Rolul biologic de clasificare a carbohidraților. Despre forma structurală

Scopul studierii temei: să obțină cunoștințe despre caracteristicile și proprietățile structurale ale carbohidraților, rolul lor biologic în organism, precum și rolul carbohidraților din alimente și al carbohidraților de rezervă ale corpului uman în timpul proceselor de recuperare a organismului după activitatea fizică.

Întrebări țintă educațională (plan de auto-studiu pe această temă)

 Caracteristicile generale ale glucidelor.

 Caracteristici ale structurii chimice a mono-, di- și polizaharidelor incluse în produsele alimentare și formate în corpul uman.

 Rolul biologic al carbohidraților, conținutul acestora în diverse țesuturi și organe ale corpului uman.

 Transformări enzimatice ale glucidelor în sistemul digestiv.

 Transportul carbohidraților prin membranele celulare.

 Norma carbohidraților în alimentație, conceptul de indice glicemic.

Ținte

 Pe baza cunoașterii structurii și proprietăților chimice ale mono-, i- și polizaharidelor, învață să explici diferențele dintre carbohidrații care fac parte din alimente și carbohidrații din corpul uman.

 Pe baza cunoașterii principalelor etape ale transformărilor biochimice ale carbohidraților în procesul de digestie și absorbție, alegeți metode de utilizare a carbohidraților din dietă pentru îmbunătățirea performanței și accelerarea proceselor de recuperare după activitatea fizică.

Îndrumări pentru studierea temei

Când lucrați la materialul pe această temă, în primul rând, trebuie să aflați prin ce caracteristici substanțele aparțin clasei de carbohidrați, luați în considerare structurile ciclice și aciclice ale monozaharidelor, deoarece monozaharidele sunt baza pentru construcția moleculelor de mai multe carbohidrați complecși. Este recomandabil să începeți determinarea trăsăturilor caracteristice ale monozaharidelor prin identificarea grupelor funcționale. Toate monozaharidele conțin o grupare carbonil -C = O și mai mulți hidroxizi de alcool -OH, adică sunt aldehide sau cetoalcooli.

Originea denumirii „Carbohidrați” se datorează faptului că, judecând după formula empirică, majoritatea compușilor din această clasă sunt compuși ai carbonului cu apă. Deci, formula empirică pentru glucoză CU 6 N 12 DESPRE 6 =(CH 2 DESPRE) 6 , iar majoritatea carbohidraților comuni pot fi caracterizați prin formula generală (SN 2 DESPRE) n, n>3. Dacă carbonilul este situat la capătul lanțului de carbon, formează o grupare aldehidă, iar monozaharida se numește aldoză. Majoritatea aldozelor pot fi reprezentate prin formula generală CH 2 OH-(SNON) n -COH

Dacă carbonilul este situat între atomii de carbon, este o grupare cetonă, iar monozaharida se numește cetoză. Cetozele corespund formulei generale CH 2 OH-CO-(CHOH) n -SN 2 EL.

1. Rolul biologic al carbohidraților

Energie. Când carbohidrații se descompun, energia eliberată este disipată sub formă de căldură sau stocată în molecule de ATP. Carbohidrații asigură aproximativ 50-60% din consumul zilnic de energie al organismului, iar în timpul activității de rezistență musculară - până la 70%. Când 1 g de carbohidrați este oxidat, se eliberează 17 kJ de energie (4,1 kcal). Ca sursă principală de energie sunt folosite rezervele libere de glucoză sau carbohidrați sub formă de glicogen.

Plastic. Carbohidrații (riboză, dezoxiriboză) sunt utilizați pentru a construi ATP, ADP și alte nucleotide, precum și acizi nucleici. Ele fac parte din unele enzime. Carbohidrații individuali sunt componente ale membranelor celulare. Produsele de conversie a glucozei (acid glucuronic, glucozamină etc.) fac parte din polizaharidele și proteinele complexe ale cartilajului și altor țesuturi.

Rezervă. Carbohidrații sunt stocați în muschii scheletici, ficatul și alte țesuturi sub formă de glicogen. Rezervele sale depind de greutate corporala, stare functionala corp, model nutrițional. În timpul activității musculare, rezervele de glicogen sunt reduse semnificativ, iar în timpul perioadei de odihnă după muncă sunt restabilite. Activitatea musculară sistematică duce la o creștere a rezervelor de glicogen, ceea ce crește capacitățile energetice ale organismului.

De protecţie. Carbohidrații complecși fac parte din sistemul imunitar; mucopolizaharidele se găsesc în substanțele mucoase care acoperă suprafața vaselor de sânge, bronhiilor, tractului digestiv și tractului genito-urinar și protejează împotriva pătrunderii bacteriilor, virușilor, precum și a deteriorării mecanice.

Specific. Anumiți carbohidrați sunt implicați în asigurarea specificității grupelor sanguine, acționează ca anticoagulante și sunt receptori pentru o serie de hormoni sau substanțe farmacologice, au efect antitumoral.

de reglementare. Fibrele din alimente nu sunt descompuse în intestine, ci se activează motilitatea intestinală, enzimele tractului digestiv, absorbția nutrienților.

Introducere

glucide glicolipide biologice

Carbohidrații sunt cea mai largă și mai abundentă clasă de pe Pământ. compusi organici, care fac parte din toate organismele și sunt necesare vieții oamenilor și animalelor, plantelor și microorganismelor. Carbohidrații sunt produșii primari ai fotosintezei; în ciclul carbonului ei servesc ca un fel de punte între compușii anorganici și organici. Carbohidrații și derivații lor din toate celulele vii joacă rolul de material plastic și structural, furnizor de energie, substraturi și regulatori pentru anumite procese biochimice. Carbohidrații nu numai că fac funcția nutriționalăîn organismele vii, ele îndeplinesc și funcții de susținere și structurale. Carbohidrații sau derivații acestora se găsesc în toate țesuturile și organele. Ele fac parte din membranele celulare și formațiunile subcelulare. Ele participă la sinteza multor substanțe importante.

Relevanţă

În prezent, acest subiect este relevant deoarece carbohidrații sunt necesari organismului, deoarece fac parte din țesuturile acestuia și îndeplinesc funcții importante: - sunt principalul furnizor de energie pentru toate procesele din organism (pot fi descompusi și furnizează energie chiar și în absența oxigenului); - necesar pentru utilizare rațională proteine ​​(cu deficit de carbohidrați, proteinele sunt folosite în alte scopuri: devin o sursă de energie și participanți la unele reacții chimice importante); - strâns legat de metabolismul grăsimilor (dacă mănânci prea mulți Carbohidrați, mai mult decât poate fi transformat în glucoză sau glicogen (care este stocat în ficat și mușchi), atunci rezultatul este grăsimea. Când organismul are nevoie de mai mult combustibil, grăsimea este convertită înapoi la glucoză, iar greutatea corporală scade); - necesar în special pentru creier viata normala(Dacă tesut muscular poate acumula energie sub formă de depozite de grăsime, creierul nu poate face acest lucru; este complet dependent de aportul regulat de carbohidrați în organism); - sunt parte integrantă moleculele unor aminoacizi, participă la construirea enzimelor, formarea acizilor nucleici etc.

Conceptul și clasificarea carbohidraților

Carbohidrații sunt substanțe cu formula generală C n (H 2O) m , unde n și m pot avea sensuri diferite. Denumirea „carbohidrați” reflectă faptul că hidrogenul și oxigenul sunt prezente în moleculele acestor substanțe în același raport ca și în molecula de apă. Pe lângă carbon, hidrogen și oxigen, derivații de carbohidrați pot conține și alte elemente, cum ar fi azotul.

Carbohidrații sunt una dintre principalele grupe de substanțe organice din celule. Sunt produșii primari ai fotosintezei și produsele inițiale ale biosintezei altor substanțe organice din plante (acizi organici, alcooli, aminoacizi etc.) și se găsesc și în celulele tuturor celorlalte organisme. Într-o celulă animală, conținutul de carbohidrați este de 1-2%, în celulele vegetale poate ajunge în unele cazuri la 85-90% din masa de substanță uscată.

Există trei grupe de carbohidrați:

· monozaharide sau zaharuri simple;

· oligozaharide - compuși formați din 2-10 molecule de zaharuri simple conectate în serie (de exemplu, dizaharide, trizaharide etc.).

· polizaharidele constau din mai mult de 10 molecule de zaharuri simple sau derivate ale acestora (amidon, glicogen, celuloza, chitina).

Monozaharide (zaharuri simple)

În funcție de lungimea scheletului de carbon (numărul de atomi de carbon), monozaharidele sunt împărțite în trioze (C 3), tetroză (C 4), pentoze (C 5), hexoze (C 6), heptoză (C7 ).

Moleculele de monozaharide sunt fie alcooli aldehidici (aldoze), fie cetoalcooli (cetoze). Proprietățile chimice ale acestor substanțe sunt determinate în primul rând de grupările aldehide sau cetonice care alcătuiesc moleculele lor.

Monozaharidele sunt foarte solubile în apă și au un gust dulce.

Când sunt dizolvate în apă, monozaharidele, începând cu pentoze, capătă o formă de inel.

Structurile ciclice ale pentozelor și hexozelor sunt forme comune: la un moment dat, doar o mică parte din molecule există în formă de „lanț deschis”. Oligo- și polizaharidele includ, de asemenea, forme ciclice de monozaharide.

Pe lângă zaharuri, în care toți atomii de carbon sunt legați de atomi de oxigen, există zaharuri parțial reduse, dintre care cel mai important este deoxiriboza.

Oligozaharide

Când sunt hidrolizate, oligozaharidele formează mai multe molecule de zaharuri simple. În oligozaharide, moleculele de zaharuri simple sunt legate prin așa-numitele legături glicozidice, conectând atomul de carbon al unei molecule prin oxigen de atomul de carbon al altei molecule.

Cele mai importante oligozaharide includ maltoza (zahărul de malț), lactoza ( zahăr din lapte) și zaharoză (zahăr din trestie sau sfeclă). Aceste zaharuri sunt numite și dizaharide. După proprietățile lor, dizaharidele sunt blocuri pentru monozaharide. Se dizolvă bine în apă și au un gust dulce.

Polizaharide

Acestea sunt biomolecule polimerice cu greutate moleculară mare (până la 10.000.000 Da) constând din un numar mare monomeri - zaharuri simple și derivații acestora.

Polizaharidele pot consta din monozaharide de unul sau tipuri diferite. În primul caz se numesc homopolizaharide (amidon, celuloză, chitină etc.), în al doilea - heteropolizaharide (heparină). Toate polizaharidele sunt insolubile în apă și nu au gust dulce. Unele dintre ele sunt capabile de umflare și mucus.

Cele mai importante polizaharide sunt următoarele.

Celuloză- o polizaharidă liniară formată din mai multe lanțuri paralele drepte legate prin legături de hidrogen. Fiecare lanț este format din reziduuri de β-D-glucoză. Această structură împiedică pătrunderea apei și este foarte elastică, ceea ce asigură stabilitatea membranelor celulare vegetale, care conțin 26-40% celuloză.

Celuloza servește drept hrană pentru multe animale, bacterii și ciuperci. Cu toate acestea, majoritatea animalelor, inclusiv oamenii, nu pot digera celuloza deoarece conțin tract gastrointestinal Nu există enzimă celulază, care descompune celuloza în glucoză. Totodata, fibrele celulozice joaca un rol important in alimentatie, deoarece dau consistenta voluminoasa si grosiera alimentelor si stimuleaza motilitatea intestinala.

Amidon și glicogen. Aceste polizaharide sunt principalele forme de depozitare a glucozei în plante (amidon), animale, oameni și ciuperci (glicogen). Când sunt hidrolizate, glucoza se formează în organisme, care este necesară proceselor vitale.

Chitinăformat din molecule de β-glucoză, în care gruparea alcool de la al doilea atom de carbon este înlocuită cu o grupare care conține azot NHCOCH 3. Lanțurile sale lungi paralele, ca și lanțurile de celuloză, sunt colectate în mănunchiuri. Chitina - principal element structural tegumentele artropodelor și pereții celulari ai ciupercilor.

Scurtă descriere a rolului ecologic și biologic al carbohidraților

Rezumând materialul discutat mai sus referitor la caracteristicile carbohidraților, putem trage următoarele concluzii despre rolul lor ecologic și biologic.

1. Ele îndeplinesc o funcție de construcție, atât în ​​celule, cât și în organism în ansamblu, datorită faptului că fac parte din structurile care formează celule și țesuturi (acest lucru este tipic pentru plante și ciuperci), de exemplu, membranele celulare , diverse membrane etc. etc., în plus, carbohidrații participă la formarea substanțelor necesare biologic care formează o serie de structuri, de exemplu, la formarea acizilor nucleici care formează baza cromozomilor; carbohidrații fac parte din proteine ​​complexe - glicoproteine, care au o anumită semnificație în formarea structurilor celulare și a substanței intercelulare.

2. Funcția cea mai importantă a glucidelor este funcția trofică, care constă în faptul că multe dintre ele sunt produse alimentare ale organismelor heterotrofe (glucoză, fructoză, amidon, zaharoză, maltoză, lactoză etc.). Aceste substanțe, în combinație cu alți compuși, formează Produse alimentare, folosite de oameni (diverse cereale; fructele și semințele de plante individuale, care includ carbohidrați în compoziția lor, sunt hrană pentru păsări, iar monozaharidele, intrând într-un ciclu de diverse transformări, contribuie la formarea propriilor glucide, caracteristice pentru a unui organism dat, precum și alți compuși organo-biochimici (grăsimi, aminoacizi (dar nu și proteinele acestora), acizi nucleici etc.).

3. Glucidele se caracterizează și printr-o funcție energetică, care constă în faptul că monozaharidele (în special glucoza) sunt ușor oxidate în organisme (produsul final al oxidării este CO 2si n 2O), în acest caz se eliberează o cantitate mare de energie, însoțită de sinteza ATP.

4. Au și o funcție protectoare, constând în faptul că structurile (și anumite organele din celulă) iau naștere din carbohidrați care protejează fie celula, fie organismul în ansamblu de diverse daune, inclusiv mecanice (de exemplu, acoperiri chitinoase ale insectelor, care formează exoscheletul, pereții celulari ai plantelor și multe ciuperci, inclusiv celuloza etc.).

5. Un rol important îl au funcțiile mecanice și de formare ale carbohidraților, care reprezintă capacitatea structurilor formate fie din carbohidrați, fie în combinație cu alți compuși, de a conferi corpului o anumită formă și de a le face mecanic puternice; Astfel, membranele celulare ale tesuturilor mecanice si ale vaselor de xilem creeaza cadrul (scheletul intern) al plantelor lemnoase, arbustive si erbacee, chitina formeaza scheletul extern al insectelor etc.

Scurte caracteristici ale metabolismului carbohidraților într-un organism heterotrof (folosind exemplul corpului uman)

Un rol important în înțelegerea proceselor metabolice îl joacă cunoașterea transformărilor la care sunt supuși carbohidrații în organismele heterotrofe. În corpul uman, acest proces este caracterizat de următoarea descriere schematică.

Carbohidrații din alimente intră în organism prin cavitatea bucală. Monozaharide în sistem digestiv practic nu suferă transformări, dizaharidele sunt hidrolizate în monozaharide, iar polizaharidele suferă transformări destul de semnificative (acest lucru se aplică acelor polizaharide care sunt folosite de organism ca hrană și carbohidraților care nu sunt nutrienți, de exemplu, celuloza, unele pectine, sunt îndepărtate din organism cu fecale).

ÎN cavitatea bucală mâncarea este zdrobită și omogenizată (devine mai uniformă decât înainte de a intra în ea). Alimentele sunt afectate de saliva secretată de glandele salivare. Conține enzima ptialină și are reacție alcalină mediu, datorită căruia începe hidroliza primară a polizaharidelor, ducând la formarea oligozaharidelor (glucide cu o valoare n mică).

O parte din amidon poate fi chiar transformat în dizaharide, ceea ce poate fi observat când se mestecă pâine pentru o lungă perioadă de timp (pâinea neagră acrișoară devine dulce).

Alimentele mestecate, procesate din abundență cu saliva și zdrobite de dinți, intră în stomac prin esofag sub formă de bolus alimentar, unde sunt expuse unui suc gastric acid ce conține enzime care acționează asupra proteinelor și acizilor nucleici. Aproape nimic nu se întâmplă cu carbohidrații din stomac.

Apoi, carnea de mâncare intră în prima secțiune a intestinului (intestinul subțire), începând duoden. Primește sucul pancreatic (secreția pancreatică), care conține un complex de enzime care favorizează digestia carbohidraților. Carbohidrații sunt transformați în monozaharide, care sunt solubile în apă și capabile de absorbție. Carbohidrații din dietă sunt în cele din urmă digerați intestinul subtire, iar în partea în care sunt conținute vilozități, acestea sunt absorbite în sânge și intră în sistemul circulator.

Odată cu fluxul sanguin, monozaharidele sunt transportate în diferite țesuturi și celule ale corpului, dar mai întâi tot sângele trece prin ficat (acolo este curățat de produse nocive schimb valutar). În sânge, monozaharidele sunt prezente în principal sub formă de alfa-glucoză (dar pot fi prezenți și alți izomeri de hexoză, cum ar fi fructoza).

Dacă glicemia este mai mică decât în ​​mod normal, atunci o parte din glicogenul conținut în ficat este hidrolizată în glucoză. Conținut excesiv carbohidrații caracterizează o boală gravă a omului - diabetul.

Din sânge, monozaharidele intră în celule, unde majoritatea sunt cheltuite pentru oxidare (în mitocondrii), timp în care este sintetizat ATP, care conține energie într-o formă „convenabilă” pentru organism. ATP este cheltuit diverse procese care necesită energie (sinteza substanțelor necesare organismului, implementarea proceselor fiziologice și de altă natură).

O parte din carbohidrații din alimente sunt utilizate pentru sinteza carbohidraților unui anumit organism, necesari pentru formarea structurilor celulare sau compuși necesari pentru formarea substanțelor din alte clase de compuși (deci grăsimile, acizii nucleici etc.) obținut din carbohidrați). Capacitatea carbohidraților de a se transforma în grăsimi este una dintre cauzele obezității, o boală care implică un complex de alte boli.

În consecință, consumul de cantități în exces de carbohidrați este dăunător pentru organismul uman, de care trebuie luat în considerare atunci când se organizează o dietă echilibrată.

În organismele vegetale care sunt autotrofe, metabolismul carbohidraților este oarecum diferit. Carbohidrații (monozaharide) sunt sintetizați de organismul însuși din dioxid de carbonși apă folosind energia solară. Di-, oligo- și polizaharidele sunt sintetizate din monozaharide. Unele monozaharide sunt incluse în sinteza acizilor nucleici. O anumită cantitate de monozaharide (glucoză) este utilizată de organismele vegetale în procesele de respirație pentru oxidare, în timpul cărora (ca și în organismele heterotrofe) este sintetizat ATP.

Glicolipidele și glicoproteinele ca componente structurale și funcționale ale celulelor carbohidraților

Glicoproteinele sunt proteine ​​care conțin lanțuri de oligozaharide (glican) atașate covalent la o schemă polipeptidică. Glicozaminoglicanii sunt polizaharide construite din componente dizaharide repetate care conțin de obicei aminozaharuri (glucozamină sau galactozamină sub formă sulfonată sau nesulfonată) și acid uronic (glucuronic sau iduronic). Anterior, glicozaminoglicanii erau numiți mucopolizaharide. Ele sunt de obicei legate covalent de proteină; un complex de unul sau mai mulți glicozaminoglicani cu o proteină se numește proteoglican. Glicoconjugații și carbohidrații complecși sunt termeni echivalenti pentru moleculele care conțin lanțuri de carbohidrați (unul sau mai multe) legate covalent la o proteină sau o lipidă. Această clasă de compuși include glicoproteine, proteoglicani și glicolipide.

Semnificație biomedicală

Aproape toate proteinele plasmatice umane, cu excepția albuminei, sunt glicoproteine. Multe proteine ​​membranare celulare conțin cantități semnificative carbohidrați. Substanțele grupelor de sânge în unele cazuri se dovedesc a fi glicoproteine, uneori glicosfingolipidele joacă acest rol. Unii hormoni (de ex. gonadotropină corionică umană) sunt de natură glicoproteică. Recent, cancerul a fost caracterizat din ce în ce mai mult ca rezultat al reglării anormale a genelor. problema principala boli oncologice, metastaza, este un fenomen în care celulele canceroase părăsesc locul de origine (de exemplu, sânul), sunt transportate prin fluxul sanguin în părți îndepărtate ale corpului (de exemplu, creierul) și cresc la nesfârșit odată cu consecințe catastrofale pentru pacient. Mulți oncologi cred că metastaza se datorează, cel puțin parțial, modificărilor structurii glicoconjugatelor de la suprafață. celule canceroase. O serie de boli (mucopolizaharidoza) se bazează pe activitatea insuficientă a diferitelor enzime lizozomale care distrug glicozaminoglicanii individuali; ca urmare, unul sau mai multe dintre ele se acumulează în țesuturi, provocând diverse semne și simptome patologice. Un exemplu de astfel de afecțiuni este sindromul Hurler.

Distribuție și funcții

Glicoproteinele se găsesc în majoritatea organismelor, de la bacterii la oameni. Mulți virusuri de origine animală conțin și glicoproteine, iar unele dintre acești virusuri au fost studiate pe larg, în parte pentru că sunt convenabile pentru cercetare.

Glicoproteinele sunt un grup mare de proteine ​​cu funcții diverse, conținutul lor de carbohidrați variază de la 1 la 85% sau mai mult (în unități de masă). Rolul lanțurilor de oligozaharide în funcția glicoproteinelor nu a fost încă determinat cu precizie, în ciuda studiului intens al acestei probleme.

Glicolipidele sunt lipide complexe formate prin combinarea lipidelor cu carbohidrații. Moleculele de glicolipide au „capete” polari (carbohidrați) și „cozi” nepolare (reziduuri). acizi grași). Datorită acestui fapt, glicolipidele (împreună cu fosfolipidele) fac parte din membranele celulare.

Glicolipidele sunt prezente pe scară largă în țesuturi, în special în țesutul nervos, în special în țesutul cerebral. Ele sunt situate în principal pe suprafata exterioara membrana plasmatică, unde componentele lor carbohidrați sunt incluse printre alți carbohidrați de suprafață celulară.

Glicosfingolipidele, care sunt componente ale stratului exterior al membranei plasmatice, pot participa la interacțiuni și contacte intercelulare. Unele dintre ele sunt antigene, de exemplu antigenul Forssmann și substanțe care determină grupele sanguine ale sistemului ABO. Lanțuri de oligozaharide similare au fost găsite în alte glicoproteine ​​ale membranei plasmatice. O serie de gangliozide funcționează ca receptori pentru toxinele bacteriene (de exemplu, toxina holeră, care declanșează activarea adenilat-ciclazei).

Glicolipidele, spre deosebire de fosfolipide, nu conțin reziduuri acid fosforic. În moleculele lor, reziduurile de galactoză sau sulfoglucoză sunt atașate de diacilglicerol printr-o legătură glicozidică

Tulburări ereditare ale metabolismului monozaharidelor și dizaharidelor

Galactozemia este o patologie metabolică ereditară cauzată de activitatea insuficientă a enzimelor implicate în metabolismul galactozei. Incapacitatea organismului de a utiliza galactoza duce la leziuni severe ale sistemului digestiv, vizual și sistem nervos copiii din vârstă fragedă. În pediatrie și genetică, galactozemia este o boală genetică rară care apare cu o frecvență de un caz la 10.000 - 50.000 de nou-născuți. Tabloul clinic al galactozemiei a fost descris pentru prima dată în 1908 la un copil care suferea de epuizare severă, hepato- și splenomegalie, galactozurie; boala a dispărut imediat după întreruperea tratamentului alimentația cu lapte. Mai târziu, în 1956, omul de știință Hermann Kelker a stabilit că baza bolii a fost o încălcare a metabolismului galactozei. Cauzele bolii Galactosemia este patologie congenitală, moștenit în mod autosomal recesiv, adică boala se manifestă numai dacă copilul moștenește două copii ale genei defectuoase de la fiecare părinte. Indivizii heterozigoți pentru gena mutantă sunt purtători ai bolii, dar se pot dezvolta și ei semne individuale galactozemie în grad ușor. Conversia galactozei în glucoză (calea metabolică Leloir) are loc cu participarea a 3 enzime: galactoză-1-fosfat uridil transferaza (GALT), galactokinaza (GALK) și uridin difosfat-galactoză-4-epimeraza (GALE). În funcție de deficiența acestor enzime, există 1 ( varianta clasica), 2 și 3 tipuri de galactozemie.Identificarea a trei tipuri de galactozemie nu coincide cu ordinea de acțiune a enzimelor din calea metabolică Leloir. Galactoza intră în organism cu alimente și se formează și în intestine în timpul hidrolizei lactozei dizaharide. Calea metabolică a galactozei începe cu conversia acesteia de către enzima GALK în galactoză-1-fosfat. Apoi, cu participarea enzimei GALT, galactoza-1-fosfatul este transformat în UDP-galactoză (uridil difosfogalactoză). După aceasta, cu ajutorul GALE, metabolitul este transformat în UDP - glucoză (uridil difosfoglucoză).Dacă una dintre aceste enzime (GALK, GALT sau GALE) este deficitară, concentrația de galactoză din sânge crește semnificativ, metaboliții intermediari ai galactoza se acumulează în organism, ceea ce provoacă daune toxice diverse organe: Sistemul nervos central, ficat, rinichi, splină, intestine, ochi, etc. Încălcarea metabolismului galactozei este esența galactozemiei. Cel mai adesea în practica clinica apare galactozemia clasică (tip 1), cauzată de un defect al enzimei GALT și o încălcare a activității acesteia. Gena care codifică sinteza galactoz-1-fosfat uridil transferazei este localizată în regiunea circumcentromerică a cromozomului 2. După gravitate curs clinic distinge între grele, medii și grad ușor galactozemie. Primele semne clinice ale galactozemiei severe se dezvoltă foarte devreme, în primele zile de viață ale unui copil. La scurt timp după hrănirea nou-născutului lapte matern sau formula de lapte provoacă vărsături și tulburări de scaun (diaree apoasă), iar intoxicația crește. Bebelușul devine letargic și refuză sânul sau biberonul; malnutriția și cașexia lui progresează rapid. Copilul poate fi deranjat de flatulență, colici intestinale și descărcare excesivă de gaze.În timpul examinării unui copil cu galactozemie de către un neonatolog, se dezvăluie stingerea reflexelor în perioada nou-născutului. Cu galactozemie, icterul persistent apare precoce grade diferite severitate și hepatomegalie, insuficiența hepatică progresează. Până la 2-3 luni de viață apar splenomegalie, ciroză hepatică și ascita. Tulburările în procesele de coagulare a sângelui duc la apariția hemoragiilor pe piele și mucoase. Copiii încep să rămână în urmă în dezvoltarea psihomotorie devreme, dar gradul de afectare intelectuală cu galactozemie nu atinge aceeași severitate ca și în cazul fenilcetonuriei. Până la 1-2 luni, copiii cu galactozemie dezvoltă cataractă bilaterală. Leziunile renale în galactozemie sunt însoțite de glucozurie, proteinurie și hiperaminoacidurie. În faza terminală a galactozemiei, copilul moare de epuizare profundă, gravă insuficienta hepaticași straturi de infecții secundare. Cu galactozemie de severitate moderată, se observă, de asemenea, vărsături, icter, anemie, întârziere în dezvoltarea psihomotorie, hepatomegalie, cataractă și malnutriție. Galactozemia ușoară se caracterizează prin refuzul de a alăpta, vărsături după consumul de lapte, întârzierea dezvoltării vorbirii și întârzierea greutății și înălțimii copilului. Cu toate acestea, chiar și cu curgere uşoară galactozemia, produsele metabolice ale galactozei au un efect toxic asupra ficatului, ducând la boli cronice ale acestuia.

Fructozemie

Fructozemia este ereditară boala genetica, constând în intoleranță la fructoză ( zahăr din fructe, găsit în toate fructele, fructele de pădure și unele legume, precum și în miere). Cu fructozemie în corpul uman există puține sau practic deloc enzime (enzime, substanțe organice de natură proteică care accelerează reacții chimice, care apar în organism), participând la descompunerea și absorbția fructozei. Boala este de obicei detectată în primele săptămâni și luni de viață ale copilului sau din momentul în care copilul începe să primească sucuri și alimente care conțin fructoză: ceai dulce, sucuri de fructe, piureuri de legume și fructe. Fructozemia se transmite după un mod autosomal recesiv de moștenire (boala apare dacă ambii părinți au boala). Băieții și fetele se îmbolnăvesc la fel de des.

Cauzele bolii

Ficatul nu are suficientă enzimă specială (fructoza-1-fosfat aldolaza) care transformă fructoza. Ca urmare, produsele metabolice (fructoza-1-fosfat) se acumulează în organism (ficat, rinichi, mucoase intestinale) și au un efect dăunător. S-a stabilit că fructoza-1-fosfatul nu se depune niciodată în celulele creierului și în cristalinul ochiului. Simptomele bolii apar după consumul de fructe, legume sau fructe de pădure sub orice formă (sucuri, nectare, piureuri, proaspete, congelate sau uscate), precum și miere. Severitatea manifestării depinde de cantitatea de alimente consumată.

Letargie, paloare piele. Transpirație crescută. Somnolenţă. Vărsături. Diaree (frecvent volumetrică (porțiuni mari) scaun liber). Aversiune pentru alimente dulci. Hipotrofia (deficiența (insuficiența) greutății corporale) se dezvoltă treptat. Dimensiunea ficatului crescută. Ascita (acumulare de lichid în cavitate abdominală). Icter (îngălbenirea pielii) - se dezvoltă uneori. Hipoglicemia acută (o afecțiune în care nivelul de glucoză (zahăr) din sânge scade semnificativ) se poate dezvolta odată cu consumul simultan de cantități mari de alimente care conțin fructoză. Caracterizat prin: Tremuratul membrelor; convulsii (contracţii involuntare paroxistice ale muşchilor şi extrem tensiunile lor); Pierderea conștienței până la comă (lipsa conștienței și reacție la orice stimul; starea prezintă un pericol pentru viața umană).

Concluzie

Importanța carbohidraților în alimentația umană este foarte mare. Ei servesc cea mai importantă sursă energie, asigurând până la 50-70% din aportul total de calorii.

Capacitatea carbohidraților de a fi o sursă foarte eficientă de energie stă la baza acțiunii lor de „economisire a proteinelor”. Deși carbohidrații nu sunt factori nutriționali esențiali și pot fi formați în organism din aminoacizi și glicerol, cantitatea minimă de carbohidrați rația zilnică nu trebuie să fie mai mică de 50-60 g.

O serie de boli sunt strâns asociate cu metabolismul carbohidraților afectat: diabet zaharat, galactozemie, tulburări ale sistemului de depozit de glicogen, intoleranță la lapte etc. Trebuie remarcat faptul că în organismul uman și animal carbohidrații sunt prezenți în cantități mai mici (nu mai mult de 2% din greutatea corporală uscată) decât proteinele și lipidele; în organismele vegetale, datorită celulozei, carbohidrații reprezintă până la 80% din masa uscată, prin urmare, în general, în biosferă există mai mulți carbohidrați decât toți ceilalți compuși organici combinați.Astfel: carbohidrații joacă un rol imens în viața organismele vii de pe planetă, oamenii de știință cred că aproximativ Când a apărut primul compus de carbohidrați, a apărut prima celulă vie.

Literatură

1. Biochimie: manual pentru universități / ed. E.S.Severina - ed. a V-a, - 2009. - 768 p.

2. T.T. Berezov, B.F. Korovkin „Chimie biologică”.

3. P.A. Verbolovich „Atelier de chimie organică, fizică, coloidală și biologică”.

4. Leninger A. Fundamentele biochimiei // M.: Mir, 1985

5. Endocrinologie clinică. Ghid / N. T. Starkova. - Ediția a 3-a, revizuită și extinsă. - Sankt Petersburg: Peter, 2002. - p. 209-213. - 576 p.

6. Bolile copilăriei (volumul 2) - Shabalov N.P. - manual, Peter, 2011

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a studia un subiect?

Specialiștii noștri vă vor consilia sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe teme care vă interesează.
Trimiteți cererea dvs indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.

Acest lucru, însă, nu epuizează rolul carbohidraților. Ele sunt parte integrantă a moleculelor unor aminoacizi, participă la construcția enzimelor, formarea acizilor nucleici, sunt precursori pentru formarea grăsimilor, imunoglobulinelor, care joacă un rol important în sistemul imunitar și glicoproteinelor - complexe. de carbohidrați și proteine, care sunt cele mai importante componente membranele celulare. Acizii hialuronici si alte mucopolizaharide formeaza un strat protector intre toate celulele care alcatuiesc organismul.

Interesul pentru carbohidrați a fost limitat de complexitatea extremă a structurii acestora. Spre deosebire de monomerii acizilor nucleici (nucleotide) și proteinelor (aminoacizi), care se pot lega împreună într-un singur mod specific, unitățile de monozaharide din oligozaharide și polizaharide se pot lega împreună în mai multe moduri în multe poziții diferite.

Din a doua jumătate a secolului XX. Există o dezvoltare rapidă a chimiei și biochimiei carbohidraților, datorită importanței lor biologice.

Carbohidrații, împreună cu proteinele și lipidele, sunt cei mai importanți compuși chimici care fac parte din organismele vii. La oameni și animale, carbohidrații îndeplinesc funcții importante: energetic (principalul tip de combustibil celular), structural ( componentă necesară majoritatea structurilor intracelulare) și protectoare (participarea componentelor glucide ale imunoglobulinelor la menținerea imunității).

Carbohidrații (riboză, dezoxiriboză) sunt utilizați pentru sinteza acizilor nucleici; sunt componente integrante ale coenzimelor nucleotidice, care joacă un rol extrem de important în metabolismul ființelor vii. Recent, biopolimerii mixti care contin carbohidrati au atras atentia din ce in ce mai mult: glicopeptide si glicoproteine, glicolipide si lipopolizaharide, glicolipoproteine ​​etc. Aceste substanțe îndeplinesc funcții complexe și importante în organism.

Deci, voi evidenția b Semnificația iologică a carbohidraților:

· Carbohidrații îndeplinesc o funcție plastică, adică participă la construcția oaselor, a celulelor și a enzimelor. Ele reprezintă 2-3% din greutate.

· Carbohidrații sunt principala sursă de energie. Când 1 gram de carbohidrați este oxidat, se eliberează 4,1 kcal de energie și 0,4 g de apă.

· Sângele conține 100-110 mg glucoză. Depinde de concentrația de glucoză presiune osmotica sânge.

· Pentozele (riboza si deoxiriboza) sunt implicate in constructia ATP.

Carbohidrații efectuează rol protectorîn plante.

2. Tipuri de carbohidrați

Există două grupe principale de carbohidrați: simpli și complecși. Carbohidrații simpli includ glucoza, fructoza, galactoza, zaharoza, lactoza și maltoza. Cele complexe includ amidon, glicogen, fibre și pectină.

Carbohidrații sunt împărțiți în monozaharide (simple), oligozaharide și polizaharide (complex).

1. Monozaharide

· glucoză

fructoză

galactoza

· manoză

2. Oligozaharide

· dizaharide

zaharoză (zahăr obișnuit, zahăr din trestie sau sfeclă)

maltoză

izomaltoză

lactoză

lactuloza

3.Polizaharide

· dextran

· glicogen

· amidon

· celuloză

galactomanani

Monozaharide(carbohidrații simpli) sunt cei mai simpli reprezentanți ai carbohidraților și la hidroliză nu se descompun în compuși mai simpli. Carbohidrații simpli se dizolvă ușor în apă și se absorb rapid. Au un gust dulce pronunțat și sunt clasificate ca zaharuri.

În funcție de numărul de atomi de carbon din molecule, monozaharidele sunt împărțite în trioze, tetroze, pentoze și hexoze. Cele mai importante pentru om sunt hexozele (glucoza, fructoza, galactoza etc.) si pentozele (riboza, dezoxiriboza etc.).

Când două molecule de monozaharide se combină, se formează dizaharide.

Cea mai importantă dintre toate monozaharidele este glucoza, deoarece este unitatea structurală (bloc de construcție) pentru construcția majorității di- și polizaharidelor alimentare. Transportul glucozei în celule este reglat în multe țesuturi de hormonul pancreatic insulină.

La om, excesul de glucoză este transformat în principal în glicogen, singurul carbohidrat de rezervă din țesuturile animale. În corpul uman, conținutul total de glicogen este de aproximativ 500 g - acesta este aportul zilnic de carbohidrați utilizat în cazurile de deficiență severă în dietă. Deficiența de glicogen pe termen lung în ficat duce la disfuncția hepatocitelor și la infiltrarea grăsimilor.

Oligozaharide- compuși mai complecși, formați din mai multe (de la 2 la 10) resturi de monozaharide. Ele sunt împărțite în dizaharide, trizaharide etc. Cele mai importante dizaharide pentru om sunt zaharoza, maltoza și lactoza. Oligozaharidele, care includ rafinoza, stahioza și verbascoza, se găsesc în principal în leguminoase și în produsele lor prelucrate, cum ar fi făina de soia, precum și în cantități mici în multe legume. Fructo-oligozaharidele se găsesc în cereale (grâu, secară), legume (ceapă, usturoi, anghinare, sparanghel, rubarbă, cicoare), precum și banane și miere.

Grupul de oligozaharide include și malto-dextrinele, care sunt principalele componente ale siropurilor și melasei produse industrial din materii prime polizaharide. Unul dintre reprezentanții oligozaharidelor este lactuloza, care se formează din lactoză în timpul tratamentului termic al laptelui, de exemplu, în timpul producției de lapte copt și sterilizat.

Oligozaharidele practic nu sunt descompuse în intestinul subțire uman din cauza lipsei de enzime adecvate. Din acest motiv, au proprietățile fibrelor alimentare. Unele oligozaharide joacă un rol semnificativ în funcționarea microflorei normale a intestinului gros, ceea ce le permite să fie clasificate drept prebiotice - substanțe care sunt parțial fermentate de anumite microorganisme intestinale și asigură menținerea microbiocenozei intestinale normale.

Polizaharide- compuși polimerici cu greutate moleculară mare formați dintr-un număr mare de monomeri, care sunt reziduuri de monozaharide. Polizaharidele sunt împărțite în digerabile și nedigerabile în tractul gastrointestinal uman. Primul subgrup include amidonul și glicogenul, al doilea include diverși compuși, dintre care cei mai importanți pentru om sunt celuloza (fibre), hemicceluloza și substanțele pectinice.

Oligo- și polizaharidele sunt combinate sub termenul „carbohidrați complecși”. Mono- și dizaharidele au un gust dulce, motiv pentru care sunt numite și „zaharuri”. Polizaharidele nu au un gust dulce. Dulceața zaharozei variază. Dacă dulceața unei soluții de zaharoză este luată ca 100%, atunci dulceața soluțiilor echimolare ale altor zaharuri va fi: fructoză - 173%, glucoză - 81%, maltoză și galactoză - 32% și lactoză - 16%.

Principala polizaharidă digerabilă este amidonul - baza alimentară a cerealelor, leguminoaselor și cartofilor. Reprezintă până la 80% din carbohidrații consumați în alimente. Este un polimer complex format din două fracții: amiloză - un polimer liniar și amilopectină - un polimer ramificat. Raportul dintre aceste două fracții în diferite materii prime de amidon este cel care determină diferitele sale caracteristici fizico-chimice și tehnologice, în special solubilitatea în apă la temperaturi diferite. Sursa de amidon este produsele vegetale, în principal cerealele: cereale, făină, pâine și cartofi.

Pentru a facilita absorbția amidonului de către organism, un produs care îl conține trebuie tratat termic. În acest caz, o pastă de amidon se formează într-o formă explicită, de exemplu jeleu, sau latent în compoziția unei compoziții alimentare: terci, pâine, paste, mâncăruri de leguminoase. Polizaharidele de amidon care intră în organism cu alimentele sunt supuse secvenţial, pornind de la cavitatea bucală, fermentaţie până la maltodextrine, maltoză şi glucoză, urmată de o absorbţie aproape completă.

A doua polizaharidă digerabilă este glicogen. Valoarea sa nutritivă este scăzută - nu mai mult de 10-15 g de glicogen provine din alimentație în compoziția ficatului, a cărnii și a peștelui. Când carnea se maturizează, glicogenul este transformat în acid lactic.

Unii carbohidrați complecși (fibre, celuloză etc.) nu sunt deloc digerați în corpul uman. Cu toate acestea, aceasta este o componentă necesară a nutriției: stimulează motilitatea intestinală, formează fecale, ajutând astfel la eliminarea toxinelor și la curățarea organismului. În plus, deși fibrele nu sunt digerate de oameni, ele servesc ca sursă de nutriție pentru microflora intestinală benefică.

Concluzie

Importanța carbohidraților în alimentația umană este foarte mare. Acestea servesc drept cea mai importantă sursă de energie, furnizând până la 50-70% din totalul aportului de calorii.

Capacitatea carbohidraților de a fi o sursă foarte eficientă de energie stă la baza acțiunii lor de „economisire a proteinelor”. Deși carbohidrații nu se numără printre factorii nutriționali esențiali și pot fi formați în organism din aminoacizi și glicerol, cantitatea minimă de carbohidrați din dieta zilnică nu trebuie să fie mai mică de 50-60 g.

O serie de boli sunt strâns asociate cu metabolismul carbohidraților afectat: diabet zaharat, galactozemie, tulburări ale sistemului de depozit de glicogen, intoleranță la lapte etc. Trebuie remarcat faptul că în organismul uman și animal carbohidrații sunt prezenți în cantități mai mici (nu mai mult de 2% din greutatea corporală uscată) decât proteinele și lipidele; în organismele vegetale, datorită celulozei, carbohidrații reprezintă până la 80% din masa uscată, prin urmare, în general, există mai mulți carbohidrați în biosferă decât toți ceilalți compuși organici combinați.

Bibliografie

1. Manual de Dietetică / ed. A.A. Pokrovsky, M.A. Samsonova. - M.: Medicină, 1981

2. Informații populare despre nutriție. Ed. A.I. Stolmakova, I.O. Martynyuk, Kiev, „Sănătate”, 1990

3. Korolev A.A. Igiena alimentelor - ed. a II-a. Reluat si suplimentare - M.: „Academie”, 2007

4. Aureden L. Cum să devii frumoasă. - M.: Topikal, 1995

5. http://hudeemtut.ru

6. Leninger A. Fundamentele biochimiei // M.: Mir, 1985.

), nu se limitează la îndeplinirea unei singure funcții în corpul uman. Pe lângă furnizarea de energie rolul funcțional principal al carbohidraților, sunt de asemenea necesare pentru funcționarea normală a inimii, ficatului, mușchilor și sistemului nervos central. Sunt o componentă importantă în reglarea metabolismului proteinelor și grăsimilor.

Principalele funcții biologice ale carbohidraților, de ce sunt necesare în organism

1. Funcția energetică.
   Funcția principală a carbohidraților în corpul uman. Ele sunt principala sursă de energie pentru toate tipurile de muncă care au loc în celule. Când carbohidrații sunt descompuse, energia eliberată este disipată sub formă de căldură sau stocată în molecule de ATP. Carbohidrații asigură aproximativ 50 - 60% din consumul zilnic de energie al organismului și toată cheltuiala energetică a creierului (creierul absoarbe aproximativ 70% din glucoza eliberată de ficat). Când 1 g de carbohidrați este oxidat, se eliberează 17,6 kJ de energie. Organismul folosește glucoza liberă sau carbohidrații stocați sub formă de glicogen ca sursă principală de energie.
2. Funcția de plastic (construcție).
   Carbohidrații (riboză, dezoxiriboză) sunt utilizați pentru a construi ADP, ATP și alte nucleotide, precum și acizi nucleici. Ele fac parte din unele enzime. Carbohidrații individuali sunt componente structurale membranele celulare. Produsele transformării glucozei (acid glucuronic, glucozamină etc.) fac parte din polizaharide și proteine ​​complexe ale cartilajului și altor țesuturi.
3. Funcția de stocare.
   Carbohidrații sunt stocați (acumulați) în mușchii scheletici (până la 2%), ficat și alte țesuturi sub formă de glicogen. La alimentatie buna până la 10% din glicogen se poate acumula în ficat, iar în condiții nefavorabile conținutul acestuia poate scădea la 0,2% din masa ficatului.
4. Funcție de protecție.
   Carbohidrații complecși fac parte din sistemul imunitar; mucopolizaharidele se găsesc în substanțele mucoase care acoperă suprafața vaselor nasului, bronhiilor, tractului digestiv și tractului genito-urinar și protejează împotriva pătrunderii bacteriilor și virușilor, precum și împotriva deteriorării mecanice.
5. Funcția de reglementare.
   Ele fac parte din receptorii glicoproteici de membrană. Carbohidrații sunt implicați în reglarea presiunii osmotice în organism. Astfel, sângele conține 100-110 mg/% glucoză, iar presiunea osmotică a sângelui depinde de concentrația de glucoză. Fibrele din alimente nu sunt descompuse (digerate) în intestine, dar activează motilitatea intestinală și enzimele folosite în tractul digestiv, îmbunătățind digestia și absorbția nutrienților.

Grupe de carbohidrați

• Carbohidrați simpli (rapidi).
  Există două tipuri de zaharuri: monozaharide și dizaharide. Monozaharidele conțin unul grupa de zahăr, cum ar fi glucoza, fructoza sau galactoza. Dizaharidele sunt formate din reziduurile a două monozaharide și sunt reprezentate, în special, de zaharoză (zahăr comun de masă) și lactoză. Acestea cresc rapid glicemia și au un indice glicemic ridicat.
• Carbohidrați complecși (lenti).
  Polizaharidele sunt carbohidrați care conțin trei sau mai multe molecule carbohidrați simpli. Acest tip de carbohidrați include, în special, dextrine, amidonuri, glicogeni și celuloze. Sursele de polizaharide sunt cerealele, leguminoasele, cartofii și alte legume. Creșteți treptat conținutul de glucoză și aveți un indice glicemic scăzut.
• Indigerabil (fibros)
  Fibrele (fibrele alimentare) nu furnizează organismului energie, dar joacă un rol uriaș în viața sa. Conținut în principal în produse vegetale cu scăzut sau foarte conținut scăzut Sahara. Trebuie remarcat faptul că fibrele încetinesc absorbția carbohidraților, proteinelor și grăsimilor (pot fi utile pentru pierderea în greutate). Este o sursă de energie pentru bacterii benefice intestine (microbiom)

Tipuri de carbohidrați

Monozaharide

• Glucoză
  Monozaharidul, o substanță cristalină incoloră, cu gust dulce, se găsește în aproape fiecare lanț de carbohidrați.
• Fructoză
  Zahărul din fructe liber este prezent în aproape toate fructele și fructele dulci; este cel mai dulce dintre zaharuri.
• Galactoză
  Nu a fost găsit în liber de la; Atunci când este combinat cu glucoză, formează lactoză, zahăr din lapte.

dizaharide

• Zaharoza
  O dizaharidă constând dintr-o combinație de fructoză și glucoză are o solubilitate ridicată. Odată ajuns în intestine, se descompune în aceste componente, care sunt apoi absorbite în sânge.
• Lactoză
  Zahărul din lapte, un carbohidrat din grupa dizaharidelor, se găsește în lapte și produse lactate.
• Maltoză
  Zahărul de malț este ușor absorbit de corpul uman. Formată prin combinarea a două molecule de glucoză. Maltoza apare ca urmare a descompunerii amidonului în timpul digestiei.

Polizaharide

• Amidon
  Pulbere albă, insolubilă în apă rece. Amidonul este cel mai comun carbohidrat din dieta umană și se găsește în multe alimente de bază.
• Celuloză
  Carbohidrați complecși, care sunt structuri dure ale plantelor. Componentă planteaza mancare, care nu este digerat în corpul uman, dar joacă un rol uriaș în viața și digestia lui.
• Maltodextrină
  Pulbere albă sau de culoare crem cu gust dulceag, foarte solubilă în apă. Este un produs intermediar al descompunerii enzimatice a amidonului din plante, în urma căruia moleculele de amidon sunt împărțite în fragmente - dextrine.
• Glicogen
  Polizaharidă formată din reziduuri de glucoză; Principalul carbohidrat de rezervă nu se găsește nicăieri decât în ​​organism. Glicogenul formează o rezervă de energie care poate fi mobilizată rapid dacă este necesar pentru a compensa lipsa bruscă de glucoză din corpul uman.

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

Doctor în științe medicale E.I.Kononov

Clasificarea și rolul biologic al carbohidraților

Carbohidrații reprezintă o parte nesemnificativă din greutatea totală uscată a țesuturilor corpului uman - nu mai mult de 2%, în timp ce proteinele, de exemplu, reprezintă până la 45% din greutatea uscată a corpului. Cu toate acestea, carbohidrații funcționează în organism întreaga linie funcții vitale, participând la organizarea structurală și metabolică a organelor și țesuturilor.

Din punct de vedere chimic, carbohidrații sunt aldehide poliatomice sau cetonici alcooli sau polimerii acestora, iar unitățile monomerice din polimeri sunt interconectate prin legături glicozidice.

1.1. Clasificarea carbohidraților.

Carbohidrații sunt împărțiți în trei grupe mari: monozaharide și derivații lor, oligozaharide și polizaharide.

1.1.1. Monozaharidele, la rândul lor, sunt împărțite, în primul rând, în funcție de natura grupării carbonil în aldoze și cetoze și, în al doilea rând, în funcție de numărul de atomi de carbon din moleculă în trioze, tetroze, pentoze etc. De obicei, monozaharidele au denumiri banale: glucoză, galactoză, riboză, xiloză etc. Aceeași grupă de compuși include diverși derivați ai monozaharidelor, dintre care cei mai importanți sunt esterii fosforici ai monozaharidelor [glucoză-6-fosfat, fructoză-1,6 - bifosfat, riboză-5-fosfat etc.], acizi uronici [galacturonic, glucuronic, iduronic etc.], aminozaharuri

[glucozamină, galactozamină etc.], derivați sulfatați ai acizilor uronici, derivați acetilați ai aminozaharurilor etc. Numărul total de monomeri și derivați ai acestora este de câteva zeci de compuși, ceea ce nu este inferior numărului de aminoacizi individuali prezenți în corp.

1.1.2. Oligozaharide, care sunt polimeri ale căror unități monomerice sunt monozaharide sau derivați ai acestora. Numărul de blocuri individuale de monomeri dintr-un polimer poate ajunge la unu și jumătate sau două / nu mai mult de / zeci. Toate unitățile monomerice dintr-un polimer sunt legate prin legături glicozidice. Oligozaharidele, la rândul lor, sunt împărțite în homooligozaharide, constând din unități monomerice identice [maltoză] și heterooligozaharide, care conțin diferite unități monomerice [lactoză]. În cea mai mare parte, oligozaharidele se găsesc în organism ca componente structurale ale unor molecule mai complexe - glicolipide sau glicoproteine. Maltoza poate fi găsită în formă liberă în corpul uman, maltoza fiind un produs intermediar al descompunerii glicogenului și lactoza, care este inclusă ca carbohidrat de rezervă în laptele femeilor care alăptează. Cea mai mare parte a oligozaharidelor din corpul uman sunt heterooligozaharide ale glicolipidelor și glicoproteinelor. Au o structură extrem de diversă, datorită atât varietatii de unități monomerice incluse în ele, cât și varietății de opțiuni pentru legăturile glicozidice dintre monomerii din oligomer.

1.1.3. Polizaharidele, care sunt polimeri formați din monozaharide sau derivați ai acestora, interconectați prin legături glicozidice, cu numărul de unități monomerice de la câteva zeci la câteva zeci de mii. Aceste polizaharide pot consta din unități monomerice identice, de ex. fie homopolizaharide, sau pot conține diverse unități monomerice – atunci avem de-a face cu heteropolizaharide. Singura homopolizaharidă din corpul uman este glicogenul, constând din reziduuri a-D- glucoza. Setul de heteropolizaharide este mai divers - corpul conține acid hialuronic, sulfat de condroitin, sulfat de keratan, sulfat de dermatan, sulfat de heparan și heparină. Fiecare dintre heteropolizaharidele enumerate constă dintr-un set individual de unități monomerice, deci principalele unități monomerice acid hialuronic sunt acidul glucuronic și N-acetilglucozamina, în timp ce heparina conține glucozamină sulfatată și acid iduronic sulfatat.

1.2. Funcțiile carbohidraților din diferite clase Funcțiile carbohidraților din organism sunt variate și, în mod natural, diferite pentru diferite clase de compuși. Monozaharidele și derivații lor îndeplinesc, în primul rând, o funcție energetică: descompunerea oxidativă a acestor compuși asigură organismului 55-60% din energia de care are nevoie4. În al doilea rând, produșii intermediari ai descompunerii monozaharidelor și derivaților acestora sunt utilizați în celule pentru sinteza.

alte substanțe necesare celulei, inclusiv compuși din alte clase; Astfel, de la produse intermediare ale metabolismului glucozei la

celulele pot sintetiza lipide și aminoacizi neesențiali, cu toate acestea, în ultimul caz este necesară o sursă suplimentară de aminoacizi

mov grupări amino azotate. În al treilea rând, monozaharidele și derivații lor funcționează funcţie structurală, fiind unități monomerice ale altora

alte molecule mai complexe, cum ar fi polizaharidele sau nucleotidele.

Functie principala heterooligozaharidele au o funcție structurală - sunt componente structurale ale glicoproteinelor și glicolipidelor. În această calitate, heterooligozaharidele sunt implicate în implementarea unui număr de funcții de către glicoproteine: reglatoare [hormoni hipofizari tirotropină și gonadotropine - glicoproteine], comunicative [receptori celulari - glicoproteine], protectoare [anticorpi - glicoproteine]. În plus, blocurile de heterooligozaharide, care fac parte din glicolipide și glicoproteine, participă la formarea membranelor celulare, formând, de exemplu, un element atât de important al structurii celulare precum glicocalixul.

Glicogenul, singurul homopolizaharid prezent în corpul animalului, îndeplinește o funcție de rezervă. Mai mult, nu este doar o rezervă de energie, ci și o rezervă de material plastic. Glicogenul este prezent în cantități variate în aproape toate celulele corpului uman. Rezervele de glicogen din ficat pot ajunge la până la 3-5% din greutatea umedă a acestui organ [uneori până la 10%], iar conținutul său în mușchi este de până la 1% masa totala tesaturi. Având în vedere masa acestor organe, cantitatea totală de glicogen din ficat poate fi de 150 - 200 g, iar rezervele de glicogen din mușchi pot fi de până la 600 g.

Heteropolizaharidele îndeplinesc o funcție structurală în organism, fac parte din glicaminoproteoglicani; acestea din urmă, împreună cu proteinele structurale precum colagenul sau elastina, formează substanța intercelulară a diferitelor organe și țesuturi. Agregatele glicozaminoproteoglicanilor, având o structură de rețea, acționează ca filtre moleculare care împiedică sau inhibă puternic mișcarea macromoleculelor în mediul intercelular. În plus, moleculele heteropolizaharide au în structura lor multe grupări polare și încărcate negativ, datorită cărora se pot lega un numar mare de apă și cationi, acționând ca un fel de depozit pentru aceste molecule.

Funcțiile unor carbohidrați găsiți în organism sunt foarte specifice. Astfel, heparina este un anticoagulant natural - previne coagularea sângelui în vasele de sânge, iar lactoza, așa cum am menționat deja, este un carbohidrat de rezervă în laptele uman.

2.Asimilarea carbohidraților exogeni

ÎN conditii normale Principala sursă de carbohidrați pentru oameni sunt carbohidrații din alimente. Necesar zilnicîn carbohidrați este de aproximativ 400 g și este foarte de dorit. astfel încât carbohidrații ușor digerabili [glucoză, zaharoză, lactoză etc.] să nu reprezinte mai mult de 25% din cantitatea lor totală din dietă. În procesul de asimilare a alimentelor, toți polimerii exogeni de natură carbohidrată sunt descompuși în monomeri, ceea ce privează acești polimeri de specificitatea speciei și numai monozaharidele și derivații lor intră în mediul intern al organismului din intestin; acești monomeri sunt utilizați ulterior după cum este necesar pentru sinteza oligo- sau polizaharidelor specifice omului.

Descompunerea amidonului sau a glicogenului din alimente începe deja în cavitatea bucală datorită acțiunii amilazei salivare și a maltazei asupra acestor homopolizaharide, dar acest proces nu este semnificativ deoarece alimentele rămân în cavitatea bucală pentru o perioadă foarte scurtă de timp. În stomac în timpul digestiei, mediul este acid și amilaza salivară,

căzând în stomac împreună cu bolus alimentar, practic nu merge. Cea mai mare parte a amidonului și a glicogenului din alimente este descompusă în intestinul subțire sub acțiunea amilazei pancreatice la dizaharidele maltoză și izomaltoză. Dizaharidele rezultate sunt descompuse în glucoză cu participarea enzimelor secretate de peretele intestinal: maltaza și izomaltaza. Maltaza catalizează hidroliza legăturilor a-1,4-glicozidice, iar izomaltaza catalizează hidroliza legăturilor a-1,6-glicozidice.

Zaharoza primită cu alimente este descompusă în intestin în glucoză și fructoză cu participarea enzimei zaharaze, iar lactoza primită este descompusă în glucoză și galactoză sub acțiunea enzimei lactază. Ambele enzime sunt secretate de peretele intestinal.

Procesele de scindare a heterooligozaharidelor sau heteropolizaharidelor au fost slab studiate. Aparent, peretele intestinal secretă glicozidaze care sunt capabile să scinda legăturile glicozidice a - și b - prezente în acești polimeri.

Absorbția monozaharidelor are loc în intestinul subțire, iar ratele de absorbție ale diferitelor monozaharide sunt semnificativ diferite. Dacă rata de absorbție a glucozei este luată ca 100, atunci rata de absorbție a galactozei va fi 110, fructoza - 43, manoza - 19, xiloza - 15. În general, se acceptă că absorbția glucozei și galactozei are loc cu participarea activului. mecanisme de transport, absorbția fructozei și ribozei - prin mecanismul difuziei facilitate, iar absorbția manozei sau xilozei prin mecanismul difuziei simple. Aproximativ 90% din glucoza absorbită intră în enterocite direct în sânge, iar 10% din aceasta ajunge în limfă, totuși, ulterior această glucoză ajunge și în sânge.

Trebuie remarcat faptul că carbohidrații pot fi complet excluși din dietă. În acest caz, toți carbohidrații necesari organismului vor fi sintetizați în celule din compuși non-carbohidrați în cursul proceselor numite gluconeogeneză.