Класификация на въглехидратите Биологична роля. Физиологично значение на въглехидратите

С това обаче ролята на въглехидратите не се изчерпва. Те са интегрална частмолекули на някои аминокиселини, участват в изграждането на ензими, образуването на нуклеинови киселини, предшественици са за образуването на мазнини, имуноглобулини, които играят важна роляв имунната система, и гликопротеините - комплекси от въглехидрати и протеини, които са основни компоненти клетъчни мембрани. Хиалуроновите киселини и другите мукополизахариди образуват защитен слой между всички клетки, изграждащи тялото.

Интересът към въглехидратите беше ограничен от изключителната сложност на тяхната структура. За разлика от мономерите на нуклеиновите киселини (нуклеотидите) и протеините (аминокиселините), които могат да се свързват заедно само по един специфичен начин, монозахаридните единици в олигозахаридите и полизахаридите могат да се свързват заедно по няколко начина на много различни позиции.

От втората половина на 20 век. Има бързо развитие на химията и биохимията на въглехидратите, поради важното им биологично значение.

Въглехидратите, заедно с протеините и липидите, са най-важните химични съединениякоито са част от живите организми. При хората и животните въглехидратите служат важни функции: енергийни (основният вид клетъчно гориво), структурни ( необходим компонентповечето вътреклетъчни структури) и защитни (участие на въглехидратните компоненти на имуноглобулините в поддържането на имунитета).

Въглехидратите (рибоза, дезоксирибоза) се използват за синтеза на нуклеинови киселини, те са неразделна част от нуклеотидните коензими, които играят изключително важна роля в метаболизма на живите същества. IN напоследъкВсе по-голямо внимание привличат смесените биополимери, съдържащи въглехидрати: гликопептиди и гликопротеини, гликолипиди и липополизахариди, гликолипопротеини и др. Тези вещества изпълняват сложни и важни функции в тялото.

И така, ще подчертая b Иологично значение на въглехидратите:

· Въглехидратите изпълняват пластична функция, тоест участват в изграждането на костите, клетките и ензимите. Те съставляват 2-3% от теглото.

· Въглехидратите са основният източник на енергия. При окисляване на 1 грам въглехидрати се отделят 4,1 kcal енергия и 0,4 g вода.

· Кръвта съдържа 100-110 mg глюкоза. Зависи от концентрацията на глюкоза осмотичното наляганекръв.

· Пентозите (рибоза и дезоксирибоза) участват в изграждането на АТФ.

· Въглехидратите играят защитна роля в растенията.

2. Видове въглехидрати

Има две основни групи въглехидрати: прости и сложни. Простите въглехидрати включват глюкоза, фруктоза, галактоза, захароза, лактоза и малтоза. Комплексните включват нишесте, гликоген, фибри и пектин.

Въглехидратите се делят на монозахариди (прости), олигозахариди и полизахариди (сложни).

1. Монозахариди

· глюкоза

фруктоза

галактоза

· маноза

2. Олигозахариди

· Дизахариди

захароза (обикновена захар, тръстикова захар или захар от цвекло)

малтоза

изомалтоза

лактоза

лактулоза

3.Полизахариди

· декстран

· гликоген

· нишесте

· целулоза

галактоманани

Монозахариди(прости въглехидрати) са най-простите представители на въглехидратите и при хидролиза не се разграждат на по-прости съединения. Простите въглехидрати лесно се разтварят във вода и бързо се усвояват. Имат подчертан сладък вкус и се класифицират като захари.

В зависимост от броя на въглеродните атоми в молекулите монозахаридите се делят на триози, тетрози, пентози и хексози. Най-важни за човека са хексозите (глюкоза, фруктоза, галактоза и др.) и пентозите (рибоза, дезоксирибоза и др.).

Когато две монозахаридни молекули се комбинират, се образуват дизахариди.

Най-важният от всички монозахариди е глюкозата, тъй като тя е структурна единица (градивен елемент) за изграждането на повечето хранителни ди- и полизахариди. Транспортирането на глюкоза в клетките се регулира в много тъкани от панкреатичния хормон инсулин.

При хората излишната глюкоза се превръща предимно в гликоген, единственият резервен въглехидрат в животинските тъкани. В човешкото тяло общо съдържаниегликоген е около 500 g - това е дневният запас от въглехидрати, използвани при тежък дефицит в диетата. Дългосрочният дефицит на гликоген в черния дроб води до дисфункция на хепатоцитите и мастна инфилтрация.

Олигозахариди- по-сложни съединения, изградени от няколко (от 2 до 10) монозахаридни остатъка. Делят се на дизахариди, тризахариди и др. Най-важните дизахариди за човека са захарозата, малтозата и лактозата. Олигозахаридите, които включват рафиноза, стахиоза и вербаскоза, се намират главно в бобовите растения и техните преработени продукти, като соево брашно, а също и в малки количества в много зеленчуци. Фрукто-олигозахаридите се намират в зърнени култури (пшеница, ръж), зеленчуци (лук, чесън, артишок, аспержи, ревен, цикория), както и банани и мед.

Към групата на олигозахаридите спадат и малтодекстрините, които са основните компоненти на сиропи и меласи, индустриално произведени от полизахаридни суровини. Един от представителите на олигозахаридите е лактулозата, която се образува от лактоза по време на термичната обработка на млякото, например при производството на печено и стерилизирано мляко.

Олигозахаридите практически не се разграждат тънко червохора поради липсата на подходящи ензими. Поради тази причина те имат свойствата на диетични фибри. Някои олигозахариди играят съществена роля в живота нормална микрофлорадебелото черво, което им позволява да бъдат класифицирани като пребиотици – вещества, които са частично ферментирали от определени чревни микроорганизми и осигуряват поддържането на нормална чревна микробиоценоза.

полизахариди- високомолекулни полимерни съединения, образувани от голямо числомономери, които са монозахаридни остатъци. Полизахаридите се делят на смилаеми и несмилаеми стомашно-чревния трактчовек. Първата подгрупа включва нишесте и гликоген, втората включва различни съединения, от които най-важни за човека са целулозата (фибрите), хемицелулозата и пектиновите вещества.

Олиго- и полизахаридите се обединяват под термина "сложни въглехидрати". Моно- и дизахаридите имат сладък вкус, поради което се наричат ​​още „захари“. Полизахаридите нямат сладък вкус. Сладостта на захарозата варира. Ако сладостта на разтвор на захароза се приеме за 100%, тогава сладостта на еквимоларни разтвори на други захари ще бъде: фруктоза - 173%, глюкоза - 81%, малтоза и галактоза - 32% и лактоза - 16%.

Основният смилаем полизахарид е нишестето - хранителната основа на зърнени, бобови растения и картофи. Той представлява до 80% от въглехидратите, консумирани в храната. Това е сложен полимер, състоящ се от две фракции: амилоза - линеен полимер и амилопектин - разклонен полимер. Именно съотношението на тези две фракции в различните суровини на нишестето определя неговите различни физикохимични и технологични характеристики, по-специално разтворимост във вода при различни температури. Източникът на нишесте е билкови продукти, главно зърнени храни: зърнени храни, брашно, хляб и картофи.

За да се улесни усвояването на нишестето от тялото, продуктът, който го съдържа, трябва да бъде термично обработен. В този случай нишестената паста се образува в изрична форма, например желе, или латентно в състава на хранителен състав: каша, хляб, тестени изделия, ястия от бобови растения. Нишестените полизахариди, влизащи в тялото с храна, се подлагат на последователни, като се започне с устната кухина, ферментация до малтодекстрини, малтоза и глюкоза, последвано от почти пълно усвояване.

Вторият смилаем полизахарид е гликоген.Неговата хранителна стойностмалък - не повече от 10-15 g гликоген идва от диетата в състава на черния дроб, месото и рибата. Когато месото узрее, гликогенът се превръща в млечна киселина.

Някои сложни въглехидрати (фибри, целулоза и др.) изобщо не се усвояват в човешкото тяло. Това обаче е необходим компонент на храненето: те стимулират чревната подвижност, образуват изпражнения, като по този начин насърчават отстраняването на токсините и почистването на тялото. Освен това, въпреки че фибрите не се усвояват от хората, те служат като източник на хранене за полезната чревна микрофлора.

Заключение

Значението на въглехидратите в човешкото хранене е много голямо. Те служат най-важният източникенергия, осигуряваща до 50-70% от общия прием на калории.

Способността на въглехидратите да бъдат високоефективен източник на енергия е в основата на тяхното „протеин-съхраняващо“ действие. Въпреки че въглехидратите не са основни хранителни фактори и могат да се образуват в тялото от аминокиселини и глицерол, минимално количествовъглехидратите в дневната диета не трябва да бъдат по-малко от 50-60 g.

Редица заболявания са тясно свързани с нарушена въглехидратна обмяна: захарен диабет, галактоземия, нарушения в системата на гликогенното депо, непоносимост към мляко и др. Трябва да се отбележи, че в човешкото и животинското тяло въглехидратите присъстват в по-малки количества (не повече от 2% от сухото телесно тегло), отколкото протеините и липидите; в растителните организми, поради целулозата, въглехидратите представляват до 80% от сухата маса, следователно като цяло в биосферата има повече въглехидрати от всички останали органични съединениякомбинирани.

Библиография

1. Наръчник по диететика / изд. А.А. Покровски, М.А. Самсонова. - М.: Медицина, 1981

2. Популярна информация за храненето. Изд. ИИ Столмакова, И.О. Мартинюк, Киев, "Здраве", 1990 г

3. Королев А.А. Хигиена на храните - 2-ро изд. Преработено и допълнителни - М.: "Академия", 2007 г

4. Ауреден Л. Как да станем красиви. - М.: Топикал, 1995

5. http://hudeemtut.ru

6. Leninger A. Основи на биохимията // М.: Мир, 1985.

Въглехидрати (захар А , захариди) - органични вещества, съдържащи карбонилна група и няколко хидроксилни групи. Името на класа съединения идва от думите "въглеродни хидрати" и е предложено за първи път от К. Шмид през 1844 г. Появата на това име се дължи на факта, че първите въглехидрати, известни на науката, са описани с брутната формула C x (H 2 O) y, като формално са съединения на въглерод и вода.

Всички въглехидрати са съставени от отделни „единици“, които са захариди. Въз основа на способността си да хидролизират до мономери, въглехидратите се разделят на две групи: прости и сложни. Въглехидратите, съдържащи една единица, се наричат ​​монозахариди, две единици са дизахариди, две до десет единици са олигозахариди и повече от десет единици са полизахариди. Често срещаните монозахариди са полиоксиалдехиди (алдози) или полипоксикетони (кетози) с линейна верига от въглеродни атоми (m = 3-9), всеки от които (с изключение на карбонилния въглерод) е свързан с хидроксилна група. Най-простият монозахарид, глицералдехидът, съдържа един асиметричен въглероден атом и е известен под формата на два оптични антипода (D и L). Монозахаридите бързо повишават кръвната захар и имат висок гликемичен индекс, поради което се наричат ​​още бързи въглехидрати. Лесно се разтварят във вода и се синтезират в зелени растения. Въглехидратите, съставени от 3 или повече единици, се наричат ​​сложни въглехидрати. Продукти богати бавни въглехидратипостепенно повишават нивата на глюкозата и имат ниски гликемичен индекс, поради което ги наричат ​​още бавни въглехидрати. Сложните въглехидрати са продукти на поликондензация на прости захари (монозахариди) и, за разлика от простите, по време на процеса на хидролитично разцепване те могат да се разлагат на мономери, образувайки стотици и хиляди монозахаридни молекули

В живите организми въглехидратите изпълняват следните функции:

1. Структурни и поддържащи функции. Въглехидратите участват в изграждането на различни поддържащи структури. Така че целулозата е основната структурен компонентклетъчните стени на растенията, хитинът изпълнява подобна функцияпри гъбите, а също така осигурява твърдост на екзоскелета на членестоногите.

2. Защитна роляв растенията. Някои растения имат защитни структури (бодли, бодли и др.), състоящи се от клетъчни стени от мъртви клетки.

3. Пластична функция. Въглехидратите са част от сложни молекули (например пентозите (рибоза и дезоксирибоза) участват в изграждането на АТФ, ДНК и РНК).

4. Енергийна функция. Въглехидратите служат като източник на енергия: окисляването на 1 грам въглехидрати освобождава 4,1 kcal енергия и 0,4 g вода.

5. Функция за съхранение. Въглехидратите действат като резерви хранителни вещества: гликоген при животните, нишесте и инулин при растенията.

6. Осмотична функция. Въглехидратите участват в регулирането на осмотичното налягане в организма. Така кръвта съдържа 100-110 mg/% глюкоза, а осмотичното налягане на кръвта зависи от концентрацията на глюкоза.

7. Рецепторна функция. Олигозахаридите са част от рецептивната част на много клетъчни рецепториили лигандни молекули.

18. Монозахариди: триози, тетрози, пентози, хексози. Структура, отворени и циклични форми. Оптична изомерия. Химични свойстваглюкоза, фруктоза. Качествени реакции към глюкоза.

Монозахариди(от гръцки монос- единствения, захар- захар) - най-простите въглехидрати, които не се хидролизират, за да образуват повече прости въглехидрати- обикновено са безцветни, лесно разтворими във вода, слабо разтворими в алкохол и напълно неразтворими в етер, твърди прозрачни органични съединения, една от основните групи въглехидрати, най-простата форма на захарта. Водни разтвориимат неутрално pH. Някои монозахариди имат сладък вкус. Монозахаридите съдържат карбонилна (алдехидна или кетонна) група, така че могат да се разглеждат като производни на многовалентни алкохоли. Монозахарид с карбонилна група в края на веригата е алдехид и се нарича алдоза. Във всяка друга позиция на карбонилната група монозахаридът е кетон и се нарича кетоза. В зависимост от дължината на въглеродната верига (от три до десет атома) има триози, тетроси, пентози, хексози, хептозии така нататък. Между тях най-голямо разпространениев природата са получени пентози и хексози. Монозахаридите са градивните елементи, от които се синтезират дизахаридите, олигозахаридите и полизахаридите.

В природата най-често срещаната свободна форма е D-глюкоза ( гроздова захарили декстроза, ° С 6 з 12 О 6) - хексатомна захар ( хексоза), структурна единица(мономер) на много полизахариди (полимери) - дизахариди: (малтоза, захароза и лактоза) и полизахариди (целулоза, нишесте). Други монозахариди са известни главно като компоненти на ди-, олиго- или полизахариди и рядко се срещат в свободно състояние. Естествените полизахариди служат като основни източници на монозахариди.

Качествена реакция:

Добавете няколко капки разтвор на меден (II) сулфат и алкален разтвор към разтвора на глюкозата. Не се образува утайка от меден хидроксид. Разтворът става ярко син. В този случай глюкозата разтваря меден (II) хидроксид и се държи като поливалентен алкохол, образувайки комплексно съединение.
Нека загреем разтвора. При тези условия реакцията с меден (II) хидроксид демонстрира възстановителни свойстваглюкоза. Цветът на разтвора започва да се променя. Първо се образува жълта утайка от Cu 2 O, която с течение на времето образува по-големи червени кристали CuO. Глюкозата се окислява до глюконова киселина.

2HOCH 2 -(CHOH) 4)-CH=O + Cu(OH) 2 2HOCH 2 -(CHOH) 4)-COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O

19. Олигозахариди: структура, свойства. Дизахариди: малтоза, лактоза, целобиоза, захароза. Биологична роля.

По-голямата част олигозахаридие представена от дизахариди, сред които захарозата, малтозата и лактозата играят важна роля за животинския организъм. Дизахаридът целобиоза има важноза живота на растенията.
Дизахаридите (биозите) при хидролиза образуват два еднакви или различни монозахарида. За установяване на структурата им е необходимо да се знае от кои монозахариди е изграден дизахаридът; в каква форма, фураноза или пираноза, е монозахаридът в дизахарида; Кои хидроксилни групи участват в свързването на две прости захарни молекули?
Дизахаридите могат да бъдат разделени на две групи: нередуциращи захари и редуциращи захари.
Първата група включва трехалоза (гъбена захар). Не е способен на тавтомерия: естерната връзка между два глюкозни остатъка се образува с участието на двата глюкозидни хидроксила
Втората група включва малтоза (малцова захар). Той е способен на тавтомерия, тъй като само един от глюкозидните хидроксили се използва за образуване на естерна връзка и следователно съдържа скрита формаалдехидна група. Редуциращият дизахарид е способен на мутаротация. Той реагира с реагентите на карбонилната група (подобно на глюкозата), редуцира се до поливалентен алкохол и се окислява до киселина
Хидроксилните групи на дизахаридите претърпяват реакции на алкилиране и ацилиране.
захароза(цвекло, тръстикова захар). Много често срещан в природата. Получава се от захарно цвекло (съдържание до 28% сухо вещество) и захарна тръстика. Това е нередуцираща захар, тъй като кислородният мост се образува с участието на двете гликозидни хидроксилни групи

Малтоза(от английски малц- малц) - малцова захар, естествен дизахарид, състоящ се от два глюкозни остатъка; съдържано в големи количествав покълнали зърна (малц) от ечемик, ръж и други зърна; намира се също в доматите, прашеца и нектара на редица растения. Малтозата се усвоява лесно от човешкото тяло. Разграждането на малтозата на два глюкозни остатъка става в резултат на действието на ензима a-глюкозидаза или малтаза, който се съдържа в храносмилателни соковеживотни и хора, в покълнали зърна, в плесении мая

Целобиоза- 4-(β-глюкозидо)-глюкоза, дизахарид, състоящ се от два глюкозни остатъка, свързани с β-глюкозидна връзка; основна структурна единица на целулозата. Целобиозата се образува по време на ензимната хидролиза на целулоза от бактерии, живеещи в стомашно-чревния тракт на преживните животни. След това целобиозата се разгражда от бактериалния ензим β-глюкозидаза (целобиаза) до глюкоза, което осигурява усвояването на целулозната част от биомасата от преживните животни.

лактоза (млечна захар) C12H22O11 - въглехидрат от групата на дизахаридите, намиращ се в млякото. Молекулата на лактозата се състои от остатъци от молекули на глюкоза и галактоза. Използва се за готвене хранителни среди, например при производството на пеницилин. Използван като помощно вещество(пълнител) в фармацевтична индустрия. От лактозата се получава лактулоза - ценно лекарство за лечение чревни разстройства, например, запек.

20. Хомополизахариди: нишесте, гликоген, целулоза, декстрини. Структура, свойства. Биологична роля. Качествена реакция към нишесте.

хомополизахариди ( гликани ), състоящи се от остатъци от един монозахарид, могат да бъдат хексози или пентози, т.е. хексоза или пентоза могат да се използват като мономер. В зависимост от химическата природа на полизахарида се разграничават глюкани (от глюкозни остатъци), манани (от маноза), галактани (от галактоза) и други подобни съединения. Групата на хомополизахаридите включва органични съединения на растения (нишесте, целулоза, пектинови вещества), животни (гликоген, хитин) и бактерии ( декстрани) произход.

Полизахаридите са необходими за живота на животните и растителни организми. Това е един от основните източници на енергия в тялото, генериран в резултат на метаболизма. Полизахаридите участват в имунните процеси, осигуряват клетъчната адхезия в тъканите и съставляват по-голямата част от органичната материя в биосферата.

нишесте (° С 6 з 10 О 5) n - смес от два хомополизахарида: линеен - амилоза и разклонен - ​​амилопектин, чийто мономер е алфа-глюкоза. Бяло аморфно вещество, неразтворимо в студена вода, способно да набъбва и частично разтворимо в топла вода. Молекулно тегло 10 5 -10 7 Dalton. Нишесте, синтезирано различни растенияв хлоропластите, под въздействието на светлината по време на фотосинтезата, се различава до известна степен в структурата на зърната, степента на полимеризация на молекулите, структурата на полимерните вериги и физични и химични свойства. По правило съдържанието на амилоза в нишестето е 10-30%, амилопектин - 70-90%. Молекулата на амилозата съдържа средно около 1000 глюкозни остатъка, свързани с алфа-1,4 връзки. Отделните линейни участъци на молекулата на амилопектина се състоят от 20-30 такива единици, а в точките на разклоняване на амилопектина глюкозните остатъци са свързани чрез междуверижни алфа-1,6 връзки. При частична киселинна хидролиза на нишестето се образуват полизахариди с по-ниска степен на полимеризация - декстрини ( ° С 6 з 10 О 5) р, а при пълна хидролиза - глюкоза.

Гликоген (° С 6 з 10 О 5) n - полизахарид, изграден от алфа-D-глюкозни остатъци - основният резервен полизахарид на висшите животни и хора, намиращ се под формата на гранули в цитоплазмата на клетките в почти всички органи и тъкани, но най-голямото количество се натрупва в мускули и черен дроб. Молекулата на гликогена е изградена от разклонени полиглюкозидни вериги, в линейната последователност на които глюкозните остатъци са свързани чрез алфа-1,4 връзки, а в точките на разклоняване чрез междуверижни алфа-1,6 връзки. Емпиричната формула на гликогена е идентична с формулата на нишестето. от химическа структурагликогенът е близък до амилопектина с по-изразено верижно разклонение и затова понякога се нарича неточно „животински нишесте“. Молекулно тегло 10 5 -10 8 Dalton и по-високо. В животинските организми е структурен и функционален аналог на растителния полизахарид - нишесте. Гликогенът образува енергиен резерв, който при необходимост може бързо да се мобилизира, за да компенсира внезапната липса на глюкоза - силното разклоняване на неговата молекула води до наличието на голям брой крайни остатъци, позволяващи бързо елиминиране необходимо количествоглюкозни молекули. За разлика от съхранението на триглицериди (мазнини), съхранението на гликоген не е толкова голямо (калории на грам). Само гликогенът, съхраняван в чернодробните клетки (хепатоцити), може да се преобразува в глюкоза, за да захранва цялото тяло, а хепатоцитите са в състояние да натрупат до 8 процента от теглото си под формата на гликоген, което е най-високата концентрация от всеки тип клетка. Общата маса на гликоген в черния дроб на възрастни може да достигне 100-120 грама. В мускулите гликогенът се разгражда до глюкоза изключително за локална консумация и се натрупва в много по-ниски концентрации (не повече от 1% от обща масамускулите), обаче, общият резерв в мускулите може да надвиши резерва, натрупан в хепатоцитите.

Целулоза(фибри) е най-често срещаният структурен полизахарид в растителния свят, състоящ се от алфа-глюкозни остатъци, представени в бета-пиранозна форма. По този начин, в целулозната молекула, бета-глюкопиранозните мономерни единици са линейно свързани една с друга чрез бета-1,4 връзки. При частична хидролиза на целулозата се образува дизахаридът целобиоза, а при пълна хидролиза - D-глюкоза. В стомашно-чревния тракт на човека целулозата не се усвоява, тъй като наборът от храносмилателни ензими не съдържа бета-глюкозидаза. Въпреки това, разполагайки с оптималното количество растителни фибрив храната допринася за нормалното образуване изпражнения. Имайки голяма механична якост, целулозата действа като поддържащ материал за растенията; например в дървото нейният дял варира от 50 до 70%, а памукът е почти 100% целулоза.

Качествената реакция към нишестето се извършва с алкохолен разтворЙода. При взаимодействие с йод нишестето образува сложно съединение със синьо-виолетов цвят

Въглехидрати (захариди) -- често срещано имеширок клас естествени органични съединения. Името идва от думите "въглища" и "вода". Причината за това е, че първите въглехидрати, известни на науката, са описани с брутната формула C x (H 2 O) y, като формално са съединения на въглерод и вода.

От химическа гледна точка въглехидратите са органични вещества, съдържащи права верига от няколко въглеродни атома, карбонилна група и няколко хидроксилни групи.

Биологично значение на въглехидратите:

1. Въглехидратите правят структурна функция, тоест те участват в изграждането на различни клетъчни структури (например клетъчни стени на растения).

2. Въглехидратите играят защитна роля в растенията (клетъчни стени, защитни образувания, състоящи се от клетъчни стени на мъртви клетки - бодли, бодли и др.).

3. Въглехидратите изпълняват пластична функция - съхраняват се като запас от хранителни вещества, а също така са част от сложни молекули (например пентозите (рибоза и дезоксирибоза) участват в изграждането на АТФ, ДНК и РНК).

4. Въглехидратите са основният енергиен материал. При окисляване на 1 грам въглехидрати се отделят 4,1 kcal енергия и 0,4 g вода.

5. Въглехидратите участват в осигуряването на осмотично налягане и осморегулация. И така, кръвта съдържа 100--110 mg/% глюкоза. Осмотичното налягане на кръвта зависи от концентрацията на глюкоза.

6. Въглехидратите изпълняват рецепторна функция – много олигозахариди са част от рецептивната част на клетъчните рецептори или лигандни молекули.

IN дневна дажбаПри хората и животните преобладават въглехидратите. Тревопасните получават нишесте, фибри и захароза. Месоядните получават гликоген от месото.

Телата на животните не са в състояние да синтезират въглехидрати от неорганични вещества. Те ги получават от растенията с храната и ги използват като основен източник на енергия, получена в процеса на окисление:

S h (R 2 Shch) n + hSch 2 > hSShch 2 + nR 2 Shch + енергия

В зелените листа на растенията се образуват въглехидрати по време на процеса на фотосинтеза - уникален биологичен процеспревръщането на неорганични вещества в захари - въглероден оксид (IV) и вода, което се случва с участието на хлорофил поради слънчева енергия:

xCO 2 + yH 2 O > C x (H2O) y + xO 2

Класификация на въглехидратите

Структурно въглехидратите се разделят на следните групи:

Прости въглехидрати. Те включват глюкоза, галактоза и фруктоза (монозахариди), както и захароза, лактоза и малтоза (дизахариди).

Глюкозата е основният доставчик на енергия за мозъка. Намира се в плодовете и горските плодове и е необходим за енергийното снабдяване и образуването на гликоген в черния дроб.

Фруктозата почти не изисква хормона инсулин за усвояването си, което позволява да се използва за захарен диабет, но умерено.

Галактозата не се намира в свободна форма в продуктите. Произвежда се от разграждането на лактозата.

Захарозата се съдържа в захарта и сладкишите. Когато попадне в тялото, той се разгражда на повече компоненти: глюкоза и фруктоза.

Лактозата е въглехидрат, съдържащ се в млечните продукти. При вроден или придобит дефицит на ензима лактаза в червата, разграждането на лактозата до глюкоза и галактоза е нарушено, което е известно като непоносимост към млечни продукти. IN ферментирали млечни продуктиИма по-малко лактоза, отколкото в млякото, тъй като при ферментацията на млякото от лактозата се образува млечна киселина.

Малтозата е междинен продукт от разграждането на нишестето храносмилателни ензими. След това малтозата се разгражда до глюкоза. Намира се в свободна форма в меда, малца (оттук и второто име - малцова захар) и бирата.

Сложни въглехидрати. Те включват нишесте и гликоген (смилаеми въглехидрати), както и фибри, пектини и хемицелулоза.

Нишестето съставлява 80% от всички въглехидрати в диетата. Основните му източници: хляб и хлебни изделия, зърнени храни, бобови растения, ориз и картофи. Нишестето се усвоява сравнително бавно, разграждайки се до глюкоза.

Гликогенът, наричан още „животински нишесте“, е полизахарид, който се състои от силно разклонени вериги от глюкозни молекули. Намира се в малки количества в животинските продукти (в черния дроб 2-10% и в мускулна тъкан - 0,3-1%).

Фибрите са сложен въглехидрат, който е част от мембраните растителни клетки. В тялото фибрите практически не се усвояват, само малка част могат да бъдат повлияни от микроорганизмите в червата.

Фибрите, заедно с пектини, лигнини и хемицелулоза, се наричат ​​или баластни вещества. Те подобряват производителността храносмилателната система, като профилактика на много заболявания. Пектините и хемицелулозата имат хигроскопични свойства, което им позволява да сорбират и пренасят със себе си излишния холестерол, амоняк, жлъчни пигменти и др. вредни вещества. Друго важно предимство на диетичните фибри е, че помагат за предотвратяване на затлъстяването. Без да има високо енергийна стойност, зеленчуците, поради голямото си количество диетични фибри, допринасят за ранно усещане за ситост.

IN големи количества хранителни фибринамерени в хляба груби, трици, зеленчуци и плодове.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Добра работакъм сайта">

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

публикувано на http://www.allbest.ru/

Въглехидратите (захари, захариди) са органични вещества, съдържащи карбонилна група и няколко хидроксилни групи. Името на класа съединения идва от думите "въглеродни хидрати" и е предложено за първи път от К. Шмид през 1844 г. Появата на това име се дължи на факта, че първите въглехидрати, известни на науката, са описани с брутната формула C x (H 2 O) y, като формално са съединения на въглерод и вода.

Въглехидратите са много широк клас органични съединения, сред които има вещества с много различни свойства. Това позволява на въглехидратите да изпълняват различни функции в живите организми. Съединенията от този клас съставляват около 80% от сухата маса на растенията и 2-3% от масата на животните.

Монозахаридите (от гръцки monos - единичен, sacchar - захар) са най-простите въглехидрати, които не се хидролизират и образуват по-прости въглехидрати. въглехидрат организъм биосинтеза органичен

Дизахаридите (от di - два, sacchar - захар) са сложни органични съединения, една от основните групи въглехидрати, при хидролиза всяка молекула се разпада на две молекули монозахариди

Омлигозахаридите (от гръцки ?lAgpt - малко) са въглехидрати, чиито молекули се синтезират от 2 - 10 монозахаридни остатъка, свързани с гликозидни връзки.

Полизахаридите са общото наименование на клас сложни високомолекулни въглехидрати, чиито молекули се състоят от десетки, стотици или хиляди мономери - монозахариди.

Монозахариди:

Глюкоза

Фруктоза

Галактоза

Маноза

Олигозахариди

Дизахариди:

Захароза (обикновена захар, тръстикова захар или захар от цвекло)

Малтоза

Изомалтоза

лактоза

Лактулоза

полизахариди:

Декстрин

Гликоген

нишесте

Целулоза

Галактоманани

Глюкоманан

Гликозаминогликани (мукополизахариди):

Хепарин

Хондроитин сулфат

Хиалуронова киселина

Хепаран сулфат

Дерматан сулфат

Кератан сулфат

В живите организми въглехидратите изпълняват следните функции:

1. Структурни и поддържащи функции. Въглехидратите участват в изграждането на различни поддържащи структури. По този начин целулозата е основният структурен компонент на растенията с клетъчна стена, хитинът изпълнява подобна функция в гъбите и също така осигурява твърдост на екзоскелета на членестоногите.

2. Защитна роля при растенията. Някои растения имат защитни структури (бодли, бодли и др.), състоящи се от клетъчни стени от мъртви клетки.

3. Пластична функция. Въглехидратите са част от сложни молекули (например пентозите (рибоза и дезоксирибоза) участват в изграждането на АТФ, ДНК и РНК).

4. Енергийна функция. Въглехидратите служат като източник на енергия: окисляването на 1 грам въглехидрати освобождава 4,1 kcal енергия и 0,4 g вода.

5. Функция за съхранение. Въглехидратите действат като резервни хранителни вещества: гликоген при животните, нишесте и инулин при растенията.

6. Осмотична функция. Въглехидратите участват в регулирането на осмотичното налягане в организма. И така, кръвта съдържа 100-110 mg/% глюкоза, а осмотичното налягане на кръвта зависи от концентрацията на глюкоза.

7. Рецепторна функция. Олигозахаридите са част от рецепторната част на много клетъчни рецептори или лигандни молекули.

В ежедневната диета на хората и животните преобладават въглехидратите. Тревопасните получават нишесте, фибри и захароза. Месоядните получават гликоген от месото.

Телата на животните не са в състояние да синтезират въглехидрати от неорганични вещества. Те ги получават от растенията с храната и ги използват като основен източник на енергия, получена в процеса на окисление:

C x (H 2 O) y + xO 2 > xCO 2 + yH 2 O + енергия.

В зелените листа на растенията въглехидратите се образуват по време на процеса на фотосинтеза - уникален биологичен процес на превръщане на неорганични вещества - въглероден оксид (IV) и вода в захари, който се случва с участието на хлорофил поради слънчевата енергия:

CO 2 + yH 2 O > C x (H 2 O) y + xO 2

Метаболизмът на въглехидратите в човешкото тяло и висшите животни се състои от няколко процеса:

1. Хидролиза (разцепване) в стомашно-чревния тракт на хранителните полизахариди и дизахариди до монозахариди, последвано от абсорбция от чревния лумен в кръвния поток.

2. Гликогеногенеза (синтез) и гликогенолиза (разграждане) на гликоген в тъканите, главно в черния дроб.

3. Аеробна (пентознофосфатен път на окисляване на глюкозата или пентозен цикъл) и анаеробна (без консумация на кислород) гликолиза са начини за разграждане на глюкозата в тялото.

4. Взаимно превръщане на хексози.

5. Аеробно окисление на продукта от гликолизата - пируват (краен етап въглехидратния метаболизъм).

6. Глюконеогенеза - синтез на въглехидрати от невъглехидратни суровини (пирогроздена, млечна киселина, глицерол, аминокиселини и други органични съединения).

Основните източници на въглехидрати от храната са: хляб, картофи, тестени изделия, зърнени храни и сладкиши. Захарта е чист въглехидрат. Медът, в зависимост от произхода си, съдържа 70-80% глюкоза и фруктоза.

За посочване на количеството въглехидрати в храната се използва специална хлебна единица.

Освен това групата на въглехидратите включва и лошо смилаеми човешкото тялофибри и пектини.

Публикувано на Allbest.ru

...

Подобни документи

Специфични свойства, строеж и основни функции, разпадни продукти на мазнини, белтъчини и въглехидрати. Храносмилане и усвояване на мазнините в организма. Сплит сложни въглехидратихрана. Параметри за регулиране на въглехидратната обмяна. Ролята на черния дроб в метаболизма.

курсова работа, добавена на 12.11.2014 г


Енергийни, складови и опорно-изграждащи функции на въглехидратите. Свойства на монозахаридите като основен източник на енергия в човешкия организъм; глюкоза. Основните представители на дизахаридите; захароза. Полизахариди, образуване на нишесте, въглехидратен метаболизъм.

доклад, добавен на 30.04.2010 г


Въглехидратите са група органични съединения. Структура и функции на въглехидратите. Химичен съставклетки. Примери за въглехидрати, тяхното съдържание в клетките. Получаване на въглехидрати от въглероден диоксид и вода по време на реакцията на фотосинтеза, характеристики на класификация.

презентация, добавена на 04/04/2012


Резултат от разграждането и функционирането на протеини, мазнини и въглехидрати. Състав на белтъците и тяхното съдържание в хранителните продукти. Механизми за регулиране на протеиновия и мастния метаболизъм. Ролята на въглехидратите в организма. Съотношението на протеини, мазнини и въглехидрати в пълноценна диета.

презентация, добавена на 28.11.2013 г


Ролята и значението на белтъчините, мазнините и въглехидратите за нормалното протичане на всички жизненоважни важни процеси. Състав, структура и основни свойства на протеини, мазнини и въглехидрати, техните най-важните задачии функции в тялото. Основни източници на данни хранителни вещества.

презентация, добавена на 04/11/2013


Метаболизмът и енергията като основна функция на тялото, неговите основни фази и протичащи процеси - асимилация и дисимилация. Ролята на протеините в организма, механизмът на техния метаболизъм. Обмяна на вода, витамини, мазнини, въглехидрати. Регулиране на топлопроизводството и топлообмена.

резюме, добавено на 08/08/2009


Понятие и класификация на въглехидратите, основни функции в организма. кратко описание наекологична и биологична роля. Гликолипидите и гликопротеините като структурни и функционални компоненти на клетката. Наследствени нарушенияобмен на монозахариди и дизахариди.

тест, добавен на 12/03/2014


Значението на протеините, мазнините и въглехидратите, водата и минерални соли. Метаболизъм на протеини, въглехидрати, мазнини в човешкото тяло. Норми за хранене. Витамини, тяхната роля в метаболизма. Основен дефицит на витамини. Роля минералив храненето на човека.

тест, добавен на 24.01.2009 г


Метаболитни функции в организма: осигуряване на органи и системи с енергия, генерирана при разграждането на хранителните вещества; трансформация на молекули хранителни продуктив градивни блокове; образуване на нуклеинови киселини, липиди, въглехидрати и други компоненти.

резюме, добавено на 20.01.2009 г


Метаболизъм на протеини, липиди и въглехидрати. Видове хранене на човека: всеядно, разделно и нисковъглехидратно хранене, вегетарианство, суровоядство. Ролята на протеините в метаболизма. Липса на мазнини в тялото. Промени в тялото в резултат на промени в начина на хранене.

Въглехидрати(захари) - група естествени полихидроксикарбонилни съединения, които са част от всички живи организми. Терминът „въглехидрати“ възниква, защото първите известни представители на въглехидратите в състава съответстват на формулата C x (H 2 O) y (въглерод + вода); Впоследствие са открити естествени въглехидрати с различен елементен състав.

Видове въглехидрати

Въглехидратите се делят на монозахариди, олигозахариди и полизахариди.

Монозахаридиса полихидроксиалдехиди (алдози) или полихидроксикетони (кетози) с линейна верига от 3-9 въглеродни атома, всеки от които (с изключение на карбонила) е свързан с хидроксилна група. Монозахаридите съдържат асиметрични въглеродни атоми и съществуват под формата на оптични изомери от D- и L-серия. D-глюкоза, D-галактоза, D-маноза, D-фруктоза, D-ксилоза, L-арабиноза и D-рибоза са често срещани в природата. Сред представителите на други класове монозахариди често се срещат дезоксизахари, в молекулите на които една или повече хидроксилни групи са заменени с водородни атоми (L-рамноза, L-фукоза, 2-дезокси-D-рибоза); аминозахари, в молекулите на които един или повече хидроксили са заменени с аминогрупи (D-глюкозамин, D-галактозамин); поливалентни алкохоли или алдитоли, образувани чрез редукция на карбонилни групи на монозахариди (сорбитол, манитол); уронови киселини, т.е. монозахариди, в които първичната алкохолна група е окислена до карбоксил (D-глюкуронова киселина); разклонени захари, съдържащи нелинейна верига от въглеродни атоми (апиоза, L-стрептоза); по-високи захарис дължина на веригата повече от шест въглеродни атома (седохептулоза, сиалови киселини). С изключение на D-глюкоза и D-фруктоза, свободните монозахариди са рядкост в природата. Те обикновено се намират в различни гликозиди, олиго- и полизахариди и могат да бъдат получени от тях чрез киселинна хидролиза. Разработени са методи за химичен синтез на редки монозахариди, базирани на по-достъпни.

Олигозахаридисъдържат от 2 до 10-20 монозахаридни остатъка, свързани с гликозидни връзки. Най-разпространените дизахариди в природата са: захарозата в растенията, трехалозата в насекомите и гъбите, лактозата в млякото на бозайниците (фиг. 1).

Ориз. 1. Строеж на дизахаридите захароза и малтоза

Известни са множество гликозиди на олигозахариди, които включват различни физиологични активни вещества(флавоноиди, сърдечни гликозиди, сапонини, много антибиотици, гликолипиди).

полизахариди- високомолекулни, линейни или разклонени съединения, чиито молекули са изградени от монозахариди, свързани с гликозидни връзки. Съставът на полизахаридите може да включва и заместители от невъглехидратен характер (остатъци от фосфор, сяра и мастни киселини). На свой ред полизахаридните вериги могат да бъдат прикрепени към<белкам с образованием гликопротеидов. Отдельную группу составляют биополимеры, в молекулах которых остатки моно- или олигосахаридов соединены друг с другом не гликозидными, а фосфодиэфирными связями; к этой группе относятся тейхоевые кислоты из клеточных стенок грамположительных бактерий, некоторые полисахариды дрожжей, а также , в основе которых лежит полирибозофосфатная (РНК) или поли-2-дезоксирибозофосфатная (ДНК) цепь.

Физико-химични свойства на въглехидратите

Поради изобилието от полярни функционални групи, монозахаридите са силно разтворими във вода и неразтворими в неполярни органични разтворители. Способността да претърпяват тавтомерни трансформации обикновено затруднява кристализацията на монозахаридите. Ако такива трансформации не са възможни, както при гликозиди или олигозахариди като захароза, веществата лесно кристализират. Много гликозиди (например сапонини) проявяват свойствата на повърхностно активни съединения. Полизахаридите са хидрофилни полимери, чиито молекули са способни да се свързват, за да образуват силно вискозни разтвори (растителна слуз, хиалуронова киселина); полизахаридите могат да образуват силни гелове (агар, алгинова киселина, карагенани, пектини). В някои случаи полизахаридните молекули образуват силно подредени надмолекулни структури, които са неразтворими във вода (целулоза, хитин).

Биологична роля на въглехидратите

Ролята на въглехидратите в живите организми е изключително разнообразна. В растенията монозахаридите са първичните продукти на фотосинтезата и служат като изходни съединения за биосинтезата на различни гликозиди, полизахариди, както и вещества от други класове (аминокиселини, мастни киселини, полифеноли и др.). Тези трансформации се извършват от подходящи ензимни системи, чиито субстрати са, като правило, богати на енергия фосфорилирани захарни производни, главно нуклеозидни дифосфатни захари. Въглехидратите се съхраняват под формата на нишесте във висшите растения, под формата на гликоген в животните, бактериите и гъбите и служат като енергиен резерв за живота на тялото. Под формата на гликозиди различни метаболитни продукти се транспортират в растенията и животните. Множество полизахариди или по-сложни полимери, съдържащи въглехидрати, изпълняват поддържащи функции в живите организми. Твърдата клетъчна стена на висшите растения е изградена от целулоза и хемицелулози, а при бактериите - от пептидогликан; Хитинът участва в изграждането на клетъчната стена на гъбите и екзоскелета на членестоногите. В тялото на животните и хората поддържащите функции се изпълняват от сулфатирани мукополизахариди на съединителната тъкан, чиито свойства позволяват едновременно поддържане на формата на тялото и подвижността на отделните му части; тези полизахариди също спомагат за поддържането на водния баланс и селективната катионна пропускливост на клетките. Подобни функции в морските многоклетъчни водорасли се изпълняват от сулфатирани галактани (червени водорасли) или по-сложни сулфатирани хетерополизахариди (кафяви и зелени водорасли); В растящите и сочните тъкани на висшите растения пектиновите вещества изпълняват подобна функция. Сложните въглехидрати играят важна и все още не напълно изяснена роля в образуването на специфични клетъчни повърхности и мембрани. По този начин гликолипидите са най-важните компоненти на мембраните на нервните клетки; липополизахаридите образуват външната обвивка на грам-отрицателните бактерии. Свойствата на клетъчните повърхности често се определят от феномена на имунологична специфичност, който е строго доказан за групови вещества в кръвта и редица бактериални антигени. Има доказателства, че въглехидратните структури също участват в такива силно специфични явления на клетъчно взаимодействие като оплождане, "разпознаване" на клетките по време на тъканна диференциация и отхвърляне на чужда тъкан и др.

Практическо значение на въглехидратите

Въглехидратите съставляват голяма (често основна) част от човешката диета. В тази връзка те се използват широко в хранително-вкусовата и сладкарската промишленост (нишесте, захароза, пектин, агар). Техните трансформации по време на алкохолна ферментация са в основата на процесите на производство на етилов алкохол, варене и печене; други видове ферментация правят възможно получаването на глицерин, млечна, лимонена, глюконова киселина и други вещества. В медицината широко се използват глюкоза, аскорбинова киселина, сърдечни гликозиди, въглехидратни антибиотици и хепарин. Целулозата служи като основа за текстилната промишленост, производството на изкуствени целулозни влакна, хартия, пластмаси, експлозиви и др.

Историческа справка

Трансформациите на въглехидратите са известни от древни времена, тъй като те са в основата на процесите на ферментация, обработка на дървесина и производство на хартия и текстил от растителни влакна. Тръстиковата захар (захароза) може да се счита за първото органично вещество, изолирано в химически чист вид. Химията на въглехидратите възниква и се развива заедно с; създател на структурната теория на органичните съединения A.M. Бутлеров е автор на първия синтез на захароподобно вещество от формалдехид (1861 г.). Структурите на най-простите захари са изяснени в края на 19 век в резултат на фундаментални изследвания на немските учени Г. Килиани и Е. Фишер. През 20-те години Основите на структурната химия на полизахаридите са положени през 20 век (W.N. Haworth). От втората половина на 20-ти век се наблюдава бързо развитие на химията и биохимията на въглехидратите, поради важното им биологично значение и въз основа на съвременната теория на органичната химия и най-новите експериментални техники.

.