Ταξινόμηση υδατανθράκων βιολογικός ρόλος. Σχετικά με τη δομική μορφή
Σκοπός της 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 αποκατάστασης του σώματος μετά από σωματική άσκηση.
Ερωτήσεις με εκπαιδευτικό στόχο (σχέδιο αυτο-μελέτης για το θέμα)
Γενικά χαρακτηριστικά των υδατανθράκων.
Χαρακτηριστικά της χημικής δομής των μονο-, δι- και πολυσακχαριτών που αποτελούν μέρος των προϊόντων διατροφής 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 των προϊόντων διατροφής και των υδατανθράκων στο ανθρώπινο σώμα.
Με βάση τη γνώση των κύριων σταδίων βιοχημικών μετασχηματισμών των υδατανθράκων στη διαδικασία πέψης και απορρόφησης, επιλέξτε μεθόδους για τη χρήση διατροφικών υδατανθράκων για τη βελτίωση της απόδοσης και την επιτάχυνση των διαδικασιών αποκατάστασης μετά από σωματική άσκηση.
Οδηγίες για τη μελέτη του θέματος
Όταν εργάζεστε για το υλικό αυτού του θέματος, πρώτα απ 'όλα, πρέπει να μάθετε για ποιους λόγους ανήκουν οι ουσίες στην κατηγορία των υδατανθράκων, λάβετε υπόψη τις κυκλικές και άκυκλες δομές των μονοσακχαριτών, καθώς οι μονοσακχαρίτες αποτελούν τη βάση για την κατασκευή μορίων πιο σύνθετων υδατανθράκων . Καθορίζοντας τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των μονοσακχαριτών, συνιστάται να ξεκινήσετε με τον προσδιορισμό των λειτουργικών ομάδων. Όλοι οι μονοσακχαρίτες περιέχουν μια ομάδα καρβονυλίου -C \u003d O και πολλά υδροξείδια αλκοόλης -ΟΗ, δηλαδή είναι αλδεΰδη ή κετοαλκοόλες.
Η προέλευση του ονόματος «Υδατάνθρακες» οφείλεται στο γεγονός ότι, αν κρίνουμε από τον εμπειρικό τύπο, οι περισσότερες από τις ενώσεις αυτής της κατηγορίας είναι ενώσεις άνθρακα με νερό. Έτσι, ο εμπειρικός τύπος για τη γλυκόζη ΜΕ 6 H 12 ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 6 =(CH 2 ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ) 6 και οι περισσότεροι από τους κοινούς υδατάνθρακες μπορούν να χαρακτηριστούν από τον γενικό τύπο (CH 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-(CHOH) n -COH
Εάν το καρβονύλιο βρίσκεται μεταξύ των ατόμων άνθρακα, είναι μια ομάδα κετόνης και ο μονοσακχαρίτης ονομάζεται κετόζη. Το Ketozam αντιστοιχεί στον γενικό τύπο CH 2 OH-CO-(CHOH) n -Χ.Θ 2 ΑΥΤΟΣ.
1. Ο βιολογικός ρόλος των υδατανθράκων
Ενέργεια.Όταν οι υδατάνθρακες διασπώνται, η απελευθερωμένη ενέργεια διαχέεται με τη μορφή θερμότητας 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 πολυσακχαριτών και σύνθετων 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 κατάστασηοργανισμός, φύση της διατροφής. Κατά τη διάρκεια της μυϊκής δραστηριότητας, 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 την ενεργειακή ικανότητα του σώματος.
Προστατευτικός.Οι σύνθετοι υδατάνθρακες αποτελούν μέρος των συστατικών του ανοσοποιητικού συστήματος. Οι βλεννοπολυσακχαρίτες βρίσκονται στις βλεννώδεις ουσίες που καλύπτουν την επιφάνεια των αιμοφόρων αγγείων, των βρόγχων, του πεπτικού συστήματος, του ουροποιητικού συστήματος και προστατεύουν από τη διείσδυση βακτηρίων, ιών, καθώς και από μηχανικές βλάβες.
Ειδικός.Οι μεμονωμένοι υδατάνθρακες συμμετέχουν στη διασφάλιση της ειδικότητας των ομάδων αίματος, δρουν ως αντιπηκτικά, είναι υποδοχείς για μια σειρά ορμονών ή φαρμακολογικές ουσίεςέχουν αντινεοπλασματική δράση.
Ρυθμιστική.Οι διαιτητικές ίνες δεν διασπώνται στα έντερα, αλλά ενεργοποιούνται εντερική περισταλτική, ένζυμα του πεπτικού συστήματος, απορρόφηση θρεπτικών συστατικών.
Εισαγωγή
υδατάνθρακες γλυκολιπίδια βιολογικά
Οι υδατάνθρακες είναι η 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 το ρόλο του πλαστικού και δομικού υλικού, του προμηθευτή ενέργειας, των υποστρωμάτων και των ρυθμιστών για συγκεκριμένα βιοχημικές διεργασίες. Οι υδατάνθρακες κάνουν περισσότερα από απλά διατροφική λειτουργίαστους ζωντανούς οργανισμούς, εκτελούν επίσης υποστηρικτικές και δομικές λειτουργίες. Οι υδατάνθρακες ή τα παράγωγά τους βρέθηκαν 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 (οι πρωτεΐνες με ανεπάρκεια υδατανθράκων δεν χρησιμοποιούνται για τον προορισμό τους: 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 εναποτίθεται στο συκώτι και τους μύες), το αποτέλεσμα είναι λίπος. Όταν το σώμα χρειάζεται περισσότερα καύσιμα, το λίπος μετατρέπεται πίσω στη γλυκόζη και το σωματικό βάρος μειώνεται). - χρειάζεται ιδιαίτερα από τον εγκέφαλο για κανονική ζωή(Αν μυϊκούς ιστούςμπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια με τη μορφή σωματικού λίπους, ο εγκέφαλος δεν μπορεί να το κάνει αυτό, εξαρτάται εξ ολοκλήρου από την τακτική πρόσληψη υδατανθράκων στο σώμα). - είναι αναπόσπαστο μέροςμόρια ορισμένων αμινοξέων, εμπλέκονται στην κατασκευή ενζύμων, στο σχηματισμό νουκλεϊκών οξέων κ.λπ.
Η έννοια και η 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 των κυττάρων. 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 της τάξης του 1-2%, στα φυτικά κύτταρα μπορεί να φτάσει σε ορισμένες περιπτώσεις το 85-90% της μάζας της ξηράς ουσίας.
Υπάρχουν τρεις ομάδες υδατανθράκων:
· μονοσακχαρίτες ή απλά σάκχαρα.
· ολιγοσακχαρίτες - ενώσεις που αποτελούνται από 2-10 διαδοχικά συνδεδεμένα μόρια απλών σακχάρων (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 (τον αριθμό των ατόμων άνθρακα), οι μονοσακχαρίτες χωρίζονται σε τριόζες (C 3), τετρόζη (C 4), πεντόζες (C 5), εξόζες (C 6), επτόσες (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, γλυκοί στη γεύση.
Όταν διαλύονται στο νερό, οι μονοσακχαρίτες, ξεκινώντας από τις πεντόζες, αποκτούν σχήμα δακτυλίου.
Οι κυκλικές δομές των πεντόζων και των εξόζων είναι οι συνήθεις μορφές τους: σε κάθε δεδομένη στιγμή, μόνο ένα μικρό κλάσμα των μορίων υπάρχει με τη μορφή μιας «ανοιχτής αλυσίδας». Η σύνθεση των ολιγο- και πολυσακχαριτών περιλαμβάνει 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
Κατά την υδρόλυση, οι ολιγοσακχαρίτες σχηματίζουν πολλά μόρια απλών σακχάρων. Στους ολιγοσακχαρίτες, τα απλά μόρια σακχάρου 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 είναι η μαλτόζη (σάκχαρο βύνης), η λακτόζη ( ζάχαρη γάλακτος) και σακχαρόζη (ζαχαροκάλαμο ή τεύτλα). Αυτά τα σάκχαρα ονομάζονται επίσης δισακχαρίτες. Με τις ιδιότητές τους, οι δισακχαρίτες είναι μπλοκ στους μονοσακχαρίτες. Διαλύονται καλά στο νερό και έχουν γλυκιά γεύση.
Πολυσακχαρίτες
Πρόκειται για υψηλά μοριακά (έως 10.000.000 Da) πολυμερή βιομόρια, που αποτελούνται από ένας μεγάλος αριθμόςμονομερή - απλά σάκχαρα και τα παράγωγά τους.
Οι πολυσακχαρίτες μπορούν 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 σε θέση να διογκωθούν και να βλέννα.
Οι πιο σημαντικοί πολυσακχαρίτες είναι οι εξής.
Κυτταρίνη- ένας γραμμικός πολυσακχαρίτης που αποτελείται από πολλές ευθείες παράλληλες αλυσίδες που διασυνδέονται με δεσμούς υδρογόνου. Κάθε αλυσίδα σχηματίζεται από υπολείμματα β-D-γλυκόζης. Αυτή η δομή εμποδίζει τη διείσδυση του νερού, είναι πολύ ανθεκτική στο σχίσιμο, 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 την κυτταρίνη, γιατί σε αυτά γαστρεντερικός σωλήναςΗ κυτταρινάση, ένα ένζυμο που διασπά την κυτταρίνη σε γλυκόζη, απουσιάζει. Παράλληλα, οι ίνες κυτταρίνης παίζουν σημαντικό ρόλο στη διατροφή, καθώς δίνουν όγκο και τραχιά υφή στα τρόφιμα, 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 της κυτταρίνης, είναι δεσμευμένες. Χιτίνη - βασική δομικό στοιχείοπεριβλήματα αρθρόποδων και κυτταρικά τοιχώματα μυκήτων.
Σύντομη περιγραφή του οικολογικού και βιολογικού ρόλου των υδατανθράκων
Συνοψίζοντας το παραπάνω υλικό που σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά των υδατανθράκων, μπορούμε να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα για τον οικολογικό και βιολογικό τους ρόλο.
1. Επιτελούν δομική λειτουργία, τόσο στα κύτταρα όσο και στο σώμα ως σύνολο, λόγω του γεγονότος ότι αποτελούν μέρος των δομών που σχηματίζουν κύτταρα και ιστούς (αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα φυτά και τους μύκητες), για παράδειγμα, τα κύτταρα μεμβράνες, διάφορες μεμβράνες κ.λπ. κ.λπ., επιπλέον, οι υδατάνθρακες εμπλέκονται 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 ιδιαίτερη 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 τρόφιμαπου 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, εισερχόμενοι σε έναν κύκλο διαφόρων μετασχηματισμών, συμβάλλουν στο σχηματισμό και των δύο δικών τους υδατανθράκων που είναι χαρακτηριστικά δεδομένου οργανισμούκαι 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 Χ 2Ο), ενώ απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας, συνοδευόμενη από τη σύνθεση ΑΤΡ.
4. Έχουν επίσης προστατευτική λειτουργία, που συνίσταται στο γεγονός ότι οι δομές (και ορισμένα οργανίδια στο κύτταρο) προέρχονται από υδατάνθρακες που προστατεύουν είτε το κύτταρο είτε το σώμα ως σύνολο από διάφορες ζημιές, συμπεριλαμβανομένων των μηχανικών (για παράδειγμα, χιτινώδη καλύμματα εντόμων που σχηματίζουν τον εξωτερικό σκελετό, κυτταρικές μεμβράνες φυτών και πολλούς μύκητες, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρίνης κ.λπ.).
5. Σημαντικό ρόλο παίζουν οι μηχανικές και διαμορφωτικές λειτουργίες των υδατανθράκων, οι οποίες είναι η ικανότητα των δομών που σχηματίζονται είτε από υδατάνθρακες είτε σε συνδυασμό με άλλες ενώσεις να δίνουν στο σώμα ένα συγκεκριμένο σχήμα και να τους κάνουν μηχανικά ισχυρούς. Έτσι, οι κυτταρικές μεμβράνες του μηχανικού ιστού και τα αγγεία του ξυλώματος δημιουργούν το πλαίσιο (εσωτερικός σκελετός) από ξυλώδη, θαμνώδη και ποώδη φυτά, ο εξωτερικός σκελετός των εντόμων σχηματίζεται από χιτίνη κ.λπ.
Σύντομη περιγραφή του μεταβολισμού των υδατανθράκων σε έναν ετερότροφο οργανισμό (στο παράδειγμα ενός ανθρώπινου σώματος)
Σημαντικό ρόλο στην κατανόηση των μεταβολικών διεργασιών παίζει η γνώση των μετασχηματισμών που υφίστανται οι υδατάνθρακες στους ετερότροφους οργανισμούς. Στο ανθρώπινο σώμα, αυτή η διαδικασία χαρακτηρίζεται από την ακόλουθη σχηματική περιγραφή.
Οι υδατάνθρακες στα τρόφιμα εισέρχονται στο σώμα μέσω του στόματος. Μονοσάκχαρο 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 καταναλώνονται από το σώμα και τους υδατάνθρακες που δεν καταναλώνονται ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες, για παράδειγμα, η κυτταρίνη, ορισμένες πηκτίνες, αφαιρούνται από το σώμα με κόπρανα).
ΣΕ στοματική κοιλότητατο φαγητό θρυμματίζεται και ομογενοποιείται (γίνεται πιο ομοιογενές από ό,τι πριν μπει σε αυτό). Το φαγητό επηρεάζεται από το σάλιο που εκκρίνεται από τους σιελογόνους αδένες. Περιέχει το ένζυμο πτυαλίνη και έχει αλκαλική αντίδρασημέσο, λόγω του οποίου ξεκινά η πρωτογενής υδρόλυση των πολυσακχαριτών, που οδηγεί στο σχηματισμό ολιγοσακχαριτών (υδατάνθρακες με μικρή τιμή n).
Μέρος του αμύλου μπορεί ακόμη και να μετατραπεί σε δισακχαρίτες, κάτι που μπορεί να φανεί με την παρατεταμένη μάσηση του ψωμιού (το ξινό μαύρο ψωμί γίνεται γλυκό).
Η μασημένη τροφή, πλούσια επεξεργασμένη με σάλιο και θρυμματισμένη από τα δόντια, εισέρχεται στο στομάχι μέσω του οισοφάγου με τη μορφή σβώλου τροφής, όπου εκτίθεται στο γαστρικό υγρό με μια όξινη αντίδραση του μέσου που περιέχει ένζυμα που δρουν στις πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα. Σχεδόν τίποτα δεν συμβαίνει στο στομάχι με τους υδατάνθρακες.
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 υδατοδιαλυτοί και απορροφήσιμοι. Οι διατροφικοί υδατάνθρακες τελικά αφομοιώνονται το λεπτό έντερο, και σε εκείνο το μέρος όπου περιέχονται οι λάχνες, απορροφώνται στο αίμα και εισέρχονται στο κυκλοφορικό σύστημα.
Με τη ροή του αίματος, οι μονοσακχαρίτες μεταφέρονται σε διάφορους ιστούς και κύτταρα του σώματος, αλλά πρώτα όλο το αίμα περνά από το ήπαρ (όπου καθαρίζεται από επιβλαβή προϊόνταανταλλαγή). Στο αίμα, οι μονοσακχαρίτες υπάρχουν κυρίως με τη μορφή άλφα-γλυκόζης (αλλά είναι πιθανά 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 - διαβήτη.
Από το αίμα, οι μονοσακχαρίτες εισέρχονται στα κύτταρα, όπου τα περισσότερα από αυτά ξοδεύονται για οξείδωση (στα μιτοχόνδρια), στα οποία συντίθεται το ATP, το οποίο περιέχει ενέργεια σε «βολική» μορφή για τον οργανισμό. Το ATP χρησιμοποιείται για διάφορες διαδικασίεςπου απαιτούν ενέργεια (σύνθεση ουσιών απαραίτητων για τον οργανισμό, εφαρμογή φυσιολογικών και άλλων διεργασιών).
Μέρος των υδατανθράκων στα τρόφιμα χρησιμοποιείται για τη σύνθεση των υδατανθράκων ενός δεδομένου οργανισμού, οι οποίοι απαιτούνται για το σχηματισμό κυτταρικών δομών ή ενώσεων απαραίτητων για το σχηματισμό ουσιών άλλων κατηγοριών ενώσεων (έτσι λίπη, νουκλεϊκά οξέα κ.λπ. μπορεί να ληφθεί από υδατάνθρακες). Η ικανότητα των υδατανθράκων να μετατρέπονται σε λίπη είναι μια από τις αιτίες της παχυσαρκίας - μια ασθένεια που συνεπάγεται ένα σύμπλεγμα άλλων ασθενειών.
Επομένως, η κατανάλωση υπερβολικών 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 (μονοσάκχαρο) συντίθενται από τον ίδιο τον οργανισμό διοξείδιο του άνθρακακαι νερό που χρησιμοποιεί ηλιακή ενέργεια. Οι δι-, ολιγο- και πολυσακχαρίτες συντίθενται από μονοσακχαρίτες. Μέρος των μονοσακχαριτών περιλαμβάνεται στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων. Οι φυτικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν μια ορισμένη ποσότητα μονοσακχαριτών (γλυκόζη) στις διαδικασίες της αναπνοής για οξείδωση, στις οποίες (όπως και 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 κατασκευασμένοι 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 μια πρωτεΐνη. το σύμπλεγμα μιας ή περισσότερων γλυκοζαμινογλυκανών με μια πρωτεΐνη ονομάζεται πρωτεογλυκάνη. Τα γλυκοσυζεύγματα και οι σύνθετοι υδατάνθρακες είναι ισοδύναμοι όροι που δηλώνουν μόρια που περιέχουν μία ή περισσότερες αλυσίδες υδατανθράκων 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 την αλβουμίνη, είναι γλυκοπρωτεΐνες. Πολλές πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνης περιέχουν σημαντικές ποσότητεςυδατάνθρακες. Ουσίες ομάδων αίματος σε ορισμένες περιπτώσεις αποδεικνύεται ότι είναι γλυκοπρωτεΐνες, μερικές φορές τα γλυκοσφιγγολιπίδια δρουν σε αυτόν τον ρόλο. Ορισμένες ορμόνες (π. χοριακή γοναδοτροπίνη) είναι γλυκοπρωτεϊνικής φύσης. Πρόσφατα, ο καρκίνος χαρακτηρίζεται όλο και περισσότερο ως αποτέλεσμα μη φυσιολογικής γονιδιακής ρύθμισης. το κύριο πρόβλημα ογκολογικά νοσήματα, μεταστάσεις, - ένα φαινόμενο κατά το οποίο τα καρκινικά κύτταρα εγκαταλείπουν τον τόπο προέλευσής τους (για παράδειγμα, τον μαστικό αδένα), μεταφέρονται με την κυκλοφορία 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, τουλάχιστον εν μέρει, οφείλεται σε αλλαγές στη δομή των γλυκοσυζευγμάτων στην επιφάνεια. καρκινικά κύτταρα. Στην καρδιά μιας σειράς ασθενειών (βλεννοπολυσακχαριδώσεις) βρίσκεται η έλλειψη δραστηριότητας 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 βακτήρια μέχρι ανθρώπους. Πολλοί ζωικοί ιοί περιέχουν επίσης γλυκοπρωτεΐνες και ορισμένοι από αυτούς τους ιούς έχουν μελετηθεί εκτενώς, εν μέρει λόγω της ευκολίας χρήσης τους στην έρευνα.
Οι γλυκοπρωτεΐνες είναι μια μεγάλη ομάδα πρωτεϊνών με διάφορες λειτουργίες, η περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες σε αυτές κυμαίνεται από 1 έως 85% ή περισσότερο (σε μονάδες μάζας). Ο ρόλος των ολιγοσακχαριτικών αλυσίδων στη λειτουργία των γλυκοπρωτεϊνών δεν είναι ακόμη επακριβώς καθορισμένος, παρά την εντατική μελέτη αυτού του ζητήματος.
Τα γλυκολιπίδια είναι πολύπλοκα λιπίδια που προκύπτουν από το συνδυασμό λιπιδίων με υδατάνθρακες. Τα γλυκολιπίδια έχουν πολικές κεφαλές (υδατάνθρακες) και μη πολικές ουρές (υπολείμματα). λιπαρά οξέα). Εξαιτίας αυτού, τα γλυκολιπίδια (μαζί με τα φωσφολιπίδια) αποτελούν μέρος των κυτταρικών μεμβρανών.
Τα γλυκολιπίδια είναι ευρέως κατανεμημένα στους ιστούς, ιδιαίτερα στον νευρικό ιστό, ιδιαίτερα στον εγκεφαλικό ιστό. Βρίσκονται κυρίως σε εξωτερική επιφάνειαπλασματική μεμβράνη, όπου τα υδατανθρακικά συστατικά τους είναι 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, όπως το αντιγόνο Forssmann και ουσίες που καθορίζουν τις ομάδες αίματος του συστήματος AB0. Παρόμοιες αλυσίδες ολιγοσακχαριτών έχουν επίσης βρεθεί σε άλλες γλυκοπρωτεΐνες μεμβράνης πλάσματος. 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, 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 σοβαρές βλάβες στο πεπτικό, οπτικό και νευρικό σύστημαπαιδιά στο Νεαρή ηλικία. Στην παιδιατρική και τη γενετική, η γαλακτοζαιμία είναι μια από τις σπάνιες γενετικές ασθένειες, που εμφανίζεται με συχνότητα μία περίπτωση ανά 10.000 έως 50.000 νεογνά. Για πρώτη φορά, η κλινική της γαλακτοζαιμίας περιγράφηκε το 1908 από 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 είναι η παραβίαση του μεταβολισμού της γαλακτόζης. Αιτίες της νόσου Η γαλακτοζαιμία είναι συγγενής παθολογίακληρονομείται 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 μπορεί επίσης να αναπτύξουν μεμονωμένα σημάδιαγαλακτοζαιμία σε ήπιου βαθμού. Η μετατροπή της γαλακτόζης σε γλυκόζη (η μεταβολική οδός Leloir) συμβαίνει με τη συμμετοχή 3 ενζύμων: ουριδυλοτρανσφεράση γαλακτόζη-1-φωσφορική (GALT), γαλακτοκινάση (GALK) και διφωσφορική ουριδίνη-γαλακτόζη-4-επιμεράση (GALE). Σύμφωνα με την ανεπάρκεια αυτών των ενζύμων, 1 ( κλασική έκδοση), τύπους 2 και 3 της γαλακτοζαιμίας. Η αναγνώριση τριών τύπων γαλακτοζαιμίας δεν συμπίπτει με τη σειρά δράσης των ενζύμων στη διαδικασία της μεταβολικής οδού Leloir. Η γαλακτόζη εισέρχεται στο σώμα με την τροφή και σχηματίζεται επίσης στο έντερο κατά την υδρόλυση του δισακχαρίτη της λακτόζης. Η οδός του μεταβολισμού 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) Σε περίπτωση ανεπάρκειας ενός από τα ονομαζόμενα ένζυμα (GALK, GALT ή GALE), η συγκέντρωση γαλακτόζης στο αίμα αυξάνεται σημαντικά, ενδιάμεσοι μεταβολίτες της γαλακτόζης συσσωρεύονται στο σώμα, οι οποίοι προκαλούν τοξικές βλάβες διάφορα σώματα: ΚΝΣ, ήπαρ, νεφρά, σπλήνα, έντερα, μάτια κ.λπ. Η παραβίαση του μεταβολισμού της γαλακτόζης είναι η ουσία της γαλακτοζαιμίας. Τις περισσότερες φορές σε κλινική εξάσκησηυπάρχει μια 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 κολοκεντρομερή περιοχή του 2ου χρωμοσώματος. Κατά σοβαρότητα κλινική πορείαδιάκριση μεταξύ σοβαρής, μέτριας και ήπιου βαθμούγαλακτοζαιμία. Τα πρώτα κλινικά σημάδια σοβαρής γαλακτοζαιμίας αναπτύσσονται πολύ νωρίς, τις πρώτες ημέρες της ζωής του παιδιού. Λίγο μετά το τάισμα ενός νεογέννητου μητρικό γάλαή μείγμα γάλακτος προκαλεί εμετό και διαταραχή των κοπράνων (υδαρής διάρροια), αυξάνεται η μέθη. Το παιδί γίνεται ληθαργικό, αρνείται το στήθος ή το μπιμπερό. ο υποσιτισμός και η καχεξία προχωρούν γρήγορα. Το παιδί μπορεί να ενοχληθεί από μετεωρισμό, εντερικούς κολικούς, άφθονη έκκριση αερίων.Στη διαδικασία εξέτασης παιδιού με γαλακτοζαιμία από νεογνολόγο, αποκαλύπτεται η εξαφάνιση των αντανακλαστικών της νεογνικής περιόδου. 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 παραβιάσεις των διαδικασιών πήξης του αίματος οδηγούν στην εμφάνιση αιμορραγιών στο δέρμα και τους βλεννογόνους. Τα παιδιά αρχίζουν νωρίς να υστερούν στην ψυχοκινητική ανάπτυξη, ωστόσο, ο βαθμός διανοητικής έκπτωσης στη γαλακτοζαιμία δεν φτάνει την ίδια σοβαρότητα όπως στη φαινυλκετονουρία. Σε 1-2 μήνες σε παιδιά με γαλακτοζαιμία, ανιχνεύεται αμφοτερόπλευρος καταρράκτης. Η βλάβη των νεφρών στη γαλακτοζαιμία συνοδεύεται από γλυκοζουρία, πρωτεϊνουρία, υπεραμινοξέα. Στην τελική φάση της γαλακτοζαιμίας, το παιδί πεθαίνει από βαθιά εξάντληση, βαριά ηπατική ανεπάρκειακαι στρώματα δευτερογενών λοιμώξεων. Με μέτρια γαλακτοζαιμία, σημειώνονται επίσης έμετοι, ίκτερος, αναιμία, καθυστέρηση στην ψυχοκινητική ανάπτυξη, ηπατομεγαλία, καταρράκτης και υποσιτισμός. Η ήπια γαλακτοζαιμία χαρακτηρίζεται από άρνηση του μαστού, έμετο μετά τη λήψη γάλακτος, καθυστέρηση στην ανάπτυξη της ομιλίας, υστέρηση του παιδιού σε βάρος και ανάπτυξη. Ωστόσο, ακόμη και όταν εύκολη πορείαγαλακτοζαιμία, τα προϊόντα του μεταβολισμού της γαλακτόζης έχουν τοξική επίδραση στο ήπαρ, οδηγώντας σε χρόνιες παθήσεις του.
Φρουκτοζαιμία
Η φρουκτοζαιμία είναι κληρονομική γενετική ασθένειαμε αποτέλεσμα δυσανεξία στη φρουκτόζη ( ζάχαρη φρούτωνβρίσκεται σε όλα τα φρούτα, τα μούρα και ορισμένα λαχανικά, καθώς και στο μέλι). Με τη φρουκτοζαιμία, υπάρχουν λίγα ή πρακτικά καθόλου ένζυμα στο ανθρώπινο σώμα (ένζυμα, οργανικές ουσίες πρωτεϊνικής φύσης που επιταχύνουν χημικές αντιδράσειςπου εμφανίζεται στον οργανισμό), συμμετέχοντας στη διάσπαση και την αφομοίωση 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 με αυτοσωμικό υπολειπόμενο τρόπο κληρονομικότητας (η νόσος εκδηλώνεται εάν και οι δύο γονείς έχουν τη νόσο). Τα αγόρια και τα κορίτσια αρρωσταίνουν εξίσου συχνά.
Αιτίες της νόσου
Το συκώτι έχει ανεπαρκή ποσότητα ειδικού ενζύμου (φρουκτόζη-1-φωσφορική-αλδολάση) που μετατρέπει τη φρουκτόζη. Ως αποτέλεσμα, τα μεταβολικά προϊόντα (φρουκτόζη-1-φωσφορική) συσσωρεύονται στον οργανισμό (ήπαρ, νεφρά, εντερικός βλεννογόνος) και έχουν καταστροφική δράση. Διαπιστώθηκε 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 ογκώδεις (μεγάλες μερίδες) υγρό σκαμνί). Αποστροφή στο γλυκό φαγητό. Η υποτροφία (έλλειψη σωματικού βάρους) αναπτύσσεται σταδιακά. Διεύρυνση του ήπατος. Ασκίτης (συσσώρευση υγρού μέσα κοιλιακή κοιλότητα). Ίκτερος (κιτρίνισμα του δέρματος) - μερικές φορές αναπτύσσεται. Η οξεία υπογλυκαιμία (μια κατάσταση κατά την οποία το επίπεδο γλυκόζης (σάκχαρο) στο αίμα μειώνεται σημαντικά) μπορεί να αναπτυχθεί με την ταυτόχρονη χρήση μεγάλης ποσότητας τροφών που περιέχουν φρουκτόζη. Χαρακτηρίζεται από: Τρέμουλο των άκρων. σπασμοί (παροξυσμικές ακούσιες μυϊκές συσπάσεις και άκροτις τάσεις τους) Απώλεια συνείδησης έως κώμα (έλλειψη συνείδησης και αντίδραση σε οποιοδήποτε ερέθισμα, η κατάσταση αποτελεί 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 συγκαταλέγονται στους βασικούς διατροφικούς παράγοντες και μπορούν να σχηματιστούν στο σώμα από αμινοξέα και γλυκερίνη, η ελάχιστη ποσότητα υδατανθράκων ημερήσια μερίδαδεν πρέπει να είναι κάτω από 50-60 γρ.
Μια σειρά από ασθένειες συνδέονται στενά με τον μειωμένο μεταβολισμό των υδατανθράκων: σακχαρώδης διαβήτης, γαλακτοζαιμία, παραβίαση του συστήματος αποθήκευσης γλυκογόνου, δυσανεξία στο γάλα κ.λπ. Πρέπει να σημειωθεί ότι στο σώμα του ανθρώπου και των ζώων οι υδατάνθρακες υπάρχουν σε μικρότερη ποσότητα (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, υπάρχουν περισσότεροι υδατάνθρακες στη βιόσφαιρα από όλες τις άλλες οργανικές ενώσεις μαζί. Έτσι: οι υδατάνθρακες παίζουν τεράστιο ρόλο στη ζωή των ζωντανούς οργανισμούς στον πλανήτη, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι περίπου όταν εμφανίστηκε η πρώτη ένωση υδατανθράκων, εμφανίστηκε το πρώτο ζωντανό κύτταρο.
Βιβλιογραφία
1. Βιοχημεία: ένα εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια / επιμ. E.S. Severina - 5η έκδ., - 2009. - 768 σελ.
2. Τ.Τ. Berezov, B.F. Βιολογική Χημεία Korovkin.
3. Π.Α. Verbolovich "Εργαστήριο για την οργανική, φυσική, κολλοειδή και βιολογική χημεία".
4. Lehninger A. Fundamentals of biochemistry // M.: Mir, 1985
5. Κλινική ενδοκρινολογία. Οδηγός / N. T. Starkova. - 3η έκδοση, αναθεωρημένη και διευρυμένη. - Αγία Πετρούπολη: Peter, 2002. - S. 209-213. - 576 σ.
6. Παιδικές ασθένειες (τόμος 2) - Shabalov N.P. - σχολικό βιβλίο, Peter, 2011
Φροντιστήριο
Χρειάζεστε βοήθεια για να μάθετε ένα θέμα;
Οι ειδικοί μας θα συμβουλεύσουν ή θα παρέχουν υπηρεσίες διδασκαλίας σε θέματα που σας ενδιαφέρουν.
Υποβάλλω αίτησηυποδεικνύοντας 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 συγκρατήθηκε από την εξαιρετική πολυπλοκότητα της δομής τους. Σε αντίθεση με τα μονομερή νουκλεϊνικών οξέων (νουκλεοτίδια) και πρωτεϊνών (αμινοξέα), τα οποία μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους μόνο με έναν συγκεκριμένο τρόπο, οι μονοσακχαριτικές μονάδες στους ολιγοσακχαρίτες και τους πολυσακχαρίτες μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με πολλούς τρόπους σε πολλές διαφορετικές θέσεις.
Από το δεύτερο μισό του ΧΧ αιώνα. παρατηρείται 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 συστατικά νουκλεοτιδικών συνενζύμων που 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.
Θα τονίσω λοιπόν σι βιολογική σημασία των υδατανθράκων:
Οι υδατάνθρακες εκτελούν πλαστική λειτουργία, δηλαδή συμμετέχουν στην κατασκευή οστών, κυττάρων, ενζύμων. Αποτελούν 2-3% κατά βάρος.
Οι υδατάνθρακες είναι το κύριο ενεργειακό υλικό. 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 της 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. Σε σύμπλοκο - 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 δεν διασπώνται σε απλούστερες ενώσεις κατά την υδρόλυση. Οι απλοί υδατάνθρακες διαλύονται εύκολα στο νερό και αφομοιώνονται 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. Για τον άνθρωπο, οι πιο σημαντικές είναι οι εξόζες (γλυκόζη, φρουκτόζη, γαλακτόζη κ.λπ.) και οι πεντόζες (ριβόζη, δεοξυριβόζη κ.λπ.).
Όταν δύο μονοσακχαρίτες συνδυάζονται, σχηματίζονται δισακχαρίτες.
Ο πιο σημαντικός από όλους τους μονοσακχαρίτες είναι η γλυκόζη, καθώς είναι μια δομική μονάδα (τούβλο) 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 ημερήσια παροχή υδατανθράκων που χρησιμοποιούνται όταν έχουν βαθιά έλλειψη διατροφής. Η παρατεταμένη ανεπάρκεια γλυκογόνου στο ήπαρ οδηγεί σε δυσλειτουργία των ηπατοκυττάρων και τη λιπώδη διήθησή του.
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, που περιλαμβάνουν τη ραφινόζη, τη σταχυόζη, τη βερμπασκόζη, βρίσκονται κυρίως στα όσπρια και στα προϊόντα της τεχνολογικής τους επεξεργασίας, όπως το αλεύρι σόγιας, αλλά και 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, στην 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 ουσιαστικό ρόλο στη ζωή 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- υψηλομοριακές ενώσεις-πολυμερή 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 άμυλο και γλυκογόνο, η δεύτερη - μια ποικιλία ενώσεων, από τις οποίες η κυτταρίνη (ίνες), η ημικυλουλόζη και οι ουσίες πηκτίνης είναι πιο σημαντικές για τον άνθρωπο.
Ολίγο - και πολυσακχαρίτες συνδυάζονται με τον όρο "σύνθετοι υδατάνθρακες". Οι μονο - και οι δισακχαρίτες έχουν γλυκιά γεύση, και ως εκ τούτου ονομάζονται επίσης "σάκχαρα". Οι πολυσακχαρίτες δεν έχουν γλυκιά γεύση. Η γλυκύτητα της σακχαρόζης είναι διαφορετική. 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 με τα 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 πηγές αμύλου που καθορίζει τα διάφορα φυσικοχημικά και τεχνολογικά χαρακτηριστικά του, ιδίως τη διαλυτότητα στο νερό σε διαφορετική θερμοκρασία. Η πηγή του αμύλου είναι φυτικά προϊόντα, κυρίως δημητριακά: δημητριακά, αλεύρι, ψωμί και πατάτες.
Για να διευκολυνθεί η απορρόφηση του αμύλου από τον οργανισμό, το προϊόν που το περιέχει πρέπει να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία. Σε αυτή την περίπτωση, μια πάστα αμύλου σχηματίζεται σε ρητή μορφή, για παράδειγμα ζελέ, ή σε λανθάνουσα μορφή ως μέρος μιας σύνθεσης τροφίμων: χυλός, ψωμί, ζυμαρικά, πιάτα με όσπρια. Οι πολυσακχαρίτες αμύλου που εισέρχονται στο σώμα με την τροφή υφίστανται διαδοχικά, ξεκινώντας από τη στοματική κοιλότητα, ζύμωση έως μαλτοδεξτρίνες, μαλτόζη και γλυκόζη, ακολουθούμενη από σχεδόν πλήρη αφομοίωση.
Ο δεύτερος εύπεπτος πολυσακχαρίτης είναι γλυκογόνο.Η θρεπτική του αξία είναι μικρή - όχι περισσότερο από 10-15 g γλυκογόνου στη σύνθεση του ήπατος, του κρέατος και του ψαριού συνοδεύεται από τη διατροφή. Καθώς το κρέας ωριμάζει, το γλυκογόνο μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ.
Ορισμένοι σύνθετοι υδατάνθρακες (ίνες, κυτταρίνη κ.λπ.) δεν αφομοιώνονται καθόλου στο ανθρώπινο σώμα. Παρ 'όλα αυτά, αυτό είναι ένα απαραίτητο συστατικό της διατροφής: διεγείρουν την εντερική κινητικότητα, τη μορφή σκαμνί, συμβάλλοντας έτσι στην απομάκρυνση των τοξινών και τον καθαρισμό του σώματος. Επιπλέον, οι φυτικές ίνες, αν και δεν χωνεύονται 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, παραβίαση του συστήματος αποθήκευσης γλυκογόνου, δυσανεξία στο γάλα κ.λπ. Πρέπει να σημειωθεί ότι στο σώμα του ανθρώπου και των ζώων οι υδατάνθρακες υπάρχουν σε μικρότερη ποσότητα (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. Σαμσόνοφ. - Μ.: Ιατρική, 1981
2. Δημοφιλές για τη διατροφή. Εκδ. ΟΛΑ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ. Stolmakova, Ι.Ο. Martynyuk, Κίεβο, "Υγεία", 1990
3. Korolev A.A. Υγιεινή τροφίμων - 2η έκδ. Αναθεωρημένο και επιπλέον - Μ.: «Ακαδημία», 2007
4. Aureden L. Πώς να γίνεις όμορφη. - Μ.: Topikal, 1995
5. http://hudeemtut.ru
6. Lehninger 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). Η οξείδωση 1 g υδατανθράκων απελευθερώνει 17,6 kJ ενέργειας. Ως κύρια πηγή ενέργειας στο σώμα, χρησιμοποιείται ελεύθερη γλυκόζη ή αποθηκευμένοι υδατάνθρακες με τη μορφή γλυκογόνου. - 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 μετατροπής της γλυκόζης (γλυκουρονικό οξύ, γλυκοζαμίνη κ.λπ.) αποτελούν μέρος των πολυσακχαριτών και των συμπλεγματικών 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 των συστατικών του ανοσοποιητικού συστήματος. Οι βλεννοπολυσακχαρίτες βρίσκονται σε βλεννώδεις ουσίες που καλύπτουν την επιφάνεια των αγγείων της μύτης, των βρόγχων, του πεπτικού συστήματος, του ουροποιητικού συστήματος και προστατεύουν από τη διείσδυση βακτηρίων και ιών, καθώς και από μηχανικές βλάβες. - ρυθμιστική λειτουργία.
Αποτελούν μέρος των μεμβρανικών υποδοχέων για τις γλυκοπρωτεΐνες. Οι υδατάνθρακες συμμετέχουν στη ρύθμιση της οσμωτικής πίεσης στο σώμα. Έτσι, το αίμα περιέχει 100-110 mg /% γλυκόζη, 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, τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται στον πεπτικό σωλήνα, 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 ζάχαρηςόπως γλυκόζη, φρουκτόζη ή γαλακτόζη. Οι δισακχαρίτες σχηματίζονται από τα υπολείμματα δύο μονοσακχαριτών και αντιπροσωπεύονται, ειδικότερα, από σακχαρόζη (κοινή επιτραπέζια ζάχαρη) και λακτόζη. Αυξάνουν γρήγορα τα επίπεδα σακχάρου 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. Βρίσκεται κυρίως σε φυτικά προϊόνταχαμηλή 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 η πηγή ενέργειας για ωφέλιμα βακτήριαέντερο (μικροβίωμα)
Τύποι υδατανθράκων
Μονοσακχαρίτες
- Γλυκόζη
Ένας μονοσακχαρίτης, μια άχρωμη κρυσταλλική ουσία με γλυκιά γεύση, βρίσκεται σχεδόν σε κάθε αλυσίδα υδατανθράκων. - Φρουκτόζη
Η δωρεάν ζάχαρη φρούτων υπάρχει σχεδόν σε όλα τα γλυκά μούρα και φρούτα, τα πιο γλυκά από τα σάκχαρα. - Γαλακτόζη
Δεν βρέθηκε σε ελεύθερη μορφή; με τη μορφή που σχετίζεται με τη γλυκόζη, σχηματίζει λακτόζη, ζάχαρη γάλακτος.
δισακχαρίτες
- σακχαρόζη
Ο δισακχαρίτης, που αποτελείται από συνδυασμό φρουκτόζης και γλυκόζης, έχει υψηλή διαλυτότητα. Μόλις εισέλθει στο έντερο, διασπάται σε αυτά τα συστατικά, τα οποία στη συνέχεια απορροφώνται στο αίμα. - Λακτόζη
Η ζάχαρη του γάλακτος, ένας υδατάνθρακας της ομάδας των δισακχαριτών, βρίσκεται στο γάλα και στα γαλακτοκομικά προϊόντα. - Μαλτόζη
Η ζάχαρη βύνης απορροφάται εύκολα από τον ανθρώπινο οργανισμό. Σχηματίζεται με συνδυασμό δύο μορίων γλυκόζης. Η μαλτόζη προκύπτει από τη διάσπαση των αμύλων κατά την πέψη.
Πολυσακχαρίτες
- Αμυλο
Λευκή σκόνη, αδιάλυτη σε κρύο νερό. Το άμυλο είναι ο πιο άφθονος υδατάνθρακας στη διατροφή του ανθρώπου και βρίσκεται σε πολλές βασικές τροφές. - Κυτταρίνη
Οι σύνθετοι υδατάνθρακες είναι άκαμπτες φυτικές δομές. Συστατικό φυτική τροφή, που δεν αφομοιώνεται στον ανθρώπινο οργανισμό, αλλά παίζει τεράστιο ρόλο στη ζωτική του δραστηριότητα και στην πέψη του. - Μαλτοδεξτρίνη
Σκόνη λευκού ή κρεμ χρώματος, με γλυκιά γεύση, θα διαλυθεί καλά 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 W O D O V
MD Ε.Ι.Κονόνοφ
Ταξινόμηση και βιολογικός ρόλος των υδατανθράκων
Οι υδατάνθρακες αποτελούν ένα ασήμαντο μέρος του συνολικού ξηρού βάρους των ανθρώπινων ιστών - όχι περισσότερο από το 2%, ενώ οι πρωτεΐνες, για παράδειγμα, αντιπροσωπεύουν έως και το 45% του ξηρού σωματικού βάρους. Ωστόσο, οι υδατάνθρακες αποδίδουν στο σώμα ολόκληρη γραμμήζωτικές λειτουργίες, συμμετέχοντας στη δομική και μεταβολική οργάνωση οργάνων και ιστών.
Από χημική άποψη, οι υδατάνθρακες είναι πολυϋδρικές αλδεΰδες ή κετοαλκοόλες 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, τετρόσες, πεντόζες κ.λπ. Συνήθως, οι μονοσακχαρίτες έχουν ασήμαντα ονόματα: γλυκόζη, γαλακτόζη, ριβόζη, ξυλόζη κ.λπ. Η ίδια ομάδα ενώσεων περιλαμβάνει διάφορα παράγωγα μονοσακχαριτών, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι φωσφορικοί εστέρες 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, που είναι πολυμερή, οι μονομερείς μονάδες των οποίων 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 μονομερείς μονάδες στο πολυμερές συνδέονται με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Οι ολιγοσακχαρίτες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε ομοολιγοσακχαρίτες, που αποτελούνται από τα ίδια μονομερή μπλοκ [μαλτόζη] και σε ετεροολιγοσακχαρίτες - περιέχουν διαφορετικές μονομερείς μονάδες [λακτόζη]. Ως επί το πλείστον, οι ολιγοσακχαρίτες βρίσκονται στο σώμα ως δομικά συστατικά πιο πολύπλοκων μορίων - γλυκολιπιδίων ή γλυκοπρωτεϊνών. Σε ελεύθερη μορφή, η μαλτόζη μπορεί να βρεθεί στο ανθρώπινο σώμα και η μαλτόζη είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν της διάσπασης του γλυκογόνου και της λακτόζης, 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 τον αριθμό των μονομερών μονάδων από αρκετές δεκάδες έως αρκετές δεκάδες χιλιάδες. Αυτοί οι πολυσακχαρίτες μπορεί να αποτελούνται από τις ίδιες μονομερείς μονάδες, δηλ. να είναι ομοπολυσακχαρίτες, ή μπορεί να περιλαμβάνουν διάφορες μονομερείς μονάδες - τότε έχουμε να κάνουμε με ετεροπολυσακχαρίτες. Ο μόνος ομοπολυσακχαρίτης στο ανθρώπινο σώμα είναι το γλυκογόνο, το οποίο αποτελείται από υπολείμματα α-Δ- γλυκόζη. Το σύνολο των ετεροπολυσακχαριτών είναι πιο ποικίλο - υαλουρονικό οξύ, θειικές χονδροϊτίνες, θειική κερατάνη, θειική δερματάνη, θειική ηπαράνη και ηπαρίνη υπάρχουν στο σώμα. Καθένας από τους αναφερόμενους ετεροπολυσακχαρίτες αποτελείται από ένα μεμονωμένο σύνολο μονομερών μονάδων.Έτσι οι κύριες μονομερείς μονάδες 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 είναι ποικίλες 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, χρειάζεται μια πρόσθετη πηγή ατόμων.
mov αμινομάδες αζώτου. Τρίτον, οι μονοσακχαρίτες και τα παράγωγά τους αποδίδουν δομική λειτουργία, όντας μονομερείς μονάδες του άλλου
μικρότερα, πιο πολύπλοκα μόρια όπως πολυσακχαρίτες ή νουκλεοτίδια.
κύρια λειτουργίαΟι ετεροολιγοσακχαρίτες είναι μια δομική λειτουργία - είναι τα δομικά συστατικά των γλυκοπρωτεϊνών και των γλυκολιπιδίων. Με αυτή την ιδιότητα, οι ετεροολιγοσακχαρίτες εμπλέκονται στην υλοποίηση ενός αριθμού λειτουργιών από τις γλυκοπρωτεΐνες: ρυθμιστικές [ορμόνες υποφυσίας θυρεοτροπίνη και γοναδοτροπίνες - γλυκοπρωτεΐνες], επικοινωνιακές [κυτταρικοί υποδοχείς - γλυκοπρωτεΐνες], προστατευτικές [αντισώματα - γλυκοπρωτεΐνες]. Επιπλέον, τα μπλοκ ετεροολιγοσακχαριτών, που αποτελούν μέρος των γλυκολιπιδίων και των γλυκοπρωτεϊνών, εμπλέκονται στο σχηματισμό κυτταρικών μεμβρανών, σχηματίζοντας, για παράδειγμα, ένα τόσο σημαντικό στοιχείο της κυτταρικής δομής όπως ο γλυκοκάλυκας.
Το γλυκογόνο, ο μόνος ομοπολυσακχαρίτης που υπάρχει στον ζωικό οργανισμό, εκτελεί μια εφεδρική λειτουργία. Επιπλέον, δεν είναι μόνο απόθεμα ενέργειας, αλλά και απόθεμα πλαστικού υλικού. Το γλυκογόνο υπάρχει σε ποικίλες ποσότητες σχεδόν σε όλα τα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος. Τα αποθέματα γλυκογόνου στο ήπαρ μπορεί να είναι έως και 3-5% της ακατέργαστης μάζας αυτού του οργάνου [μερικές φορές έως και 10%] και η περιεκτικότητά του στους μύες έως και 1% συνολικό βάροςυφάσματα. Δεδομένης της μάζας αυτών των οργάνων, η συνολική ποσότητα γλυκογόνου στο ήπαρ μπορεί να είναι 150-200 g και οι αποθήκες γλυκογόνου στους μύες - έως και 600 g.
Οι ετεροπολυσακχαρίτες εκτελούν μια δομική λειτουργία στο σώμα· αποτελούν μέρος των γλιζαμινοπρωτεογλυκανών. 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 υπάρχουν στο σώμα είναι πολύ συγκεκριμένες. Έτσι, η ηπαρίνη είναι ένα φυσικό αντιπηκτικό - εμποδίζει την πήξη του αίματος στα αγγεία και η λακτόζη, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι ένας αποθεματικός υδατάνθρακας στο γυναικείο 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 της πέψης των τροφίμων, όλα τα εξωγενή πολυμερή υδατανθρακικής φύσης χωρίζονται 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 περαιτέρω όπως απαιτείται για τη σύνθεση ολιγο- ή πολυσακχαριτών ειδικών για τον άνθρωπο.
Η διάσπαση του αμύλου ή του γλυκογόνου των τροφίμων ξεκινά ήδη στη στοματική κοιλότητα λόγω της δράσης της αμυλάσης και της μαλτάσης του σάλιου σε αυτούς τους ομοπολυσακχαρίτες, αλλά αυτή η διαδικασία δεν είναι σημαντική, καθώς η τροφή βρίσκεται στη στοματική κοιλότητα για πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Στο στομάχι κατά την πέψη, το περιβάλλον είναι όξινο και η αμυλάση του σάλιου,
πέφτοντας στο στομάχι μαζί με βλωμός τροφήςπρακτικά δεν λειτουργεί. Ο κύριος όγκος του αμύλου και του γλυκογόνου στα τρόφιμα διασπάται στο λεπτό έντερο υπό τη δράση της παγκρεατικής αμυλάσης σε 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 προσλαμβάνεται με την τροφή διασπάται στο έντερο σε γλυκόζη και φρουκτόζη με τη συμμετοχή του ενζύμου σακχαράσης και η εισερχόμενη λακτόζη διασπάται σε γλυκόζη και γαλακτόζη με τη δράση του ενζύμου λακτάσης. 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 ικανές να διασπάσουν τους α- και β-γλυκοσιδικούς δεσμούς που υπάρχουν σε αυτά τα πολυμερή.
Η απορρόφηση των μονοσακχαριτών συμβαίνει στο λεπτό έντερο και οι ρυθμοί απορρόφησης διαφόρων 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 προέρχεται από τα εντεροκύτταρα απευθείας στο αίμα και το 10% της καταλήγει στη λέμφο, ωστόσο στο μέλλον αυτή η γλυκόζη καταλήγει και 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.
