моча находилась бы в мочевом пузыре достаточно долго (4-8 часов). 
• Единичный негативный результат не исключает инфекции мочевыводящих путей. При подозрении на инфекцию следует провести микробиологический анализ вне зависимости от результата анализа на нитриты.
• Ложно-отрицательные результаты: исследуемый не употреблял в пищу растительные продукты, малый инкубационный период в мочевом пузыре, Грам- положительные бактерии, проба, стоявшая более 4 часов.
• Ложно-положительные результаты: контаминация пробы.  

 

ЛЕЙКОЦИТЫ

Тест-полоски выявляют активность эстеразы гранулоцитов, также реагируют на разрушенные нейтрофилы, которые не могут быть идентифицированы при микроскопическом исследовании осадка. Метод не обнаруживает лимфоцитов.

Интерпретация результата: 

• Возникновение лейкоцитов в моче – это важный, указывающий на воспалительный процесс в почках и мочевыводящих путях, симптом. Причинами могут быть:
  • Инфекции
  • Гломерулопатии
  • Отравления
  • Нарушения опорожнения мочевого пузыря
  • Опухоли
• Ложно-отрицательные результаты: белок >5 г/л, глюкоза >20 г/л, цефалексин, гентамицин и борная кислота в больших дозах. 
• Ложно-положительные результаты: консервирующие вещества (формальдегид), имипенемы, клавулановая кислота, контаминация выделениями из влагалища у женщин.

 

БИЛИРУБИН

При конъюгации с гликуроновой кислотой билирубин становится водорастворимым и выделяется из организма через почки.

Метод анализа: Билирубин образует комплекс с солью диазония

Референтное значение: Негативный (<3,4 μmol/L)

Интерпретация результата:

• При всех патологических состояниях, когда увеличивается содержание конъюгированного билирубина в крови, также в значительных количествах он может выделяться с мочой (например, при поражении паренхимы печени, холестазе, холангите, холецистите)
• На сегодняшний день в связи с доступностью проведения анализов крови определение билирубина в моче потеряло свое ранее важное значении в диагностике печеночных заболеваний. 
• Ложно-отрицательные результаты: нахождение пробы на свету, витамин С в больших количествах.
• Ложно-положительные результаты: лекарственные препараты, окрашивающие мочу в красный цвет.  

 

УРОБИЛИНОГЕН

Уробилиноген образуется в кишечнике под действием бактерий из билирубина, выделяемого с желчью. После этого он резорбируется обратно в кровь, расщепляется в печени и частично выделяется с мочой.

Метод анализа: Уробилиноген образует комплексы с солью диазония. Метод специфичен для уробилиногена.

Референтное значение: Негативный (<17 μmol/L)

Интерпретация результата: 

• Для появления уробилиногена в моче есть две возможные причины: 
  • Заболевания печени 
  • Интенсивный распад гемоглобина (гемолитическая анемия, пернициозная анемия, интраваскулярный гемолиз, полицитемия)
• Ложно-отрицательные результаты: нахождение пробы на свету, формальдегид в моче 
• Ложно-положительные результаты: лекарственные препараты, окрашивающие мочу в красный цвет.  

 

Тест на углеводы, липиды и белки с качественными реагентами — как организмы в экосистеме взаимозависимы? — OCR 21C — Редакция GCSE по биологии (отдельные науки) — OCR 21st Century

Качественные тесты для пищевых продуктов

Есть несколько качественных тестов для пищевых химикатов. Их можно использовать для обнаружения пищевых химикатов, но не для определения их количества.

Тест на сахар

Тест Бенедикта используется для обнаружения сахаров.

Сахара, классифицируемые как восстанавливающие сахара, вступают в реакцию с раствором Бенедикта при нагревании в течение нескольких минут.Глюкоза является примером редуцирующего сахара.

Восстанавливающие сахара дают красно-коричневый осадок с раствором Бенедикта. Осадок требует времени, чтобы осесть в пробирке — вы, скорее всего, увидите просто красный или коричневый цвет. Если глюкозы мало, конечный цвет может быть зеленым или желтым, или оранжевым, если немного больше.

Опасности

• Носите защитные очки.
• Раствор Бенедикта вызывает раздражение.
• Избегать контакта с кожей и глазами.
• Будьте осторожны при нагревании на кипящей водяной бане.

Тест на крахмал

Добавьте раствор йода в тестируемую пищу.

Продукты, содержащие крахмал, станут сине-черными.

Йодный тест можно также использовать с микроскопом для окрашивания крахмальных зерен в растительных клетках.

Опасности

• Носите защитные очки.
• Раствор йода вызывает раздражение.
• Избегать контакта с кожей и глазами.

Тест на белки

Биуретовый тест используется для обнаружения пептидных связей в белках.

Добавьте раствор биурета А в раствор тестируемого продукта и тщательно перемешайте. Затем капните немного раствора Биурета В по стенке пробирки. Ищите пурпурный цвет там, где встречаются решения.

Реагент биурета иногда доступен в виде единого раствора.

Опасности

• Носите защитные очки.
• Раствор биурета А вызывает коррозию.
• Раствор биурета B вызывает раздражение.
• Избегать контакта с кожей и глазами.

Тест на жиры

Судан III тест

Судан III тест используется для определения липидов.

Опасности

• Носите защитные очки.
• Раствор Судана III легко воспламеняется, так как растворен в спирте.
• Избегать контакта с кожей и глазами.

Тест эмульсии

Тест эмульсии является альтернативным тестом для липидов.

Опасности

• Надевайте защитные очки.
• Этанол легко воспламеняется.
• Избегать контакта с кожей и глазами.

2.3 Биологические молекулы — Концепции биологии — 1-е канадское издание

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите, почему углерод имеет решающее значение для жизни
• Объясните влияние незначительных изменений аминокислот на организмы
• Опишите четыре основных типа биологических молекул
• Понимать функции четырех основных типов молекул

Посмотрите видео о белках и белковых ферментах.

Большие молекулы, необходимые для жизни, которые состоят из более мелких органических молекул, называются биологическими макромолекулами . Существует четыре основных класса биологических макромолекул (углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты), каждый из которых является важным компонентом клетки и выполняет широкий спектр функций. Вместе эти молекулы составляют большую часть массы клетки. Биологические макромолекулы являются органическими, что означает, что они содержат углерод. Кроме того, они могут содержать водород, кислород, азот, фосфор, серу и дополнительные второстепенные элементы.

Часто говорят, что жизнь «основана на углероде». Это означает, что атомы углерода, связанные с другими атомами углерода или другими элементами, образуют фундаментальные компоненты многих, если не большинства, молекул, уникальных для живых существ. Другие элементы играют важную роль в биологических молекулах, но углерод определенно квалифицируется как элемент «фундамент» для молекул в живых существах. Это связывающие свойства атомов углерода, которые ответственны за его важную роль.

Углерод содержит четыре электрона в своей внешней оболочке.Следовательно, он может образовывать четыре ковалентные связи с другими атомами или молекулами. Простейшая молекула органического углерода — метан (CH ₄ ), в котором четыре атома водорода связаны с атомом углерода.

Рис. 2.12. Углерод может образовывать четыре ковалентные связи, образуя органическую молекулу. Самая простая молекула углерода — это метан (Ch5), изображенный здесь.

Однако более сложные конструкции изготавливаются с использованием углерода. Любой из атомов водорода может быть заменен другим атомом углерода, ковалентно связанным с первым атомом углерода.Таким образом могут быть образованы длинные и разветвленные цепи углеродных соединений (рис. 2.13 a ). Атомы углерода могут связываться с атомами других элементов, таких как азот, кислород и фосфор (рис. 2.13 b ). Молекулы также могут образовывать кольца, которые сами могут связываться с другими кольцами (рис. 2.13 c ). Это разнообразие молекулярных форм объясняет разнообразие функций биологических макромолекул и в значительной степени основано на способности углерода образовывать множественные связи с самим собой и другими атомами.

Рис. 2.13. Эти примеры показывают три молекулы (обнаруженные в живых организмах), которые содержат атомы углерода, различным образом связанные с другими атомами углерода и атомами других элементов. (а) Эта молекула стеариновой кислоты имеет длинную цепочку атомов углерода. (б) Глицин, компонент белков, содержит атомы углерода, азота, кислорода и водорода. (c) Глюкоза, сахар, имеет кольцо из атомов углерода и один атом кислорода.

Углеводы — это макромолекулы, с которыми большинство потребителей в некоторой степени знакомо.Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «нагружаются углеводами» перед важными соревнованиями, чтобы иметь достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, особенно через глюкозу, простой сахар. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

Углеводы могут быть представлены формулой (CH ₂ O) _n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды (моно- = «один»; sacchar- = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза.В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до шести. Большинство названий моносахаридов оканчиваются суффиксом -ose. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и гексозы (шесть атомов углерода).

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевой форме.

Химическая формула глюкозы: C ₆ H ₁₂ O ₆ .У большинства живых существ глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду в процессе фотосинтеза, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыток синтезированной глюкозы часто хранится в виде крахмала, который расщепляется другими организмами, которые питаются растениями.

Галактоза (входит в состав лактозы или молочного сахара) и фруктоза (содержится во фруктах) — другие распространенные моносахариды.Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они различаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения атомов в углеродной цепи. .

Рис. 2.14. Глюкоза, галактоза и фруктоза — изомерные моносахариды, что означает, что они имеют одинаковую химическую формулу, но немного разные структуры.

Дисахариды (ди- = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (реакции, при которой происходит удаление молекулы воды).Во время этого процесса гидроксильная группа (–OH) одного моносахарида соединяется с атомом водорода другого моносахарида, высвобождая молекулу воды (H ₂ O) и образуя ковалентную связь между атомами в двух молекулах сахара.

Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы.Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Длинная цепь моносахаридов, связанных ковалентными связями, известна как полисахарид (поли- = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Полисахариды могут быть очень большими молекулами. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются примерами полисахаридов.

Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы).Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы откладывается в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал, который потребляется животными, расщепляется на более мелкие молекулы, такие как глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы. Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц.Когда уровень глюкозы снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы.

Целлюлоза — один из самых распространенных природных биополимеров. Клеточные стенки растений в основном состоят из целлюлозы, которая обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны связями между определенными атомами углерода в молекуле глюкозы.

Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе переворачивается и плотно упаковывается в виде удлиненных длинных цепей.Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток. Целлюлоза, проходящая через нашу пищеварительную систему, называется пищевыми волокнами. Хотя связи глюкозы и глюкозы в целлюлозе не могут быть разрушены пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, буйволы и лошади, способны переваривать траву, богатую целлюлозой, и использовать ее в качестве источника пищи. У этих животных определенные виды бактерий обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и секретируют фермент целлюлазу.В аппендиксе также содержатся бактерии, которые расщепляют целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных. Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии.

Углеводы выполняют другие функции у разных животных. У членистоногих, таких как насекомые, пауки и крабы, есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела. Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы , хитина , азотистого углевода.Он состоит из повторяющихся единиц модифицированного сахара, содержащего азот.

Таким образом, из-за различий в молекулярной структуре углеводы могут выполнять самые разные функции хранения энергии (крахмал и гликоген), а также структурной поддержки и защиты (целлюлоза и хитин).

Рис. 2.15. Хотя их структура и функции различаются, все полисахаридные углеводы состоят из моносахаридов и имеют химическую формулу (Ch3O) n.

зарегистрированный диетолог: ожирение является проблемой для здоровья во всем мире, и многие болезни, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения.Это одна из причин, почему к зарегистрированным диетологам все чаще обращаются за советом. Зарегистрированные диетологи помогают планировать пищевые продукты и программы питания для людей в различных условиях. Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для профилактики и лечения заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом, как контролировать уровень сахара в крови, употребляя в пищу правильные типы и количество углеводов. Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных клиниках.

Чтобы стать дипломированным диетологом, нужно получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, дипломированные диетологи должны пройти программу стажировки под руководством и сдать национальный экзамен. Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в химии и функциях пищи (белков, углеводов и жиров).

Через призму коренных народов (Сюзанна Вилкерсон и Чарльз Мольнар)

Я работаю в колледже Камосун, расположенном в красивой Виктории, Британская Колумбия, с кампусами на традиционных территориях народов леквунгенов и васаней. Подземная луковица для хранения цветка камас, показанная ниже, была важным источником пищи для многих коренных народов острова Ванкувер и всей западной части Северной Америки. Луковицы камас по-прежнему употребляются в пищу как традиционный источник пищи, и приготовление луковиц камас относится к этому текстовому разделу об углеводах.

Рис. 2.16 Изображение синего цветка камас и насекомого-опылителя. Подземная лампочка камаса запекается в костре. Тепло действует как фермент панкреатическая амилаза и расщепляет длинные цепи неперевариваемого инулина на усвояемые моно- и дисахариды.

Чаще всего растения создают крахмал как запасенную форму углеводов. Некоторые растения, например камас, создают инулин. Инулин используется в качестве пищевых волокон, однако он не усваивается людьми. Если бы вы откусили сырую луковицу камаса, она была бы горькой и имела липкую консистенцию.Метод, используемый коренными народами для приготовления удобоваримых и вкусных камас, заключается в медленном запекании луковиц в течение длительного периода в подземной чаше для костра, покрытой особыми листьями и почвой. Тепло действует как фермент амилаза поджелудочной железы и расщепляет длинные цепи инулина на легкоусвояемые моно- и дисахариды.

Правильно запеченные луковицы камас по вкусу напоминают смесь запеченной груши и инжира. Важно отметить, что, хотя синие камы являются источником пищи, их не следует путать с белыми камасами смерти, которые особенно токсичны и смертельны.Цветки выглядят по-разному, но луковицы очень похожи.

Липиды включают разнообразную группу соединений, которые объединены общим признаком. Липиды гидрофобны («водобоязненные») или нерастворимы в воде, потому что они неполярные молекулы. Это потому, что они являются углеводородами, которые включают только неполярные углерод-углеродные или углерод-водородные связи. Липиды выполняют в клетке множество различных функций. Клетки хранят энергию для длительного использования в виде липидов, называемых жирами .Липиды также обеспечивают изоляцию растений и животных от окружающей среды. Например, они помогают водным птицам и млекопитающим оставаться сухими из-за их водоотталкивающих свойств. Липиды также являются строительными блоками многих гормонов и важной составляющей плазматической мембраны. Липиды включают жиры, масла, воски, фосфолипиды и стероиды.

Рис. 2.17. Гидрофобные липиды в мехе водных млекопитающих, таких как речная выдра, защищают их от непогоды.

Молекула жира, такая как триглицерид, состоит из двух основных компонентов — глицерина и жирных кислот.Глицерин — это органическое соединение с тремя атомами углерода, пятью атомами водорода и тремя гидроксильными (–OH) группами. Жирные кислоты имеют длинную цепь углеводородов, к которой присоединена кислая карбоксильная группа, отсюда и название «жирная кислота». Количество атомов углерода в жирной кислоте может составлять от 4 до 36; наиболее распространены те, которые содержат 12–18 атомов углерода. В молекуле жира жирная кислота присоединена к каждому из трех атомов кислорода в -ОН-группах молекулы глицерина ковалентной связью.

Фигура 2.18 Липиды включают жиры, такие как триглицериды, которые состоят из жирных кислот и глицерина, фосфолипидов и стероидов.

Во время образования этой ковалентной связи высвобождаются три молекулы воды. Три жирные кислоты в жире могут быть похожими или разными. Эти жиры также называют триглицеридами , потому что они содержат три жирные кислоты. Некоторые жирные кислоты имеют общие названия, указывающие на их происхождение. Например, пальмитиновая кислота, насыщенная жирная кислота, получают из пальмы.Арахидовая кислота получена из Arachis hypogaea , научного названия арахиса.

Жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными. В цепи жирной кислоты, если есть только одинарные связи между соседними атомами углерода в углеводородной цепи, жирная кислота является насыщенной. Насыщенные жирные кислоты насыщены водородом; другими словами, количество атомов водорода, прикрепленных к углеродному скелету, максимально.

Когда углеводородная цепь содержит двойную связь, жирная кислота представляет собой ненасыщенную жирную кислоту .

Большинство ненасыщенных жиров являются жидкими при комнатной температуре и называются маслами . Если в молекуле есть одна двойная связь, то он известен как мононенасыщенный жир (например, оливковое масло), а если имеется более одной двойной связи, то он известен как полиненасыщенный жир (например, масло канолы).

Насыщенные жиры обычно плотно упаковываются и остаются твердыми при комнатной температуре. Животные жиры со стеариновой кислотой и пальмитиновой кислотой, содержащиеся в мясе, и жир с масляной кислотой, содержащиеся в масле, являются примерами насыщенных жиров.Млекопитающие хранят жиры в специализированных клетках, называемых адипоцитами, где жировые шарики занимают большую часть клетки. У растений жир или масло хранятся в семенах и используются в качестве источника энергии во время эмбрионального развития.

Ненасыщенные жиры или масла обычно растительного происхождения и содержат ненасыщенные жирные кислоты. Двойная связь вызывает изгиб или «перегиб», который препятствует плотной упаковке жирных кислот, сохраняя их в жидком состоянии при комнатной температуре. Оливковое масло, кукурузное масло, масло канолы и жир печени трески являются примерами ненасыщенных жиров.Ненасыщенные жиры помогают повысить уровень холестерина в крови, тогда как насыщенные жиры способствуют образованию бляшек в артериях, что увеличивает риск сердечного приступа.

В пищевой промышленности масла искусственно гидрогенизируются, чтобы сделать их полутвердыми, что приводит к меньшей порче и увеличению срока хранения. Проще говоря, газообразный водород пропускают через масла, чтобы отвердить их. Во время этого процесса гидрирования двойные связи цис- -конформации в углеводородной цепи могут быть преобразованы в двойные связи в -транс- -конформации.Это образует транс -жир из -цис--жира. Ориентация двойных связей влияет на химические свойства жира.

Рис. 2.19. В процессе гидрогенизации ориентация двойных связей изменяется, в результате чего из цис-жира образуется трансжир. Это изменяет химические свойства молекулы.

Маргарин, некоторые виды арахисового масла и шортенинг являются примерами искусственно гидрогенизированных транс -жиров. Недавние исследования показали, что увеличение транс--жиров в рационе человека может привести к увеличению уровня липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) или «плохого» холестерина, что, в свою очередь, может привести к отложению бляшек в организме человека. артерии, что приводит к болезни сердца.Многие рестораны быстрого питания недавно отказались от использования транс -жиров, и теперь в США на этикетках продуктов питания требуется указывать содержание транс -жиров.

Незаменимые жирные кислоты — это жирные кислоты, которые необходимы, но не синтезируются человеческим организмом. Следовательно, их необходимо дополнять с помощью диеты. Омега-3 жирные кислоты попадают в эту категорию и являются одной из двух известных незаменимых жирных кислот для человека (другая — омега-6 жирные кислоты).Они представляют собой тип полиненасыщенных жиров и называются омега-3 жирными кислотами, потому что третий углерод на конце жирной кислоты участвует в двойной связи.

Лосось, форель и тунец являются хорошими источниками жирных кислот омега-3. Жирные кислоты омега-3 важны для работы мозга, нормального роста и развития. Они также могут предотвратить сердечные заболевания и снизить риск рака.

Как и углеводы, жиры получили много плохой огласки. Это правда, что чрезмерное употребление жареной и другой «жирной» пищи приводит к увеличению веса.Однако жиры выполняют важные функции. Жиры служат долгосрочным накопителем энергии. Они также обеспечивают изоляцию тела. Поэтому «здоровые» ненасыщенные жиры в умеренных количествах следует употреблять регулярно.

Фосфолипиды являются основным компонентом плазматической мембраны. Как и жиры, они состоят из цепей жирных кислот, прикрепленных к глицерину или подобной основной цепи. Однако вместо трех жирных кислот есть две жирные кислоты, а третий углерод глицериновой цепи связан с фосфатной группой.Фосфатная группа модифицируется добавлением спирта.

Фосфолипид имеет как гидрофобные, так и гидрофильные участки. Цепи жирных кислот гидрофобны и исключают себя из воды, тогда как фосфат гидрофильный и взаимодействует с водой.

Клетки окружены мембраной, которая имеет бислой фосфолипидов. Жирные кислоты фосфолипидов обращены внутрь, от воды, тогда как фосфатная группа может быть обращена либо к внешней среде, либо к внутренней части клетки, которые оба являются водными.

Через призму коренных народов

Для первых народов Тихоокеанского Северо-Запада богатый жиром рыбный оолиган с содержанием жира 20% от веса тела был важной частью рациона нескольких коренных народов. Почему? Поскольку жир является наиболее калорийной пищей, и наличие компактного высококалорийного источника энергии, способного хранить, было бы важным для выживания. Характер жира также сделал его важным товаром. Как и лосось, оолиган возвращается в свое русло после долгих лет в море. Его прибытие ранней весной сделало его первым свежим продуктом в году.В цимшианских языках прибытие оолигана… традиционно объявлялось криком «Хлаа ат’иксши халимутхв!»… Что означало: «Наш Спаситель только что прибыл!»

Рис. 2.20 Изображение приготовленного оолигана. Эта жирная рыба с содержанием жира 20% от веса тела является важной частью диеты коренных народов.

Как вы уже узнали, все жиры гидрофобны (ненавидят воду). Чтобы отделить жир, рыбу отваривают, а плавающий жир снимают. Жировой состав улигана состоит из 30% насыщенных жиров (например, сливочного масла) и 55% мононенасыщенных жиров (например, растительных масел).Важно отметить, что это твердая смазка при комнатной температуре. Поскольку в нем мало полиненасыщенных жиров (которые быстро окисляются и портятся), его можно хранить для дальнейшего использования и использовать в качестве предмета торговли. Считается, что его состав делает его таким же полезным, как оливковое масло, или лучше, поскольку он содержит жирные кислоты омега-3, которые снижают риск диабета и инсульта. Он также богат тремя жирорастворимыми витаминами A, E и K.

Стероиды и воски

В отличие от фосфолипидов и жиров, обсуждаемых ранее, стероиды имеют кольцевую структуру.Хотя они не похожи на другие липиды, они сгруппированы с ними, потому что они также гидрофобны. Все стероиды имеют четыре связанных углеродных кольца, а некоторые из них, как и холестерин, имеют короткий хвост.

Холестерин — стероид. Холестерин в основном синтезируется в печени и является предшественником многих стероидных гормонов, таких как тестостерон и эстрадиол. Он также является предшественником витаминов Е и К. Холестерин является предшественником солей желчных кислот, которые помогают в расщеплении жиров и их последующем усвоении клетками.Хотя о холестерине часто говорят отрицательно, он необходим для правильного функционирования организма. Это ключевой компонент плазматических мембран клеток животных.

Воски состоят из углеводородной цепи со спиртовой (–ОН) группой и жирной кислотой. Примеры восков животного происхождения включают пчелиный воск и ланолин. У растений также есть воск, например покрытие на листьях, которое помогает предотвратить их высыхание.

Концепция в действии

Чтобы получить дополнительную информацию о липидах, исследуйте «Биомолекулы: Липиды» с помощью этой интерактивной анимации.

Белки являются одними из наиболее распространенных органических молекул в живых системах и обладают самым разнообразным набором функций среди всех макромолекул. Белки могут быть структурными, регуляторными, сократительными или защитными; они могут служить для транспортировки, хранения или перепонки; или они могут быть токсинами или ферментами. Каждая клетка живой системы может содержать тысячи различных белков, каждый из которых выполняет уникальную функцию. Их структуры, как и их функции, сильно различаются. Однако все они представляют собой полимеры аминокислот, расположенных в линейной последовательности.

Функции белков очень разнообразны, потому что существует 20 различных химически различных аминокислот, которые образуют длинные цепи, и аминокислоты могут быть в любом порядке. Например, белки могут функционировать как ферменты или гормоны. Ферменты , которые вырабатываются живыми клетками, являются катализаторами биохимических реакций (например, пищеварения) и обычно являются белками. Каждый фермент специфичен для субстрата (реагента, который связывается с ферментом), на который он действует. Ферменты могут разрушать молекулярные связи, переупорядочивать связи или образовывать новые связи.Примером фермента является амилаза слюны, которая расщепляет амилозу, компонент крахмала.

Гормоны представляют собой химические сигнальные молекулы, обычно белки или стероиды, секретируемые эндокринной железой или группой эндокринных клеток, которые контролируют или регулируют определенные физиологические процессы, включая рост, развитие, метаболизм и размножение. Например, инсулин — это белковый гормон, который поддерживает уровень глюкозы в крови.

Белки имеют разную форму и молекулярную массу; некоторые белки имеют глобулярную форму, тогда как другие имеют волокнистую природу.Например, гемоглобин — это глобулярный белок, а коллаген, обнаруженный в нашей коже, — это волокнистый белок. Форма белка имеет решающее значение для его функции. Изменения температуры, pH и воздействие химикатов могут привести к необратимым изменениям формы белка, что приведет к потере функции или денатурации (более подробно это будет обсуждаться позже). Все белки состоят из 20 одних и тех же аминокислот по-разному.

Аминокислоты — это мономеры, из которых состоят белки.Каждая аминокислота имеет одинаковую фундаментальную структуру, которая состоит из центрального атома углерода, связанного с аминогруппой (–NH ₂ ), карбоксильной группы (–COOH) и атома водорода. Каждая аминокислота также имеет другой вариабельный атом или группу атомов, связанных с центральным атомом углерода, известную как группа R. Группа R — единственное различие в структуре между 20 аминокислотами; в остальном аминокислоты идентичны.

Рис. 2.21. Аминокислоты состоят из центрального углерода, связанного с аминогруппой (–Nh3), карбоксильной группой (–COOH) и атомом водорода.Четвертая связь центрального углерода варьируется среди различных аминокислот, как видно из этих примеров аланина, валина, лизина и аспарагиновой кислоты.

Химическая природа группы R определяет химическую природу аминокислоты в ее белке (то есть, является ли она кислотной, основной, полярной или неполярной).

Последовательность и количество аминокислот в конечном итоге определяют форму, размер и функцию белка. Каждая аминокислота присоединена к другой аминокислоте ковалентной связью, известной как пептидная связь, которая образуется в результате реакции дегидратации.Карбоксильная группа одной аминокислоты и аминогруппа второй аминокислоты объединяются, высвобождая молекулу воды. Полученная связь представляет собой пептидную связь.

Продукты, образованные такой связью, называются полипептидами . Хотя термины полипептид и белок иногда используются как взаимозаменяемые, полипептид технически представляет собой полимер аминокислот, тогда как термин белок используется для полипептида или полипептидов, которые объединились вместе, имеют различную форму и имеют уникальную функцию.

Эволюция в действии

Эволюционное значение цитохрома c Цитохром c является важным компонентом молекулярного механизма, который собирает энергию из глюкозы. Поскольку роль этого белка в производстве клеточной энергии имеет решающее значение, за миллионы лет он очень мало изменился. Секвенирование белков показало, что существует значительное сходство последовательностей между молекулами цитохрома с разных видов; эволюционные отношения можно оценить путем измерения сходства или различий между белковыми последовательностями различных видов.

Например, ученые определили, что цитохром с человека содержит 104 аминокислоты. Для каждой молекулы цитохрома с, которая к настоящему времени была секвенирована у разных организмов, 37 из этих аминокислот находятся в одном и том же положении в каждом цитохроме с. Это указывает на то, что все эти организмы произошли от общего предка. При сравнении последовательностей белков человека и шимпанзе различий в последовательностях не обнаружено. При сравнении последовательностей человека и макаки-резуса было обнаружено единственное различие в одной аминокислоте.Напротив, сравнение человека и дрожжей показывает разницу в 44 аминокислотах, предполагая, что люди и шимпанзе имеют более недавнего общего предка, чем люди и макака-резус или люди и дрожжи.

Структура белка

Как обсуждалось ранее, форма белка имеет решающее значение для его функции. Чтобы понять, как белок приобретает свою окончательную форму или конформацию, нам необходимо понять четыре уровня структуры белка: первичный, вторичный, третичный и четвертичный .

Уникальная последовательность и количество аминокислот в полипептидной цепи — это ее первичная структура. Уникальная последовательность каждого белка в конечном итоге определяется геном, кодирующим этот белок. Любое изменение в последовательности гена может привести к добавлению другой аминокислоты к полипептидной цепи, вызывая изменение структуры и функции белка. При серповидно-клеточной анемии β-цепь гемоглобина имеет единственную аминокислотную замену, вызывающую изменение как структуры, так и функции белка.Примечательно, что молекула гемоглобина состоит из двух альфа-цепей и двух бета-цепей, каждая из которых состоит примерно из 150 аминокислот. Таким образом, молекула содержит около 600 аминокислот. Структурное различие между нормальной молекулой гемоглобина и молекулой серповидноклеточных клеток, которое резко снижает продолжительность жизни у пораженных людей, заключается в одной аминокислоте из 600.

Из-за этого изменения одной аминокислоты в цепи обычно двояковогнутые или дискообразные эритроциты принимают форму полумесяца или «серпа», что закупоривает артерии.Это может привести к множеству серьезных проблем со здоровьем, таких как одышка, головокружение, головные боли и боли в животе у людей, страдающих этим заболеванием.

Паттерны сворачивания, возникающие в результате взаимодействий между частями аминокислот, не относящихся к R-группам, приводят к вторичной структуре белка. Наиболее распространены альфа (α) -спиральные и бета (β) -пластинчатые листовые структуры. Обе структуры удерживаются в форме водородными связями. В альфа-спирали связи образуются между каждой четвертой аминокислотой и вызывают искривление аминокислотной цепи.

В β-гофрированном листе «складки» образованы водородными связями между атомами в основной цепи полипептидной цепи. Группы R прикреплены к атомам углерода и проходят выше и ниже складок складки. Гофрированные сегменты выровнены параллельно друг другу, а водородные связи образуются между одинаковыми парами атомов на каждой из выровненных аминокислот. Структуры α-спирали и β-складчатых листов обнаруживаются во многих глобулярных и волокнистых белках.

Уникальная трехмерная структура полипептида известна как его третичная структура.Эта структура вызвана химическим взаимодействием между различными аминокислотами и участками полипептида. Прежде всего, взаимодействия между группами R создают сложную трехмерную третичную структуру белка. Могут быть ионные связи, образованные между группами R на разных аминокислотах, или водородные связи помимо тех, которые участвуют во вторичной структуре. Когда происходит сворачивание белка, гидрофобные группы R неполярных аминокислот лежат внутри белка, тогда как гидрофильные группы R лежат снаружи.Первые типы взаимодействий также известны как гидрофобные взаимодействия.

В природе некоторые белки образованы из нескольких полипептидов, также известных как субъединицы, и взаимодействие этих субъединиц образует четвертичную структуру. Слабые взаимодействия между субъединицами помогают стабилизировать общую структуру. Например, гемоглобин представляет собой комбинацию четырех полипептидных субъединиц.

Рис. 2.22 На этих иллюстрациях можно увидеть четыре уровня белковой структуры.

Каждый белок имеет свою уникальную последовательность и форму, удерживаемую химическими взаимодействиями.Если белок подвержен изменениям температуры, pH или воздействию химикатов, структура белка может измениться, потеряв свою форму в результате так называемой денатурации , как обсуждалось ранее. Денатурация часто обратима, потому что первичная структура сохраняется, если денатурирующий агент удаляется, позволяя белку возобновить свою функцию. Иногда денатурация необратима, что приводит к потере функции. Один из примеров денатурации белка можно увидеть, когда яйцо жарят или варят.Белок альбумина в жидком яичном белке денатурируется при помещении на горячую сковороду, превращаясь из прозрачного вещества в непрозрачное белое вещество. Не все белки денатурируются при высоких температурах; например, бактерии, которые выживают в горячих источниках, имеют белки, адаптированные для работы при этих температурах.

Концепция в действии

Чтобы получить дополнительную информацию о белках, исследуйте «Биомолекулы: Белки» с помощью этой интерактивной анимации.

Нуклеиновые кислоты являются ключевыми макромолекулами в непрерывности жизни.Они несут генетический план клетки и несут инструкции для функционирования клетки.

Двумя основными типами нуклеиновых кислот являются дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) . ДНК — это генетический материал, содержащийся во всех живых организмах, от одноклеточных бактерий до многоклеточных млекопитающих.

Другой тип нуклеиновой кислоты, РНК, в основном участвует в синтезе белка. Молекулы ДНК никогда не покидают ядро, а вместо этого используют посредника РНК для связи с остальной частью клетки.Другие типы РНК также участвуют в синтезе белка и его регуляции.

ДНК и РНК состоят из мономеров, известных как нуклеотидов . Нуклеотиды объединяются друг с другом с образованием полинуклеотида, ДНК или РНК. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, пентозного (пятиуглеродного) сахара и фосфатной группы. Каждое азотистое основание в нуклеотиде присоединено к молекуле сахара, которая присоединена к фосфатной группе.

Рис. 2.23. Нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, пентозного сахара и фосфатной группы. ДНК

имеет двойную спиральную структуру. Он состоит из двух цепей или полимеров нуклеотидов. Нити образованы связями между фосфатными и сахарными группами соседних нуклеотидов. Нити связаны друг с другом в своих основаниях водородными связями, и нити наматываются друг на друга по своей длине, отсюда и описание «двойной спирали», что означает двойную спираль.

Рис. 2.24. Химическая структура ДНК с цветной меткой, обозначающей четыре основания, а также фосфатный и дезоксирибозный компоненты основной цепи.

Чередующиеся сахарные и фосфатные группы лежат на внешней стороне каждой цепи, образуя основу ДНК. Азотистые основания сложены внутри, как ступени лестницы, и эти основания соединяются в пару; пары связаны друг с другом водородными связями. Основания спариваются таким образом, чтобы расстояние между скелетами двух цепей было одинаковым по всей длине молекулы. Правило состоит в том, что нуклеотид A соединяется с нуклеотидом T, а G — с C, см. Раздел 9.1 для более подробной информации.

Живые существа основаны на углероде, потому что углерод играет такую ​​важную роль в химии живых существ. Четыре позиции ковалентной связи атома углерода могут дать начало широкому разнообразию соединений с множеством функций, что объясняет важность углерода для живых существ. Углеводы — это группа макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки, обеспечивают структурную поддержку многих организмов и могут быть обнаружены на поверхности клетки в качестве рецепторов или для распознавания клеток.Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды, в зависимости от количества мономеров в молекуле.

Липиды — это класс макромолекул, которые по своей природе неполярны и гидрофобны. Основные типы включают жиры и масла, воски, фосфолипиды и стероиды. Жиры и масла представляют собой запасенную форму энергии и могут включать триглицериды. Жиры и масла обычно состоят из жирных кислот и глицерина.

Белки — это класс макромолекул, которые могут выполнять широкий спектр функций для клетки.Они помогают метаболизму, обеспечивая структурную поддержку и действуя как ферменты, переносчики или гормоны. Строительными блоками белков являются аминокислоты. Белки организованы на четырех уровнях: первичный, вторичный, третичный и четвертичный. Форма и функция белка неразрывно связаны; любое изменение формы, вызванное изменениями температуры, pH или химического воздействия, может привести к денатурации белка и потере функции.

Нуклеиновые кислоты — это молекулы, состоящие из повторяющихся единиц нуклеотидов, которые направляют клеточную активность, такую ​​как деление клеток и синтез белка.Каждый нуклеотид состоит из пентозного сахара, азотистого основания и фосфатной группы. Есть два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК.

аминокислота: мономер протеина

углевод: биологическая макромолекула, в которой соотношение углерода, водорода и кислорода составляет 1: 2: 1; углеводы служат источниками энергии и структурной поддержкой в ​​клетках

целлюлоза: полисахарид, который составляет клеточные стенки растений и обеспечивает структурную поддержку клетки

хитин: вид углеводов, образующих внешний скелет членистоногих, таких как насекомые и ракообразные, и клеточные стенки грибов

денатурация: потеря формы белка в результате изменений температуры, pH или воздействия химических веществ

дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК): двухцепочечный полимер нуклеотидов, несущий наследственную информацию клетки

дисахарид: два мономера сахара, которые связаны между собой пептидной связью

фермент : катализатор биохимической реакции, который обычно представляет собой сложный или конъюгированный белок

жир: липидная молекула, состоящая из трех жирных кислот и глицерина (триглицерида), которая обычно существует в твердой форме при комнатной температуре

гликоген: запасной углевод у животных

гормон: химическая сигнальная молекула, обычно белок или стероид, секретируемая эндокринной железой или группой эндокринных клеток; действия по контролю или регулированию определенных физиологических процессов

липиды: класс макромолекул, неполярных и нерастворимых в воде

макромолекула: большая молекула, часто образованная полимеризацией более мелких мономеров

моносахарид: одно звено или мономер углеводов

нуклеиновая кислота: биологическая макромолекула, которая несет генетическую информацию клетки и инструкции для функционирования клетки

нуклеотид: мономер нуклеиновой кислоты; содержит пентозный сахар, фосфатную группу и азотистое основание

масло: ненасыщенный жир, представляющий собой жидкость при комнатной температуре

фосфолипид: основной компонент мембран клеток; состоит из двух жирных кислот и фосфатной группы, присоединенной к основной цепи глицерина

полипептид: длинная цепь аминокислот, связанных пептидными связями

полисахарид: длинная цепь моносахаридов; могут быть разветвленными и неразветвленными

белок: биологическая макромолекула, состоящая из одной или нескольких цепочек аминокислот

рибонуклеиновая кислота (РНК): одноцепочечный полимер нуклеотидов, участвующий в синтезе белка

насыщенная жирная кислота: длинноцепочечный углеводород с одинарными ковалентными связями в углеродной цепи; количество атомов водорода, прикрепленных к углеродному скелету, максимально

крахмал: запасной углевод в растениях

стероид: тип липида, состоящего из четырех конденсированных углеводородных колец

трансжир: форма ненасыщенного жира с атомами водорода, соседствующими с двойной связью, напротив друг друга, а не на одной стороне двойной связи

триглицерид: молекула жира; состоит из трех жирных кислот, связанных с молекулой глицерина

ненасыщенная жирная кислота: длинноцепочечный углеводород, имеющий одну или несколько двойных связей в углеводородной цепи

Авторство в СМИ

различных типов биологических макромолекул

Результаты обучения

• Определите термин «макромолекула»
• Различают 4 класса макромолекул

Теперь, когда мы обсудили четыре основных класса биологических макромолекул (углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты), давайте поговорим о макромолекулах в целом.Каждый из них является важным компонентом ячейки и выполняет широкий спектр функций. Вместе эти молекулы составляют большую часть сухой массы клетки (напомним, что вода составляет большую часть ее полной массы). Биологические макромолекулы являются органическими, то есть содержат углерод. Кроме того, они могут содержать водород, кислород, азот и дополнительные второстепенные элементы.

Ты то, что ешь

Сравнение биологических макромолекул

Макромолекула	Базовая формула, основные характеристики	Мономер	Примеры	использует
Белки	ЧОН -NH 2 + -COOH + R группа	Аминокислоты	Ферменты, некоторые гормоны	Хранение; Сигналы; Структурный; Сократительный; Оборонительный; Фермент; Транспорт; Рецепторы
Липиды	С: В: О Более 2: 1 H: O (карбоксильная группа)	Жирные кислоты и глицерин	Сливочное масло, масло, холестерин, пчелиный воск	Накопитель энергии; Защита; Химические посланники; Отталкивать воду
Углеводы	С: В: О 1: 2: 1	Моносахариды	Глюкоза, фруктоза, крахмал, гликоген, целлюлоза	Накопитель энергии; Структура
Нуклеиновые кислоты	ЧОНП пентоза, азотистое основание, фосфат	Нуклеотиды	ДНК, РНК	Генетическая информация

Синтез дегидратации

Большинство макромолекул состоит из отдельных субъединиц или строительных блоков, называемых мономерами .Мономеры соединяются друг с другом с помощью ковалентных связей с образованием более крупных молекул, известных как полимеры . При этом мономеры выделяют молекулы воды в качестве побочных продуктов. Этот тип реакции известен как синтез дегидратации , что означает «объединить, теряя воду».

Рис. 1. В реакции синтеза дегидратации, изображенной выше, две молекулы глюкозы соединяются вместе с образованием дисахарида мальтозы. В процессе образуется молекула воды.

В реакции синтеза дегидратации (рис. 1) водород одного мономера соединяется с гидроксильной группой другого мономера, высвобождая молекулу воды.В то же время мономеры разделяют электроны и образуют ковалентные связи. По мере присоединения дополнительных мономеров эта цепочка повторяющихся мономеров образует полимер. Различные типы мономеров могут сочетаться во многих конфигурациях, давая начало разнообразной группе макромолекул. Даже один вид мономера может сочетаться различными способами с образованием нескольких различных полимеров: например, мономеры глюкозы являются составляющими крахмала, гликогена и целлюлозы.

Гидролиз

Полимеры распадаются на мономеры в процессе, известном как гидролиз, что означает «расщепление воды», реакция, в которой молекула воды используется во время разложения (рис. 2).Во время этих реакций полимер распадается на два компонента: одна часть получает атом водорода (H +), а другая — молекулу гидроксила (OH–) из расщепленной молекулы воды.

Рис. 2. В реакции гидролиза, показанной здесь, дисахарид мальтоза расщепляется с образованием двух мономеров глюкозы с добавлением молекулы воды. Обратите внимание, что эта реакция является обратной реакцией синтеза, показанной на рисунке 1.

Реакции дегидратации

и гидролиза катализируются или «ускоряются» специфическими ферментами; реакции дегидратации включают образование новых связей, требующих энергии, в то время как реакции гидролиза разрывают связи и высвобождают энергию.Эти реакции аналогичны для большинства макромолекул, но реакция каждого мономера и полимера специфична для своего класса. Например, в нашем организме пища гидролизуется или расщепляется на более мелкие молекулы каталитическими ферментами в пищеварительной системе. Это позволяет легко усваивать питательные вещества клетками кишечника. Каждая макромолекула расщепляется определенным ферментом. Например, углеводы расщепляются амилазой, сахарозой, лактазой или мальтазой. Белки расщепляются ферментами пепсин и пептидаза, а также соляной кислотой.Липиды расщепляются липазами. Распад этих макромолекул дает энергию для клеточной деятельности.

Посетите этот сайт, чтобы увидеть визуальные представления синтеза и гидролиза при дегидратации.

Резюме: различные типы биологических макромолекул

Белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды — это четыре основных класса биологических макромолекул — больших молекул, необходимых для жизни, которые построены из более мелких органических молекул. Макромолекулы состоят из отдельных звеньев, известных как мономеры, которые связаны ковалентными связями с образованием более крупных полимеров.Полимер — это больше, чем просто сумма его частей: он приобретает новые характеристики и приводит к осмотическому давлению, которое намного ниже, чем то, которое создается его ингредиентами; это важное преимущество в поддержании осмотических условий клетки. Мономер соединяется с другим мономером с высвобождением молекулы воды, что приводит к образованию ковалентной связи. Эти типы реакций известны как реакции дегидратации или конденсации. Когда полимеры распадаются на более мелкие звенья (мономеры), молекула воды используется для каждой связи, разорванной в этих реакциях; такие реакции известны как реакции гидролиза.Реакции дегидратации и гидролиза аналогичны для всех макромолекул, но реакция каждого мономера и полимера специфична для своего класса. Реакции дегидратации обычно требуют затрат энергии для образования новых связей, в то время как реакции гидролиза обычно высвобождают энергию за счет разрыва связей.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Использование, польза для здоровья, питание и риски

Углеводы являются основным источником энергии для организма.Это сахар, крахмал и пищевые волокна, содержащиеся в растительной пище и молочных продуктах.

Углеводы в основном содержатся в растительной пище. Они также содержатся в молочных продуктах в виде молочного сахара, называемого лактозой. К продуктам с высоким содержанием углеводов относятся хлеб, макаронные изделия, бобы, картофель, рис и крупы.

Углеводы играют в живых организмах несколько функций, в том числе обеспечивают энергию.

Побочные продукты углеводов участвуют в иммунной системе, развитии болезней, свертывании крови и воспроизводстве.

В этой статье рассматриваются типы углеводов, питание и их влияние на здоровье. Мы также смотрим на взаимосвязь между углеводами и диабетом.

Углеводы, также известные как сахариды или углеводы, обеспечивают организм энергией. Каждый грамм углеводов обеспечивает 4 калории.

Организм расщепляет углеводы на глюкозу, которая является основным источником энергии для мозга и мышц.

Углеводы — одно из трех макроэлементов, которые являются питательными веществами, которые необходимы организму в больших количествах.

Другие макроэлементы — это белки и жиры. Белки содержат 4 калории на грамм, а жиры — 9 калорий на грамм.

Обычно рекомендуется, чтобы люди потребляли от 45 до 65% от общего количества калорий в виде углеводов в день. Однако потребность в углеводах зависит от многих факторов, включая размер тела, уровень активности и контроль сахара в крови.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) рекомендует, чтобы люди получали 275 г углеводов каждый день при диете в 2000 калорий.Сюда входят пищевые волокна, общий сахар и добавленные сахара, которые указаны на этикетках продуктов питания.

Углеводы в пищевых продуктах встречаются в различных формах, включая следующие:

• Пищевые волокна , тип углеводов, которые организм не может легко усвоить. Он естественным образом содержится во фруктах, овощах, орехах, семенах, бобах и цельнозерновых.
• Общий сахар , который включает сахара, встречающиеся в естественных условиях в пищевых продуктах, таких как молочные продукты, а также добавленные сахара, которые обычно используются в выпечке, сладостях и десертах.Организм очень легко переваривает и усваивает сахар.
• Сахарные спирты , тип углеводов, которые организм не полностью усваивает. У них сладкий вкус и меньше калорий, чем в сахаре. Сахарные спирты добавляют в пищу в качестве подсластителей с пониженной калорийностью, например, в жевательную резинку, выпечку и сладости.

Пищевые волокна способствуют регулярному опорожнению кишечника, понижают уровень сахара и холестерина в крови и могут помочь снизить потребление калорий. FDA рекомендует, чтобы люди получали 28 граммов (г) пищевых волокон в день при диете, состоящей из 2000 калорий.

Большинство людей в Соединенных Штатах превышают рекомендованные дневные пределы добавленного сахара. Это может увеличить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и кариеса.

В Рекомендациях по питанию для американцев на 2015–2020 гг. Рекомендуется, чтобы люди получали менее 10% своей общей суточной калорийности за счет добавленных сахаров, что означает менее 50 г добавленных сахаров каждый день.

Однако максимальное ограничение добавления сахара лучше всего для здоровья в целом. Американская кардиологическая ассоциация рекомендует женщинам ограничивать количество добавляемого сахара до менее 6 чайных ложек (25 г) в день, а мужчин — до менее 9 чайных ложек (36 г) в день.

Химические структуры углеводов содержат атомы углерода, водорода и кислорода. Два основных соединения составляют углеводы: альдегиды, которые представляют собой атомы углерода и кислорода с двойной связью, плюс атом водорода, и кетоны, которые представляют собой атомы углерода и кислорода с двойной связью, плюс два дополнительных атома углерода.

Углеводы могут объединяться, образуя полимеры или цепи, чтобы создавать различные типы углеводов. Углеводы могут быть моносахаридами, дисахаридами или полисахаридами.

Моносахариды

Моносахариды представляют собой отдельные единицы сахара. Примеры включают:

• глюкоза, основной источник энергии организма
• галактоза, которая наиболее легко доступна в молоке и молочных продуктах
• фруктоза, которая в основном содержится во фруктах и ​​овощах

Дисахариды

Дисахариды — это две молекулы сахара. объединились. Примеры включают:

• лактоза, содержащаяся в молоке, состоящая из глюкозы и галактозы,
• сахароза или столовый сахар, состоящий из глюкозы и фруктозы

Полисахариды

Полисахариды представляют собой цепочки из многих сахаров.Они могут состоять из сотен или тысяч моносахаридов. Полисахариды служат хранилищами пищи для растений и животных. Примеры включают:

• гликоген, который накапливает энергию в печени и мышцах
• крахмалов, которых много в картофеле, рисе и пшенице
• целлюлоза, один из основных структурных компонентов растений

Моносахариды и дисахариды просты углеводы и полисахариды — сложные углеводы.

Простые углеводы — это сахара.Они состоят всего из одной или двух молекул. Они обеспечивают быстрый источник энергии, но вскоре человек снова чувствует голод. Примеры включают белый хлеб, сахар и конфеты.

Сложные углеводы состоят из длинных цепочек молекул сахара. Это включает цельнозерновые и продукты, содержащие клетчатку. Примеры включают фрукты, овощи, бобы и цельнозерновые макаронные изделия.

Сложные углеводы заставляют человека дольше чувствовать себя сытым и приносят больше пользы для здоровья, чем простые углеводы, поскольку они содержат больше витаминов, минералов и клетчатки.

При обычном питании углеводы являются основным источником энергии для организма. Организм использует их в качестве топлива для клеток.

Многие люди обратились к низкоуглеводным диетам, таким как кето-диета, из-за их потенциальной пользы для здоровья и потери веса. Однако некоторые виды углеводов, в том числе цельнозерновые и пищевые волокна, имеют существенную пользу для здоровья.

Фактически, согласно Комитету врачей по ответственной медицине, те, кто ест больше всего углеводов, особенно из натуральных источников, таких как бобы, цельнозерновые и овощи, имеют более низкий риск ожирения, диабета 2 типа и сердечных заболеваний.

Другие виды углеводов, включая простые углеводы, такие как белый хлеб, имеют гораздо более низкую пищевую ценность.

Добавленный сахар — это тип углеводов, который может иметь неблагоприятные последствия для здоровья. Употребление в пищу большого количества продуктов, содержащих добавленный сахар, может способствовать ожирению, диабету 2 типа и сердечно-сосудистым заболеваниям.

При изменении диеты важно стремиться к здоровой диете, которая содержит ряд питательных веществ, необходимых организму.

Углеводы и ожирение

Некоторые утверждают, что глобальный рост ожирения связан с высоким потреблением углеводов.Тем не менее, ряд факторов способствует росту показателей ожирения, в том числе:

• более низкий уровень физической активности
• более высокая доступность ультрапереработанной пищи или «нездоровой пищи»
• отсутствие доступа к недорогим свежим продуктам
• негабаритных порций, которые увеличиваются калорийность человека
• меньше часов сна
• генетические факторы
• стрессовые и эмоциональные факторы

А как насчет диетических продуктов?

Многие производители продвигают низкоуглеводные диеты для продажи продуктов для похудения, включая пищевые батончики и порошки.

Эти продукты не всегда полезны для здоровья, поскольку многие из них содержат красители, искусственные подсластители, эмульгаторы и другие добавки и, как правило, с низким содержанием витаминов, минералов и антиоксидантов, что делает их похожими на нездоровую пищу.

После еды организм расщепляет углеводы на глюкозу, вызывая повышение уровня сахара в крови. Это заставляет поджелудочную железу вырабатывать инсулин — гормон, который позволяет клеткам организма использовать этот сахар для получения энергии или хранения.

Со временем повторяющиеся скачки уровня сахара в крови могут повредить клетки, вырабатывающие инсулин, изнашивая их.В конце концов, организм может перестать вырабатывать инсулин или не сможет использовать его должным образом. Это называется инсулинорезистентностью.

Употребление в пищу только углеводов или сахаров не вызывает диабета. Углеводы — важный источник питательных веществ в большинстве диет.

Однако люди с большей вероятностью будут иметь инсулинорезистентность и заболеть диабетом 2 типа, если они имеют избыточный вес или ожирение, что может быть связано с диетой с высоким содержанием сахара.

Инсулинорезистентность увеличивает риск развития метаболического синдрома, который относится к группе факторов риска, повышающих риск сердечных заболеваний, инсульта и других заболеваний.

Если у человека повышен уровень сахара в крови, снижение потребления добавленного сахара и рафинированных углеводов может помочь снизить уровень сахара в крови, улучшить инсулинорезистентность и, при необходимости, способствовать здоровой потере веса.

Снижение риска

Люди могут снизить риск инсулинорезистентности, употребляя полезные для здоровья углеводы, поддерживая хороший сон и регулярно занимаясь физическими упражнениями.

К полезным углеводам относятся фрукты, овощи, бобовые, цельнозерновые и некоторые злаки.Эти продукты содержат необходимые витамины, минералы, клетчатку и ключевые фитонутриенты.

Средиземноморская диета включает умеренное количество углеводов из естественных источников, а также немного животного или рыбного белка.

Эта диета меньше влияет на потребность в инсулине и последующие проблемы со здоровьем по сравнению со стандартной американской диетой.

Гликемический индекс (ГИ) оценивает, насколько быстро пища повышает уровень сахара в крови по шкале от 0 до 100.

Продукты с высоким ГИ вызывают быстрые скачки сахара в крови.Пища с низким ГИ переваривается дольше, что приводит к более сбалансированному уровню сахара в крови.

Употребление большого количества продуктов с высоким ГИ может увеличить риск диабета 2 типа и других проблем со здоровьем, включая сердечные заболевания и избыточный вес.

Диета с большим количеством продуктов с низким ГИ, наряду с физическими упражнениями и регулярным сном, может помочь человеку сохранить здоровье и умеренный вес.

Диета с низким ГИ

Одним из факторов, увеличивающих индекс ГИ пищи, является процесс измельчения и измельчения, в результате которого часто остается только крахмалистый эндосперм или внутренняя часть семени или зерна.В основном это крахмал.

Этот процесс также удаляет другие питательные вещества, такие как минералы, витамины и пищевые волокна.

Чтобы придерживаться диеты с низким ГИ, человек может есть больше нерафинированных продуктов, таких как:

• овес, ячмень или отруби
• цельнозерновой хлеб
• коричневый рис
• много свежих фруктов и овощей
• свежие , цельные фрукты вместо сока
• цельнозерновые макароны
• салаты и сырые овощи

Углеводы являются важным источником энергии для организма.Некоторые типы более здоровы, чем другие. Например, пищевая клетчатка — это углевод, который защищает здоровье сердца и кишечника, тогда как добавленный сахар может привести к повышенному риску диабета 2 типа, сердечных заболеваний и избыточного веса.

Соблюдение хорошо сбалансированной диеты, включающей необработанные углеводы, а также достаточный сон и физическая активность с большей вероятностью приведут к хорошему здоровью и здоровой массе тела, чем сосредоточение внимания на определенном питательном веществе или его исключение.

Определить структуру и назначение углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее то информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

каловых жиров | Лабораторные тесты онлайн

Источники, использованные в текущем обзоре

(© 2020). Жир, Кал. Клиника Мэйо Медицинские лаборатории Мэйо. Доступно в Интернете по адресу http: // www.mayomedicallaboratories.com/test-catalog/Overview/8310. По состоянию на ноябрь 2020 г.

Дагдейл, Д. (Обновлено 3 декабря 2020 г.). Нарушение всасывания. Медицинская энциклопедия MedlinePlus. Доступно в Интернете по адресу http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/000299.htm. По состоянию на декабрь 2020 г.

Дельгадо, Дж. И Гренаш, Д. (ноябрь 2017 г.). Нарушение всасывания. ARUP Consult. Доступно на сайте https://arupconsult.com/content/malabsorption. По состоянию на декабрь 2020 г.

Азер С.А., Шанкарараман С.Стеаторея. [Обновлено 23 мая 2020 г.]. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2020 Янв. Доступно на сайте https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK541055/. По состоянию на декабрь 2020 г.

Источники, использованные в предыдущих обзорах

Dugdale, D. (Обновлено 14 августа 2010 г.) Fecal Fat. Медицинская энциклопедия MedlinePlus [Он-лайн информация]. Доступно в Интернете по адресу http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003588.htm. По состоянию на июнь 2011 г.

(© 1995-2011).Код единицы 8310: Жир, Кал. Клиника Мэйо Медицинские лаборатории Мэйо [Он-лайн информация]. Доступно в Интернете по адресу http://www.mayomedicallaboratories.com/test-catalog/Overview/8310. По состоянию на июнь 2011 г.

Dugdale, D. (Обновлено 7 июля 2010 г.). Нарушение всасывания. Медицинская энциклопедия MedlinePlus [Он-лайн информация]. Доступно в Интернете по адресу http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/000299.htm. По состоянию на июнь 2011 г.

Дельгадо, Дж. И Гренаш, Д. (обновлено в ноябре 2010 г.). Нарушение всасывания. ARUP Consult [Он-лайн информация].Доступно в Интернете по адресу http://www.arupconsult.com/Topics/Malabsorption.html?client_ID=LTD. По состоянию на июнь 2011 г.

Руис, А. (отредактировано в январе 2008 г.). Нарушение всасывания. Пособие Merck для специалистов здравоохранения [Он-лайн информация]. Доступно в Интернете по адресу http://www.merckmanuals.com/professional/sec02/ch017/ch017a.html?qt=malabsorption&alt=sh. По состоянию на июнь 2011 г.

Пагана, К. Д. и Пагана, Т. Дж. (© 2011). Справочник Мосби по диагностическим и лабораторным испытаниям, 10-е издание: Mosby, Inc., Сент-Луис, Миссури. С. 441-442.

Кларк, В. и Дюфур, Д. Р., редакторы (© 2006). Современная практика клинической химии: AACC Press, Вашингтон, округ Колумбия. С. 304-305.

Ву, А. (© 2006). Клиническое руководство Tietz по лабораторным испытаниям, 4-е издание: Saunders Elsevier, Сент-Луис, Миссури. С. 384-387.

Генри «Клиническая диагностика и лечение с помощью лабораторных методов». 21-е изд. Макферсон Р., Пинкус М., ред. Филадельфия, Пенсильвания: Saunders Elsevier: 2007, стр. 291-292.

Учебник Тиц по клинической химии и молекулярной диагностике.Burtis CA, Ashwood ER, Bruns DE, ред. Сент-Луис: Эльзевьер Сондерс; 2006, стр. 1878–1881.

Lehrer, J. (Обновлено 19 августа 2014 г.). Фекальный жир. Медицинская энциклопедия MedlinePlus [Он-лайн информация]. Доступно на сайте https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003588.htm. Доступно 10.08.15.

(обновлено 14 июля 2015 г.). Синдром короткой кишки. Национальный институт диабета, болезней органов пищеварения и почек [информация в Интернете]. Доступно в Интернете по адресу http://www.niddk.nih.gov/health-information/health-topics/digestive-diseases/short-bowel-syndrome/Pages/facts.aspx. Доступно 10.08.15.

Goebel, S. (обновлено 16 декабря 2014 г.). Нарушение всасывания. Медицинские препараты и болезни [Информация в Интернете]. Доступно в Интернете по адресу http://emedicine.medscape.com/article/180785-overview. Доступно 10.08.15.

Stefano Guandalini, S. et. al. (Обновлено 17 июля 2015 г.). Детская мальабсорбция. Медицинские препараты и болезни [Информация в Интернете]. Доступно в Интернете по адресу http://emedicine.medscape.com/article/931041-overview. Доступно 10.08.15.

Дельгадо, Дж.и Гренаш, Д. (обновлено в сентябре 2015 г.). Нарушение всасывания. ARUP Consult [Он-лайн информация]. Доступно в Интернете по адресу http://www.arupconsult.com/Topics/Malabsorption.html?client_ID=LTD. Доступно 10.08.15.

Руис, А. (редакция, май 2014 г.). Обзор мальабсорбции. Профессиональная версия руководства Merck [Электронная информация]. Доступно в Интернете по адресу http://www.merckmanuals.com/professional/SearchResults?query=malabsorption. Доступно 10.08.15.

Анализ липидного трафика

показывает влияние высокого потребления углеводов отцом на липидный обмен у потомства

Материалы, животные, расходные материалы и химические вещества

Очищенные липиды были приобретены у Avanti Polar lipids Inc.(Алебастр, Алабама, США). Растворители и химические вещества тонкой очистки были приобретены у SigmaAldrich (Gillingham, Dorset, UK) и не подвергались дальнейшей очистке. Мышей покупали в Harlan Laboratories Ltd (Олконбери, Кембриджшир, Великобритания). Гормоны покупали в Intervet (Милтон-Кейнс, Великобритания).

Модель животного

Все процедуры проводились в соответствии с Законом о животных Министерства внутренних дел Великобритании (научные процедуры) 1986 года и местными комитетами по этике в Астонском университете. Животные содержались в биомедицинском исследовательском центре Астонского университета, как описано ранее ² и показано на рис.1а в контексте настоящего исследования. Вкратце, цельные и подвергнутые вазэктомии 8-недельные самцы C57BL / 6 получали либо контрольную нормальную белковую, либо нормальную углеводную диету (NP-NC; 18% казеина, 21% сахарозы, 42% кукурузного крахмала, 10% кукурузного масла; n = 16 цельных и 8 самцов после вазэктомии) или изокалорийная диета с низким содержанием белка и высоким содержанием углеводов (LP-HC; 9% казеина, 24% сахарозы, 49% кукурузного крахмала, 10% кукурузного масла; n = 16 цельных самцов и 8 самцов после вазэктомии) для срок 8–12 недель. Диеты производились коммерчески (Special Dietary Services Ltd; Великобритания), и их состав был описан ранее ² .

поколение потомков F1

Девственных 8-недельных самок мышей C57BL / 6 ( n = 8 пометов на обработку) суперивулировали внутрибрюшинными инъекциями гонадотропина сыворотки беременных кобыл (1 МЕ) и хорионического гонадотропина человека (1 МЕ). IU) спустя 46–48 часов. Интактные самцы, получавшие NP-NC и LP-HC, были забиты шейным вывихом через минимум 8 недель на соответствующих диетах. Сперму выделяли из хвостовых эпидидимов быков NP-NC и LP-HC, как описано ^2,15 , и позволяли конденсироваться in vitro (37 ° C, 135 мМ NaCl, 5 мМ KCl, 1 мМ MgSO ₄ , 2 мМ CaCl ₂ , 30 мМ HEPES; дополнен непосредственно перед использованием 10 мМ молочной кислоты, 1 мМ пирувата натрия, 20 мг / мл БСА, 25 мМ NaHCO ( ₃ ).Самок искусственно осеменяли через 12 часов после инъекции хорионического гонадотропина человека спермой ~ 10 ⁷ и затем помещали на ночь с вазэктомированным самцом C57BL / 6, получавшим либо NP-NC, либо LP-HC рацион. Самок регулярно взвешивали (каждые 4–5 дней) для определения прибавки в весе, связанной с развивающейся беременностью. Были созданы четыре группы потомства, названные NN (сперматозоиды NP-NC и семенная плазма NP-NC), LL (сперматозоиды LP-HC и семенная плазма LP-HC), NL (сперматозоиды NP-NC и семенная плазма LP-HC) и LN (сперма LP-HC и семенная плазма NP-NC).Сообщалось о количестве осемененных самок, частоте наступления беременности, продолжительности беременности и параметрах помета ² . В текущем исследовании мы сосредоточились на тканях, собранных из групп F1 и F2 NN (NL-NC) и LL (LP-HC), поскольку они представляют собой модель для нормального и высокого потребления углеводов людьми и с целью уменьшения осложняющих факторов. .

Поколение потомков F2

Шестнадцатинедельные самцы F1 ( n = 6 самцов на экспериментальную группу; каждый из другого помета) были естественным образом скрещены с девственными 8-недельными самками мышей C57BL / 6 отдельно для вязки с самцами F1.Самкам позволяли развиваться до срока, и все самки и потомки F2 получали стандартную пищу и воду ad libitum.

Сбор тканей

Потомство F1 было забито в результате смещения шейки матки в возрасте 3 (молодые) или 16 (взрослые) недели, тогда как все потомство F2 было забито путем смещения шейки матки в возрасте 3 недель. Образцы крови отбирали посредством пункции сердца, центрифугировали при 8k × g (4 ° C, 10 мин), сыворотку разделяли на аликвоты и хранили при -80 ° C. Печень, мозг, сердце и жировые ткани были вскрыты, взвешены, быстро заморожены и сохранены при -80 ° C.

Базовые растворы

1. 1.

   GCTU. Гуанидин (6 M хлорид гуанидиния) и тиомочевину (1,5 M) растворяли вместе в деионизированной H ₂ O и хранили при комнатной температуре вдали от прямых солнечных лучей.

2. 2.

   ДМТ. Дихлорметан (3 части), метанол (1 часть) и хлорид триэтиламмония (0.002 части, т.е. 500 мг / л) смешивали и хранили при комнатной температуре вдали от прямых солнечных лучей.

3. 3.

   MS-смесь. Пропан-2-ол (2 части) смешивали с метанолом (1 часть) и использовали для получения раствора CH ₃ COO.NH ₄ (7,5 мМ).

Подготовка образцов ткани и экстракция липидной фракции

Целые образцы тканей / органов были приготовлены и экстрагированы, как описано недавно ²² .Растворы гомогенизированных препаратов органов вводили в лунку (96-луночный планшет, Esslab Plate + ™, 2,4 мл / лунку, покрытые стеклом), затем добавляли метанол с внутренними стандартами (150 мкл, внутренние стандарты показаны в таблице S5), воду (500 мкл). мкл) и DMT (500 мкл) с помощью 96-канальной пипетки. Смесь перемешивали (96-канальная пипетка) перед центрифугированием (3,2k × г, , 2 мин). Часть органического раствора (20 мкл) переносили в высокопроизводительный планшет (384 лунки, покрытые стеклом, Esslab Plate + ™) перед сушкой (N _{2 (г)} ).Когда 4 × 96-луночные планшеты были помещены в 384-луночные и инструмент был доступен, высушенные пленки повторно растворяли ( трет-бутилметиловый эфир, -бутилметиловый эфир, 20 мкл / лунку и MS-смесь, 80 мкл / лунку) и пластина была запаяна и немедленно поставлена ​​в очередь с первой инъекцией в течение 10 мин.

Образцы с высокой концентрацией триглицеридов (ТГ; например, жировая ткань) также были обработаны для концентрирования фракции фосфолипидов, чтобы ее тоже можно было профилировать ²² . Вторую порцию органической фазы из экстракции (100 мкл) переносили в неглубокий планшет (96-луночный, покрытый стеклом) перед сушкой (N _{2 (г)} ), промывали (гексан, 3 × 100 мкл). / лунку) и повторно растворяют (DMT, 30 мкл).Образцы немедленно переносили на высокопроизводительный аналитический планшет, как указано выше, и сушили (N _{2 (г)} ).

Масс-спектрометрия с прямой инфузией (DI-MS)

Все образцы вливали в Exactive Orbitrap (Thermo, Hemel Hampstead, UK) с использованием TriVersa NanoMate (Advion, Ithaca, США) для масс-спектрометрии с прямой инфузией (DI-MS ²¹ ). Образцы (15 мкл шт.) Распыляли при 1,2 кВ в режиме положительных ионов. Exactive начал сбор данных через 20 секунд после начала аспирации образца.Exactive собирал данные со скоростью сканирования 1 Гц (что давало разрешение по массе 100 000 по полной ширине на полувысоте [fwhm] при 400 m / z ). Автоматическая регулировка усиления была установлена ​​на 3 000 000, а максимальное время инжекции ионов — на 50 мс. После 72 секунд сбора данных в положительном режиме NanoMate и Exactive переключились в режим отрицательной ионизации, снизив напряжение до -1,5 кВ и максимальное время инжекции ионов до 50 мс. Распыление выдерживалось еще 66 с, после чего NanoMate и Exactive переключились в отрицательный режим с диссоциацией, вызванной столкновением (CID, 70 эВ), еще на 66 с.По истечении этого времени распыление прекращали и наконечник выбрасывали до начала анализа следующего образца. Планшет для образцов поддерживали при 15 ° C на протяжении всего сбора данных. Образцы запускались в порядке строк. Прибор работал в режиме полного сканирования от m / z до 150–1200 Да.

Обработка данных DI-MS

Полученные липидные сигналы были относительными («полуколичественные») с интенсивностью сигнала каждого липида, выраженной относительно общей интенсивности липидного сигнала для каждого индивидуума, промилле ().Необработанные данные масс-спектрометрии высокого разрешения обрабатывали с использованием XCMS (www.bioconductor.org) и Peakpicker v 2.0 (собственный сценарий R ²¹ ). Списки известных видов (по m / z ) использовались как для режима положительной ионизации, так и для режима отрицательной ионизации (~ 8k видов). Сигналы с отклонением более чем на 9 частей на миллион были отброшены, как и сигналы с отношением сигнал / шум <3 и те, которые относятся к менее чем 50% образцов. Корреляция интенсивности сигнала с концентрацией переменной в образцах QC (плазма, гомогенат печени, гомогенат мозга, смесь молочных смесей ⁴² ; 0.25, 0,5, 1,0 ×) был использован для определения того, какие липидные сигналы были пропорциональны содержанию в типе и объеме образца (порог приемлемости был корреляцией> 0,75). Затем сигналы были скорректированы (разделены на сумму сигналов для этого образца, не включая внутренние стандарты), чтобы иметь возможность сравнивать образцы способом, не зависящим от общей липидной массы. Все статистические расчеты были выполнены на основе этих окончательных значений. Аннотации идентифицированных сигналов m / z перечислены в дополнительных данных 5.«(PW)» относится к жировой ткани, промытой нефтяным спиртом; данные промытых бензином образцов использовались для режима отрицательной ионизации (в котором измеряются фосфолипиды), тогда как необработанные образцы использовали для режима положительной ионизации (в котором измерялись триглицериды и их продукты фрагментации в источнике, в основном диглицериды). Идентификация липидов: 586 переменных липидов в режиме положительной ионизации и до 564 переменных липидов в режиме отрицательной ионизации в гомогенатах печени, мозга, сердца и жировой ткани и в сыворотке предположительно были идентифицированы в соответствии с Инициативой стандартов метаболомики на уровне 2.

Экстракция липидов и подготовка образцов для

³¹ P ЯМР

Экстракция больших объемов образцов для ЯМР была основана на методе, описанном ранее ^22,23 . Гомогенаты тканей объединяли, чтобы получить 5–10 мг фосфолипида на образец ЯМР. Образцы сыворотки и подготовленных тканей мозга из всех групп объединяли и GCTU (250 мкл) добавляли к смесям сывороток. Объединенные растворы (5–8 мл) разбавляли (DMT, 15 мл; пробирка Falcon) и делали однофазными (метанол, 15 мл).Смесь перемешивали, разбавляли и делали двухфазным (дихлорметан, 10 мл) перед центрифугированием (3,2k × г , 2 мин). Водную часть и любое твердое мезофазное вещество удаляли и отбрасывали, а органический раствор сушили в токе азота. Образцы хранили при -80 ° C. Образцы растворяли в модифицированной форме ²² системы растворителей «CUBO» ^43,44,45,46 (количество диметилформамида d ₇ -DMF было минимизировано).Исходные растворы растворителя состояли из диметилформамида (3,5 мл), d ₇ -ДМФ (1,5 мл), триэтиламина (1,5 мл) и хлорида гуанидиния (500 мг). Использовали пробирки Wilmad® 507PP. Концентрация образцов составляла 5–10 мг липидов на образец (600 мкл).

ЯМР-спектрометр и зонд

Образцы липидов обрабатывали на спектрометре Bruker Avance Neo 800 МГц, оборудованном зондом-криозондом QCI. Одномерные эксперименты с фосфором проводились с использованием обратного стробирования протонной развязки.Спектры были усреднены по 1312 переходным процессам с 3882 комплексными точками со спектральной шириной 14,98 ppm. Была использована общая задержка восстановления 8,4 с. Данные обрабатывались с использованием функции окна экспоненциального расширения линии с частотой 1,5 Гц до заполнения нулями до 32 768 точек и преобразования Фурье. Данные были обработаны и деконволютированы с помощью TopSpin 4.0.7. Последующие интеграции выше порога шума 0,01% от общего количества ³¹ P использовали для установления относительного молярного количества данной фосфорной среды.Обзор следов ³¹ P приведен в дополнительных данных 2.

Интерпретация данных профилирования и подготовка окончательных липидомических листов

Двойная спектроскопия ²² использовалась для интерпретации липидомических данных. В частности: данные ³¹ P ЯМР сердца и печени всех поколений и обоих фенотипов были собраны и назначены (согласно ссылкам ^{22,23,43,44,45,46} ) и сравнены и оказались гораздо более похожими. друг к другу, чем другие типы образцов (ткани / компартменты).Поэтому было проанализировано лишь небольшое количество репрезентативных объединенных проб из ЦНС и сыворотки. Один образец печени (F2N, NP-NC) анализировали дважды с интервалом 48 часов для оценки разложения в образце. Было обнаружено, что небольшое изменение в содержании lyso- PC можно было просто измерить за это время, что позволяет предположить, что подготовка и анализ образца (<72 ч) были правильными. Одна крупномасштабная промывка бензином ²² была проведена на образце жира (F1A, LP-HC). Эти спектры использовались для проверки деградации образца при обращении (например,грамм. появление PA) и информирует о назначениях сигналов, измеренных с помощью DI-MS. Например, ³¹ P ЯМР показывает, что сыворотка содержит по крайней мере в 50 раз больше, чем PE, с очень небольшим количеством PS или без него, что указывает на то, что баланс вероятностей для отнесения падает на PC, а не на изобарический PE (режим положительной ионизации) или изоформа PS (режим отрицательной ионизации). Эти спектры также использовались для интерпретации разницы в эффективности ионизации между видами. Эти данные показывают, что эффективность ионизации лизо- PC и лизо- PE очень высоки в режиме отрицательной ионизации, где эффективность сфингомиелина недостаточно представлена ​​в обоих режимах ионизации.

Статистика и воспроизводимость

Одномерные и двумерные статистические расчеты были выполнены с использованием Microsoft Excel 2016, как и расчеты уравнений. 1 и 2. Графики были подготовлены в OriginLab 2018 или Excel 2016 на основе среднего (включая уравнение 1) и стандартного отклонения или кратного изменения, нормированного на ошибку (уравнение 2), в зависимости от ситуации. Уравнения 1 и 2 были созданы в настоящем исследовании de novo. Коэффициенты Жаккара-Танимото (JTC) использовались как непараметрическая мера различий между липидными переменными, связанными с фенотипом (ами) ^24,25 .Соответствующие значения p были рассчитаны согласно Rahman et al. ⁴⁷ . Значение p , связанное с каждым J , представляет вероятность того, что разница между списками переменных для двух фенотипов возникла случайно, и его не следует путать со значениями p из теста Стьюдента t- . Значения p , связанные с тестами Стьюдента t (анализ изобилия), были интерпретированы с использованием исправленного значения p , равного 0.0021 на основе 586 зависимых переменных ⁴⁰ , поскольку использовались только переменные в режиме положительной ионизации. Использовались только липидные переменные со значением p ниже этого и которые соответствовали гипотезе.

Анализ липидного трафика

Используемые ткани были сопоставлены с известной биологической / метаболической сетью (рис. 1b). Липидные переменные в каждом отсеке (липидная станция) были разделены на категории в зависимости от того, являются ли они уникальными для него (липиды типа U ), общие с соседними с ним (липиды типа B , однонаправленные и двунаправленные) или обнаружены во всех компартментах (липиды типа , , A, , ), как показано на рис.2а. Полный анализ переключателя показан в дополнительных данных 1 и код в S3. Размеры для анализа численности были рассчитаны с использованием формул. 1 и 2 (см. Выше). Переменные считались присутствующими, если они имели уровень сигнала> 0 в ≥50% образцов любой фенотипической группы. Полный анализ изобилия показан в дополнительных данных 4.

Новый код для двоичного анализа трафика (для анализа коммутатора) и многопользовательского анализа трафика (анализ изобилия) был написан на R (v3.6.x) и обработан в RStudio (v1.2.5x). Полный код (Lipid Traffic Analysis v1.0) можно найти в разделе «Дополнительная информация». Вкратце, данные сигналов MS в формате * .csv, удобном для чтения в Excel, были загружены с удалением метаданных (орган, извлечение, расположение пластины, подсчет соотношений масса / заряд [ m / z ]), давая n (ряды наблюдений) по сравнению с p (столбцы липидов) данных сигнала. Многослойные функции использовались для определения того, какие переменные присутствовали во всех ( A ), смежных ( B ) или одиночных ( U ) отсеках.

Для каждого наблюдения обнаружение данных сигнала начиналось первоначально с ЛОЖЬ, представляющей отсутствие липидного сигнала (NA), и ИСТИНА, представляющей изобилие липида (выше порогового значения сигнала). Для конкретного отсека (ткань / пул / станция) все наблюдения были объединены в один бинарный вектор присутствия и отсутствия. Обнаружение проводилось с использованием не повторяющихся названий липидов. Функция Reduce (пересечь, список (…)) представляет общие липиды для данной оси. Соответствующие липиды были получены в каждом пуле для определения общего пересечения SetA (All).Данные масс-спектрометрии в режиме положительной и отрицательной ионизации обрабатывали последовательно блоками. Списки липидов для групп NP-NC и LP-HC были обработаны для общего пересечения, давая SetA ( A , повсеместные липидные переменные), SetB ( B , липидные переменные, обнаруженные в двух смежных отсеках) и SetU ( U , уникальный, для липидных переменных, обнаруженных в одном компартменте, но не в его соседях).

Краткое изложение отчета

Дополнительная информация о дизайне исследования доступна в Резюме отчета об исследовании природы, связанном с этой статьей.