§15. Органічні сполуки і здоров’я людини

Жири як компоненти їжі, їх біологічна роль

Жири є цінними продуктами харчування. Жири бувають рослинного і тваринного походження. У рослинах жир зосереджений в насінні, плодах. Ми споживаємо його у вигляді готових жирів: бобовий, кокосовий, какаовий, пальмовий, кукурудзяний, соєвий, соняшниковий або плодами горіхів, гарбуза, оливків тощо. Тваринні жири споживаємо у вигляді сала (яловичий, баранячий, свинне сало, жир домашньої птиці), м’яса, риби, сиру, сметани, масла, молока тощо.

Найважливішою властивістю жирів, як і всіх естерів, є їх гідроліз, в результаті якого вони розщеплюються на гліцерин і відповідні карбонові кислоти. Цей процес відбувається в організмі: жири, що входять до складу їжі, під впливом ферментів підшлункового і кишкового соку піддаються гідролізу. Продукти гідролізу – гліцерин і карбонові кислоти – всмоктуються в кишківнику й знову утворюють жир, необхідний організму.

Наприклад: гідроліз тристеарину:

Деякі олії, нехарчові рослинні жири гідрують і перетворюють їх на більш цінні тверді жири.
Так добувають, наприклад, маргарин, спреди:

Останнім часом в дослідженнях вчених появилися висловлювання про шкідливий вплив гідрованих жирів для організму людини.

Слід пам’ятати, що при довгому зберіганні на повітрі жири частково окиснюються киснем, гіркнуть і стають непридатними для харчування.

Біологічна роль жирів

1 г жиру = 9,3 ккал

Жири – незамінний продукт харчування. Вони забезпечують такі життєві функції організму:

теплоізоляційна;
забезпечення організму енергією (1 г жиру – 9,3 ккал);
пластичний матеріал для побудови клітинних мембран;
сприяють проникненню жиророзчинних речовин через мембрани клітин;
заповнення простору між клітинами, захист внутрішніх органів.

Добова норма жирів 1–1,5 г на 1 кг маси тіла.

При нестачі або надлишку жирів виникають порушення жирового обміну. В жировому обміні важливу роль відіграє печінка. При надлишку жирів, стресовому стані у кров потрапляють жирні кислоти, які накопичуються в печінці (норма жиру в печінці – 5%), що може призвести до жирового переродження печінки. В судинах, особливо головного мозку й нижніх кінцівках, серці утворюються атеросклеротичні бляшки, звужується русло судин, судини стають менш еластичними, що може призвести до паралічу, інфаркту та інших захворювань.

Рис. 5. Поперечний переріз вінцевих артерій:
1) повністю відкрита; б) частково закупорена; в) повністю закупорена.

При нестачі жирів виникають авітамінози, хронічні захворювання шкіри.
Корисними для вживання є олії, які містять у своєму складі незамінні жирні кислоти (в організмі вони не синтезуються). Ненасичені жирні кислоти, які входять до складу оливкової олії сприяють розчиненню жовчних каменів.

Обмін жирів в організмі

Частково емульгований в ротовій порожнині жир потрапляє в шлунок й кишківник. У шлунку під дією ферментів та кишківнику, під дією панкреатичного соку, він гідролізує на гліцерин та жирні кислоти. Жирні кислоти нерозчинні, тому сполучаючись з жовчними кислотами, вони утворюють розчинні комплекси, які всмокчуються в епітелій кишківника. Тут комплекс розпадається, а жовчні кислоти через кров’яне русло потрапляють в печінку. Гліцерин як водорозчинний також проникає в епітелій кишківника, де з гліцерину й кислот синтезується жир тіла. Частина синтезованого жиру через кров’яне русло потрапляє в жирову клітковину, врешті відкладаючись прозапас. Частина через кров’яне русло потрапляє до клітин й органів. Тут відбувається гідроліз жиру, окиснення утвореного гліцерину та жирних кислот через ряд проміжних стадій до СО₂ і Н₂О з виділенням тепла.

Білки як компоненти їжі, їх біологічна роль

Чи думали ви колись, що наш організм – це, по суті, набір мікроскопічних ланцюгів? Напевне ні! Мова йде про макромолекули, які формою нагадують ланцюги. Серед макромолекул білки складають найбільшу групу. До них належать антитіла, деякі ферменти, гормони. Незліченна армія антитіл, або імуноглобулінів, нейтралізує в нашому організмі дію таких нападників, як бактерії та віруси. Інші глобуліни беруть участь у процесі зсідання крові. В організмі людини ферменти виконують роль каталізаторів, тобто прискорюють перебіг хімічних процесів, приміром, під час травлення. Гормони виділяються безпосередньо в кров й стимулюють або гальмують діяльність різних органів.

Білки – це вища форма розвитку органічних речовин, основна складова частина клітин, вони входять до складу всіх живих організмів. Білки тіла людини складають 40–50% з розрахунку на суху вагу. В організмі є тисячі білкових речовин, причому кожний білок виконує строго визначену функцію. У живому організмі не існує ділянки, де б не було білків. Вони є у крові, м’язах, мозку, навіть входять до складу емалі зубів.

Склад макромолекул білків. Білки – поліпептиди, які складаються із залишків α-амінокислот. Залишки амінокислот у білковій молекулі багаторазово повторюються у різних комбінаціях. Цим пояснюється велика кількість різних білків. Кількість амінокислотних залишків дуже різна: в інсуліні – 51, міоглобіні близько 140, тому й молекулярна маса становить від 10 тисяч до кількох мільйонів.
Зелені рослини й чимало бактерій здатні синтезувати амінокислоти. У тварин і людини ця здатність обмежена. Забезпечення їхніх організмів білками відбувається при споживанні їжі.

Вміст білків у продуктах харчування: сир – 20-30%; соя – 35%; горох – 26%; риба, м’ясо – 20%; курячі яйця – 13%; макарони – 9-13%; гречка – 11%; пшоно – 10%; рис, хліб – 8%; молоко – 3,5%.

Функції білків в організмі:

Будівельна – утворення клітин, тканин, гормонів.
Каталітична – каталізують хімічні реакції в клітинах, регулюють обмін речовин;
Транспортна – перенесення білковими тілами речовин в організмі (перенесення кисню гемоглобіном крові).
Рухова – рух м’язів, війок, джгутиків.
Захисна – здатність антитіл знищувати хвороботворні мікроорганізми.
Енергетична – забезпечення організму енергією (12 % енергії, 1 г білка – 17,6 кДж).
Рецепторна – передача імпульсів в центральну нервову систему.
Підтримання кислотно-лужної рівноваги організму.
Приймають участь у рості та розмноженні.

Значення білків у життедіяльності організмів

В організмах тварин чи людини під час травлення білкові молекули гідролізуються до амінокислот, які розчиняючись у водному середовищі проникають у кров й надходять до всіх органів та тканин. Тут найбільше амінокислот витрачається на синтез білків органів й тканин, частина йде на синтез гормонів, ферментів, а частина розкладається до кінцевих продуктів з виділенням енергії.

Вуглеводи як компоненти їжі, їх біологічна роль

Вуглеводи складають основну частину раціону людини. Добова потреба вуглеводів 400-500 г, з яких 20-30 г харчових волокон й не більше 100 г цукру.

До вуглеводів їжі належать моносахариди (глюкоза, фруктоза) та полісахариди – крохмаль, глікоген, харчові волокна (клітковина й пектинові речовини).

Глюкоза – цінна поживна речовина. У клітинах глюкоза окиснюється до вуглекислого газу й води. Процес окиснення проходить через цілий ряд стадій, супроводжується виділенням енергії. Частково ця енергія виділяється у вигляді теплоти, а більша частина витрачається на різні функції організму (скорочення м’язів, синтез речовин, секреція). У зв’язку з тим, що глюкоза легко й швидко засвоюється, її застосовують як засіб посиленого харчування хворих й ослаблених людей, а також при великих фізичних навантаженнях.

Крохмаль повільно розчеплюється в організмі, тому легко регулюється вміст цукру в крові (80-100 мг в 100 мл крові). Разом з крохмалем в організм потрапляють вітаміни групи В, мінеральні солі в складі таких продуктів як хліб, картопля.

Глікоген входить до складу м’яса, риби, печінки.

Клітковина міститься в квасолі, грибах, капусті, буряці, сухофруктах. Вона необхідна для регуляції перистальтики кишківника, нормалізує функцію жовчновивідних протоків, виведенню холестерину з організма.

Пектинові речовини абсорбують й виводять з організма токсичні речовини. Пектину багато у тикві, мармеладі, повидлі. Засвоєння вуглеводів в організмі значне й складає близько 85-98 %.

Вуглеводи їжі починають гідролізувати вже у ротовій порожнині й повний гідроліз до моносахаридів закінчується в кишківнику під дією ферментів підшлункової залози. Моносахариди всмокчуються стінкою кишківника, потрапляють у кров й розподіляються по органах та тканинах в залежності від їх потреби в енергетичному й пластичному матеріалі. Надлишок глюкози відкладається у печінці (до 150 г ), м’язах (0,2-0,7 %) у вигляді запасного вуглеводу – глікогену. У разі потреби, наприклад, під час фізичних навантажень глікоген перетворюється на глюкозу, яка живить організм. Частина глюкози в м’язах, окиснюється до кінцевих продуктів – вуглекислого газу й води, при якому виділяється енергія.

Про значення вуглеводів у життєдіяльності живих організмів свідчать основні функції, які вони виконують:

енергетична: при окисненні вуглеводів виділяється енергія, яка на 2/3 забезпечує добову потребу людського організму. Окиснення 1 г вуглеводів супроводжується виділенням 16,9 кДж енергії.
пластична: вуглеводи використовуються на синтез нуклеїнових кислот, органічних кислот, а з них можуть синтезуватись замінні амінокислоти, ліпіди.
опорна: у комплексі з білками вуглеводи входять до складу хрящевих тканин та сполучнотканинних утворень, що виконують опорні функції людини й тварин. У рослин целюлоза та інші полісахариди входять до складу зовнішніх клітинних мембран й не тільки захищають клітину від пошкоджень, але й утворюють скелет рослин, їх опорні тканини.
захисна функція вуглеводів полягає у тому, що вони входять до складу слизових речовин слини, шлунково-кишкового соку, міжклітинної речовини, дихальної системи, захищають їх від механічних й хімічних подразнень та мікроорганізмів.
регуляторна: клітковина їжі, яка міститься у значній кількості продуктів, подразнює кишківник й у такий спосіб сприяє перистальтиці, тим самим покращуючи травлення.
запасна: поживні речовини відкладаються в організмах людей і тварин у вигляді глікогену, а у рослинах – у вигляді крохмлю. Вуглеводи виконують різні функції. Наприклад, глікопротеїди зумовлюють відмінності в групах крові, деякі вуглеводовмісні полімери є рецепторами для з’язування різних токсинів, бактерій, вірусів, гормонів. Вуглеводи широко використовують у народному господорстві, у харчовій промисловості, у виробництві хімічних волокон, паперу, різних пластмас. Певна кількість похідних вуглеводів, так звані глікозиди, являють собою групу лікувальних засобів, зокрема серцевих препаратів.

Завдання для самоконтролю

■ 242. Якій кількості речовини відповідає сахароза масою 68,4 г?

243. Під час бродіння з глюкози масою 36 г добули етанол масою 14,8 г. Визначіть вихід етанолу від теоретичного.

244. Відносна густина парів одноосновної насиченої карбонової кислоти за воднем 44. Виведіть формулу.

245. Який об’єм вуглекислого газу виділиться при спиртовому бродінні глюкози масою 90 г?

246. Під час бродіння глюкози масою 36 г добули молочну кислоту масою 30 г. Визначіть масову частку виходу кислоти від теоретичного.

247. Здійсніть перетворення:
а) метан → ацетилен → етилен → оцтова кислота → оцтово-метиловий естер;
б) етан→ хлоретан → етанол → оцтова кислота → оцтовобутиловий естер → бутанол.

▲ ● 248. Жири належать до:
а) етерів;
б) естерів;
в) карбонових кислот.

249. Рідкі жири – це естери гліцерину та кислоти:
а) оцтової;
б) стеаринової;
в) олеїнової.

250. Білки – це…
а) природні полімери;
б) синтетичні полімери;
в) мономери.

251. Гідроліз жирів – це:
а) перетворення рідких жирів у тверді;
б) розпад на гліцерин і жирні кислоти;
в) перетворення в непридатний для споживання стан.

252. Укажіть відповідність між речовиною і найбільш типовою функцією:

Речовина	Функція
1. білок	а. захист внутрішніх органів
2. жир	б. запасна
3. вуглевод	в. рухова

253. Укажіть відповідність між речовиною і найбільш типовою функцією:

Речовина	Функція
1. крохмаль	а. регулює перистальтику кишечника
2. клітковина	б. адсорбують і виводять з організму токсичні речовини
3. пектинові речовини	в. регулює вміст цукру у крові

254. Виберіть фізичні властивості характерні для крохмалю:
а) білий порошок;
б) волокниста речовина;
в) не розчиняється у воді.

255. Глюкоза – це:
а) альдегід;
б) спирт;
в) альдегідоспирт.

256. Назвіть основні функції вуглеводів:
а) запасна;
б) рухова;
в) енергетична;
г) опорна;
д) захисна;
е) каталітична.

257. До запасних поживних речовин тваринного організму належать:
а) жири;
б) крохмаль;
в) глікоген.

258. Добова потреба вуглеводів:
а) 20-30 г;
б) 400-500 г;
в) 100 г.

●● 259. У наведеному переліку знайдіть зайву речовину:
а) глюкоза;
б) крохмаль;
в) альдегід;
г) сахароза.

260. Яка з наведених формул є загальною для естерів:
а) ; б) ; в) ?

261. Які зв’язки беруть участь в утворенні молекули білка:
а) йонні;
б) водневі;
в) пептидні;
г) ковалентні.

262. Які з наведених вуглеводів здатні до реакції гідролізу:
а) крохмаль;
б) глюкоза;
в) сахароза;
г) целюлоза?

●●● 263. Назвіть речовини, до яких класів сполук вони належать:
а) СН₃ОН;
б) СН₃СООН;
в) С₆Н₁₂О₆;
г) СН₃-СОО-С₂Н₅;
д) СН₃-О-СН₃;
е) С₁₂Н₂₂О₁₁;
ж) СН₄;
з) С₂Н₄.

264. Як розпізнати за допомогою одного і того ж реактиву гліцерин, глюкозу й етанол? Відповідь підтвердіть рівнянням реакції.

265. Якісною реакцією на глюкозу є:
а) утворення білого осаду;
б) реакція «срібного дзеркала»
в) зміна кольору купрум(ІІ) гідрооксиду.

●●●● 266. Яку масу естеру можна добути при взаємодії розчину мурашиної кислоти масою 20 г з масовою часткою кислоти 92% і розчину масою 16 г з масовою часткою метанолу 90%?

267. Яку масу естеру можна добути, якщо змішати розчин масою 14 г з масовою часткою оцтової кислоти 90% і розчин масою 14 г з масовою часткою етанолу 90%?

268. Здійсніть перетворення:
а) СН₄ → СО₂ → С₆Н₁₂О₆ → С₂Н₅ОН → СН₃СООН;
б) глюкоза → етанол → вуглекислий газ.

269. Під час бродіння глюкози одержали етанол масою 55,2 г, вихід якого склав 80%. Яка маса глюкози піддалася бродінню?

270. Натуральний мед є насиченим розчином глюкози і фруктози, масова частка яких у меді більше 80%, 18% – води, біля 2% мурашиної кислоти, білка і воску. У штучному меді іноді є крохмаль, хлориди, сульфати. Для їх виявлення мед розчиняють у воді, відфільтровують від воску і проводять хімічні реакції. Які? Складіть рівняння цих реакцій, зазначте їх ознаки.