Ταξινόμηση υδατανθράκων βιολογικός ρόλος. Σχετικά με τη δομική μορφή
Σκοπός μελέτης του θέματος:αποκτήσουν γνώσεις για τα δομικά χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες των υδατανθράκων, τον βιολογικό τους ρόλο στον οργανισμό, καθώς και τον ρόλο των υδατανθράκων των τροφίμων και των εφεδρικών υδατανθράκων του ανθρώπινου σώματος κατά τις διαδικασίες ανάκτησης του σώματος μετά από φυσική δραστηριότητα.
Ερωτήσεις εκπαιδευτικού στόχου (σχέδιο αυτο-μελέτης για το θέμα)
Γενικά χαρακτηριστικά των υδατανθράκων.
Χαρακτηριστικά της χημικής δομής των μονο-, δι- και πολυσακχαριτών που περιλαμβάνονται στα τρόφιμα και σχηματίζονται στο ανθρώπινο σώμα.
Ο βιολογικός ρόλος των υδατανθράκων, η περιεκτικότητά τους σε διάφορους ιστούς και όργανα του ανθρώπινου σώματος.
Ενζυματικοί μετασχηματισμοί υδατανθράκων στο πεπτικό σύστημα.
Μεταφορά υδατανθράκων μέσω των κυτταρικών μεμβρανών.
Ο κανόνας των υδατανθράκων στη διατροφή, η έννοια του γλυκαιμικού δείκτη.
Στόχοι
Με βάση τη γνώση της δομής και των χημικών ιδιοτήτων των μονο-, i- και πολυσακχαριτών, μάθετε να εξηγείτε τις διαφορές μεταξύ των υδατανθράκων που αποτελούν μέρος της τροφής και των υδατανθράκων στο ανθρώπινο σώμα.
Με βάση τη γνώση των κύριων σταδίων βιοχημικών μετασχηματισμών των υδατανθράκων στη διαδικασία πέψης και απορρόφησης, επιλέξτε μεθόδους χρήσης διατροφικών υδατανθράκων για τη βελτίωση της απόδοσης και την επιτάχυνση των διαδικασιών αποκατάστασης μετά τη σωματική δραστηριότητα.
Οδηγίες για τη μελέτη του θέματος
Όταν εργάζεστε για το υλικό για αυτό το θέμα, πρώτα απ 'όλα, πρέπει να μάθετε με ποια χαρακτηριστικά οι ουσίες ανήκουν στην κατηγορία των υδατανθράκων, να εξετάσετε τις κυκλικές και άκυκλες δομές των μονοσακχαριτών, καθώς οι μονοσακχαρίτες αποτελούν τη βάση για την κατασκευή μορίων περισσότερων σύνθετοι υδρογονάνθρακες. Συνιστάται να ξεκινήσετε τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών χαρακτηριστικών των μονοσακχαριτών με τον εντοπισμό λειτουργικών ομάδων. Όλοι οι μονοσακχαρίτες περιέχουν μια καρβονυλομάδα -C = O και αρκετά υδροξείδια αλκοόλης -ΟΗ, δηλαδή είναι αλδεΰδη ή κετοαλκοόλες.
Η προέλευση της ονομασίας «Υδατάνθρακες» οφείλεται στο γεγονός ότι, αν κρίνουμε από τον εμπειρικό τύπο, οι περισσότερες ενώσεις αυτής της κατηγορίας είναι ενώσεις άνθρακα με νερό. Έτσι, ο εμπειρικός τύπος για τη γλυκόζη ΜΕ 6 Ν 12 ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 6 =(CH 2 ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ) 6 και οι περισσότεροι από τους κοινούς υδατάνθρακες μπορούν να χαρακτηριστούν από τον γενικό τύπο (SN 2 ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ) n, n>3. Εάν το καρβονύλιο βρίσκεται στο τέλος της ανθρακικής αλυσίδας, σχηματίζει μια ομάδα αλδεΰδης και ο μονοσακχαρίτης ονομάζεται αλδόζη. Οι περισσότερες αλδόζες μπορούν να αντιπροσωπευτούν από τον γενικό τύπο CH 2 OH-(SNON) n -COH
Εάν το καρβονύλιο βρίσκεται μεταξύ των ατόμων άνθρακα, είναι μια ομάδα κετόνης και ο μονοσακχαρίτης ονομάζεται κετόζη. Οι κετόσες αντιστοιχούν στον γενικό τύπο CH 2 OH-CO-(CHOH) n -SN 2 ΑΥΤΟΣ.
1. Βιολογικός ρόλος των υδατανθράκων
Ενέργεια.Όταν οι υδατάνθρακες διασπώνται, η ενέργεια που απελευθερώνεται διαχέεται ως θερμότητα ή αποθηκεύεται σε μόρια ATP. Οι υδατάνθρακες παρέχουν περίπου το 50-60% της ημερήσιας κατανάλωσης ενέργειας του σώματος και κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας μυϊκής αντοχής - έως και 70%. Όταν οξειδώνεται 1 g υδατανθράκων, απελευθερώνονται 17 kJ ενέργειας (4,1 kcal). Ως κύρια πηγή ενέργειας χρησιμοποιούνται ελεύθερα αποθέματα γλυκόζης ή υδατανθράκων με τη μορφή γλυκογόνου.
Πλαστική ύλη.Οι υδατάνθρακες (ριβόζη, δεοξυριβόζη) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ATP, ADP και άλλων νουκλεοτιδίων, καθώς και νουκλεϊκών οξέων. Αποτελούν μέρος ορισμένων ενζύμων. Οι μεμονωμένοι υδατάνθρακες είναι συστατικά των κυτταρικών μεμβρανών. Τα προϊόντα μετατροπής της γλυκόζης (γλυκουρονικό οξύ, γλυκοζαμίνη κ.λπ.) αποτελούν μέρος των πολυσακχαριτών και των συμπλεγματικών πρωτεϊνών του χόνδρου και άλλων ιστών.
Αποθεματικό.Οι υδατάνθρακες αποθηκεύονται σε σκελετικοί μύες, ήπαρ και άλλους ιστούς με τη μορφή γλυκογόνου. Τα αποθέματά της εξαρτώνται από σωματικό βάρος, λειτουργική κατάστασησώμα, διατροφικό πρότυπο. Κατά τη μυϊκή δραστηριότητα, τα αποθέματα γλυκογόνου μειώνονται σημαντικά και κατά την περίοδο ανάπαυσης μετά την εργασία αποκαθίστανται. Η συστηματική μυϊκή δραστηριότητα οδηγεί σε αύξηση των αποθεμάτων γλυκογόνου, γεγονός που αυξάνει τις ενεργειακές δυνατότητες του σώματος.
Προστατευτικός.Οι σύνθετοι υδατάνθρακες αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος. Οι βλεννοπολυσακχαρίτες βρίσκονται σε βλεννώδεις ουσίες που καλύπτουν την επιφάνεια των αιμοφόρων αγγείων, των βρόγχων, του πεπτικού συστήματος και του ουρογεννητικού συστήματος και προστατεύουν από τη διείσδυση βακτηρίων, ιών, καθώς και από μηχανικές βλάβες.
Ειδικός.Ορισμένοι υδατάνθρακες συμμετέχουν στη διασφάλιση της ειδικότητας των ομάδων αίματος, δρουν ως αντιπηκτικά και είναι υποδοχείς για μια σειρά ορμονών ή φαρμακολογικές ουσίες, έχουν αντινεοπλασματική δράση.
Ρυθμιστική.Οι φυτικές ίνες στα τρόφιμα δεν διασπώνται στα έντερα, αλλά ενεργοποιούνται εντερική κινητικότητα, ένζυμα του πεπτικού συστήματος, απορρόφηση θρεπτικών συστατικών.
Εισαγωγή
υδατάνθρακες γλυκολιπίδια βιολογικά
Οι υδατάνθρακες είναι η ευρύτερη και πιο άφθονη κατηγορία στη Γη. ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ, που αποτελούν μέρος όλων των οργανισμών και είναι απαραίτητα για τη ζωή των ανθρώπων και των ζώων, των φυτών και των μικροοργανισμών. Οι υδατάνθρακες είναι τα κύρια προϊόντα της φωτοσύνθεσης· στον κύκλο του άνθρακα χρησιμεύουν ως ένα είδος γέφυρας μεταξύ ανόργανων και οργανικών ενώσεων. Οι υδατάνθρακες και τα παράγωγά τους σε όλα τα ζωντανά κύτταρα παίζουν ρόλο πλαστικού και δομικού υλικού, προμηθευτή ενέργειας, υποστρωμάτων και ρυθμιστών για συγκεκριμένα βιοχημικές διεργασίες. Οι υδατάνθρακες όχι μόνο κάνουν διατροφική λειτουργίαστους ζωντανούς οργανισμούς, εκτελούν επίσης υποστηρικτικές και δομικές λειτουργίες. Οι υδατάνθρακες ή τα παράγωγά τους βρίσκονται σε όλους τους ιστούς και τα όργανα. Αποτελούν μέρος των κυτταρικών μεμβρανών και των υποκυτταρικών σχηματισμών. Συμμετέχουν στη σύνθεση πολλών σημαντικών ουσιών.
Συνάφεια
Επί του παρόντος, αυτό το θέμα είναι σχετικό επειδή οι υδατάνθρακες είναι απαραίτητοι για το σώμα, καθώς αποτελούν μέρος των ιστών του και εκτελούν σημαντικές λειτουργίες: - είναι ο κύριος προμηθευτής ενέργειας για όλες τις διεργασίες στο σώμα (μπορούν να διασπαστούν και να παρέχουν ενέργεια ακόμη και απουσία οξυγόνου). - απαραίτητο για ορθολογική χρήσηπρωτεΐνες (με ανεπάρκεια υδατανθράκων, οι πρωτεΐνες χρησιμοποιούνται για άλλους σκοπούς: γίνονται πηγή ενέργειας και συμμετέχουν σε ορισμένες σημαντικές χημικές αντιδράσεις). - στενά συνδεδεμένο με τον μεταβολισμό του λίπους (αν τρώτε πάρα πολλούς υδατάνθρακες, περισσότεροι από αυτούς μπορούν να μετατραπούν σε γλυκόζη ή γλυκογόνο (το οποίο αποθηκεύεται στο συκώτι και τους μύες), τότε το αποτέλεσμα είναι λίπος. Όταν το σώμα χρειάζεται περισσότερα καύσιμα, το λίπος μετατρέπεται πίσω στη γλυκόζη και το σωματικό βάρος μειώνεται). - ιδιαίτερα απαραίτητο για τον εγκέφαλο κανονική ζωή(Αν μυϊκός ιστόςμπορεί να συσσωρεύσει ενέργεια με τη μορφή εναποθέσεων λίπους, ο εγκέφαλος δεν μπορεί να το κάνει αυτό· εξαρτάται εξ ολοκλήρου από την τακτική πρόσληψη υδατανθράκων στο σώμα). - είναι αναπόσπαστο μέροςμόρια κάποιων αμινοξέων, συμμετέχουν στην κατασκευή ενζύμων, στο σχηματισμό νουκλεϊκών οξέων κ.λπ.
Έννοια και ταξινόμηση των υδατανθράκων
Οι υδατάνθρακες είναι ουσίες με γενικό τύπο C n (Η 2Ο) Μ , όπου το n και το m μπορούν να έχουν διαφορετικές έννοιες. Η ονομασία «υδατάνθρακες» αντανακλά το γεγονός ότι το υδρογόνο και το οξυγόνο υπάρχουν στα μόρια αυτών των ουσιών στην ίδια αναλογία όπως και στο μόριο του νερού. Εκτός από τον άνθρακα, το υδρογόνο και το οξυγόνο, τα παράγωγα υδατανθράκων μπορεί να περιέχουν και άλλα στοιχεία, όπως το άζωτο.
Οι υδατάνθρακες είναι μια από τις κύριες ομάδες οργανικών ουσιών στα κύτταρα. Είναι τα πρωταρχικά προϊόντα της φωτοσύνθεσης και τα αρχικά προϊόντα της βιοσύνθεσης άλλων οργανικών ουσιών στα φυτά (οργανικά οξέα, αλκοόλες, αμινοξέα κ.λπ.), και βρίσκονται επίσης στα κύτταρα όλων των άλλων οργανισμών. Σε ένα ζωικό κύτταρο, η περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες είναι εντός 1-2%, στα φυτικά κύτταρα μπορεί σε ορισμένες περιπτώσεις να φτάσει το 85-90% της μάζας της ξηρής ουσίας.
Υπάρχουν τρεις ομάδες υδατανθράκων:
· μονοσακχαρίτες ή απλά σάκχαρα.
· ολιγοσακχαρίτες - ενώσεις που αποτελούνται από 2-10 μόρια απλών σακχάρων συνδεδεμένα σε σειρά (για παράδειγμα, δισακχαρίτες, τρισακχαρίτες κ.λπ.).
· Οι πολυσακχαρίτες αποτελούνται από περισσότερα από 10 μόρια απλών σακχάρων ή των παραγώγων τους (άμυλο, γλυκογόνο, κυτταρίνη, χιτίνη).
Μονοσακχαρίτες (απλά σάκχαρα)
Ανάλογα με το μήκος του σκελετού άνθρακα (αριθμός ατόμων άνθρακα), οι μονοσακχαρίτες χωρίζονται σε τριόζες (C 3), τετρόζη (C 4), πεντόζες (C 5), εξόζες (C 6), επτόζη (C7 ).
Τα μόρια μονοσακχαριτών είναι είτε αλκοόλες αλδεΰδης (αλδόζες) είτε κετοαλκοόλες (κετόζες). Οι χημικές ιδιότητες αυτών των ουσιών καθορίζονται κυρίως από τις ομάδες αλδεΰδης ή κετόνης που αποτελούν τα μόριά τους.
Οι μονοσακχαρίτες είναι πολύ διαλυτοί στο νερό και έχουν γλυκιά γεύση.
Όταν διαλύονται στο νερό, οι μονοσακχαρίτες, ξεκινώντας από τις πεντόζες, αποκτούν σχήμα δακτυλίου.
Οι κυκλικές δομές των πεντόζων και των εξόζων είναι κοινές μορφές: σε κάθε δεδομένη στιγμή, μόνο ένα μικρό κλάσμα των μορίων υπάρχει σε μορφή «ανοιχτής αλυσίδας». Οι ολιγο- και οι πολυσακχαρίτες περιλαμβάνουν επίσης κυκλικές μορφές μονοσακχαριτών.
Εκτός από τα σάκχαρα, στα οποία όλα τα άτομα άνθρακα συνδέονται με άτομα οξυγόνου, υπάρχουν μερικώς ανηγμένα σάκχαρα, το σημαντικότερο από τα οποία είναι η δεοξυριβόζη.
Ολιγοσακχαρίτες
Όταν υδρολύονται, οι ολιγοσακχαρίτες σχηματίζουν πολλά μόρια απλών σακχάρων. Στους ολιγοσακχαρίτες, τα μόρια απλών σακχάρων συνδέονται με τους λεγόμενους γλυκοσιδικούς δεσμούς, συνδέοντας το άτομο άνθρακα ενός μορίου μέσω οξυγόνου με το άτομο άνθρακα ενός άλλου μορίου.
Οι πιο σημαντικοί ολιγοσακχαρίτες περιλαμβάνουν τη μαλτόζη (σάκχαρο βύνης), τη λακτόζη ( ζάχαρη γάλακτος) και σακχαρόζη (ζαχαροκάλαμο ή τεύτλα). Αυτά τα σάκχαρα ονομάζονται επίσης δισακχαρίτες. Σύμφωνα με τις ιδιότητές τους, οι δισακχαρίτες είναι μπλοκ στους μονοσακχαρίτες. Διαλύονται καλά στο νερό και έχουν γλυκιά γεύση.
Πολυσακχαρίτες
Πρόκειται για βιομόρια πολυμερών υψηλού μοριακού βάρους (έως 10.000.000 Da) που αποτελούνται από μεγάλος αριθμόςμονομερή - απλά σάκχαρα και τα παράγωγά τους.
Οι πολυσακχαρίτες μπορεί να αποτελούνται από μονοσακχαρίτες ενός ή ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ. Στην πρώτη περίπτωση ονομάζονται ομοπολυσακχαρίτες (άμυλο, κυτταρίνη, χιτίνη κ.λπ.), στη δεύτερη - ετεροπολυσακχαρίτες (ηπαρίνη). Όλοι οι πολυσακχαρίτες είναι αδιάλυτοι στο νερό και δεν έχουν γλυκιά γεύση. Μερικά από αυτά είναι ικανά για πρήξιμο και βλέννα.
Οι πιο σημαντικοί πολυσακχαρίτες είναι οι παρακάτω.
Κυτταρίνη- ένας γραμμικός πολυσακχαρίτης που αποτελείται από πολλές ευθείες παράλληλες αλυσίδες που συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου. Κάθε αλυσίδα σχηματίζεται από υπολείμματα β-D-γλυκόζης. Αυτή η δομή εμποδίζει τη διείσδυση του νερού και είναι πολύ εφελκυστική, γεγονός που εξασφαλίζει τη σταθερότητα των φυτικών κυτταρικών μεμβρανών, που περιέχουν 26-40% κυτταρίνη.
Η κυτταρίνη χρησιμεύει ως τροφή για πολλά ζώα, βακτήρια και μύκητες. Ωστόσο, τα περισσότερα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, δεν μπορούν να αφομοιώσουν κυτταρίνη επειδή περιέχουν γαστρεντερικός σωλήναςΔεν υπάρχει ένζυμο κυτταρινάση, το οποίο διασπά την κυτταρίνη σε γλυκόζη. Ταυτόχρονα, οι ίνες κυτταρίνης παίζουν σημαντικό ρόλο στη διατροφή, καθώς δίνουν όγκο και χονδροειδή συνοχή στα τρόφιμα και διεγείρουν την εντερική κινητικότητα.
Άμυλο και γλυκογόνο. Αυτοί οι πολυσακχαρίτες είναι οι κύριες μορφές αποθήκευσης γλυκόζης σε φυτά (άμυλο), ζώα, ανθρώπους και μύκητες (γλυκογόνο). Όταν υδρολύονται, σχηματίζεται γλυκόζη στους οργανισμούς, η οποία είναι απαραίτητη για ζωτικές διαδικασίες.
Χιτίνησχηματίζεται από μόρια β-γλυκόζης, στα οποία η ομάδα αλκοόλης στο δεύτερο άτομο άνθρακα αντικαθίσταται από μια ομάδα που περιέχει άζωτο NHCOCH 3. Οι μακριές παράλληλες αλυσίδες του, όπως και οι αλυσίδες κυτταρίνης, συλλέγονται σε δέσμες. Χιτίνη - κύρια δομικό στοιχείοπεριβλήματα αρθρόποδων και κυτταρικά τοιχώματα μυκήτων.
Σύντομη περιγραφή του οικολογικού και βιολογικού ρόλου των υδατανθράκων
Συνοψίζοντας το υλικό που συζητήθηκε παραπάνω σχετικά με τα χαρακτηριστικά των υδατανθράκων, μπορούμε να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα για τον οικολογικό και βιολογικό τους ρόλο.
1. Εκτελούν μια κατασκευαστική λειτουργία, τόσο στα κύτταρα όσο και στο σώμα ως σύνολο, λόγω του γεγονότος ότι αποτελούν μέρος των δομών που σχηματίζουν κύτταρα και ιστούς (αυτό είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστικό για τα φυτά και τους μύκητες), για παράδειγμα, τις κυτταρικές μεμβράνες , διάφορες μεμβράνες κ.λπ. κ.λπ., επιπλέον, οι υδατάνθρακες συμμετέχουν στο σχηματισμό βιολογικά απαραίτητων ουσιών που σχηματίζουν έναν αριθμό δομών, για παράδειγμα, στο σχηματισμό νουκλεϊκών οξέων που αποτελούν τη βάση των χρωμοσωμάτων. Οι υδατάνθρακες αποτελούν μέρος σύνθετων πρωτεϊνών - γλυκοπρωτεϊνών, οι οποίες έχουν κάποια σημασία στο σχηματισμό κυτταρικών δομών και διακυτταρικής ουσίας.
2. Η πιο σημαντική λειτουργία των υδατανθράκων είναι η τροφική λειτουργία, η οποία συνίσταται στο ότι πολλά από αυτά είναι προϊόντα διατροφής ετερότροφων οργανισμών (γλυκόζη, φρουκτόζη, άμυλο, σακχαρόζη, μαλτόζη, λακτόζη κ.λπ.). Αυτές οι ουσίες, σε συνδυασμό με άλλες ενώσεις, σχηματίζονται τρόφιμα, που χρησιμοποιούνται από τον άνθρωπο (διάφορα δημητριακά, φρούτα και σπόροι μεμονωμένων φυτών, που περιλαμβάνουν υδατάνθρακες στη σύνθεσή τους, είναι τροφή για τα πτηνά και οι μονοσακχαρίτες, που εισέρχονται σε έναν κύκλο διαφόρων μετασχηματισμών, συμβάλλουν στο σχηματισμό των δικών τους υδατανθράκων, χαρακτηριστικό των ενός δεδομένου οργανισμού, καθώς και άλλες οργανο-βιοχημικές ενώσεις (λίπη, αμινοξέα (αλλά όχι οι πρωτεΐνες τους), νουκλεϊκά οξέα κ.λπ.).
3. Οι υδατάνθρακες χαρακτηρίζονται επίσης από μια ενεργειακή συνάρτηση, η οποία συνίσταται στο γεγονός ότι οι μονοσακχαρίτες (ιδίως η γλυκόζη) οξειδώνονται εύκολα στους οργανισμούς (το τελικό προϊόν της οξείδωσης είναι το CO 2και Ν 2Ο), στην περίπτωση αυτή απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας, συνοδευόμενη από τη σύνθεση ΑΤΡ.
4. Έχουν επίσης προστατευτική λειτουργία, η οποία συνίσταται στο γεγονός ότι οι δομές (και ορισμένα οργανίδια στο κύτταρο) προέρχονται από υδατάνθρακες που προστατεύουν είτε το κύτταρο είτε τον οργανισμό ως σύνολο από διάφορες ζημιές, συμπεριλαμβανομένων των μηχανικών (για παράδειγμα, χιτινώδη καλύμματα εντόμων, που σχηματίζουν τον εξωσκελετό, κυτταρικά τοιχώματα φυτών και πολλούς μύκητες, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρίνης κ.λπ.).
5. Σημαντικό ρόλο παίζουν οι μηχανικές και σχηματοποιητικές λειτουργίες των υδατανθράκων, οι οποίες αντιπροσωπεύουν την ικανότητα των δομών που σχηματίζονται είτε από υδατάνθρακες, είτε σε συνδυασμό με άλλες ενώσεις, να δίνουν στο σώμα ένα ορισμένο σχήμα και να τους κάνουν μηχανικά ισχυρούς. Έτσι, οι κυτταρικές μεμβράνες μηχανικού ιστού και αγγεία ξυλώματος δημιουργούν το πλαίσιο (εσωτερικός σκελετός) ξυλωδών, θάμνων και ποωδών φυτών, η χιτίνη σχηματίζει τον εξωτερικό σκελετό των εντόμων κ.λπ.
Σύντομα χαρακτηριστικά του μεταβολισμού των υδατανθράκων σε έναν ετερότροφο οργανισμό (χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του ανθρώπινου σώματος)
Σημαντικό ρόλο στην κατανόηση των μεταβολικών διεργασιών παίζει η γνώση των μετασχηματισμών στους οποίους υφίστανται οι υδατάνθρακες σε ετερότροφους οργανισμούς. Στο ανθρώπινο σώμα, αυτή η διαδικασία χαρακτηρίζεται από την ακόλουθη σχηματική περιγραφή.
Οι υδατάνθρακες στα τρόφιμα εισέρχονται στο σώμα μέσω της στοματικής κοιλότητας. Μονοσακχαρίτες σε πεπτικό σύστημαπρακτικά δεν υφίστανται μετασχηματισμούς, οι δισακχαρίτες υδρολύονται σε μονοσακχαρίτες και οι πολυσακχαρίτες υφίστανται αρκετά σημαντικούς μετασχηματισμούς (αυτό ισχύει για εκείνους τους πολυσακχαρίτες που χρησιμοποιούνται από το σώμα ως τροφή και για τους υδατάνθρακες που δεν ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες, για παράδειγμα, η κυτταρίνη, ορισμένες πηκτίνες, αφαιρούνται από το σώμα με κόπρανα).
ΣΕ στοματική κοιλότητατο φαγητό θρυμματίζεται και ομογενοποιείται (γίνεται πιο ομοιόμορφο από πριν μπει σε αυτό). Το φαγητό επηρεάζεται από το σάλιο που εκκρίνεται από τους σιελογόνους αδένες. Περιέχει το ένζυμο πτυαλίνη και έχει αλκαλική αντίδρασηπεριβάλλον, λόγω του οποίου ξεκινά η πρωτογενής υδρόλυση των πολυσακχαριτών, που οδηγεί στο σχηματισμό ολιγοσακχαριτών (υδατάνθρακες με μικρή τιμή n).
Κάποιο από το άμυλο μπορεί ακόμη και να μετατραπεί σε δισακχαρίτες, κάτι που μπορεί να παρατηρηθεί όταν μασάτε ψωμί για μεγάλο χρονικό διάστημα (το ξινό μαύρο ψωμί γίνεται γλυκό).
Η μασημένη τροφή, άφθονη επεξεργασμένη με σάλιο και θρυμματισμένη από τα δόντια, εισέρχεται στο στομάχι μέσω του οισοφάγου με τη μορφή βλωμού τροφής, όπου εκτίθεται σε όξινο γαστρικό υγρό που περιέχει ένζυμα που δρουν στις πρωτεΐνες και στα νουκλεϊκά οξέα. Σχεδόν τίποτα δεν συμβαίνει με τους υδατάνθρακες στο στομάχι.
Στη συνέχεια, η τροφή μπαίνει στο πρώτο τμήμα του εντέρου (λεπτό έντερο), ξεκινώντας δωδεκαδάκτυλο. Λαμβάνει παγκρεατικό χυμό (παγκρεατική έκκριση), που περιέχει ένα σύμπλεγμα ενζύμων που προάγουν την πέψη των υδατανθράκων. Οι υδατάνθρακες μετατρέπονται σε μονοσακχαρίτες, οι οποίοι είναι διαλυτοί στο νερό και ικανοί να απορροφηθούν. Οι διατροφικοί υδατάνθρακες τελικά αφομοιώνονται το λεπτό έντερο, και στο τμήμα που περιέχονται οι λάχνες, απορροφώνται στο αίμα και εισέρχονται στο κυκλοφορικό σύστημα.
Με την κυκλοφορία του αίματος, οι μονοσακχαρίτες μεταφέρονται σε διάφορους ιστούς και κύτταρα του σώματος, αλλά πρώτα όλο το αίμα περνά από το ήπαρ (εκεί καθαρίζεται από επιβλαβή προϊόνταανταλλαγή). Στο αίμα, οι μονοσακχαρίτες υπάρχουν κυρίως με τη μορφή άλφα-γλυκόζης (αλλά μπορεί να υπάρχουν και άλλα ισομερή εξόζης, όπως η φρουκτόζη).
Εάν η γλυκόζη στο αίμα είναι μικρότερη από το κανονικό, τότε μέρος του γλυκογόνου που περιέχεται στο ήπαρ υδρολύεται σε γλυκόζη. Υπερβολικό περιεχόμενουδατάνθρακες χαρακτηρίζει μια σοβαρή ανθρώπινη ασθένεια - τον διαβήτη.
Από το αίμα, οι μονοσακχαρίτες εισέρχονται στα κύτταρα, όπου οι περισσότεροι από αυτούς δαπανώνται για οξείδωση (στα μιτοχόνδρια), κατά την οποία συντίθεται το ATP, το οποίο περιέχει ενέργεια σε μια «βολική» μορφή για τον οργανισμό. Το ATP δαπανάται για διάφορες διαδικασίεςπου απαιτούν ενέργεια (σύνθεση ουσιών που χρειάζεται ο οργανισμός, εφαρμογή φυσιολογικών και άλλων διεργασιών).
Μέρος των υδατανθράκων στα τρόφιμα χρησιμοποιείται για τη σύνθεση υδατανθράκων ενός δεδομένου οργανισμού, που απαιτούνται για το σχηματισμό κυτταρικών δομών ή ενώσεων που είναι απαραίτητες για το σχηματισμό ουσιών άλλων κατηγοριών ενώσεων (έτσι μπορούν να γίνουν λίπη, νουκλεϊκά οξέα κ.λπ. που λαμβάνεται από υδατάνθρακες). Η ικανότητα των υδατανθράκων να μετατρέπονται σε λίπη είναι μια από τις αιτίες της παχυσαρκίας, μιας ασθένειας που συνεπάγεται ένα σύμπλεγμα άλλων ασθενειών.
Κατά συνέπεια, η κατανάλωση υπερβολικών ποσοτήτων υδατανθράκων είναι επιβλαβής για τον ανθρώπινο οργανισμό, κάτι που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την οργάνωση μιας ισορροπημένης διατροφής.
Σε φυτικούς οργανισμούς που είναι αυτότροφοι, ο μεταβολισμός των υδατανθράκων είναι κάπως διαφορετικός. Οι υδατάνθρακες (μονοσακχαρίτες) συντίθενται από τον ίδιο τον οργανισμό διοξείδιο του άνθρακακαι νερό που χρησιμοποιεί ηλιακή ενέργεια. Οι δι-, ολιγο- και πολυσακχαρίτες συντίθενται από μονοσακχαρίτες. Μερικοί μονοσακχαρίτες περιλαμβάνονται στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων. Ορισμένη ποσότητα μονοσακχαριτών (γλυκόζη) χρησιμοποιείται από τους φυτικούς οργανισμούς στις διαδικασίες της αναπνοής για οξείδωση, κατά την οποία (όπως στους ετερότροφους οργανισμούς) συντίθεται το ATP.
Γλυκολιπίδια και γλυκοπρωτεΐνες ως δομικά και λειτουργικά συστατικά των υδατανθρακικών κυττάρων
Οι γλυκοπρωτεΐνες είναι πρωτεΐνες που περιέχουν αλυσίδες ολιγοσακχαριτών (γλυκάνης) ομοιοπολικά συνδεδεμένες με έναν πολυπεπτιδικό σκελετό. Οι γλυκοζαμινογλυκάνες είναι πολυσακχαρίτες που κατασκευάζονται από επαναλαμβανόμενα συστατικά δισακχαριτών που συνήθως περιέχουν αμινοσάκχαρα (γλυκοζαμίνη ή γαλακτοζαμίνη σε σουλφονωμένη ή μη σουλφονική μορφή) και ουρονικό οξύ (γλυκουρονικό ή ιδουρονικό). Προηγουμένως, οι γλυκοζαμινογλυκάνες ονομάζονταν βλεννοπολυσακχαρίτες. Συνήθως συνδέονται ομοιοπολικά με την πρωτεΐνη. ένα σύμπλεγμα μιας ή περισσότερων γλυκοζαμινογλυκανών με μια πρωτεΐνη ονομάζεται πρωτεογλυκάνη. Τα γλυκοσυζεύγματα και οι σύνθετοι υδατάνθρακες είναι ισοδύναμοι όροι για μόρια που περιέχουν αλυσίδες υδατανθράκων (μία ή περισσότερες) ομοιοπολικά συνδεδεμένες με μια πρωτεΐνη ή ένα λιπίδιο. Αυτή η κατηγορία ενώσεων περιλαμβάνει γλυκοπρωτεΐνες, πρωτεογλυκάνες και γλυκολιπίδια.
Βιοϊατρική σημασία
Σχεδόν όλες οι πρωτεΐνες του ανθρώπινου πλάσματος, εκτός από τη λευκωματίνη, είναι γλυκοπρωτεΐνες. Πολλές πρωτεΐνες κυτταρικής μεμβράνης περιέχουν σημαντικές ποσότητεςυδατάνθρακες. Οι ουσίες της ομάδας αίματος σε ορισμένες περιπτώσεις αποδεικνύεται ότι είναι γλυκοπρωτεΐνες, μερικές φορές τα γλυκοσφιγγολιπίδια παίζουν αυτόν τον ρόλο. Ορισμένες ορμόνες (π. ανθρώπινη χοριακή γοναδοτροπίνη) είναι γλυκοπρωτεϊνικής φύσης. Πρόσφατα, ο καρκίνος χαρακτηρίζεται όλο και περισσότερο ως αποτέλεσμα μη φυσιολογικής γονιδιακής ρύθμισης. το κύριο πρόβλημα ογκολογικά νοσήματα, μετάσταση, είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο τα καρκινικά κύτταρα εγκαταλείπουν τον τόπο προέλευσής τους (για παράδειγμα, το στήθος), μεταφέρονται μέσω της κυκλοφορίας του αίματος σε απομακρυσμένα μέρη του σώματος (για παράδειγμα, τον εγκέφαλο) και αναπτύσσονται επ' αόριστον με καταστροφικές συνέπειεςγια τον ασθενή. Πολλοί ογκολόγοι πιστεύουν ότι η μετάσταση οφείλεται, τουλάχιστον εν μέρει, σε αλλαγές στη δομή των γλυκοσυζευγμάτων στην επιφάνεια καρκινικά κύτταρα. Ένας αριθμός ασθενειών (βλεννοπολυσακχαρίδωση) βασίζεται στην ανεπαρκή δραστηριότητα διαφόρων λυσοσωμικών ενζύμων που καταστρέφουν μεμονωμένες γλυκοζαμινογλυκάνες. με αποτέλεσμα ένα ή περισσότερα από αυτά να συσσωρεύονται στους ιστούς, προκαλώντας διάφορα παθολογικά σημεία και συμπτώματα. Ένα παράδειγμα τέτοιων καταστάσεων είναι το σύνδρομο Hurler.
Διανομή και λειτουργίες
Οι γλυκοπρωτεΐνες βρίσκονται στους περισσότερους οργανισμούς, από τα βακτήρια μέχρι τους ανθρώπους. Πολλοί ζωικοί ιοί περιέχουν επίσης γλυκοπρωτεΐνες και ορισμένοι από αυτούς τους ιούς έχουν μελετηθεί εκτενώς, εν μέρει επειδή είναι βολικοί για έρευνα.
Οι γλυκοπρωτεΐνες είναι μια μεγάλη ομάδα πρωτεϊνών με διαφορετικές λειτουργίες, η περιεκτικότητά τους σε υδατάνθρακες κυμαίνεται από 1 έως 85% ή περισσότερο (σε μονάδες μάζας). Ο ρόλος των ολιγοσακχαριδικών αλυσίδων στη λειτουργία των γλυκοπρωτεϊνών δεν έχει ακόμη προσδιοριστεί με ακρίβεια, παρά την εντατική μελέτη αυτού του ζητήματος.
Τα γλυκολιπίδια είναι πολύπλοκα λιπίδια που σχηματίζονται από το συνδυασμό λιπιδίων με υδατάνθρακες. Τα μόρια γλυκολιπιδίου έχουν πολικές «κεφαλές» (υδατάνθρακες) και μη πολικές «ουρές» (υπολείμματα λιπαρά οξέα). Χάρη σε αυτό, τα γλυκολιπίδια (μαζί με τα φωσφολιπίδια) αποτελούν μέρος των κυτταρικών μεμβρανών.
Τα γλυκολιπίδια είναι ευρέως παρόντα στους ιστούς, ιδιαίτερα στον νευρικό ιστό, ιδιαίτερα στον εγκεφαλικό ιστό. Βρίσκονται κυρίως σε εξωτερική επιφάνειατην πλασματική μεμβράνη, όπου τα υδατανθρακικά συστατικά τους περιλαμβάνονται μεταξύ άλλων υδατανθράκων της κυτταρικής επιφάνειας.
Τα γλυκοσφιγγολιπίδια, τα οποία είναι συστατικά του εξωτερικού στρώματος της πλασματικής μεμβράνης, μπορούν να συμμετέχουν σε μεσοκυτταρικές αλληλεπιδράσεις και επαφές. Μερικά από αυτά είναι αντιγόνα, για παράδειγμα το αντιγόνο Forssmann και ουσίες που καθορίζουν τις ομάδες αίματος του συστήματος ABO. Παρόμοιες αλυσίδες ολιγοσακχαριτών έχουν βρεθεί σε άλλες γλυκοπρωτεΐνες της πλασματικής μεμβράνης. Ορισμένοι γαγγλιοσίδες λειτουργούν ως υποδοχείς για βακτηριακές τοξίνες (για παράδειγμα, τοξίνη χολέρας, η οποία πυροδοτεί την ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης).
Τα γλυκολιπίδια, σε αντίθεση με τα φωσφολιπίδια, δεν περιέχουν υπολείμματα φωσφορικό οξύ. Στα μόριά τους, τα υπολείμματα γαλακτόζης ή σουλφογλυκόζης συνδέονται με τη διακυλογλυκερόλη μέσω ενός γλυκοσιδικού δεσμού
Κληρονομικές διαταραχές μεταβολισμού μονοσακχαριτών και δισακχαριτών
Η γαλακτοζαιμία είναι μια κληρονομική μεταβολική παθολογία που προκαλείται από ανεπαρκή δραστηριότητα των ενζύμων που εμπλέκονται στο μεταβολισμό της γαλακτόζης. Η αδυναμία του οργανισμού να χρησιμοποιήσει τη γαλακτόζη οδηγεί σε σοβαρή βλάβη στο πεπτικό, στην όραση και νευρικό σύστημαπαιδιά στο Νεαρή ηλικία. Στην παιδιατρική και τη γενετική, η γαλακτοζαιμία είναι μια σπάνια γενετική ασθένεια που εμφανίζεται με συχνότητα μία περίπτωση ανά 10.000 - 50.000 νεογνά. Η κλινική εικόνα της γαλακτοζαιμίας περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1908 σε ένα παιδί που έπασχε από σοβαρή εξάντληση, ηπατο- και σπληνομεγαλία, γαλακτοζουρία; η ασθένεια εξαφανίστηκε αμέσως μετά τη διακοπή γαλακτοκομική διατροφή. Αργότερα, το 1956, ο επιστήμονας Hermann Kelker διαπίστωσε ότι η βάση της νόσου ήταν μια παραβίαση του μεταβολισμού της γαλακτόζης. Τα αίτια της νόσου Γαλακτοζαιμία είναι συγγενής παθολογία, κληρονομείται με αυτοσωμικό υπολειπόμενο τρόπο, δηλαδή η ασθένεια εκδηλώνεται μόνο εάν το παιδί κληρονομήσει δύο αντίγραφα του ελαττωματικού γονιδίου από κάθε γονέα. Τα άτομα που είναι ετερόζυγα για το μεταλλαγμένο γονίδιο είναι φορείς της νόσου, αλλά μπορούν επίσης να αναπτύξουν μεμονωμένα σημάδιαγαλακτοζαιμία σε ήπιου βαθμού. Η μετατροπή της γαλακτόζης σε γλυκόζη (μεταβολική οδός Leloir) συμβαίνει με τη συμμετοχή 3 ενζύμων: γαλακτόζη-1-φωσφορική ουριδυλοτρανσφεράση (GALT), γαλακτοκινάση (GALK) και διφωσφορική ουριδίνη-γαλακτόζη-4-επιμεράση (GALE). Σύμφωνα με την ανεπάρκεια αυτών των ενζύμων, υπάρχουν 1 ( κλασική έκδοση), 2 και 3 τύπους γαλακτοζαιμίας Η αναγνώριση τριών τύπων γαλακτοζαιμίας δεν συμπίπτει με τη σειρά δράσης των ενζύμων στη μεταβολική οδό Leloir. Η γαλακτόζη εισέρχεται στο σώμα με την τροφή και σχηματίζεται επίσης στα έντερα κατά την υδρόλυση του δισακχαρίτη λακτόζη. Η μεταβολική οδός της γαλακτόζης ξεκινά με τη μετατροπή της από το ένζυμο GALK σε 1-φωσφορική γαλακτόζη. Στη συνέχεια, με τη συμμετοχή του ενζύμου GALT, η 1-φωσφορική γαλακτόζη μετατρέπεται σε UDP-γαλακτόζη (ουριδυλοδιφωσφογαλακτόζη). Μετά από αυτό, με τη βοήθεια του GALE, ο μεταβολίτης μετατρέπεται σε UDP - γλυκόζη (ουριδυλοδιφωσφογλυκόζη) Εάν ένα από αυτά τα ένζυμα (GALK, GALT ή GALE) είναι ανεπαρκές, η συγκέντρωση της γαλακτόζης στο αίμα αυξάνεται σημαντικά, οι ενδιάμεσοι μεταβολίτες του Η γαλακτόζη συσσωρεύεται στο σώμα, η οποία προκαλεί τοξική βλάβη διάφορα όργανα: Κεντρικό νευρικό σύστημα, ήπαρ, νεφρά, σπλήνα, έντερα, μάτια κ.λπ. Η παραβίαση του μεταβολισμού της γαλακτόζης είναι η ουσία της γαλακτοζαιμίας. Τις περισσότερες φορές σε κλινική εξάσκησηεμφανίζεται κλασική (τύπου 1) γαλακτοζαιμία, που προκαλείται από ελάττωμα του ενζύμου GALT και παραβίαση της δραστηριότητάς του. Το γονίδιο που κωδικοποιεί τη σύνθεση της ουριδυλοτρανσφεράσης της γαλακτόζης-1-φωσφορικής εντοπίζεται στην περικεντρομερή περιοχή του 2ου χρωμοσώματος. Κατά σοβαρότητα κλινική πορείαδιάκριση μεταξύ βαρέων, μεσαίων και ήπιου βαθμούγαλακτοζαιμία. Τα πρώτα κλινικά σημάδια σοβαρής γαλακτοζαιμίας αναπτύσσονται πολύ νωρίς, τις πρώτες ημέρες της ζωής του παιδιού. Αμέσως μετά το τάισμα του νεογέννητου μητρικό γάλαή η φόρμουλα γάλακτος προκαλεί εμετό και διαταραχές κοπράνων (υδαρής διάρροια) και η δηλητηρίαση αυξάνεται. Το μωρό γίνεται ληθαργικό και αρνείται το στήθος ή το μπιμπερό. ο υποσιτισμός και η καχεξία του προχωρούν ραγδαία. Το παιδί μπορεί να ενοχλείται από μετεωρισμό, εντερικούς κολικούς και υπερβολική έκκριση αερίων Κατά την εξέταση παιδιού με γαλακτοζαιμία από νεογνολόγο αποκαλύπτεται η εξαφάνιση των αντανακλαστικών κατά τη νεογνική περίοδο. Με τη γαλακτοζαιμία, ο επίμονος ίκτερος εμφανίζεται νωρίς ποικίλους βαθμούςσοβαρότητα και ηπατομεγαλία, η ηπατική ανεπάρκεια εξελίσσεται. Στους 2-3 μήνες της ζωής, εμφανίζεται σπληνομεγαλία, κίρρωση του ήπατος και ασκίτης. Οι διαταραχές στις διαδικασίες πήξης του αίματος οδηγούν στην εμφάνιση αιμορραγιών στο δέρμα και τους βλεννογόνους. Τα παιδιά αρχίζουν να υστερούν στην ψυχοκινητική ανάπτυξη νωρίς, αλλά ο βαθμός διανοητικής έκπτωσης με τη γαλακτοζαιμία δεν φτάνει την ίδια βαρύτητα όπως με τη φαινυλκετονουρία. Σε 1-2 μήνες, τα παιδιά με γαλακτοζαιμία αναπτύσσουν αμφοτερόπλευρο καταρράκτη. Η βλάβη των νεφρών στη γαλακτοζαιμία συνοδεύεται από γλυκοζουρία, πρωτεϊνουρία και υπεραμινοξέα. Στην τελική φάση της γαλακτοζαιμίας, το παιδί πεθαίνει από βαθιά εξάντληση, σοβαρή ηπατική ανεπάρκειακαι στρώματα δευτερογενών λοιμώξεων. Με μέτριας βαρύτητας γαλακτοζαιμία, παρατηρούνται επίσης έμετοι, ίκτερος, αναιμία, καθυστέρηση στην ψυχοκινητική ανάπτυξη, ηπατομεγαλία, καταρράκτης και υποσιτισμός. Η ήπια γαλακτοζαιμία χαρακτηρίζεται από άρνηση θηλασμού, έμετο μετά την κατανάλωση γάλακτος, καθυστέρηση στην ανάπτυξη της ομιλίας και καθυστερημένο βάρος και ύψος του παιδιού. Ωστόσο, ακόμη και με ήπια ροήΗ γαλακτοζαιμία, τα προϊόντα του μεταβολισμού της γαλακτόζης έχουν τοξική επίδραση στο ήπαρ, οδηγώντας σε χρόνιες παθήσεις του.
Φρουκτοζαιμία
Η φρουκτοζαιμία είναι κληρονομική γενετική ασθένεια, που αποτελείται από δυσανεξία στη φρουκτόζη ( ζάχαρη φρούτων, βρίσκεται σε όλα τα φρούτα, τα μούρα και ορισμένα λαχανικά, καθώς και το μέλι). Με τη φρουκτοζαιμία στο ανθρώπινο σώμα υπάρχουν λίγα ή πρακτικά καθόλου ένζυμα (ένζυμα, οργανικές ουσίες πρωτεϊνικής φύσης που επιταχύνουν χημικές αντιδράσεις, που εμφανίζεται στον οργανισμό), συμμετέχοντας στη διάσπαση και στην απορρόφηση της φρουκτόζης. Η ασθένεια συνήθως ανιχνεύεται τις πρώτες εβδομάδες και μήνες της ζωής του παιδιού ή από τη στιγμή που το παιδί αρχίζει να λαμβάνει χυμούς και τροφές που περιέχουν φρουκτόζη: γλυκό τσάι, χυμοί φρούτων, πουρές λαχανικών και φρούτων. Η φρουκτοζαιμία μεταδίδεται σύμφωνα με έναν αυτοσωμικό υπολειπόμενο τρόπο κληρονομικότητας (η νόσος εμφανίζεται εάν και οι δύο γονείς έχουν τη νόσο). Τα αγόρια και τα κορίτσια αρρωσταίνουν εξίσου συχνά.
Αιτίες της νόσου
Το ήπαρ δεν έχει αρκετό ειδικό ένζυμο (φρουκτόζη-1-φωσφορική αλδολάση) που μετατρέπει τη φρουκτόζη. Ως αποτέλεσμα, τα μεταβολικά προϊόντα (φρουκτόζη-1-φωσφορική) συσσωρεύονται στον οργανισμό (ήπαρ, νεφρά, βλεννογόνοι του εντέρου) και έχουν καταστροφική δράση. Έχει διαπιστωθεί ότι η φρουκτόζη-1-φωσφορική δεν εναποτίθεται ποτέ στα εγκεφαλικά κύτταρα και στον φακό του ματιού. Τα συμπτώματα της νόσου εμφανίζονται μετά την κατανάλωση φρούτων, λαχανικών ή μούρων σε οποιαδήποτε μορφή (χυμοί, νέκταρ, πουρές, φρέσκα, κατεψυγμένα ή αποξηραμένα), καθώς και μέλι. Η σοβαρότητα της εκδήλωσης εξαρτάται από την ποσότητα της τροφής που καταναλώνεται.
Λήθαργος, ωχρότητα δέρμα. Αυξημένη εφίδρωση. Υπνηλία. Κάνω εμετό. Διάρροια (συχνές ογκομετρικές (μεγάλες μερίδες) χαλαρό σκαμνί). Αποστροφή στα γλυκά φαγητά. Η υποτροφία (ανεπάρκεια (ανεπάρκεια) σωματικού βάρους) αναπτύσσεται σταδιακά. Αυξημένο μέγεθος ήπατος. Ασκίτης (συσσώρευση υγρού μέσα κοιλιακή κοιλότητα). Ίκτερος (κιτρίνισμα του δέρματος) - αναπτύσσεται μερικές φορές. Η οξεία υπογλυκαιμία (μια κατάσταση κατά την οποία το επίπεδο της γλυκόζης (σάκχαρο) στο αίμα μειώνεται σημαντικά) μπορεί να αναπτυχθεί με την ταυτόχρονη κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων τροφών που περιέχουν φρουκτόζη. Χαρακτηρίζεται από: Τρέμουλο των άκρων. σπασμοί (παροξυσμικές ακούσιες μυϊκές συσπάσεις και άκροτις τάσεις τους). Απώλεια συνείδησης μέχρι κώμα (έλλειψη συνείδησης και αντίδραση σε οποιοδήποτε ερέθισμα, η κατάσταση ενέχει κίνδυνο για την ανθρώπινη ζωή).
συμπέρασμα
Η σημασία των υδατανθράκων στη διατροφή του ανθρώπου είναι πολύ μεγάλη. Υπηρετούν η πιο σημαντική πηγήενέργειας, παρέχοντας έως και 50-70% της συνολικής πρόσληψης θερμίδων.
Η ικανότητα των υδατανθράκων να είναι μια εξαιρετικά αποδοτική πηγή ενέργειας αποτελεί τη βάση της δράσης τους «συντηρώντας πρωτεΐνες». Αν και οι υδατάνθρακες δεν είναι απαραίτητοι διατροφικοί παράγοντες και μπορούν να σχηματιστούν στο σώμα από αμινοξέα και γλυκερίνη, η ελάχιστη ποσότητα υδατανθράκων ημερήσια μερίδαδεν πρέπει να είναι μικρότερη από 50-60 γρ.
Μια σειρά από ασθένειες συνδέονται στενά με τον μειωμένο μεταβολισμό των υδατανθράκων: σακχαρώδης διαβήτης, γαλακτοζαιμία, διαταραχές στο σύστημα αποθήκευσης γλυκογόνου, δυσανεξία στο γάλα κ.λπ. Πρέπει να σημειωθεί ότι στο σώμα του ανθρώπου και των ζώων οι υδατάνθρακες υπάρχουν σε μικρότερες ποσότητες (όχι περισσότερο από 2% του ξηρού σωματικού βάρους) από τις πρωτεΐνες και τα λιπίδια. στους φυτικούς οργανισμούς, λόγω της κυτταρίνης, οι υδατάνθρακες αποτελούν έως και το 80% της ξηρής μάζας, επομένως, γενικά, στη βιόσφαιρα υπάρχουν περισσότεροι υδατάνθρακες από όλες τις άλλες οργανικές ενώσεις μαζί. Έτσι: οι υδατάνθρακες παίζουν τεράστιο ρόλο στη ζωή ζωντανοί οργανισμοί στον πλανήτη, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι περίπου Όταν εμφανίστηκε η πρώτη ένωση υδατανθράκων, εμφανίστηκε το πρώτο ζωντανό κύτταρο.
Βιβλιογραφία
1. Βιοχημεία: εγχειρίδιο για πανεπιστήμια / επιμ. E.S. Severina - 5η έκδ., - 2009. - 768 σελ.
2. Τ.Τ. Berezov, B.F. Korovkin "Βιολογική χημεία".
3. Π.Α. Verbolovich "Εργαστήριο για την οργανική, φυσική, κολλοειδή και βιολογική χημεία."
4. Leninger A. Fundamentals of biochemistry // M.: Mir, 1985
5. Κλινική ενδοκρινολογία. Οδηγός / N. T. Starkova. - 3η έκδοση, αναθεωρημένη και διευρυμένη. - Πετρούπολη: Πέτρος, 2002. - σσ. 209-213. - 576 σ.
6. Παιδικές ασθένειες (τόμος 2) - Shabalov N.P. - σχολικό βιβλίο, Peter, 2011
Φροντιστήριο
Χρειάζεστε βοήθεια για τη μελέτη ενός θέματος;
Οι ειδικοί μας θα συμβουλεύσουν ή θα παρέχουν υπηρεσίες διδασκαλίας σε θέματα που σας ενδιαφέρουν.
Υποβάλετε την αίτησή σαςυποδεικνύοντας το θέμα αυτή τη στιγμή για να ενημερωθείτε σχετικά με τη δυνατότητα λήψης μιας διαβούλευσης.
Αυτό, όμως, δεν εξαντλεί τον ρόλο των υδατανθράκων. Αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των μορίων κάποιων αμινοξέων, συμμετέχουν στην κατασκευή ενζύμων, στο σχηματισμό νουκλεϊκών οξέων, είναι πρόδρομοι για το σχηματισμό λιπών, ανοσοσφαιρινών, που παίζουν σημαντικό ρόλο στο ανοσοποιητικό σύστημα και γλυκοπρωτεϊνών - συμπλεγμάτων υδατανθράκων και πρωτεϊνών, που είναι τα σημαντικότερα συστατικά κυτταρικές μεμβράνες. Τα υαλουρονικά οξέα και άλλοι βλεννοπολυσακχαρίτες σχηματίζουν ένα προστατευτικό στρώμα μεταξύ όλων των κυττάρων που αποτελούν το σώμα.
Το ενδιαφέρον για τους υδατάνθρακες περιορίστηκε από την εξαιρετική πολυπλοκότητα της δομής τους. Σε αντίθεση με τα μονομερή νουκλεϊκών οξέων (νουκλεοτίδια) και πρωτεϊνών (αμινοξέα), τα οποία μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με έναν μόνο συγκεκριμένο τρόπο, οι μονοσακχαριτικές μονάδες σε ολιγοσακχαρίτες και πολυσακχαρίτες μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με πολλούς τρόπους σε πολλές διαφορετικές θέσεις.
Από το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα. Υπάρχει μια ραγδαία ανάπτυξη της χημείας και της βιοχημείας των υδατανθράκων, λόγω της σημαντικής βιολογικής τους σημασίας.
Οι υδατάνθρακες, μαζί με τις πρωτεΐνες και τα λιπίδια, είναι οι πιο σημαντικοί χημικές ενώσειςπου αποτελούν μέρος ζωντανών οργανισμών. Στους ανθρώπους και τα ζώα, οι υδατάνθρακες εκτελούν σημαντικές λειτουργίες: ενέργεια (ο κύριος τύπος κυτταρικού καυσίμου), δομική ( απαραίτητο συστατικόοι περισσότερες ενδοκυτταρικές δομές) και προστατευτική (συμμετοχή των υδατανθρακικών συστατικών των ανοσοσφαιρινών στη διατήρηση της ανοσίας).
Οι υδατάνθρακες (ριβόζη, δεοξυριβόζη) χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων· είναι αναπόσπαστα συστατικά των νουκλεοτιδικών συνενζύμων, τα οποία παίζουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό των ζωντανών όντων. Πρόσφατα, τα μικτά βιοπολυμερή που περιέχουν υδατάνθρακες έχουν προσελκύσει αυξανόμενη προσοχή: γλυκοπεπτίδια και γλυκοπρωτεΐνες, γλυκολιπίδια και λιποπολυσακχαρίτες, γλυκολιποπρωτεΐνες κ.λπ. Αυτές οι ουσίες επιτελούν πολύπλοκες και σημαντικές λειτουργίες στο σώμα.
Λοιπόν, θα τονίσω σι ιολογική σημασία των υδατανθράκων:
· Οι υδατάνθρακες επιτελούν πλαστική λειτουργία, συμμετέχουν δηλαδή στην κατασκευή οστών, κυττάρων και ενζύμων. Αποτελούν το 2-3% του βάρους.
· Οι υδατάνθρακες είναι η κύρια πηγή ενέργειας. Όταν οξειδώνεται 1 γραμμάριο υδατανθράκων, απελευθερώνονται 4,1 kcal ενέργειας και 0,4 g νερού.
· Το αίμα περιέχει 100-110 mg γλυκόζης. Εξαρτάται από τη συγκέντρωση γλυκόζης οσμωτική πίεσηαίμα.
· Οι πεντόζες (ριβόζη και δεοξυριβόζη) εμπλέκονται στην κατασκευή του ΑΤΡ.
Οι υδατάνθρακες αποδίδουν προστατευτικό ρόλοστα φυτά.
2. Είδη υδατανθράκων
Υπάρχουν δύο κύριες ομάδες υδατανθράκων: απλοί και σύνθετοι. Οι απλοί υδατάνθρακες περιλαμβάνουν γλυκόζη, φρουκτόζη, γαλακτόζη, σακχαρόζη, λακτόζη και μαλτόζη. Τα σύνθετα περιλαμβάνουν άμυλο, γλυκογόνο, φυτικές ίνες και πηκτίνη.
Οι υδατάνθρακες χωρίζονται σε μονοσακχαρίτες (απλοί), ολιγοσακχαρίτες και πολυσακχαρίτες (σύνθετοι).
1. Μονοσακχαρίτες
· γλυκόζη
φρουκτόζη
γαλακτόζη
· μαννόζη
2. Ολιγοσακχαρίτες
· Δισακχαρίτες
σακχαρόζη (κανονική ζάχαρη, ζαχαροκάλαμο ή τεύτλα)
μαλτόζη
ισομαλτόζη
λακτόζη
λακτουλόζη
3.Πολυσακχαρίτες
· δεξτράνη
· γλυκογόνο
· άμυλο
· κυτταρίνη
γαλακτομαννάνες
Μονοσακχαρίτες(απλοί υδατάνθρακες) είναι οι απλούστεροι εκπρόσωποι των υδατανθράκων και κατά την υδρόλυση δεν διασπώνται σε απλούστερες ενώσεις. Οι απλοί υδατάνθρακες διαλύονται εύκολα στο νερό και απορροφώνται γρήγορα. Έχουν έντονη γλυκιά γεύση και ταξινομούνται στα σάκχαρα.
Ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων άνθρακα στα μόρια, οι μονοσακχαρίτες χωρίζονται σε τριόζες, τετρόζες, πεντόζες και εξόζες. Οι πιο σημαντικές για τον άνθρωπο είναι οι εξόζες (γλυκόζη, φρουκτόζη, γαλακτόζη κ.λπ.) και οι πεντόζες (ριβόζη, δεοξυριβόζη κ.λπ.).
Όταν δύο μόρια μονοσακχαρίτη συνδυάζονται, σχηματίζονται δισακχαρίτες.
Ο πιο σημαντικός από όλους τους μονοσακχαρίτες είναι η γλυκόζη, καθώς είναι η δομική μονάδα (δομικό στοιχείο) για την κατασκευή των περισσότερων δι- και πολυσακχαριτών τροφίμων. Η μεταφορά της γλυκόζης στα κύτταρα ρυθμίζεται σε πολλούς ιστούς από την παγκρεατική ορμόνη ινσουλίνη.
Στους ανθρώπους, η περίσσεια γλυκόζης μετατρέπεται κυρίως σε γλυκογόνο, τον μόνο εφεδρικό υδατάνθρακα στους ζωικούς ιστούς. Στο ανθρώπινο σώμα, η συνολική περιεκτικότητα σε γλυκογόνο είναι περίπου 500 g - αυτή είναι η καθημερινή παροχή υδατανθράκων που χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις σοβαρής ανεπάρκειας στη διατροφή. Η μακροχρόνια ανεπάρκεια γλυκογόνου στο ήπαρ οδηγεί σε δυσλειτουργία των ηπατοκυττάρων και λιπώδη διήθηση.
Ολιγοσακχαρίτες- πιο σύνθετες ενώσεις, κατασκευασμένες από πολλά (από 2 έως 10) υπολείμματα μονοσακχαριτών. Διακρίνονται σε δισακχαρίτες, τρισακχαρίτες κ.λπ. Οι πιο σημαντικοί δισακχαρίτες για τον άνθρωπο είναι η σακχαρόζη, η μαλτόζη και η λακτόζη. Οι ολιγοσακχαρίτες, οι οποίοι περιλαμβάνουν τη ραφινόζη, τη σταχυόζη και τη βερμπασκόζη, βρίσκονται κυρίως στα όσπρια και στα επεξεργασμένα προϊόντα τους, όπως το αλεύρι σόγιας, και επίσης σε μικρές ποσότητες σε πολλά λαχανικά. Οι φρουκτο-ολιγοσακχαρίτες βρίσκονται σε δημητριακά (σιτάρι, σίκαλη), λαχανικά (κρεμμύδια, σκόρδο, αγκινάρες, σπαράγγια, ραβέντι, κιχώριο), καθώς και στις μπανάνες και το μέλι.
Η ομάδα των ολιγοσακχαριτών περιλαμβάνει επίσης τις μαλτοδεξτρίνες, οι οποίες είναι τα κύρια συστατικά των σιροπιών και της μελάσας που παράγονται βιομηχανικά από πολυσακχαριδικές πρώτες ύλες. Ένας από τους εκπροσώπους των ολιγοσακχαριτών είναι η λακτουλόζη, η οποία σχηματίζεται από τη λακτόζη κατά τη θερμική επεξεργασία του γάλακτος, για παράδειγμα, κατά την παραγωγή ψημένου και αποστειρωμένου γάλακτος.
Οι ολιγοσακχαρίτες πρακτικά δεν διασπώνται στο ανθρώπινο λεπτό έντερο λόγω της έλλειψης κατάλληλων ενζύμων. Για το λόγο αυτό, έχουν τις ιδιότητες των διαιτητικών ινών. Ορισμένοι ολιγοσακχαρίτες παίζουν σημαντικό ρόλο στη λειτουργία της φυσιολογικής μικροχλωρίδας του παχέος εντέρου, γεγονός που τους επιτρέπει να ταξινομηθούν ως πρεβιοτικά - ουσίες που ζυμώνονται μερικώς από ορισμένους εντερικούς μικροοργανισμούς και διασφαλίζουν τη διατήρηση της φυσιολογικής εντερικής μικροβιοκένωσης.
Πολυσακχαρίτες- πολυμερείς ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους που σχηματίζονται από μεγάλο αριθμό μονομερών, τα οποία είναι υπολείμματα μονοσακχαριτών. Οι πολυσακχαρίτες διακρίνονται σε εύπεπτους και δύσπεπτους στον ανθρώπινο γαστρεντερικό σωλήνα. Η πρώτη υποομάδα περιλαμβάνει το άμυλο και το γλυκογόνο, η δεύτερη περιλαμβάνει διάφορες ενώσεις, από τις οποίες οι πιο σημαντικές για τον άνθρωπο είναι η κυτταρίνη (ίνες), η ημικυτταρίνη και οι ουσίες πηκτίνης.
Οι ολιγο- και οι πολυσακχαρίτες συνδυάζονται με τον όρο «σύνθετοι υδατάνθρακες». Οι μονο- και οι δισακχαρίτες έχουν γλυκιά γεύση, γι' αυτό ονομάζονται και «σάκχαρα». Οι πολυσακχαρίτες δεν έχουν γλυκιά γεύση. Η γλυκύτητα της σακχαρόζης ποικίλλει. Εάν η γλυκύτητα ενός διαλύματος σακχαρόζης ληφθεί ως 100%, τότε η γλυκύτητα των ισομοριακών διαλυμάτων άλλων σακχάρων θα είναι: φρουκτόζη - 173%, γλυκόζη - 81%, μαλτόζη και γαλακτόζη - 32% και λακτόζη - 16%.
Ο κύριος εύπεπτος πολυσακχαρίτης είναι το άμυλο - η τροφική βάση των δημητριακών, των οσπρίων και της πατάτας. Αντιπροσωπεύει έως και το 80% των υδατανθράκων που καταναλώνονται στα τρόφιμα. Είναι ένα σύνθετο πολυμερές που αποτελείται από δύο κλάσματα: αμυλόζη - ένα γραμμικό πολυμερές και αμυλοπηκτίνη - ένα διακλαδισμένο πολυμερές. Είναι η αναλογία αυτών των δύο κλασμάτων σε διάφορες πρώτες ύλες αμύλου που καθορίζει τα διάφορα φυσικοχημικά και τεχνολογικά χαρακτηριστικά του, ιδίως τη διαλυτότητα στο νερό σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Η πηγή του αμύλου είναι φυτικά προϊόντα, κυρίως δημητριακά: δημητριακά, αλεύρι, ψωμί και πατάτες.
Για να διευκολυνθεί η απορρόφηση του αμύλου από τον οργανισμό, ένα προϊόν που το περιέχει πρέπει να υποστεί θερμική επεξεργασία. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται μια πάστα αμύλου σε ρητή μορφή, για παράδειγμα ζελέ, ή λανθάνοντα στη σύνθεση μιας σύνθεσης τροφίμων: χυλός, ψωμί, ζυμαρικά, πιάτα με όσπρια. Οι πολυσακχαρίτες αμύλου που εισέρχονται στον οργανισμό με την τροφή υφίστανται διαδοχικά, ξεκινώντας από τη στοματική κοιλότητα, ζύμωση έως μαλτοδεξτρίνες, μαλτόζη και γλυκόζη, ακολουθούμενη από σχεδόν πλήρη απορρόφηση.
Ο δεύτερος εύπεπτος πολυσακχαρίτης είναι γλυκογόνο.Η θρεπτική του αξία είναι χαμηλή - όχι περισσότερα από 10-15 g γλυκογόνου προέρχονται από τη διατροφή στη σύνθεση του ήπατος, του κρέατος και του ψαριού. Όταν το κρέας ωριμάσει, το γλυκογόνο μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ.
Ορισμένοι σύνθετοι υδατάνθρακες (ίνες, κυτταρίνη κ.λπ.) δεν αφομοιώνονται καθόλου στο ανθρώπινο σώμα. Ωστόσο, αυτό είναι ένα απαραίτητο συστατικό της διατροφής: διεγείρουν την εντερική κινητικότητα, τη μορφή περιττώματα, βοηθώντας έτσι στην απομάκρυνση των τοξινών και στον καθαρισμό του σώματος. Επιπλέον, αν και οι φυτικές ίνες δεν αφομοιώνονται από τον άνθρωπο, χρησιμεύουν ως πηγή διατροφής για την ευεργετική εντερική μικροχλωρίδα.
συμπέρασμα
Η σημασία των υδατανθράκων στη διατροφή του ανθρώπου είναι πολύ μεγάλη. Λειτουργούν ως η πιο σημαντική πηγή ενέργειας, παρέχοντας έως και 50-70% της συνολικής πρόσληψης θερμίδων.
Η ικανότητα των υδατανθράκων να είναι μια εξαιρετικά αποδοτική πηγή ενέργειας αποτελεί τη βάση της δράσης τους «συντηρώντας πρωτεΐνες». Αν και οι υδατάνθρακες δεν συγκαταλέγονται στους βασικούς διατροφικούς παράγοντες και μπορούν να σχηματιστούν στον οργανισμό από αμινοξέα και γλυκερίνη, η ελάχιστη ποσότητα υδατανθράκων στην καθημερινή διατροφή δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 50-60 γρ.
Μια σειρά από ασθένειες συνδέονται στενά με τον μειωμένο μεταβολισμό των υδατανθράκων: σακχαρώδης διαβήτης, γαλακτοζαιμία, διαταραχές στο σύστημα αποθήκευσης γλυκογόνου, δυσανεξία στο γάλα κ.λπ. Πρέπει να σημειωθεί ότι στο σώμα του ανθρώπου και των ζώων οι υδατάνθρακες υπάρχουν σε μικρότερες ποσότητες (όχι περισσότερο από 2% του ξηρού σωματικού βάρους) από τις πρωτεΐνες και τα λιπίδια. στους φυτικούς οργανισμούς, λόγω της κυτταρίνης, οι υδατάνθρακες αντιπροσωπεύουν έως και το 80% της ξηρής μάζας, επομένως, γενικά, υπάρχουν περισσότεροι υδατάνθρακες στη βιόσφαιρα από όλες τις άλλες οργανικές ενώσεις μαζί.
Βιβλιογραφία
1. Εγχειρίδιο Διαιτολογίας / επιμ. Α.Α. Pokrovsky, M.A. Σαμσόνοβα. - Μ.: Ιατρική, 1981
2. Δημοφιλείς πληροφορίες για τη διατροφή. Εκδ. ΟΛΑ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ. Stolmakova, Ι.Ο. Martynyuk, Κίεβο, "Υγεία", 1990
3. Korolev A.A. Υγιεινή τροφίμων - 2η έκδ. Ανακατασκευάστηκε και επιπλέον - Μ.: «Ακαδημία», 2007
4. Aureden L. Πώς να γίνεις όμορφη. - Μ.: Topikal, 1995
5. http://hudeemtut.ru
6. Leninger A. Fundamentals of biochemistry // M.: Mir, 1985.
), δεν περιορίζονται στην εκτέλεση κάποιας λειτουργίας στο ανθρώπινο σώμα. Εκτός από την παροχή ενέργειας ο κύριος λειτουργικός ρόλος των υδατανθράκων, είναι επίσης απαραίτητα για τη φυσιολογική λειτουργία της καρδιάς, του ήπατος, των μυών και του κεντρικού νευρικού συστήματος. Αποτελούν σημαντικό συστατικό στη ρύθμιση του μεταβολισμού των πρωτεϊνών και των λιπών.
Οι κύριες βιολογικές λειτουργίες των υδατανθράκων, γιατί χρειάζονται στον οργανισμό
- Ενεργειακή λειτουργία.
Η κύρια λειτουργία των υδατανθράκων στο ανθρώπινο σώμα. Αποτελούν την κύρια πηγή ενέργειας για όλους τους τύπους εργασιών που πραγματοποιούνται στα κύτταρα. Όταν οι υδατάνθρακες διασπώνται, η ενέργεια που απελευθερώνεται διαχέεται ως θερμότητα ή αποθηκεύεται σε μόρια ATP. Οι υδατάνθρακες παρέχουν περίπου το 50 - 60% της ημερήσιας κατανάλωσης ενέργειας του σώματος και όλη την ενεργειακή δαπάνη του εγκεφάλου (ο εγκέφαλος απορροφά περίπου το 70% της γλυκόζης που απελευθερώνεται από το συκώτι). Όταν οξειδώνεται 1 g υδατανθράκων, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας. Το σώμα χρησιμοποιεί ελεύθερη γλυκόζη ή αποθηκευμένους υδατάνθρακες με τη μορφή γλυκογόνου ως κύρια πηγή ενέργειας. - Πλαστική (κατασκευαστική) λειτουργία.
Οι υδατάνθρακες (ριβόζη, δεοξυριβόζη) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ADP, ATP και άλλων νουκλεοτιδίων, καθώς και νουκλεϊκών οξέων. Αποτελούν μέρος ορισμένων ενζύμων. Οι μεμονωμένοι υδατάνθρακες είναι δομικά στοιχείακυτταρικές μεμβράνες. Τα προϊόντα του μετασχηματισμού της γλυκόζης (γλυκουρονικό οξύ, γλυκοζαμίνη κ.λπ.) αποτελούν μέρος πολυσακχαριτών και σύνθετων πρωτεϊνών του χόνδρου και άλλων ιστών. - Λειτουργία αποθήκευσης.
Οι υδατάνθρακες αποθηκεύονται (συσσωρεύονται) στους σκελετικούς μύες (έως 2%), στο συκώτι και σε άλλους ιστούς με τη μορφή γλυκογόνου. Στο καλή διατροφήέως και 10% του γλυκογόνου μπορεί να συσσωρευτεί στο ήπαρ και υπό δυσμενείς συνθήκες η περιεκτικότητά του μπορεί να μειωθεί στο 0,2% της ηπατικής μάζας. - Προστατευτική λειτουργία.
Οι σύνθετοι υδατάνθρακες αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος. Οι βλεννοπολυσακχαρίτες βρίσκονται σε βλεννώδεις ουσίες που καλύπτουν την επιφάνεια των αγγείων της μύτης, των βρόγχων, του πεπτικού συστήματος και του ουρογεννητικού συστήματος και προστατεύουν από τη διείσδυση βακτηρίων και ιών, καθώς και από μηχανικές βλάβες. - Ρυθμιστική λειτουργία.
Αποτελούν μέρος των μεμβρανικών γλυκοπρωτεϊνικών υποδοχέων. Οι υδατάνθρακες συμμετέχουν στη ρύθμιση της οσμωτικής πίεσης στο σώμα. Έτσι, το αίμα περιέχει 100-110 mg/% γλυκόζη και η ωσμωτική πίεση του αίματος εξαρτάται από τη συγκέντρωση της γλυκόζης. Οι ίνες από τα τρόφιμα δεν διασπώνται (πέπτονται) στα έντερα, αλλά ενεργοποιούν την εντερική κινητικότητα και τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται στην πεπτική οδό, βελτιώνοντας την πέψη και την απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών.
Ομάδες υδατανθράκων
- Απλοί (γρήγοροι) υδατάνθρακες
Υπάρχουν δύο είδη σακχάρων: οι μονοσακχαρίτες και οι δισακχαρίτες. Οι μονοσακχαρίτες περιέχουν ένα ομάδα ζάχαρης, όπως γλυκόζη, φρουκτόζη ή γαλακτόζη. Οι δισακχαρίτες σχηματίζονται από τα υπολείμματα δύο μονοσακχαριτών και αντιπροσωπεύονται, ειδικότερα, από σακχαρόζη (κοινή επιτραπέζια ζάχαρη) και λακτόζη. Αυξάνουν γρήγορα το σάκχαρο στο αίμα και έχουν υψηλό γλυκαιμικό δείκτη. - Σύνθετοι (αργοί) υδατάνθρακες
Οι πολυσακχαρίτες είναι υδατάνθρακες που περιέχουν τρία ή περισσότερα μόρια απλούς υδατάνθρακες. Αυτός ο τύπος υδατανθράκων περιλαμβάνει, ειδικότερα, δεξτρίνες, άμυλα, γλυκογόνα και κυτταρίνες. Πηγές πολυσακχαριτών είναι τα δημητριακά, τα όσπρια, οι πατάτες και άλλα λαχανικά. Σταδιακά αυξήστε την περιεκτικότητα σε γλυκόζη και έχετε χαμηλό γλυκαιμικό δείκτη. - Δύσπεπτο (ινώδες)
Οι φυτικές ίνες (διαιτητικές ίνες) δεν παρέχουν στον οργανισμό ενέργεια, αλλά παίζουν τεράστιο ρόλο στη ζωή του. Περιέχεται κυρίως σε φυτικά προϊόνταμε χαμηλή ή πολύ χαμηλή περιεκτικότηταΣαχάρα. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι φυτικές ίνες επιβραδύνουν την απορρόφηση υδατανθράκων, πρωτεϊνών και λιπών (μπορεί να είναι χρήσιμες για την απώλεια βάρους). Είναι πηγή ενέργειας για ωφέλιμα βακτήριαέντερα (μικροβίωμα)
Τύποι υδατανθράκων
Μονοσακχαρίτες
- Γλυκόζη
Ο μονοσακχαρίτης, μια άχρωμη κρυσταλλική ουσία με γλυκιά γεύση, βρίσκεται σχεδόν σε κάθε αλυσίδα υδατανθράκων. - Φρουκτόζη
Η ελεύθερη ζάχαρη φρούτων υπάρχει σχεδόν σε όλα τα γλυκά μούρα και φρούτα· είναι το πιο γλυκό από τα σάκχαρα. - Γαλακτόζη
Δεν βρέθηκε σε ελεύθερη μορφή; Όταν συνδυάζεται με γλυκόζη, σχηματίζει λακτόζη, ζάχαρη γάλακτος.
Δισακχαρίτες
- Σακχαρόζη
Ένας δισακχαρίτης που αποτελείται από ένα συνδυασμό φρουκτόζης και γλυκόζης έχει υψηλή διαλυτότητα. Μόλις εισέλθει στα έντερα, διασπάται σε αυτά τα συστατικά, τα οποία στη συνέχεια απορροφώνται στο αίμα. - Λακτόζη
Η ζάχαρη του γάλακτος, ένας υδατάνθρακας από την ομάδα των δισακχαριτών, βρίσκεται στο γάλα και στα γαλακτοκομικά προϊόντα. - Μαλτόζη
Η ζάχαρη βύνης απορροφάται εύκολα από τον ανθρώπινο οργανισμό. Σχηματίζεται από το συνδυασμό δύο μορίων γλυκόζης. Η μαλτόζη εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της διάσπασης των αμύλων κατά την πέψη.
Πολυσακχαρίτες
- Αμυλο
Λευκή σκόνη, αδιάλυτη σε κρύο νερό. Το άμυλο είναι ο πιο κοινός υδατάνθρακας στη διατροφή του ανθρώπου και βρίσκεται σε πολλές βασικές τροφές. - Κυτταρίνη
Οι σύνθετοι υδατάνθρακες, οι οποίοι είναι σκληρές φυτικές δομές. Συστατικό φυτική τροφή, που δεν αφομοιώνεται στον ανθρώπινο οργανισμό, αλλά παίζει τεράστιο ρόλο στη ζωή και την πέψη του. - Μαλτοδεξτρίνη
Λευκή ή κρεμ σκόνη με γλυκιά γεύση, πολύ διαλυτή στο νερό. Είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν της ενζυμικής διάσπασης του φυτικού αμύλου, με αποτέλεσμα τα μόρια του αμύλου να χωρίζονται σε θραύσματα - δεξτρίνες. - Γλυκογόνο
Πολυσακχαρίτης που σχηματίζεται από υπολείμματα γλυκόζης. Ο κύριος αποθεματικός υδατάνθρακας δεν βρίσκεται πουθενά εκτός από το σώμα. Το γλυκογόνο σχηματίζει ένα ενεργειακό απόθεμα που μπορεί να κινητοποιηθεί γρήγορα εάν είναι απαραίτητο για να αντισταθμίσει την ξαφνική έλλειψη γλυκόζης στο ανθρώπινο σώμα.
ΠΕΡΙ M E N U G L E V O D O V
Διδάκτωρ Ιατρικών Επιστημών Ε.Ι.Κονόνοφ
Ταξινόμηση και βιολογικός ρόλος των υδατανθράκων
Οι υδατάνθρακες αποτελούν ένα ασήμαντο μέρος του συνολικού ξηρού βάρους των ιστών του ανθρώπινου σώματος - όχι περισσότερο από 2%, ενώ οι πρωτεΐνες, για παράδειγμα, αντιπροσωπεύουν έως και το 45% του ξηρού βάρους του σώματος. Ωστόσο, οι υδατάνθρακες αποδίδουν στο σώμα ολόκληρη γραμμήζωτικές λειτουργίες, συμμετέχοντας στη δομική και μεταβολική οργάνωση οργάνων και ιστών.
Από χημική άποψη, οι υδατάνθρακες είναι αλκοόλες πολυατομικής αλδεΰδης ή κετόνης ή τα πολυμερή τους και οι μονομερείς μονάδες στα πολυμερή συνδέονται μεταξύ τους με γλυκοσιδικούς δεσμούς.
1.1. Ταξινόμηση υδατανθράκων.
Οι υδατάνθρακες χωρίζονται σε τρεις μεγάλες ομάδες: μονοσακχαρίτες και τα παράγωγά τους, ολιγοσακχαρίτες και πολυσακχαρίτες.
1.1.1. Οι μονοσακχαρίτες, με τη σειρά τους, χωρίζονται, πρώτον, ανάλογα με τη φύση της καρβονυλικής ομάδας σε αλδόζες και κετόζες και, δεύτερον, ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων άνθρακα στο μόριο σε τριόζες, τετρόζες, πεντόζες κ.λπ. Συνήθως, οι μονοσακχαρίτες έχουν ασήμαντα ονόματα: γλυκόζη, γαλακτόζη, ριβόζη, ξυλόζη κ.λπ. Αυτή η ίδια ομάδα ενώσεων περιλαμβάνει διάφορα παράγωγα μονοσακχαριτών, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι οι εστέρες φωσφόρου μονοσακχαριτών [6-φωσφορική γλυκόζη, φρουκτόζη-1,6 - διφωσφορικό, 5-φωσφορικό ριβόζη, κ.λπ.], ουρονικά οξέα [γαλακτουρονικό, γλυκουρονικό, ιδουρονικό κ.λπ.], αμινοζάχαρα
[γλυκοζαμίνη, γαλακτοζαμίνη, κ.λπ.], θειωμένα παράγωγα ουρονικών οξέων, ακετυλιωμένα παράγωγα αμινο σακχάρων, κ.λπ. σώμα.
1.1.2. Ολιγοσακχαρίτες, οι οποίοι είναι πολυμερή των οποίων οι μονομερείς μονάδες είναι μονοσακχαρίτες ή τα παράγωγά τους. Ο αριθμός των μεμονωμένων μπλοκ μονομερών σε ένα πολυμερές μπορεί να φτάσει το ενάμιση ή δύο / όχι περισσότερο από / δεκάδες. Όλες οι μονάδες μονομερούς σε ένα πολυμερές συνδέονται με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Οι ολιγοσακχαρίτες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε ομοολιγοσακχαρίτες, που αποτελούνται από πανομοιότυπες μονομερείς μονάδες [μαλτόζη] και ετεροολιγοσακχαρίτες, οι οποίοι περιέχουν διαφορετικές μονάδες μονομερούς [λακτόζη]. Ως επί το πλείστον, οι ολιγοσακχαρίτες βρίσκονται στο σώμα ως δομικά συστατικά πιο πολύπλοκων μορίων - γλυκολιπιδίων ή γλυκοπρωτεϊνών. Η μαλτόζη μπορεί να βρεθεί σε ελεύθερη μορφή στο ανθρώπινο σώμα, με τη μαλτόζη να είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν της διάσπασης του γλυκογόνου και τη λακτόζη, η οποία περιλαμβάνεται ως εφεδρικός υδατάνθρακας στο γάλα των θηλαζουσών γυναικών. Ο κύριος όγκος των ολιγοσακχαριτών στο ανθρώπινο σώμα είναι ετεροολιγοσακχαρίτες γλυκολιπιδίων και γλυκοπρωτεϊνών. Έχουν μια εξαιρετικά ποικιλόμορφη δομή, λόγω τόσο της ποικιλίας των μονομερών μονάδων που περιλαμβάνονται σε αυτά όσο και της ποικιλίας των επιλογών για γλυκοσιδικούς δεσμούς μεταξύ μονομερών στο ολιγομερές.
1.1.3. Πολυσακχαρίτες, τα οποία είναι πολυμερή κατασκευασμένα από μονοσακχαρίτες ή παράγωγά τους, διασυνδεδεμένα με γλυκοσιδικούς δεσμούς, με αριθμό μονάδων μονομερούς από αρκετές δεκάδες έως αρκετές δεκάδες χιλιάδες. Αυτοί οι πολυσακχαρίτες μπορεί να αποτελούνται από πανομοιότυπες μονομερείς μονάδες, δηλ. να είναι ομοπολυσακχαρίτες, ή μπορεί να περιέχουν διάφορες μονομερείς μονάδες - τότε έχουμε να κάνουμε με ετεροπολυσακχαρίτες. Ο μόνος ομοπολυσακχαρίτης στο ανθρώπινο σώμα είναι το γλυκογόνο, που αποτελείται από υπολείμματα α-Δ- γλυκόζη. Το σύνολο των ετεροπολυσακχαριτών είναι πιο ποικίλο - το σώμα περιέχει υαλουρονικό οξύ, θειικές χονδροϊτίνες, θειική κερατάνη, θειική δερματάνη, θειική ηπαράνη και ηπαρίνη. Κάθε ένας από τους αναφερόμενους ετεροπολυσακχαρίτες αποτελείται από ένα μεμονωμένο σύνολο μονάδων μονομερών. Άρα οι κύριες μονάδες μονομερών υαλουρονικό οξύείναι το γλυκουρονικό οξύ και η Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη, ενώ η ηπαρίνη περιέχει θειική γλυκοζαμίνη και θειικό ιδουρονικό οξύ.
1.2. Λειτουργίες υδατανθράκων διαφορετικών κατηγοριών Οι λειτουργίες των υδατανθράκων στο σώμα ποικίλλουν και, φυσικά, διαφορετικές για διαφορετικές κατηγορίες ενώσεων. Οι μονοσακχαρίτες και τα παράγωγά τους εκτελούν, πρώτον, μια ενεργειακή λειτουργία: η οξειδωτική διάσπαση αυτών των ενώσεων παρέχει στο σώμα το 55-60% της ενέργειας που χρειάζεται4. Δεύτερον, τα ενδιάμεσα προϊόντα της διάσπασης των μονοσακχαριτών και των παραγώγων τους χρησιμοποιούνται σε κύτταρα για τη σύνθεση
άλλες ουσίες απαραίτητες για το κύτταρο, συμπεριλαμβανομένων ενώσεων άλλων κατηγοριών· Έτσι, από τα ενδιάμεσα προϊόντα του μεταβολισμού της γλυκόζης σε
Τα κύτταρα μπορούν να συνθέσουν λιπίδια και μη απαραίτητα αμινοξέα, ωστόσο, στην τελευταία περίπτωση απαιτείται μια πρόσθετη πηγή αμινοξέων
mov αμινομάδες αζώτου. Τρίτον, οι μονοσακχαρίτες και τα παράγωγά τους αποδίδουν δομική λειτουργία, όντας μονομερείς μονάδες του άλλου
άλλα, πιο πολύπλοκα μόρια όπως πολυσακχαρίτες ή νουκλεοτίδια.
Κύρια λειτουργίαΟι ετεροολιγοσακχαρίτες έχουν δομική λειτουργία - είναι δομικά συστατικά γλυκοπρωτεϊνών και γλυκολιπιδίων. Με αυτή την ιδιότητα, οι ετεροολιγοσακχαρίτες εμπλέκονται στην υλοποίηση ενός αριθμού λειτουργιών από τις γλυκοπρωτεΐνες: ρυθμιστικές [ορμόνες της υπόφυσης θυρεοτροπίνη και γοναδοτροπίνες - γλυκοπρωτεΐνες], επικοινωνιακές [κυτταρικοί υποδοχείς - γλυκοπρωτεΐνες], προστατευτικές [αντισώματα - γλυκοπρωτεΐνες]. Επιπλέον, οι ετεροολιγοσακχαρίτες, που αποτελούν μέρος των γλυκολιπιδίων και των γλυκοπρωτεϊνών, συμμετέχουν στο σχηματισμό κυτταρικών μεμβρανών, σχηματίζοντας, για παράδειγμα, ένα τόσο σημαντικό στοιχείο της κυτταρικής δομής όπως ο γλυκοκάλυκας.
Το γλυκογόνο, ο μόνος ομοπολυσακχαρίτης που υπάρχει στο σώμα του ζώου, εκτελεί μια εφεδρική λειτουργία. Επιπλέον, δεν είναι μόνο ένα απόθεμα ενέργειας, αλλά και ένα απόθεμα πλαστικού υλικού. Το γλυκογόνο υπάρχει σε ποικίλες ποσότητες σχεδόν σε όλα τα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος. Τα αποθέματα γλυκογόνου στο ήπαρ μπορεί να ανέλθουν έως και στο 3-5% του υγρού βάρους αυτού του οργάνου [μερικές φορές έως και 10%] και η περιεκτικότητά του στους μύες είναι έως και 1% συνολική μάζαυφάσματα. Λαμβάνοντας υπόψη τη μάζα αυτών των οργάνων, η συνολική ποσότητα γλυκογόνου στο ήπαρ μπορεί να είναι 150 - 200 g και τα αποθέματα γλυκογόνου στους μύες μπορεί να είναι έως και 600 g.
Οι ετεροπολυσακχαρίτες εκτελούν μια δομική λειτουργία στο σώμα· αποτελούν μέρος των γλυκαμινοπρωτεογλυκανών. Οι τελευταίες, μαζί με δομικές πρωτεΐνες όπως το κολλαγόνο ή η ελαστίνη, σχηματίζουν τη μεσοκυτταρική ουσία διαφόρων οργάνων και ιστών. Τα συσσωματώματα γλυκοζαμινοπρωτεογλυκάνης, που έχουν δομή δικτύου, λειτουργούν ως μοριακά φίλτρα που εμποδίζουν ή αναστέλλουν έντονα την κίνηση των μακρομορίων στο μεσοκυττάριο περιβάλλον. Επιπλέον, τα μόρια ετεροπολυσακχαριτών έχουν στη δομή τους πολλές πολικές και αρνητικά φορτισμένες ομάδες, λόγω των οποίων μπορούν να δεσμευτούν ένας μεγάλος αριθμός απόνερό και κατιόντα, που λειτουργούν ως ένα είδος αποθήκης για αυτά τα μόρια.
Οι λειτουργίες ορισμένων υδατανθράκων που βρίσκονται στο σώμα είναι πολύ συγκεκριμένες. Έτσι, η ηπαρίνη είναι ένα φυσικό αντιπηκτικό - εμποδίζει την πήξη του αίματος στα αιμοφόρα αγγεία και η λακτόζη, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι ένας αποθεματικός υδατάνθρακας στο ανθρώπινο γάλα.
2.Αφομοίωση εξωγενών υδατανθράκων
ΣΕ φυσιολογικές συνθήκεςΗ κύρια πηγή υδατανθράκων για τον άνθρωπο είναι οι υδατάνθρακες των τροφίμων. Καθημερινή απαίτησησε υδατάνθρακες είναι περίπου 400 g, και είναι πολύ επιθυμητό. έτσι ώστε οι εύπεπτοι υδατάνθρακες [γλυκόζη, σακχαρόζη, λακτόζη κ.λπ.] να μην αποτελούν περισσότερο από το 25% της συνολικής τους ποσότητας στη διατροφή. Κατά τη διαδικασία αφομοίωσης των τροφίμων, όλα τα εξωγενή πολυμερή υδατανθρακικής φύσης διασπώνται σε μονομερή, γεγονός που στερεί από αυτά τα πολυμερή την ειδικότητα των ειδών και μόνο οι μονοσακχαρίτες και τα παράγωγά τους εισέρχονται στο εσωτερικό περιβάλλον του σώματος από το έντερο. Αυτά τα μονομερή χρησιμοποιούνται στη συνέχεια όπως απαιτείται για τη σύνθεση ολιγο- ή πολυσακχαριτών ειδικών για τον άνθρωπο.
Η διάσπαση του αμύλου ή του γλυκογόνου στα τρόφιμα ξεκινά ήδη από τη στοματική κοιλότητα λόγω της δράσης της αμυλάσης και της μαλτάσης του σάλιου σε αυτούς τους ομοπολυσακχαρίτες, αλλά αυτή η διαδικασία δεν είναι σημαντική αφού η τροφή παραμένει στη στοματική κοιλότητα για πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Στο στομάχι κατά τη διάρκεια της πέψης, το περιβάλλον είναι όξινο και η αμυλάση του σάλιου,
πέφτοντας στο στομάχι μαζί με βλωμός τροφής, πρακτικά δεν λειτουργεί. Ο κύριος όγκος του αμύλου και του γλυκογόνου στα τρόφιμα διασπάται στο λεπτό έντερο υπό τη δράση της παγκρεατικής αμυλάσης στους δισακχαρίτες μαλτόζη και ισομαλτόζη. Οι δισακχαρίτες που προκύπτουν διασπώνται σε γλυκόζη με τη συμμετοχή ενζύμων που εκκρίνονται από το εντερικό τοίχωμα: μαλτάση και ισομαλτάση. Η μαλτάση καταλύει την υδρόλυση των α-1,4-γλυκοσιδικών δεσμών και η ισομαλτάση καταλύει την υδρόλυση των α-1,6-γλυκοσιδικών δεσμών.
Η σακχαρόζη που λαμβάνεται από τα τρόφιμα διασπάται στο έντερο σε γλυκόζη και φρουκτόζη με τη συμμετοχή του ενζύμου σακχαράση και η λακτόζη που λαμβάνεται διασπάται σε γλυκόζη και γαλακτόζη υπό τη δράση του ενζύμου λακτάση. Και τα δύο αυτά ένζυμα εκκρίνονται από το εντερικό τοίχωμα.
Οι διαδικασίες διάσπασης ετεροολιγοσακχαριτών ή ετεροπολυσακχαριτών έχουν μελετηθεί ελάχιστα. Προφανώς, το εντερικό τοίχωμα εκκρίνει γλυκοσιδάσες που είναι ικανές να διασπούν α - και β - γλυκοσιδικούς δεσμούς που υπάρχουν σε αυτά τα πολυμερή.
Η απορρόφηση των μονοσακχαριτών συμβαίνει στο λεπτό έντερο και οι ρυθμοί απορρόφησης διαφορετικών μονοσακχαριτών είναι σημαντικά διαφορετικοί. Εάν ο ρυθμός απορρόφησης της γλυκόζης ληφθεί ως 100, τότε ο ρυθμός απορρόφησης της γαλακτόζης θα είναι 110, η φρουκτόζη - 43, η μαννόζη - 19, η ξυλόζη - 15. Είναι γενικά αποδεκτό ότι η απορρόφηση της γλυκόζης και της γαλακτόζης γίνεται με τη συμμετοχή ενεργού μηχανισμούς μεταφοράς, την απορρόφηση της φρουκτόζης και της ριβόζης - με τον μηχανισμό της διευκολυνόμενης διάχυσης και την απορρόφηση της μαννόζης ή της ξυλόζης με τον μηχανισμό της απλής διάχυσης. Περίπου το 90% της απορροφούμενης γλυκόζης εισέρχεται στα εντεροκύτταρα απευθείας στο αίμα και το 10% της καταλήγει στη λέμφο, ωστόσο αργότερα και αυτή η γλυκόζη καταλήγει στο αίμα.
Πρέπει να σημειωθεί ότι οι υδατάνθρακες μπορούν να αποκλειστούν εντελώς από τη διατροφή. Σε αυτή την περίπτωση, όλοι οι υδατάνθρακες που είναι απαραίτητοι για το σώμα θα συντεθούν στα κύτταρα από μη υδατάνθρακες ενώσεις κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας που ονομάζεται γλυκονεογένεση.
