Klasyfikacja węglowodanów Rola biologiczna. O formie strukturalnej

Cel studiowania tematu: zdobyć wiedzę na temat cech strukturalnych i właściwości węglowodanów, ich roli biologicznej w organizmie, a także roli węglowodanów pokarmowych i rezerwowych organizmu człowieka w procesach regeneracji organizmu po wysiłku fizycznym.

Pytania ukierunkowane na edukację (plan samodzielnej nauki na ten temat)

 Ogólna charakterystyka węglowodanów.

 Cechy budowy chemicznej mono-, di- i polisacharydów wchodzących w skład produktów spożywczych i powstających w organizmie człowieka.

 Biologiczna rola węglowodanów, ich zawartość w różnych tkankach i narządach organizmu człowieka.

 Przemiany enzymatyczne węglowodanów w przewodzie pokarmowym.

 Transport węglowodanów przez błony komórkowe.

 Norma węglowodanów w diecie, pojęcie indeksu glikemicznego.

Cele

 Na podstawie znajomości budowy i właściwości chemicznych mono-, i- i polisacharydów nauczy się wyjaśniać różnice między węglowodanami wchodzącymi w skład produktów spożywczych a węglowodanami w organizmie człowieka.

 W oparciu o znajomość głównych etapów przemian biochemicznych węglowodanów w procesie trawienia i wchłaniania wybrać metody wykorzystania węglowodanów dietetycznych w celu poprawy wydolności i przyspieszenia procesów regeneracji po wysiłku fizycznym.

Wytyczne dotyczące studiowania tematu

Pracując nad materiałem na ten temat, przede wszystkim musisz dowiedzieć się, na jakiej podstawie substancje należą do klasy węglowodanów, rozważ cykliczne i acykliczne struktury monosacharydów, ponieważ monosacharydy są podstawą do budowy cząsteczek bardziej złożonych węglowodanów . Określenie charakterystycznych cech monosacharydów warto rozpocząć od identyfikacji grup funkcyjnych. Wszystkie monosacharydy zawierają jedną grupę karbonylową -C \u003d O i kilka wodorotlenków alkoholi -OH, tj. są aldehydami lub ketoalkoholami.

Pochodzenie nazwy „węglowodany” wynika z faktu, że sądząc po wzorze empirycznym, większość związków tej klasy to związki węgla z wodą. A więc empiryczny wzór na glukozę Z 6 H 12 O 6 =(CH 2 O) 6 , a większość powszechnych węglowodanów można scharakteryzować za pomocą ogólnego wzoru (CH 2 O) n, n>3. Jeśli karbonyl znajduje się na końcu łańcucha węglowego, tworzy grupę aldehydową, a monosacharyd nazywa się aldozą. Większość aldoz można przedstawić za pomocą ogólnego wzoru CH 2 OH-(CHOH) n -COH

Jeśli karbonyl znajduje się między atomami węgla, jest to grupa ketonowa, a monosacharyd nazywany jest ketozą. Ketozam odpowiada ogólnej formule CH 2 OH-CO-(CHOH) n -CH 2 ON.

1. Biologiczna rola węglowodanów

Energia. Kiedy węglowodany się rozkładają, uwolniona energia jest rozpraszana w postaci ciepła lub magazynowana w cząsteczkach ATP. Węglowodany dostarczają około 50-60% dziennego zapotrzebowania organizmu na energię, a podczas wysiłku wytrzymałościowego nawet do 70%. Podczas utleniania 1 g węglowodanów uwalniane jest 17 kJ energii (4,1 kcal). Jako główne źródło energii wykorzystywane są wolne zapasy glukozy lub węglowodanów w postaci glikogenu.

Plastikowy. Węglowodany (ryboza, dezoksyryboza) są wykorzystywane do budowy ATP, ADP i innych nukleotydów, a także kwasów nukleinowych. Są częścią niektórych enzymów. Poszczególne węglowodany są składnikami błon komórkowych. Produkty konwersji glukozy (kwas glukuronowy, glukozamina itp.) wchodzą w skład polisacharydów i złożonych białek chrząstki i innych tkanek.

Rezerwa. Węglowodany są magazynowane w mięśnie szkieletowe, wątroby i innych tkanek w postaci glikogenu. Jego rezerwy zależą od masy ciała, stan funkcjonalny organizm, charakter żywienia. Podczas aktywności mięśniowej zapasy glikogenu ulegają znacznemu zmniejszeniu, aw okresie odpoczynku po pracy są odbudowywane. Systematyczna praca mięśni prowadzi do zwiększenia zapasów glikogenu, co zwiększa pojemność energetyczną organizmu.

Ochronny. Węglowodany złożone są częścią składową układu odpornościowego; mukopolisacharydy znajdują się w substancjach śluzowych, które pokrywają powierzchnię naczyń krwionośnych, oskrzeli, przewodu pokarmowego, dróg moczowych i chronią przed wnikaniem bakterii, wirusów, a także przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Konkretny. Poszczególne węglowodany biorą udział w zapewnieniu specyficzności grup krwi, działają jako antykoagulanty, są receptorami dla wielu hormonów lub substancje farmakologiczne mają działanie przeciwnowotworowe.

Regulacyjne. Błonnik pokarmowy nie jest rozkładany w jelitach, ale aktywowany perystaltyka jelit, enzymy przewodu pokarmowego, wchłanianie składników odżywczych.

Wstęp

węglowodany glikolipidy biologiczne

Węglowodany są najbardziej rozpowszechnioną klasą na ziemi. związki organiczne, które są częścią wszystkich organizmów i są niezbędne do życia ludzi i zwierząt, roślin i mikroorganizmów. Węglowodany są podstawowymi produktami fotosyntezy, w obiegu węgla pełnią rolę swoistego pomostu między związkami nieorganicznymi i organicznymi. Węglowodany i ich pochodne we wszystkich żywych komórkach pełnią rolę tworzywa sztucznego i materiału strukturalnego, dostawcy energii, substratów i regulatorów określonych procesy biochemiczne. Węglowodany robią więcej niż tylko funkcja odżywcza w organizmach żywych pełnią również funkcje podporowe i strukturalne. We wszystkich tkankach i narządach stwierdzono obecność węglowodanów lub ich pochodnych. Są częścią błon komórkowych i formacji subkomórkowych. Biorą udział w syntezie wielu ważnych substancji.

Znaczenie

Obecnie temat ten jest aktualny, ponieważ węglowodany są niezbędne dla organizmu, gdyż wchodzą w skład jego tkanek i pełnią ważne funkcje: - są głównym dostawcą energii dla wszystkich procesów zachodzących w organizmie (mogą być rozkładane i dostarczają energii nawet przy braku tlenu); - potrzebny do racjonalne wykorzystanie białka (białka z niedoborem węglowodanów nie są wykorzystywane zgodnie z ich przeznaczeniem: stają się źródłem energii i uczestniczą w niektórych ważnych reakcjach chemicznych); - ściśle związane z metabolizmem tłuszczów (jeśli spożywasz zbyt dużo węglowodanów, więcej niż można przekształcić w glukozę lub glikogen (który odkłada się w wątrobie i mięśniach), wynikiem jest tłuszcz. Kiedy organizm potrzebuje więcej paliwa, tłuszcz jest ponownie przetwarzany do glukozy i zmniejsza się masa ciała). - szczególnie potrzebne mózgowi do normalne życie(jeśli tkanki mięśniowe może magazynować energię w postaci tkanki tłuszczowej, mózg tego nie potrafi, jest całkowicie zależny od regularnego przyjmowania węglowodanów w organizmie); - są część integralna cząsteczki niektórych aminokwasów, biorą udział w budowie enzymów, tworzeniu kwasów nukleinowych itp.

Pojęcie i klasyfikacja węglowodanów

Węglowodany to substancje o ogólnym wzorze C n (H 2O) m , gdzie n i m mogą mieć różne znaczenia. Nazwa „węglowodany” odzwierciedla fakt, że wodór i tlen występują w cząsteczkach tych substancji w takim samym stosunku jak w cząsteczce wody. Oprócz węgla, wodoru i tlenu pochodne węglowodanów mogą zawierać inne pierwiastki, takie jak azot.

Węglowodany są jedną z głównych grup substancji organicznych komórek. Są podstawowymi produktami fotosyntezy i początkowymi produktami biosyntezy innych substancji organicznych w roślinach (kwasy organiczne, alkohole, aminokwasy itp.), a także znajdują się w komórkach wszystkich innych organizmów. W komórce zwierzęcej zawartość węglowodanów mieści się w przedziale 1-2%, w komórkach roślinnych może sięgać w niektórych przypadkach 85-90% masy suchej masy.

Istnieją trzy grupy węglowodanów:

· monosacharydy lub cukry proste;

· oligosacharydy - związki składające się z 2-10 kolejno połączonych cząsteczek cukrów prostych (np. disacharydy, trisacharydy itp.).

· polisacharydy składają się z ponad 10 cząsteczek cukrów prostych lub ich pochodnych (skrobia, glikogen, celuloza, chityna).

Monosacharydy (cukry proste)

W zależności od długości szkieletu węglowego (liczby atomów węgla) monosacharydy dzielą się na triozy (C 3), tetroza (C 4), pentozy (C 5), heksozy (C 6), heptozy (C7 ).

Cząsteczki monosacharydów to alkohole aldehydowe (aldozy) lub alkohole ketonowe (ketozy). Właściwości chemiczne tych substancji są określane przede wszystkim przez grupy aldehydowe lub ketonowe, które tworzą ich cząsteczki.

Monosacharydy są dobrze rozpuszczalne w wodzie, mają słodki smak.

Po rozpuszczeniu w wodzie monosacharydy, począwszy od pentoz, przybierają kształt pierścienia.

Cykliczne struktury pentoz i heksoz są ich zwykłymi formami: w danym momencie tylko niewielka część cząsteczek istnieje w postaci „otwartego łańcucha”. W skład oligo- i polisacharydów wchodzą również cykliczne formy monosacharydów.

Oprócz cukrów, w których wszystkie atomy węgla są związane z atomami tlenu, istnieją cukry częściowo zredukowane, z których najważniejszym jest dezoksyryboza.

oligosacharydy

Podczas hydrolizy oligosacharydy tworzą kilka cząsteczek cukrów prostych. W oligosacharydach cząsteczki cukru prostego są połączone tak zwanymi wiązaniami glikozydowymi, łączącymi atom węgla jednej cząsteczki poprzez tlen z atomem węgla innej cząsteczki.

Najważniejsze oligosacharydy to maltoza (cukier słodowy), laktoza ( mleczny cukier) i sacharoza (cukier trzcinowy lub buraczany). Cukry te są również nazywane disacharydami. Ze względu na swoje właściwości disacharydy są blokami dla monosacharydów. Dobrze rozpuszczają się w wodzie i mają słodki smak.

Polisacharydy

Są to wysokocząsteczkowe (do 10 000 000 Da) biomolekuły polimerowe, składające się z duża liczba monomery - cukry proste i ich pochodne.

Polisacharydy mogą składać się z monosacharydów jednego lub jednego różne rodzaje. W pierwszym przypadku nazywane są homopolisacharydami (skrobia, celuloza, chityna itp.), W drugim - heteropolisacharydami (heparyna). Wszystkie polisacharydy są nierozpuszczalne w wodzie i nie mają słodkiego smaku. Niektóre z nich są w stanie puchnąć i wydzielać śluz.

Najważniejsze polisacharydy są następujące.

Celuloza- liniowy polisacharyd składający się z kilku prostych równoległych łańcuchów połączonych wiązaniami wodorowymi. Każdy łańcuch jest utworzony przez reszty β-D-glukozy. Taka struktura zapobiega przenikaniu wody, jest bardzo odporna na rozdarcie, co zapewnia stabilność błon komórkowych roślin, które zawierają 26-40% celulozy.

Celuloza służy jako pokarm dla wielu zwierząt, bakterii i grzybów. Jednak większość zwierząt, w tym ludzie, nie może trawić celulozy, ponieważ w nich przewód pokarmowy brak celulazy, enzymu rozkładającego celulozę na glukozę. Jednocześnie włókna celulozowe odgrywają ważną rolę w żywieniu, ponieważ nadają pożywieniu objętość i szorstką teksturę, stymulują motorykę jelit.

skrobia i glikogen. Te polisacharydy są głównymi formami magazynowania glukozy w roślinach (skrobia), zwierzętach, ludziach i grzybach (glikogen). Podczas ich hydrolizy w organizmach powstaje glukoza, która jest niezbędna do procesów życiowych.

Chitynautworzone przez cząsteczki β-glukozy, w których grupa alkoholowa przy drugim atomie węgla jest zastąpiona grupą zawierającą azot NHCOCH 3. Jego długie równoległe łańcuchy, podobnie jak łańcuchy celulozy, są ułożone w wiązki. Chityna - podstawowa element konstrukcyjny powłok stawonogów i ścian komórkowych grzybów.

Krótki opis ekologicznej i biologicznej roli węglowodanów

Podsumowując powyższy materiał związany z charakterystyką węglowodanów, możemy wyciągnąć następujące wnioski na temat ich roli ekologicznej i biologicznej.

1. Pełnią funkcję budulcową, zarówno w komórkach, jak iw całym organizmie, ponieważ są częścią struktur tworzących komórki i tkanki (dotyczy to zwłaszcza roślin i grzybów), np. komórki błony, różne błony itp. itd. ponadto węglowodany biorą udział w tworzeniu biologicznie niezbędnych substancji, które tworzą szereg struktur, na przykład w tworzeniu kwasów nukleinowych, które stanowią podstawę chromosomów; węglowodany są częścią złożonych białek - glikoprotein, które mają szczególne znaczenie w tworzeniu struktur komórkowych i substancji międzykomórkowej.

2. Najważniejszą funkcją węglowodanów jest funkcja troficzna, która polega na tym, że wiele z nich to produkty pokarmowe organizmów heterotroficznych (glukoza, fruktoza, skrobia, sacharoza, maltoza, laktoza itp.). Substancje te w połączeniu z innymi związkami tworzą produkty żywieniowe wykorzystywane przez człowieka (różne zboża; owoce i nasiona poszczególnych roślin, które zawierają w swoim składzie węglowodany, są pokarmem dla ptaków, a monosacharydy, wchodząc w cykl różnych przemian, przyczyniają się do powstawania zarówno własnych węglowodanów charakterystycznych dla dany organizm oraz inne związki biochemiczno-organiczne (tłuszcze, aminokwasy (ale nie ich białka), kwasy nukleinowe itp.).

3. Węglowodany charakteryzują się również funkcją energetyczną, która polega na tym, że monosacharydy (w szczególności glukoza) łatwo ulegają utlenieniu w organizmach (końcowym produktem utleniania jest CO 2i H 2O), podczas gdy uwalniana jest duża ilość energii, czemu towarzyszy synteza ATP.

4. Pełnią również funkcję ochronną, polegającą na tym, że z węglowodanów powstają struktury (oraz niektóre organelle w komórce), które chronią komórkę lub cały organizm przed różne uszkodzenia, w tym mechaniczne (na przykład chitynowe osłony owadów tworzące szkielet zewnętrzny, błony komórkowe roślin i wielu grzybów, w tym celuloza itp.).

5. Ważną rolę odgrywają mechaniczne i kształtujące funkcje węglowodanów, które są zdolnością struktur utworzonych przez węglowodany lub w połączeniu z innymi związkami do nadawania ciału określonego kształtu i wzmacniania ich mechanicznie; w ten sposób błony komórkowe tkanki mechanicznej i naczyń ksylemu tworzą szkielet (wewnętrzny szkielet) roślin drzewiastych, krzewiastych i zielnych, zewnętrzny szkielet owadów tworzy chityna itp.

Krótki opis metabolizmu węglowodanów w organizmie heterotroficznym (na przykładzie organizmu człowieka)

Ważną rolę w zrozumieniu procesów metabolicznych odgrywa wiedza o przemianach, jakim ulegają węglowodany w organizmach heterotroficznych. W ludzkim ciele proces ten charakteryzuje następujący schematyczny opis.

Węglowodany w pożywieniu dostają się do organizmu przez usta. Monocukier w układ trawienny praktycznie nie ulegają przemianom, disacharydy ulegają hydrolizie do monosacharydów, a polisacharydy dość znacznym przemianom (dotyczy to polisacharydów, które są zużywane przez organizm, oraz węglowodanów, które nie są składniki odżywcze, na przykład celuloza, niektóre pektyny są usuwane z organizmu z kałem).

W Jama ustnażywność jest rozdrabniana i homogenizowana (staje się bardziej jednorodna niż przed wprowadzeniem). Na pokarm wpływa ślina wydzielana przez gruczoły ślinowe. Zawiera enzym ptialinę i ma reakcja alkaliczna medium, dzięki któremu rozpoczyna się pierwotna hydroliza polisacharydów, prowadząca do powstania oligosacharydów (węglowodanów o małej wartości n).

Część skrobi może nawet przekształcić się w disacharydy, co widać przy dłuższym żuciu chleba (kwaśny czarny chleb staje się słodki).

Przeżuty pokarm, obficie nasączony śliną i rozgnieciony zębami, dostaje się przez przełyk w postaci bryłki pokarmowej do żołądka, gdzie zostaje wystawiony na działanie soku żołądkowego z kwaśnym odczynem pożywki zawierającej enzymy działające na białka i kwasy nukleinowe. Prawie nic nie dzieje się w żołądku z węglowodanami.

Następnie kleik pokarmowy wchodzi do pierwszego odcinka jelita (jelita cienkiego), zaczynając dwunastnica. Otrzymuje sok trzustkowy (wydzielinę trzustkową), który zawiera kompleks enzymów wspomagających trawienie węglowodanów. Węglowodany są przekształcane w monosacharydy, które są rozpuszczalne w wodzie i wchłanialne. Węglowodany z pożywienia są ostatecznie trawione jelito cienkie, aw tej części, w której znajdują się kosmki, są wchłaniane do krwi i dostają się do układu krążenia.

Wraz z przepływem krwi monosacharydy są przenoszone do różnych tkanek i komórek organizmu, ale najpierw cała krew przechodzi przez wątrobę (gdzie jest oczyszczana z produkty szkodliwe Wymieniać się). We krwi monosacharydy występują głównie w postaci alfa-glukozy (ale możliwe są również inne izomery heksozy, takie jak fruktoza).

Jeśli poziom glukozy we krwi jest niższy niż normalnie, część glikogenu zawartego w wątrobie ulega hydrolizie do glukozy. Nadmiar treści węglowodan charakteryzuje poważną chorobę człowieka - cukrzycę.

Z krwi monosacharydy dostają się do komórek, gdzie większość z nich jest zużywana na utlenianie (w mitochondriach), w którym syntetyzowany jest ATP, który zawiera energię w „dogodnej” dla organizmu formie. ATP służy do różne procesy wymagających energii (synteza substancji niezbędnych dla organizmu, realizacja procesów fizjologicznych i innych).

Część węglowodanów w pożywieniu jest wykorzystywana do syntezy węglowodanów danego organizmu, które są niezbędne do tworzenia struktur komórkowych lub związków niezbędnych do tworzenia substancji innych klas związków (tak powstają tłuszcze, kwasy nukleinowe itp. można uzyskać z węglowodanów). Zdolność węglowodanów do przekształcania się w tłuszcze jest jedną z przyczyn otyłości - choroby, która pociąga za sobą zespół innych chorób.

Dlatego spożywanie nadmiaru węglowodanów jest szkodliwe dla organizmu człowieka, co należy wziąć pod uwagę organizując zbilansowaną dietę.

W organizmach roślinnych, które są autotrofami, metabolizm węglowodanów jest nieco inny. Węglowodany (monocukier) są syntetyzowane przez sam organizm dwutlenek węgla i wody wykorzystującej energię słoneczną. Di-, oligo- i polisacharydy są syntetyzowane z monosacharydów. Część monosacharydów bierze udział w syntezie kwasów nukleinowych. Organizmy roślinne wykorzystują pewną ilość monosacharydów (glukozy) w procesach oddychania do utleniania, w którym (podobnie jak w organizmach heterotroficznych) syntetyzowany jest ATP.

Glikolipidy i glikoproteiny jako strukturalne i funkcjonalne składniki komórek węglowodanowych

Glikoproteiny to białka zawierające łańcuchy oligosacharydów (glikanów) kowalencyjnie przyłączone do szkieletu polipeptydowego. Glikozaminoglikany to polisacharydy zbudowane z powtarzających się składników disacharydowych, które zwykle zawierają aminocukry (glukozaminę lub galaktozaminę w postaci sulfonowanej lub niesulfonowanej) oraz kwas uronowy (glukuronowy lub iduronowy). Wcześniej glikozoaminoglikany były nazywane mukopolisacharydami. Są one zwykle kowalencyjnie połączone z białkiem; kompleks jednego lub więcej glikozaminoglikanów z białkiem nazywa się proteoglikanem. Glikokoniugaty i złożone węglowodany to równoważne terminy oznaczające cząsteczki, które zawierają jeden lub więcej łańcuchów węglowodanowych kowalencyjnie połączonych z białkiem lub lipidem. Ta klasa związków obejmuje glikoproteiny, proteoglikany i glikolipidy.

Znaczenie biomedyczne

Prawie wszystkie białka ludzkiego osocza, z wyjątkiem albuminy, są glikoproteinami. Zawiera wiele białek błony komórkowej znaczące ilości węglowodany. Substancje grup krwi w niektórych przypadkach okazują się glikoproteinami, czasami rolę tę pełnią glikosfingolipidy. Niektóre hormony (np. gonadotropina kosmówkowa) mają charakter glikoproteinowy. Ostatnio coraz częściej scharakteryzowano raka jako wynik nieprawidłowej regulacji genów. główny problem choroby onkologiczne, przerzuty, - zjawisko, w którym komórki nowotworowe opuszczają swoje miejsce pochodzenia (na przykład gruczoł sutkowy), są transportowane z krwią do odległych części ciała (na przykład do mózgu) i rosną w nieskończoność z katastrofalne skutki dla pacjenta. Wielu onkologów uważa, że ​​przerzuty, przynajmniej częściowo, są spowodowane zmianami w strukturze glikokoniugatów na powierzchni. Komórki nowotworowe. U podstaw wielu chorób (mukopolisacharydoz) leży brak aktywności różnych enzymów lizosomalnych, które niszczą poszczególne glikozaminoglikany; w rezultacie jeden lub więcej z nich gromadzi się w tkankach, powodując różne objawy patologiczne. Jednym z przykładów takich stanów jest zespół Hurlera.

Dystrybucja i funkcje

Glikoproteiny występują w większości organizmów – od bakterii po człowieka. Wiele wirusów zwierzęcych zawiera również glikoproteiny, a niektóre z tych wirusów były szeroko badane, częściowo ze względu na łatwość ich wykorzystania w badaniach.

Glikoproteiny to duża grupa białek o różnych funkcjach, zawartość w nich węglowodanów waha się od 1 do 85% lub więcej (w jednostkach masy). Rola łańcuchów oligosacharydowych w funkcji glikoprotein wciąż nie jest dokładnie określona, ​​pomimo intensywnych badań tego zagadnienia.

Glikolipidy to złożone lipidy powstałe w wyniku połączenia lipidów z węglowodanami. Glikolipidy mają polarne głowy (węglowodany) i niepolarne ogony (reszty). Kwasy tłuszczowe). Dzięki temu glikolipidy (wraz z fosfolipidami) wchodzą w skład błon komórkowych.

Glikolipidy są szeroko rozpowszechnione w tkankach, zwłaszcza w tkance nerwowej, zwłaszcza w tkance mózgowej. Znajdują się one głównie w powierzchnia zewnętrzna błonie plazmatycznej, gdzie ich składniki węglowodanowe są między innymi węglowodanami powierzchniowymi komórek.

Glikosfingolipidy, które są składnikami zewnętrznej warstwy błony komórkowej, mogą uczestniczyć w interakcjach i kontaktach międzykomórkowych. Niektóre z nich to antygeny, takie jak antygen Forssmanna oraz substancje określające grupy krwi układu AB0. Podobne łańcuchy oligosacharydowe znaleziono również w innych glikoproteinach błony komórkowej. Wiele gangliozydów działa jako receptory toksyn bakteryjnych (na przykład toksyna cholery, która wyzwala aktywację cyklazy adenylanowej).

Glikolipidy, w przeciwieństwie do fosfolipidów, nie zawierają reszt Kwas fosforowy. W ich cząsteczkach reszty galaktozy lub sulfoglukozy są przyłączone do diacyloglicerolu wiązaniem glikozydowym.

Dziedziczne zaburzenia metabolizmu monosacharydów i disacharydów

Galaktozemia jest dziedziczną patologią metaboliczną spowodowaną niewystarczającą aktywnością enzymów biorących udział w metabolizmie galaktozy. Niezdolność organizmu do wykorzystania galaktozy prowadzi do poważnych uszkodzeń przewodu pokarmowego, wzroku i system nerwowy dzieci w młodym wieku. W pediatrii i genetyce galaktozemia jest jedną z rzadkich chorób genetycznych, występującą z częstością 1 przypadek na 10 000 do 50 000 noworodków. Po raz pierwszy klinika galaktozemii została opisana w 1908 roku przez chore dziecko ciężkie wyczerpanie, hepato- i splenomegalia, galaktozuria; choroba ustąpiła natychmiast po odstawieniu odżywianie mleczne. Później, w 1956 roku, naukowiec Hermann Kelker ustalił, że podstawą choroby jest naruszenie metabolizmu galaktozy. Przyczyny choroby Galaktozemia jest wrodzona patologia dziedziczona w sposób autosomalny recesywny, czyli choroba objawia się tylko wtedy, gdy dziecko odziedziczy po dwie kopie wadliwego genu od każdego z rodziców. Osoby heterozygotyczne pod względem zmutowanego genu są nosicielami choroby, ale mogą również się rozwinąć indywidualne cechy galaktozemia w łagodny stopień. Konwersja galaktozy do glukozy (szlak metaboliczny Leloira) zachodzi przy udziale 3 enzymów: urydylotransferazy galaktozo-1-fosforanowej (GALT), galaktokinazy (GALK) oraz urydynodifosforano-galaktozo-4-epimerazy (GALE). Zgodnie z niedoborem tych enzymów 1 ( wersja klasyczna), galaktozemii typu 2 i 3. Wyróżnienie trzech typów galaktozemii nie pokrywa się z kolejnością działania enzymów w procesie szlaku metabolicznego Leloira. Galaktoza dostaje się do organizmu z pożywieniem, a także powstaje w jelicie podczas hydrolizy disacharydu laktozy. Szlak metabolizmu galaktozy rozpoczyna się od jej przekształcenia przez enzym GALK do galaktozo-1-fosforanu. Następnie przy udziale enzymu GALT galaktozo-1-fosforan jest przekształcany do UDP-galaktozy (urydylodifosfogalaktozy). Następnie przy pomocy GALE metabolit jest przekształcany w UDP - glukozę (urydylodifosfoglukozę).W przypadku niedoboru jednego z wymienionych enzymów (GALK, GALT lub GALE) stężenie galaktozy we krwi znacznie wzrasta, pośrednie metabolity galaktozy gromadzą się w organizmie, powodując uszkodzenia toksyczne różne ciała: ośrodkowy układ nerwowy, wątroba, nerki, śledziona, jelita, oczy itp. Istotą galaktozemii jest naruszenie metabolizmu galaktozy. Najczęściej w praktyka kliniczna występuje klasyczna galaktozemia (typu 1), spowodowana defektem enzymu GALT i naruszeniem jego aktywności. Gen kodujący syntezę urydylotransferazy galaktozo-1-fosforanowej zlokalizowany jest w kolocentromerycznym regionie drugiego chromosomu. Według ciężkości kurs kliniczny rozróżniać ciężkie, umiarkowane i łagodny stopień galaktozemia. Pierwsze objawy kliniczne ciężkiej galaktozemii pojawiają się bardzo wcześnie, w pierwszych dniach życia dziecka. Krótko po karmieniu noworodka mleko matki lub mieszanina mleka powoduje wymioty i zaburzenia stolca (wodnista biegunka), nasila się zatrucie. Dziecko staje się ospałe, odmawia piersi lub butelki; niedożywienie i wyniszczenie postępują szybko. Dziecko może być zaniepokojone wzdęciami, kolką jelitową, obfitym wydzielaniem gazów.W trakcie badania dziecka z galaktozemią przez neonatologa stwierdza się wygaszenie odruchów okresu noworodkowego. W przypadku galaktozemii uporczywa żółtaczka pojawia się wcześnie różne stopnie ciężkości i hepatomegalii, postępuje niewydolność wątroby. Do 2-3 miesiąca życia dochodzi do splenomegalii, marskości wątroby i wodobrzusza. Naruszenie procesów krzepnięcia krwi prowadzi do pojawienia się krwotoków na skórze i błonach śluzowych. Dzieci wcześnie zaczynają opóźniać się w rozwoju psychomotorycznym, jednak stopień upośledzenia intelektualnego w galaktozemii nie osiąga takiego samego nasilenia jak w fenyloketonurii. Przez 1-2 miesiące u dzieci z galaktozemią wykrywa się obustronną zaćmę. Uszkodzeniu nerek w galaktozemii towarzyszy cukromocz, białkomocz, hiperaminoacyduria. W końcowej fazie galaktozemii dziecko umiera z głębokiego wyczerpania, ciężkiego niewydolność wątroby i warstwy infekcji wtórnych. Przy umiarkowanej galaktozemii obserwuje się również wymioty, żółtaczkę, niedokrwistość, opóźnienie w rozwoju psychomotorycznym, powiększenie wątroby, zaćmę i niedożywienie. Łagodna galaktozemia charakteryzuje się odmową piersi, wymiotami po spożyciu mleka, opóźnionym rozwojem mowy, opóźnieniem w stosunku do wagi i wzrostu dziecka. Jednak nawet kiedy łatwy kurs galaktozemia, produkty metabolizmu galaktozy działają toksycznie na wątrobę, prowadząc do jej przewlekłych chorób.

Fruktozemia

Fruktozemia jest dziedziczna Choroba genetyczna powodując nietolerancję fruktozy ( cukier owocowy we wszystkich owocach, jagodach i niektórych warzywach, a także w miodzie). W przypadku fruktozemii w ludzkim organizmie jest niewiele enzymów lub praktycznie ich brak (enzymy, substancje organiczne o charakterze białkowym, które przyspieszają reakcje chemiczne występujących w organizmie), biorących udział w rozkładzie i przyswajaniu fruktozy. Choroba jest zwykle wykrywana w pierwszych tygodniach i miesiącach życia dziecka lub od momentu, gdy dziecko zaczyna otrzymywać soki i pokarmy zawierające fruktozę: słodką herbatę, soki owocowe, przeciery warzywne i owocowe. Fruktozemia jest przenoszona w sposób autosomalny recesywny (choroba objawia się, gdy oboje rodzice są chorzy). Chłopcy i dziewczęta chorują równie często.

Przyczyny choroby

Wątroba ma niewystarczającą ilość specjalnego enzymu (aldolazy fruktozo-1-fosforanowej), który przekształca fruktozę. W efekcie produkty przemiany materii (fruktozo-1-fosforan) gromadzą się w organizmie (wątroba, nerki, błona śluzowa jelit) i działają szkodliwie. Stwierdzono, że fruktozo-1-fosforan nigdy nie odkłada się w komórkach mózgowych i soczewce oka. Objawy choroby pojawiają się po spożyciu owoców, warzyw lub jagód w dowolnej postaci (soki, nektary, przeciery, świeże, mrożone lub suszone), a także miodu. Nasilenie objawów zależy od ilości spożywanego pokarmu.

Letarg, bladość skóra. Zwiększona potliwość. Senność. Wymiociny. Biegunka (częste obfite (duże porcje) płynny stolec). Niechęć do słodkich potraw. Stopniowo rozwija się hipotrofia (brak masy ciała). Powiększenie wątroby. Wodobrzusze (nagromadzenie płynu w Jama brzuszna). Żółtaczka (zażółcenie skóry) - czasami się rozwija. Ostra hipoglikemia (stan, w którym poziom glukozy (cukru) we krwi jest znacznie obniżony) może rozwinąć się przy jednoczesnym spożyciu dużej ilości pokarmów zawierających fruktozę. Charakteryzuje się: drżeniem kończyn; drgawki (napadowe mimowolne skurcze mięśni i skrajny ich napięcia) Utrata przytomności do śpiączki (brak przytomności i reakcji na wszelkie bodźce; stan zagrażający życiu).

Wniosek

Znaczenie węglowodanów w żywieniu człowieka jest bardzo duże. Służą najważniejsze źródło energii, dostarczając do 50-70% całkowitego spożycia kalorii.

Zdolność węglowodanów do bycia wysoce wydajnym źródłem energii leży u podstaw ich działania „oszczędzającego białko”. Chociaż węglowodany nie należą do niezbędnych składników odżywczych i mogą powstawać w organizmie z aminokwasów i glicerolu, minimalna ilość węglowodanów dzienna racja nie powinna być niższa niż 50-60 g.

Szereg chorób jest ściśle związanych z zaburzeniami metabolizmu węglowodanów: cukrzyca, galaktozemia, naruszenie systemu magazynowania glikogenu, nietolerancja mleka itp. Należy zauważyć, że w organizmie człowieka i zwierząt węglowodany występują w mniejszej ilości (nie więcej niż 2% suchej masy ciała) niż białka i lipidy; w organizmach roślinnych, dzięki celulozie, węglowodany stanowią do 80% suchej masy, w związku z czym ogólnie w biosferze jest ich więcej niż wszystkich innych związków organicznych razem wziętych.Tak więc: węglowodany odgrywają ogromną rolę w życiu żywych organizmów na planecie, naukowcy uważają, że mniej więcej wtedy, gdy pojawił się pierwszy związek węglowodanowy, pojawiła się pierwsza żywa komórka.

Literatura

1. Biochemia: podręcznik dla szkół wyższych / wyd. ES Severina - wyd. 5, - 2009. - 768 s.

2. TT Berezow, B.F. Chemia biologiczna Korovkina.

3. PA Verbolovich „Warsztaty z chemii organicznej, fizycznej, koloidalnej i biologicznej”.

4. Lehninger A. Podstawy biochemii // M.: Mir, 1985

5. Endokrynologia kliniczna. Przewodnik / N. T. Starkova. - Wydanie trzecie, poprawione i rozszerzone. - Petersburg: Peter, 2002. - S. 209-213. - 576 s.

6. Choroby dziecięce (tom 2) - Shabalov N.P. - podręcznik, Piotr, 2011

Korepetycje

Potrzebujesz pomocy w nauce tematu?

Nasi eksperci doradzą lub udzielą korepetycji z interesujących Cię tematów.
Złożyć wniosek wskazanie tematu już teraz, aby dowiedzieć się o możliwości uzyskania konsultacji.

To jednak nie wyczerpuje roli węglowodanów. Są integralną częścią cząsteczek niektórych aminokwasów, uczestniczą w budowie enzymów, tworzeniu kwasów nukleinowych, są prekursorami do powstawania tłuszczów, immunoglobulin, które odgrywają ważną rolę w układzie odpornościowym, oraz glikoprotein – kompleksów węglowodanów i białek, które są najważniejszymi składnikami błony komórkowe. Kwasy hialuronowe i inne mukopolisacharydy tworzą warstwę ochronną pomiędzy wszystkimi komórkami tworzącymi organizm.

Zainteresowanie węglowodanami było hamowane przez ekstremalną złożoność ich struktury. W przeciwieństwie do monomerów kwasów nukleinowych (nukleotydów) i białek (aminokwasów), które mogą łączyć się ze sobą tylko w jeden określony sposób, jednostki monosacharydowe w oligosacharydach i polisacharydach mogą łączyć się ze sobą na kilka sposobów w wielu różnych pozycjach.

Od drugiej połowy XX wieku. następuje szybki rozwój chemii i biochemii węglowodanów ze względu na ich ważne znaczenie biologiczne.

Najważniejsze są węglowodany, obok białek i lipidów związki chemiczne które są częścią żywych organizmów. U ludzi i zwierząt węglowodany pełnią ważne funkcje: energię (główny rodzaj paliwa komórkowego), strukturę ( wymagany składnik większości struktur wewnątrzkomórkowych) i ochronnych (udział węglowodanowych składników immunoglobulin w utrzymaniu odporności).

Węglowodany (ryboza, dezoksyryboza) są wykorzystywane do syntezy kwasów nukleinowych, wchodzą w skład koenzymów nukleotydowych, które odgrywają niezwykle ważną rolę w metabolizmie organizmów żywych. Ostatnio coraz większą uwagę przyciągają mieszane biopolimery zawierające węglowodany: glikopeptydy i glikoproteiny, glikolipidy i lipopolisacharydy, glikolipoproteiny itp. Substancje te pełnią złożone i ważne funkcje w organizmie.

Więc podkreślę b biologiczne znaczenie węglowodanów:

Węglowodany pełnią funkcję plastyczną, czyli biorą udział w budowie kości, komórek, enzymów. Stanowią one 2-3% wagowych.

Węglowodany są głównym materiałem energetycznym. Podczas utleniania 1 grama węglowodanów uwalniane jest 4,1 kcal energii i 0,4 g wody.

Krew zawiera 100-110 mg glukozy. zależy od stężenia glukozy ciśnienie osmotyczne krew.

Pentozy (ryboza i dezoksyryboza) biorą udział w budowie ATP.

Węglowodany działają rola ochronna w roślinach.

2. Rodzaje węglowodanów

Istnieją dwie główne grupy węglowodanów: proste i złożone. Proste węglowodany obejmują glukozę, fruktozę, galaktozę, sacharozę, laktozę i maltozę. Do złożonych - skrobia, glikogen, błonnik i pektyna.

Węglowodany dzielą się na monosacharydy (proste), oligosacharydy i polisacharydy (złożone).

1. Monosacharydy

glukoza

fruktoza

galaktoza

mannoza

2. Oligosacharydy

disacharydy

sacharoza (zwykły cukier, trzcinowy lub buraczany)

maltoza

izomaltoza

laktoza

laktuloza

3.Polisacharydy

dekstran

glikogen

· skrobia

celuloza

galaktomannany

Monosacharydy(węglowodany proste) są najprostszymi przedstawicielami węglowodanów i nie rozkładają się na prostsze związki podczas hydrolizy. Proste węglowodany łatwo rozpuszczają się w wodzie i są szybko trawione. Mają wyraźny słodki smak i są klasyfikowane jako cukry.

W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczkach monosacharydy dzielą się na triozy, tetrozy, pentozy i heksozy. Dla człowieka najważniejsze są heksozy (glukoza, fruktoza, galaktoza itp.) i pentozy (ryboza, dezoksyryboza itp.).

Kiedy łączą się dwa monosacharydy, powstają disacharydy.

Najważniejszym ze wszystkich monosacharydów jest glukoza, ponieważ jest jednostką strukturalną (cegiełką) do budowy większości di- i polisacharydów spożywczych. Transport glukozy do komórek jest regulowany w wielu tkankach przez hormon trzustkowy – insulinę.

U ludzi nadmiar glukozy jest przekształcany głównie w glikogen, jedyny rezerwowy węglowodan w tkankach zwierzęcych. W organizmie człowieka całkowita zawartość glikogenu wynosi około 500 g – tyle stanowi dzienna podaż węglowodanów wykorzystywana przy głębokich niedoborach żywieniowych. Długotrwały niedobór glikogenu w wątrobie prowadzi do dysfunkcji hepatocytów i jej nacieku tłuszczowego.

oligosacharydy- bardziej złożone związki zbudowane z kilku (od 2 do 10) reszt monosacharydowych. Dzielą się na disacharydy, trisacharydy itp. Najważniejszymi disacharydami dla człowieka są sacharoza, maltoza i laktoza. Oligosacharydy, do których zalicza się rafinozę, stachiozę, werbaskozę, występują głównie w roślinach strączkowych i produktach ich technologicznego przetwarzania, takich jak mąka sojowa, a także w niewielkich ilościach w wielu warzywach. Fruktooligosacharydy znajdują się w zbożach (pszenica, żyto), warzywach (cebula, czosnek, karczochy, szparagi, rabarbar, cykoria), a także bananach i miodzie.

Do grupy oligosacharydów zalicza się również maltodekstryny, które są głównymi składnikami syropów i melas produkowanych przemysłowo z surowców polisacharydowych. Jednym z przedstawicieli oligosacharydów jest laktuloza, która powstaje z laktozy podczas obróbki cieplnej mleka, np. przy produkcji mleka pieczonego i sterylizowanego.

Oligosacharydy praktycznie nie są rozkładane w jelicie cienkim człowieka ze względu na brak odpowiednich enzymów. Z tego powodu mają właściwości błonnika pokarmowego. Niektóre oligosacharydy odgrywają istotną rolę w życiu prawidłowej mikroflory jelita grubego, co pozwala zaliczyć je do prebiotyków - substancji częściowo fermentowanych przez niektóre mikroorganizmy jelitowe i zapewniających utrzymanie prawidłowej mikrobiocenozy jelitowej.

Polisacharydy- związki wielkocząsteczkowe-polimery utworzone z dużej liczby monomerów, będących pozostałościami monosacharydów. Polisacharydy dzielą się na strawne i niestrawne w przewodzie pokarmowym człowieka. Pierwsza podgrupa obejmuje skrobię i glikogen, druga - różnorodne związki, z których najważniejsze dla człowieka są celuloza (błonnik), hemicyluloza i pektyny.

Oligo - i polisacharydy łączy się terminem „węglowodany złożone”. Mono- i disacharydy mają słodki smak, dlatego też nazywane są „cukrami”. Polisacharydy nie mają słodkiego smaku. Słodycz sacharozy jest inna. Jeżeli za słodkość roztworu sacharozy przyjmiemy 100%, to słodkość równomolowych roztworów innych cukrów wyniesie: fruktoza – 173%, glukoza – 81%, maltoza i galaktoza – 32% i laktoza – 16%.

Głównym przyswajalnym polisacharydem jest skrobia - baza pokarmowa zbóż, roślin strączkowych i ziemniaków. Stanowi do 80% węglowodanów spożywanych z pożywieniem. Jest polimerem złożonym składającym się z dwóch frakcji: amylozy – polimeru liniowego oraz amylopektyny – polimeru rozgałęzionego. To właśnie stosunek tych dwóch frakcji w różnych surowcach skrobiowych decyduje o jej różnych właściwościach fizykochemicznych i technologicznych, w szczególności rozpuszczalności w wodzie w temp. inna temperatura. Źródłem skrobi są produkty roślinne, głównie zboża: zboża, mąka, pieczywo, ziemniaki.

Aby ułatwić wchłanianie skrobi przez organizm, zawierający ją produkt musi zostać poddany obróbce cieplnej. W tym przypadku pasta skrobiowa powstaje w postaci jawnej, na przykład galaretki, lub w postaci utajonej jako część kompozycji spożywczej: owsianka, chleb, makaron, dania z roślin strączkowych. Polisacharydy skrobi, które dostają się do organizmu wraz z pożywieniem, przechodzą sekwencyjną, począwszy od jamy ustnej, fermentację do maltodekstryn, maltozy i glukozy, po czym następuje prawie całkowita asymilacja.

Drugim strawnym polisacharydem jest glikogen. Jego wartość odżywcza jest niewielka - z dietą pochodzi nie więcej niż 10-15 g glikogenu w składzie wątroby, mięsa i ryb. W miarę dojrzewania mięsa glikogen przekształca się w kwas mlekowy.

Niektóre węglowodany złożone (błonnik, celuloza itp.) nie są w ogóle trawione w organizmie człowieka. Niemniej jednak jest to niezbędny składnik żywienia: stymulują ruchliwość jelit, kształtują stołek, przyczyniając się tym samym do usunięcia toksyn i oczyszczenia organizmu. Ponadto błonnik, chociaż nie jest trawiony przez człowieka, służy jako źródło pożywienia dla korzystnej mikroflory jelitowej.

Wniosek

Znaczenie węglowodanów w żywieniu człowieka jest bardzo duże. Stanowią najważniejsze źródło energii, dostarczając do 50-70% całkowitego spożycia kalorii.

Zdolność węglowodanów do bycia wysoce wydajnym źródłem energii leży u podstaw ich działania „oszczędzającego białko”. Chociaż węglowodany nie należą do niezbędnych składników odżywczych i mogą powstawać w organizmie z aminokwasów i glicerolu, to minimalna ilość węglowodanów w codziennej diecie nie powinna być mniejsza niż 50-60 g.

Szereg chorób jest ściśle związanych z zaburzeniami metabolizmu węglowodanów: cukrzyca, galaktozemia, naruszenie systemu magazynowania glikogenu, nietolerancja mleka itp. Należy zauważyć, że w organizmie człowieka i zwierząt węglowodany występują w mniejszej ilości (nie więcej niż 2% suchej masy ciała) niż białka i lipidy; w organizmach roślinnych, za sprawą celulozy, węglowodany stanowią do 80% suchej masy, dlatego generalnie w biosferze jest więcej węglowodanów niż wszystkich innych związków organicznych razem wziętych.

Bibliografia

1. Podręcznik dietetyki / wyd. AA Pokrowski, MA Samsonow. - M.: Medycyna, 1981

2. Popularny o żywieniu. wyd. sztuczna inteligencja Stolmakova, I.O. Martynyuk, Kijów, „Zdrowie”, 1990

3. Korolow A.A. Higiena żywności - wyd. 2. Poprawiony i dodatkowe - M.: "Akademia", 2007

4. Aureden L. Jak stać się piękną. - M.: Topikal, 1995

5. http://hudeemtut.ru

6. Lehninger A. Podstawy biochemii // M.: Mir, 1985.

), nie ograniczają się do pełnienia jednej funkcji w organizmie człowieka. Oprócz dostarczania energii główna funkcjonalna rola węglowodanów, są również niezbędne do prawidłowego funkcjonowania serca, wątroby, mięśni i ośrodkowego układu nerwowego. Są ważnym składnikiem w regulacji metabolizmu białek i tłuszczów.

Główne funkcje biologiczne węglowodanów, dlaczego są potrzebne w organizmie

1. Funkcja energii.
   Główna funkcja węglowodanów w organizmie człowieka. Są głównym źródłem energii dla wszystkich rodzajów pracy zachodzących w komórkach. Kiedy węglowodany są rozkładane, uwolniona energia jest rozpraszana w postaci ciepła lub magazynowana w cząsteczkach ATP. Węglowodany dostarczają około 50-60% dziennego zużycia energii przez organizm i cały wydatek energetyczny mózgu (mózg pochłania około 70% glukozy uwalnianej przez wątrobę). Utlenienie 1 g węglowodanów uwalnia 17,6 kJ energii. Jako główne źródło energii w organizmie wykorzystywana jest glukoza wolna lub zmagazynowane węglowodany w postaci glikogenu.
2. Funkcja plastyczna (konstrukcyjna).
   Węglowodany (ryboza, dezoksyryboza) są wykorzystywane do budowy ADP, ATP i innych nukleotydów oraz kwasów nukleinowych. Są częścią niektórych enzymów. Poszczególne węglowodany są Elementy konstrukcyjne błony komórkowe. Produkty konwersji glukozy (kwas glukuronowy, glukozamina itp.) wchodzą w skład polisacharydów i złożonych białek chrząstki i innych tkanek.
3. funkcja przechowywania.
   Węglowodany są magazynowane (akumulowane) w mięśniach szkieletowych (do 2%), wątrobie i innych tkankach w postaci glikogenu. Na dobre odżywianie w wątrobie może gromadzić się do 10% glikogenu, aw niesprzyjających warunkach jego zawartość może spaść do 0,2% masy wątroby.
4. funkcja ochronna.
   Węglowodany złożone są częścią składową układu odpornościowego; mukopolisacharydy znajdują się w substancjach śluzowych, które pokrywają powierzchnię naczyń nosa, oskrzeli, przewodu pokarmowego, dróg moczowych i chronią przed wnikaniem bakterii i wirusów, a także przed uszkodzeniami mechanicznymi.
5. funkcja regulacyjna.
   Są częścią receptorów błonowych dla glikoprotein. Węglowodany biorą udział w regulacji ciśnienia osmotycznego w organizmie. Tak więc krew zawiera 100-110 mg /% glukozy, ciśnienie osmotyczne krwi zależy od stężenia glukozy. Błonnik z pożywienia nie jest rozkładany (strawiony) w jelitach, ale aktywuje motorykę jelit, enzymy wykorzystywane w przewodzie pokarmowym, poprawiając trawienie i wchłanianie składników odżywczych.

Grupy węglowodanów

• Proste (szybkie) węglowodany
  Istnieją dwa rodzaje cukrów: monosacharydy i disacharydy. Monosacharydy zawierają jeden grupa cukrowa jak glukoza, fruktoza czy galaktoza. Disacharydy powstają z reszt dwóch monosacharydów i są reprezentowane w szczególności przez sacharozę (zwykły cukier stołowy) i laktozę. Szybko podnoszą poziom cukru we krwi i mają wysoki indeks glikemiczny.
• Złożone (wolne) węglowodany
  Polisacharydy to węglowodany zawierające trzy lub więcej cząsteczek węglowodany proste. Ten rodzaj węglowodanów obejmuje w szczególności dekstryny, skrobie, glikogeny i celulozy. Źródłem polisacharydów są zboża, rośliny strączkowe, ziemniaki i inne warzywa. Stopniowo zwiększaj zawartość glukozy i miej niski indeks glikemiczny.
• Niestrawne (włókniste)
  Błonnik (błonnik pokarmowy) nie dostarcza organizmowi energii, ale odgrywa ogromną rolę w jego życiu. Występuje głównie w produkty ziołowe niski lub bardzo niska zawartość Sahara. Należy zauważyć, że błonnik spowalnia wchłanianie węglowodanów, białek i tłuszczów (może być przydatny przy odchudzaniu). Jest źródłem zasilania dla pożyteczne bakterie jelita (mikrobiom)

Rodzaje węglowodanów

Monosacharydy

• Glukoza
  Monosacharyd, bezbarwna, krystaliczna substancja o słodkim smaku, znajduje się w prawie każdym łańcuchu węglowodanów.
• Fruktoza
  Wolny cukier owocowy jest obecny w prawie wszystkich słodkich jagodach i owocach, najsłodszym z cukrów.
• galaktoza
  Nie znaleziono w dowolna forma; w postaci związanej z glukozą tworzy laktozę, cukier mleczny.

disacharydy

• sacharoza
  Disacharyd, składający się z połączenia fruktozy i glukozy, charakteryzuje się wysoką rozpuszczalnością. W jelicie rozkłada się na te składniki, które następnie są wchłaniane do krwi.
• Laktoza
  Cukier mleczny, węglowodan z grupy disacharydów, występuje w mleku i produktach mlecznych.
• Maltoza
  Cukier słodowy jest łatwo wchłaniany przez organizm ludzki. Powstaje z połączenia dwóch cząsteczek glukozy. Maltoza powstaje w wyniku rozpadu skrobi podczas trawienia.

Polisacharydy

• Skrobia
  Biały proszek, nierozpuszczalny w zimnej wodzie. Skrobia jest najobficiej występującym węglowodanem w diecie człowieka i znajduje się w wielu podstawowych produktach spożywczych.
• Celuloza
  Węglowodany złożone to sztywne struktury roślinne. Składnik pokarm roślinny, który nie jest trawiony w ludzkim ciele, ale odgrywa ogromną rolę w jego życiowej aktywności i trawieniu.
• maltodekstryna
  Proszek w kolorze białym lub kremowym, o słodkawym smaku, dobrze rozpuścimy w wodzie. Jest produktem pośrednim enzymatycznego rozkładu skrobi roślinnej, w wyniku którego cząsteczki skrobi rozkładają się na fragmenty – dekstryny.
• glikogen
  Polisacharyd utworzony przez reszty glukozy; główny węglowodan rezerwowy, nie występuje nigdzie poza organizmem. Glikogen tworzy rezerwę energii, którą w razie potrzeby można szybko zmobilizować, aby zrekompensować nagły brak glukozy w organizmie człowieka.

O M E N U G L E W O D O V

lekarz medycyny E.I. Kononow

Klasyfikacja i rola biologiczna węglowodanów

Węglowodany stanowią znikomą część całkowitej suchej masy ludzkich tkanek - nie więcej niż 2%, podczas gdy na przykład białka stanowią do 45% suchej masy ciała. Jednak węglowodany działają w organizmie cała linia funkcje życiowe, biorąc udział w strukturalnej i metabolicznej organizacji narządów i tkanek.

Z chemicznego punktu widzenia węglowodany to aldehydy wielowodorotlenowe lub alkohole ketonowe lub ich polimery, a jednostki monomeryczne w polimerach są połączone wiązaniami glikozydowymi.

1.1. Klasyfikacja węglowodanów.

Węglowodany dzielą się na trzy duże grupy: monosacharydy i ich pochodne, oligosacharydy i polisacharydy.

1.1.1. Z kolei monosacharydy dzielą się, po pierwsze, zgodnie z naturą grupy karbonylowej na aldozy i ketozy, a po drugie, zgodnie z liczbą atomów węgla w cząsteczce, na triozy, tetrozy, pentozy itp. Zwykle monosacharydy mają nazwy trywialne: glukoza, galaktoza, ryboza, ksyloza itp. Do tej samej grupy związków należą różne pochodne monosacharydów, z których najważniejszymi są estry fosforowe monosacharydów [glukozo-6-fosforan, fruktozo-1,6 - bisfosforan, rybozo-5-fosforan itp.], kwasy uronowe [galakturonowy, glukuronowy, iduronowy itp.], aminocukry

[glukozamina, galaktozamina itp.], siarczanowane pochodne kwasów uronowych, acetylowane pochodne aminocukrów itp. Łączna ilość monomerów i ich pochodnych to kilkadziesiąt związków, co nie ustępuje ilości poszczególnych aminokwasów obecnych w ciało.

1.1.2. Oligosacharydy, które są polimerami, których jednostkami monomerycznymi są monosacharydy lub ich pochodne. Liczba pojedynczych bloków monomeru w polimerze może sięgać półtora lub dwóch / nie więcej niż / dziesiątek. Wszystkie jednostki monomeryczne w polimerze są połączone wiązaniami glikozydowymi. Oligosacharydy z kolei dzielą się na homooligosacharydy, składające się z tych samych bloków monomerycznych [maltoza], oraz heterooligosacharydy – zawierają różne jednostki monomeryczne [laktoza]. W większości oligosacharydy występują w organizmie jako składniki strukturalne bardziej złożonych cząsteczek - glikolipidów lub glikoprotein. W postaci wolnej maltoza występuje w organizmie człowieka, przy czym maltoza jest produktem pośrednim rozpadu glikogenu, a laktoza wchodzi jako rezerwowy węglowodan do mleka kobiet karmiących. Większość oligosacharydów w organizmie człowieka to heterooligosacharydy glikolipidów i glikoprotein. Mają niezwykle zróżnicowaną budowę, zarówno ze względu na różnorodność zawartych w nich jednostek monomerycznych, jak i różnorodność opcji wiązań glikozydowych między monomerami w oligomerze.

1.1.3. Polisacharydy, czyli polimery zbudowane z monosacharydów lub ich pochodnych, połączone ze sobą wiązaniami glikozydowymi, o liczbie jednostek monomerycznych od kilkudziesięciu do kilkudziesięciu tysięcy. Te polisacharydy mogą składać się z tych samych jednostek monomerycznych, tj. być homopolisacharydami lub mogą zawierać różne jednostki monomeryczne – wtedy mamy do czynienia z heteropolisacharydami. Jedynym homopolisacharydem w organizmie człowieka jest glikogen, który składa się z reszty a-D- glukoza. Zestaw heteropolisacharydów jest bardziej zróżnicowany - w organizmie obecne są kwas hialuronowy, siarczany chondroityny, siarczan keratanu, siarczan dermatanu, siarczan heparanu i heparyna. Każdy z wymienionych heteropolisacharydów składa się z indywidualnego zestawu jednostek monomerycznych.Tak więc główne jednostki monomeryczne Kwas hialuronowy to kwas glukuronowy i N-acetyloglukozamina, natomiast heparyna zawiera siarczanowaną glukozaminę i siarczanowany kwas iduronowy.

1.2. Funkcje węglowodanów różnych klas Funkcje węglowodanów w organizmie są różnorodne i oczywiście różne dla różnych klas związków. Monosacharydy i ich pochodne pełnią przede wszystkim funkcję energetyczną: oksydacyjny rozkład tych związków dostarcza organizmowi 55-60% potrzebnej mu energii4. Po drugie, do syntezy wykorzystywane są w komórkach produkty pośrednie rozpadu monosacharydów i ich pochodnych

inne substancje niezbędne dla komórki, w tym związki innych klas; Tak więc z produktów pośrednich metabolizmu glukozy w

komórki mogą syntetyzować lipidy i nieistotne aminokwasy, jednak w tym drugim przypadku potrzebne jest dodatkowe źródło atomów.

ruchome grupy aminowe azotu. Po trzecie, działają monosacharydy i ich pochodne funkcja strukturalna, będąc jednostkami monomerycznymi innych

mniejsze, bardziej złożone cząsteczki, takie jak polisacharydy lub nukleotydy.

główna funkcja heterooligosacharydy pełnią funkcję strukturalną – są budulcowymi składnikami glikoprotein i glikolipidów. W tym charakterze heterooligosacharydy biorą udział w realizacji przez glikoproteiny szeregu funkcji: regulacyjnych [hormony przysadki, tyreotropina i gonadotropiny – glikoproteiny], komunikacyjnych [receptory komórkowe – glikoproteiny], ochronnych [przeciwciała – glikoproteiny]. Ponadto bloki heterooligosacharydów, wchodzące w skład glikolipidów i glikoprotein, biorą udział w tworzeniu błon komórkowych, tworząc np. tak ważny element struktury komórkowej jak glikokaliks.

Glikogen, jedyny homopolisacharyd występujący w organizmie zwierzęcym, pełni funkcję rezerwową. ponadto jest to nie tylko rezerwa energii, ale także rezerwa tworzywa sztucznego. Glikogen występuje w różnych ilościach w prawie wszystkich komórkach ludzkiego ciała. Zapasy glikogenu w wątrobie mogą sięgać nawet 3-5% surowej masy tego narządu [czasami nawet do 10%], a jego zawartość w mięśniach – do 1% waga całkowita tekstylia. Biorąc pod uwagę masę tych narządów, całkowita ilość glikogenu w wątrobie może wynosić 150-200 g, a zapasy glikogenu w mięśniach - do 600 g.

Heteropolisacharydy pełnią funkcje strukturalne w organizmie, wchodzą w skład glisaminoproteoglikanów; te ostatnie wraz z białkami strukturalnymi, takimi jak kolagen czy elastyna, tworzą substancję międzykomórkową różnych narządów i tkanek. Agregaty glikozaminoproteoglikanów, posiadające strukturę sieciową, działają jak filtry molekularne, które zapobiegają lub silnie hamują ruch makrocząsteczek w środowisku międzykomórkowym. Ponadto cząsteczki heteropolisacharydów mają w swojej strukturze wiele polarnych i ujemnie naładowanych grup, dzięki którym mogą wiązać duża liczba wodę i kationy, pełniąc rolę swoistego magazynu dla tych cząsteczek.

Funkcje niektórych węglowodanów obecnych w organizmie są bardzo specyficzne. Heparyna jest więc naturalnym antykoagulantem - zapobiega krzepnięciu krwi w naczyniach, a laktoza, jak już wspomniano, jest rezerwowym węglowodanem w kobiecym mleku.

2. Przyswajanie węglowodanów egzogennych

W normalne warunki Głównym źródłem węglowodanów dla człowieka są węglowodany spożywcze. dzienne zapotrzebowanie w węglowodanach wynosi około 400 g i jest wysoce pożądane. tak aby łatwo przyswajalne węglowodany [glukoza, sacharoza, laktoza itp.] stanowiły nie więcej niż 25% ich całkowitej ilości w diecie. W procesie trawienia pokarmu wszystkie egzogenne polimery o charakterze węglowodanowym rozkładają się na monomery, co pozbawia te polimery specyficzności gatunkowej, a jedynie monosacharydy i ich pochodne przedostają się z jelita do środowiska wewnętrznego organizmu; te monomery są dalej stosowane w razie potrzeby do syntezy specyficznych dla człowieka oligo- lub polisacharydów.

Rozkład skrobi lub glikogenu spożywczego rozpoczyna się już w jamie ustnej w wyniku działania amylazy ślinowej i maltazy na te homopolisacharydy, ale proces ten nie jest znaczący, ponieważ pokarm przebywa w jamie ustnej bardzo krótko. W żołądku podczas trawienia środowisko jest kwaśne i amylaza ze śliny,

wpadając do żołądka razem z bolus pokarmowy praktycznie nie działa. Większość skrobi i glikogenu w żywności jest rozkładana w jelicie cienkim pod wpływem amylazy trzustkowej do disacharydów maltozy i izomaltozy. Powstałe disacharydy są rozkładane do glukozy przy udziale enzymów wydzielanych przez ścianę jelita: maltazy i izomaltazy. Maltaza katalizuje hydrolizę wiązań α-1,4-glikozydowych, a izomaltaza hydrolizę wiązań α-1,6-glikozydowych.

Sacharoza przyjmowana z pożywieniem jest rozkładana w jelicie do glukozy i fruktozy przy udziale enzymu sacharozy, a dostarczana laktoza jest rozkładana na glukozę i galaktozę pod działaniem enzymu laktazy. Oba te enzymy są wydzielane przez ścianę jelita.

Procesy rozszczepiania heterooligosacharydów lub heteropolisacharydów były mało badane. Najwyraźniej ściana jelita wydziela glikozydazy zdolne do rozszczepiania wiązań a- i b-glikozydowych obecnych w tych polimerach.

Wchłanianie monosacharydów zachodzi w jelicie cienkim, a szybkości wchłaniania różnych monosacharydów są znacząco różne. Jeśli przyjmiemy, że szybkość wchłaniania glukozy wynosi 100, to szybkość wchłaniania galaktozy wyniesie 110, fruktozy - 43, mannozy - 19, ksylozy - 15. Ogólnie przyjmuje się, że wchłanianie glukozy i galaktozy zachodzi przy udziale aktywnych mechanizmy transportu, wchłanianie fruktozy i rybozy - mechanizmem dyfuzji ułatwionej oraz wchłanianie mannozy lub ksylozy - mechanizmem dyfuzji prostej. Około 90% wchłoniętej glukozy trafia z enterocytów bezpośrednio do krwi, z czego 10% trafia do limfy, jednak w przyszłości glukoza ta trafia również do krwi.

Należy zaznaczyć, że węglowodany można całkowicie wykluczyć z diety. W takim przypadku wszystkie potrzebne organizmowi węglowodany zostaną zsyntetyzowane w komórkach ze związków niewęglowodanowych w procesie zwanym glukoneogenezą.