Rolul biologic de clasificare a carbohidraților. Semnificația fiziologică a carbohidraților

Acest lucru, însă, nu epuizează rolul carbohidraților. Sunt parte integrantă moleculele unor aminoacizi, participă la construcția enzimelor, formarea acizilor nucleici, sunt precursori pentru formarea grăsimilor, imunoglobulinelor, care joacă rol importantîn sistemul imunitar, și glicoproteine ​​- complexe de carbohidrați și proteine ​​care sunt componente esentiale 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 servesc 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. ÎN În ultima vreme Biopolimerii mixti care contin carbohidrati atrag din ce in ce mai mult atentia: 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 joacă un rol protector în 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 continut general glicogenul este de aproximativ 500 g - acesta este aportul zilnic de carbohidrați utilizat în caz 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 subtire oameni din cauza lipsei de enzime adecvate. Din acest motiv, au proprietățile fibrelor alimentare. Unele oligozaharide joacă un rol esențial în viață microfloră normală colon, 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 din un numar mare monomeri, care sunt reziduuri de monozaharide. Polizaharidele sunt împărțite în digerabile și nedigerabile tract gastrointestinal persoană. 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 amidonului este produse din plante, în principal cereale: 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 alimente sunt supuse succesive, începând cu cavitatea bucală, fermentație la maltodextrine, maltoză și glucoză, urmată de absorbție aproape completă.

A doua polizaharidă digerabilă este glicogen. A lui valoare nutritionala mic - 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, promovând astfel eliminarea toxinelor și 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. 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, cantitate minimă carbohidrații din dieta zilnică nu trebuie să fie mai mici 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 toate celelalte. compusi organici combinate.

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.

Carbohidrați (zahăr A , zaharide) - substanțe organice care conțin o grupare carbonil și mai multe grupări hidroxil. Numele clasei de compuși provine de la cuvintele „hidrați de carbon” și a fost propus pentru prima dată de K. Schmidt în 1844. Apariția acestui nume se datorează faptului că primii carbohidrați cunoscuți științei au fost descriși prin formula brută C x (H 2 O) y, formal fiind compuși ai carbonului și apei.

Toți carbohidrații sunt formați din „unități” individuale, care sunt zaharide. Pe baza capacității lor de a se hidroliza în monomeri, carbohidrații sunt împărțiți în două grupe: simpli și complexi. Carbohidrații care conțin o unitate se numesc monozaharide, două unități sunt dizaharide, două până la zece unități sunt oligozaharide și mai mult de zece unități sunt polizaharide. Monozaharidele comune sunt polioxi-aldehide (aldoze) sau polipoxicetone (cetoze) cu un lanț liniar de atomi de carbon (m = 3-9), fiecare dintre acestea (cu excepția carbonului carbonil) este legată de o grupare hidroxil. Cea mai simplă dintre monozaharide, gliceraldehida, conține un atom de carbon asimetric și este cunoscută sub forma a doi antipozi optici (D și L). Monozaharidele cresc rapid glicemia și au un indice glicemic ridicat, motiv pentru care sunt numite și carbohidrați rapizi. Se dizolvă ușor în apă și sunt sintetizate în plantele verzi. Carbohidrații formați din 3 sau mai multe unități se numesc carbohidrați complecși. Produse bogate carbohidrați lente cresc treptat nivelul glucozei și au scăzut Index glicemic, motiv pentru care sunt numiți și carbohidrați lenți. Carbohidrații complecși sunt produse ale policondensării zaharurilor simple (monozaharide) și, spre deosebire de cele simple, în timpul procesului de scindare hidrolitică se pot descompune în monomeri, formând sute și mii de molecule de monozaharide.

În organismele vii, carbohidrații funcționează următoarele funcții:

1. Funcții structurale și suport. Carbohidrații sunt implicați în construcția diferitelor structuri de susținere. Deci celuloza este principala componentă structurală pereții celulari ai plantelor, chitina efectuează functie similaraîn ciuperci și oferă, de asemenea, rigiditate exoscheletului artropodelor.

2. Rol protectorîn plante. Unele plante au structuri de protecție (spini, țepi, etc.) formate din pereții celulari ai celulelor moarte.

3. Funcția plastică. Carbohidrații fac parte din molecule complexe (de exemplu, pentozele (riboză și dezoxiriboză) sunt implicate în construcția ATP, ADN și ARN).

4. Funcția energetică. Carbohidrații servesc ca sursă de energie: oxidarea a 1 gram de carbohidrați eliberează 4,1 kcal de energie și 0,4 g de apă.

5. Funcția de stocare. Carbohidrații acționează ca rezerve nutrienți: glicogen la animale, amidon și inulină la plante.

6. Funcția osmotică. 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.

7. Funcția receptorului. Oligozaharidele fac parte din partea receptivă a multora receptorii celulari sau molecule de ligand.

18. Monozaharide: trioze, tetroze, pentoze, hexoze. Structură, forme deschise și ciclice. Izomerie optică. Proprietăți chimice glucoză, fructoză. Reacții calitative la glucoză.

Monozaharide(din greaca monos- singurul, zaharul- zahar) - cei mai simpli carbohidrati care nu se hidrolizeaza pentru a forma mai multi carbohidrați simpli- de obicei sunt incolori, usor solubili in apa, slab solubili in alcool si complet insolubili in eter, compusi organici solizi transparenti, una dintre principalele grupe de carbohidrati, cea mai simpla forma de zahar. Soluții apoase au un pH neutru. Unele monozaharide au un gust dulce. Monozaharidele conțin o grupare carbonil (aldehidă sau cetonă), deci pot fi considerate ca derivați ai alcoolilor polihidroxilici. O monozaharidă cu o grupare carbonil la capătul lanțului este o aldehidă și se numește aldoză. În orice altă poziție a grupării carbonil, monozaharida este o cetonă și se numește cetoza. În funcție de lungimea lanțului de carbon (de la trei la zece atomi) există trioze, tetroze, pentoze, hexoze, heptozeși așa mai departe. Printre ei cea mai mare distributie pentozele și hexozele au fost obținute în natură. Monozaharidele sunt blocurile de construcție din care sunt sintetizate dizaharidele, oligozaharidele și polizaharidele.

În natură, cea mai comună formă liberă este D-glucoza ( zahăr din struguri sau dextroză, C 6 H 12 O 6) - zahăr hexatom ( hexoza), unitate structurală(monomer) al multor polizaharide (polimeri) - dizaharide: (maltoză, zaharoză și lactoză) și polizaharide (celuloză, amidon). Alte monozaharide sunt cunoscute în principal ca componente ale di-, oligo- sau polizaharidelor și se găsesc rar în stare liberă. Polizaharidele naturale servesc ca surse principale de monozaharide.

Reacție calitativă:

Adăugați câteva picături de soluție de sulfat de cupru (II) și o soluție alcalină la soluția de glucoză. Nu se formează precipitat de hidroxid de cupru. Soluția devine albastru strălucitor. În acest caz, glucoza dizolvă hidroxidul de cupru (II) și se comportă ca un alcool polihidroxilic, formând un compus complex.
Să încălzim soluția. În aceste condiții, reacția cu hidroxid de cupru (II) demonstrează proprietăți de restaurare glucoză. Culoarea soluției începe să se schimbe. În primul rând, se formează un precipitat galben de Cu 2 O, care în timp formează cristale de CuO roșii mai mari. Glucoza este oxidată în acid gluconic.

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

19. Oligozaharide: structură, proprietăți. Dizaharide: maltoză, lactoză, celobioză, zaharoză. Rolul biologic.

Vrac oligozaharide este reprezentată de dizaharide, printre care zaharoza, maltoza și lactoza joacă un rol important pentru organismul animal. Celobioza dizaharidă are important pentru viața plantelor.
Dizaharidele (biozele) la hidroliză formează două monozaharide identice sau diferite. Pentru a le stabili structura, este necesar să se știe din ce monozaharide este construită dizaharida; sub ce formă, furanoză sau piranoză, este monozaharida din dizaharidă; Ce hidroxili sunt implicați în legarea a două molecule simple de zahăr?
Dizaharidele pot fi împărțite în două grupe: zaharuri nereducătoare și zaharuri reducătoare.
Primul grup include trehaloza (zahăr din ciuperci). Este incapabil de tautomerism: legătura esterică dintre două resturi de glucoză se formează cu participarea ambilor hidroxili glucozidici.
Al doilea grup include maltoza (zahărul de malț). Este capabil de tautomerie, deoarece numai unul dintre hidroxilii glucozidici este utilizat pentru a forma legătura ester și, prin urmare, conține formă ascunsă gruparea aldehidă. Dizaharida reducătoare este capabilă de mutarotație. Reacționează cu reactivii de pe grupa carbonil (asemănător cu glucoza), este redus la un alcool polihidroxilic și oxidat la un acid
Grupările hidroxil ale dizaharidelor suferă reacții de alchilare și acilare.
Zaharoza(sfeclă, trestie de zahăr). Foarte frecvente în natură. Se obține din sfeclă de zahăr (conținut până la 28% substanță uscată) și trestie de zahăr. Este un zahăr nereducător, deoarece puntea de oxigen se formează cu participarea ambelor grupări hidroxil glicozidice.

Maltoză(din engleza malţ- malț) - zahăr de malț, dizaharid natural format din două reziduuri de glucoză; cuprins în cantitati mariîn boabe încolțite (malț) de orz, secară și alte boabe; se găsește și în roșii, polen și nectarul unui număr de plante. Maltoza este ușor absorbită de corpul uman. Descompunerea maltozei în două resturi de glucoză are loc ca urmare a acțiunii enzimei a-glucozidazei sau maltazei, care este conținută în sucurile digestive animale și oameni, în boabe încolțite, în mucegaiuriși drojdie

Celobioză- 4-(β-glucozido)-glucoză, o dizaharidă constând din două resturi de glucoză legate printr-o legătură β-glucozidică; unitate structurală de bază a celulozei. Celobioza se formează în timpul hidrolizei enzimatice a celulozei de către bacteriile care trăiesc în tractul gastrointestinal al rumegătoarelor. Celobioza este apoi descompusă de enzima bacteriană β-glucozidaza (celobiaza) în glucoză, care asigură absorbția părții celulozice din biomasă de către rumegătoare.

Lactoză (zahăr din lapte) C12H22O11 - un carbohidrat din grupa dizaharidelor, găsit în lapte. Molecula de lactoză este formată din reziduuri de molecule de glucoză și galactoză. Folosit pentru gătit medii nutritive, de exemplu în producția de penicilină. Folosite ca excipient(umplutură) în industria farmaceutica. Lactuloza se obține din lactoză - un medicament valoros pentru tratament tulburări intestinale, de exemplu, constipație.

20. Homopolizaharide: amidon, glicogen, celuloză, dextrine. Structură, proprietăți. Rolul biologic. Reacție calitativă la amidon.

Homopolizaharide ( glicani ), constând din reziduuri ale unei monozaharide, pot fi hexoze sau pentoze, adică hexoza sau pentoza pot fi utilizate ca monomer. În funcție de natura chimică a polizaharidei, se disting glucanii (din reziduuri de glucoză), mananii (din manoză), galactanii (din galactoză) și alți compuși similari. Grupul de homopolizaharide include compuși organici ai plantelor (amidon, celuloză, substanțe pectinice), animale (glicogen, chitină) și bacterieni ( dextransi) origine.

Polizaharidele sunt necesare vieții animalelor și organisme vegetale. Aceasta este una dintre principalele surse de energie din organism, generată ca urmare a metabolismului. Polizaharidele participă la procesele imune, asigură aderența celulară în țesuturi și constituie cea mai mare parte a materiei organice din biosferă.

Amidon (C 6 H 10 O 5) n - un amestec de două homopolizaharide: liniar - amiloză și ramificat - amilopectină, al cărei monomer este alfa-glucoza. Substanță amorfă albă, insolubilă în apă rece, capabilă să se umfle și parțial solubilă în apa fierbinte. Greutate moleculară 105 -107 Dalton. Amidon, sintetizat diferite planteîn cloroplaste, sub influența luminii în timpul fotosintezei, diferă oarecum prin structura granulelor, gradul de polimerizare a moleculelor, structura lanțurilor polimerice și proprietati fizice si chimice. De regulă, conținutul de amiloză în amidon este de 10-30%, amilopectină - 70-90%. Molecula de amiloză conține în medie aproximativ 1.000 de reziduuri de glucoză legate prin legături alfa-1,4. Secțiunile liniare individuale ale moleculei de amilopectină constau din 20-30 de astfel de unități, iar la punctele de ramificare ale amilopectinei, reziduurile de glucoză sunt conectate prin legături alfa-1,6 intercatenare. Cu hidroliza acidă parțială a amidonului, se formează polizaharide cu un grad mai scăzut de polimerizare - dextrine ( C 6 H 10 O 5) p, iar cu hidroliză completă - glucoză.

Glicogen (C 6 H 10 O 5) n - o polizaharidă construită din reziduuri de alfa-D-glucoză - principala rezervă polizaharidă a animalelor superioare și a oamenilor, găsită sub formă de granule în citoplasma celulelor în aproape toate organele și țesuturile, totuși, cea mai mare cantitate se acumulează în muşchii şi ficatul. Molecula de glicogen este construită din lanțuri de poliglucozide ramificate, în secvența liniară a cărora reziduurile de glucoză sunt conectate prin legături alfa-1,4, iar la punctele de ramificare prin legături alfa-1,6 intercatenare. Formula empirică a glicogenului este identică cu formula amidonului. De structura chimica glicogenul este aproape de amilopectina cu ramificare a lanțului mai pronunțată și, prin urmare, este uneori numit inexact „amidon animal”. Greutate moleculară 10 5 -10 8 Dalton și mai mare. În organismele animale, este un analog structural și funcțional al polizaharidei vegetale - amidon. Glicogenul formează o rezervă de energie, care, dacă este necesar, poate fi mobilizată rapid pentru a compensa o lipsă bruscă de glucoză - ramificarea puternică a moleculei sale duce la prezența unui număr mare de reziduuri terminale, permițând eliminarea rapidă. cantitatea necesară molecule de glucoză. Spre deosebire de depozitarea trigliceridelor (grăsimi), stocarea glicogenului nu este la fel de mare (calorii pe gram). Doar glicogenul stocat în celulele hepatice (hepatocite) poate fi transformat în glucoză pentru a alimenta întregul organism, iar hepatocitele sunt capabile să acumuleze până la 8% din greutatea lor sub formă de glicogen, care este cea mai mare concentrație a oricărui tip de celulă. Masa totală de glicogen din ficatul adulților poate ajunge la 100-120 de grame. În mușchi, glicogenul este descompus în glucoză exclusiv pentru consumul local și se acumulează în concentrații mult mai mici (nu mai mult de 1% din masa totala muşchi), cu toate acestea, rezerva totală în muşchi poate depăşi rezerva acumulată în hepatocite.

Celuloză(fibre) este cea mai comună polizaharidă structurală din lumea plantelor, constând din reziduuri de alfa-glucoză prezentate sub formă de beta-piranoză. Astfel, într-o moleculă de celuloză, unitățile monomerice de beta-glucopiranoză sunt conectate liniar între ele prin legături beta-1,4. Cu hidroliza parțială a celulozei se formează celobioza dizaharidă, iar cu hidroliza completă se formează D-glucoză. În tractul gastrointestinal uman, celuloza nu este digerată, deoarece setul de enzime digestive nu conține beta-glucozidază. Cu toate acestea, având cantitatea optimă fibre vegetaleîn alimente contribuie la formarea normală fecale. Având o rezistență mecanică mare, celuloza acționează ca material de susținere pentru plante; de ​​exemplu, în lemn, ponderea sa variază de la 50 la 70%, iar bumbacul este aproape sută la sută celuloză.

Reacția calitativă la amidon se realizează cu soluție alcoolică Yoda. Când interacționează cu iodul, amidonul formează un compus complex de culoare albastru-violet

Carbohidrați (zaharide) -- denumirea comună o clasă largă de compuși organici naturali. Numele provine de la cuvintele „cărbune” și „apă”. Motivul pentru aceasta este că primii carbohidrați cunoscuți de știință au fost descriși prin formula brută C x (H 2 O) y, formal fiind compuși ai carbonului și apei.

Din punct de vedere chimic, carbohidrații sunt substanțe organice care conțin un lanț drept de mai mulți atomi de carbon, o grupare carbonil și mai multe grupări hidroxil.

Semnificația biologică a carbohidraților:

1. Carbohidrații fac funcţie structurală, adică participă la construirea diferitelor structuri celulare (de exemplu, pereții celulelor vegetale).

2. Carbohidrații joacă un rol protector în plante (pereții celulari, formațiuni protectoare formate din pereții celulari ai celulelor moarte - spini, țepi, etc.).

3. Carbohidrații îndeplinesc o funcție plastică - sunt stocați ca aport de nutrienți și fac, de asemenea, parte din molecule complexe (de exemplu, pentozele (riboză și dezoxiriboză) sunt implicate în construcția ATP, ADN și ARN).

4. Carbohidrații sunt principalul material energetic. Când 1 gram de carbohidrați este oxidat, se eliberează 4,1 kcal de energie și 0,4 g de apă.

5. Carbohidrații sunt implicați în asigurarea presiunii osmotice și în osmoreglarea. Deci, sângele conține 100--110 mg/% glucoză. Presiunea osmotică a sângelui depinde de concentrația de glucoză.

6. Carbohidrații îndeplinesc o funcție de receptor - multe oligozaharide fac parte din partea receptivă a receptorilor celulari sau a moleculelor de ligand.

ÎN rația zilnică La oameni și animale predomină carbohidrații. Ierbivorele primesc amidon, fibre și zaharoză. Carnivorele obțin glicogen din carne.

Corpurile animalelor nu sunt capabile să sintetizeze carbohidrați din substanțe anorganice. Le primesc de la plante cu hrana și le folosesc ca principală sursă de energie obținută în procesul de oxidare:

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

În frunzele verzi ale plantelor, carbohidrații se formează în timpul procesului de fotosinteză - un proces biologic transformarea substanțelor anorganice în zaharuri - monoxid de carbon (IV) și apă, care are loc cu participarea clorofilei datorită energiei solare:

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

Clasificarea carbohidraților

Din punct de vedere structural, carbohidrații sunt împărțiți în următoarele grupe:

Carbohidrați simpli. Acestea includ glucoză, galactoză și fructoză (monozaharide), precum și zaharoză, lactoză și maltoză (disaharide).

Glucoza este principalul furnizor de energie pentru creier. Se găsește în fructe și fructe de pădure și este necesar pentru aprovizionarea cu energie și formarea glicogenului în ficat.

Fructoza aproape că nu necesită hormonul insulină pentru absorbția sa, ceea ce îi permite să fie utilizat pentru diabetul zaharat, dar cu moderație.

Galactoza nu se găsește în formă liberă în produse. Produs prin descompunerea lactozei.

Zaharoza se găsește în zahăr și dulciuri. Când intră în organism, este descompus în mai multe componente: glucoză și fructoză.

Lactoza este un carbohidrat care se găsește în produsele lactate. Cu deficiența congenitală sau dobândită a enzimei lactază în intestine, descompunerea lactozei în glucoză și galactoză este afectată, ceea ce este cunoscut sub numele de intoleranță la lactate. ÎN produse lactate fermentate Există mai puțină lactoză decât în ​​lapte, deoarece atunci când laptele este fermentat, acidul lactic se formează din lactoză.

Maltoza este un produs intermediar al descompunerii amidonului enzime digestive. Ulterior, maltoza este descompusă în glucoză. Se găsește sub formă liberă în miere, malț (de unde și a doua denumire - zahăr de malț) și bere.

Carbohidrați complecși. Acestea includ amidonul și glicogenul (carbohidrați digerabili), precum și fibrele, pectinele și hemiceluloza.

Amidonul reprezintă 80% din toți carbohidrații din dietă. Sursele sale principale: pâinea și produse de patiserie, cereale, leguminoase, orez și cartofi. Amidonul este digerat relativ lent, descompunându-se în glucoză.

Glicogenul, numit și „amidon animal”, este o polizaharidă care constă din lanțuri foarte ramificate de molecule de glucoză. Se găsește în cantități mici în produsele de origine animală (în ficat 2-10% și în tesut muscular - 0,3-1%).

Fibrele sunt un carbohidrat complex care face parte din membrane celule vegetale. În organism, fibrele practic nu sunt digerate; doar o mică parte poate fi influențată de microorganismele din intestine.

Fibrele, împreună cu pectinele, ligninele și hemiceluloza, se numesc sau substanțe de balast. Ele îmbunătățesc performanța sistem digestiv, fiind o prevenire a multor boli. Pectinele și hemiceluloza au proprietăți higroscopice, ceea ce le permite să absoarbă și să transporte cu ele excesul de colesterol, amoniac, pigmenți biliari și altele. Substanțe dăunătoare. Un alt beneficiu important al fibrelor alimentare este că ajută la prevenirea obezității. Fără a avea un high valoare energetică, legumele, datorita cantitatii mari de fibre alimentare, contribuie la o senzatie timpurie de satietate.

ÎN cantitati mari fibre alimentare găsit în pâine aspru, tărâțe, legume și fructe.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Buna treaba la site">

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

postat pe http://www.allbest.ru/

Carbohidrații (zaharuri, zaharide) sunt substanțe organice care conțin o grupare carbonil și mai multe grupări hidroxil. Numele clasei de compuși provine de la cuvintele „hidrați de carbon” și a fost propus pentru prima dată de K. Schmidt în 1844. Apariția acestui nume se datorează faptului că primii carbohidrați cunoscuți științei au fost descriși prin formula brută C x (H 2 O) y, formal fiind compuși ai carbonului și apei.

Carbohidrații sunt o clasă foarte largă de compuși organici, printre aceștia se numără substanțe cu proprietăți foarte diferite. Acest lucru permite carbohidraților să îndeplinească o varietate de funcții în organismele vii. Compușii din această clasă reprezintă aproximativ 80% din masa uscată a plantelor și 2-3% din masa animalelor.

Monozaharidele (din grecescul monos - singur, zahar - zahar) sunt cei mai simpli carbohidrati care nu se hidrolizeaza pentru a forma carbohidrati mai simpli. biosinteza organismului carbohidrat organic

Dizaharidele (din di - doi, zahar - zahăr) sunt compuși organici complecși, una dintre principalele grupe de carbohidrați, la hidroliză, fiecare moleculă se descompune în două molecule de monozaharide

Omligozaharidele (din grecescul ?lAgpt - puține) sunt carbohidrați, ale căror molecule sunt sintetizate din 2 - 10 resturi de monozaharide legate prin legături glicozidice.

Polizaharidele sunt denumirea generală pentru o clasă de carbohidrați complexi cu molecul mare, ale căror molecule constau din zeci, sute sau mii de monomeri - monozaharide.

Monozaharide:

Glucoză

Fructoză

Galactoză

manoză

Oligozaharide

dizaharide:

Zaharoză (zahăr obișnuit, zahăr din trestie sau sfeclă)

Maltoză

Izomaltoză

Lactoză

Lactuloza

Polizaharide:

Dextrină

Glicogen

Amidon

Celuloză

Galactomananii

Glucomannan

Glicozaminoglicani (mucopolizaharide):

heparină

Condroitin sulfat

Acid hialuronic

sulfat de heparan

Sulfat de dermatan

Sulfat de cheratan

În organismele vii, carbohidrații îndeplinesc următoarele funcții:

1. Funcții structurale și suport. Carbohidrații sunt implicați în construcția diferitelor structuri de susținere. Astfel, celuloza este principala componentă structurală a plantelor de perete celular, chitina îndeplinește o funcție similară în ciuperci și oferă, de asemenea, rigiditate exoscheletului artropodelor.

2. Rol protector în plante. Unele plante au structuri de protecție (spini, țepi, etc.) formate din pereții celulari ai celulelor moarte.

3. Funcția plastică. Carbohidrații fac parte din molecule complexe (de exemplu, pentozele (riboză și dezoxiriboză) sunt implicate în construcția ATP, ADN și ARN).

4. Funcția energetică. Carbohidrații servesc ca sursă de energie: oxidarea a 1 gram de carbohidrați eliberează 4,1 kcal de energie și 0,4 g de apă.

5. Funcția de stocare. Carbohidrații acționează ca nutrienți de rezervă: glicogen la animale, amidon și inulină la plante.

6. Funcția osmotică. Carbohidrații sunt implicați în reglarea presiunii osmotice în organism. Deci, sângele conține 100-110 mg/% glucoză, iar presiunea osmotică a sângelui depinde de concentrația de glucoză.

7. Funcția receptorului. Oligozaharidele fac parte din porțiunea de receptor a multor receptori celulari sau molecule de ligand.

Carbohidrații predomină în dieta zilnică a oamenilor și animalelor. Ierbivorele primesc amidon, fibre și zaharoză. Carnivorele obțin glicogen din carne.

Corpurile animalelor nu sunt capabile să sintetizeze carbohidrați din substanțe anorganice. Le primesc de la plante cu hrana și le folosesc ca principală sursă de energie obținută în procesul de oxidare:

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

În frunzele verzi ale plantelor, carbohidrații se formează în timpul procesului de fotosinteză - un proces biologic unic de transformare a substanțelor anorganice - monoxid de carbon (IV) și apă în zaharuri, care are loc cu participarea clorofilei datorită energiei solare:

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

Metabolismul carbohidraților în corpul uman și animalele superioare constă în mai multe procese:

1. Hidroliza (clivarea) în tractul gastrointestinal a polizaharidelor alimentare și dizaharidelor la monozaharide, urmată de absorbția din lumenul intestinal în fluxul sanguin.

2. Glicogenogeneza (sinteza) și glicogenoliza (defalcarea) glicogenului în țesuturi, în principal în ficat.

3. Glicoliza aerobă (calea fosfatului de pentoză de oxidare a glucozei sau ciclul pentozei) și anaerobă (fără consum de oxigen) sunt modalități de descompunere a glucozei în organism.

4. Interconversia hexozelor.

5. Oxidarea aerobă a produsului de glicoliză - piruvat (etapa finală metabolismul carbohidraților).

6. Gluconeogeneza - sinteza glucidelor din materii prime non-carbohidrate (piruvic, acid lactic, glicerol, aminoacizi si alti compusi organici).

Principalele surse de carbohidrați din alimente sunt: ​​pâinea, cartofii, pastele, cerealele și dulciurile. Zaharul este un carbohidrat pur. Mierea, in functie de provenienta, contine 70-80% glucoza si fructoza.

O unitate specială de pâine este utilizată pentru a indica cantitatea de carbohidrați din alimente.

În plus, grupa carbohidraților include și slab digerabile corpul uman fibre și pectine.

Postat pe Allbest.ru

...

Documente similare

Proprietăți specifice, structură și funcții principale, produse de descompunere a grăsimilor, proteinelor și carbohidraților. Digestia și absorbția grăsimilor în organism. Despică carbohidrați complecși alimente. Parametrii de reglare a metabolismului carbohidraților. Rolul ficatului în metabolism.

lucrare curs, adăugată 11.12.2014


Funcțiile energetice, de stocare și de susținere a carbohidraților. Proprietățile monozaharidelor ca principală sursă de energie în corpul uman; glucoză. Principalii reprezentanți ai dizaharidelor; zaharoza. Polizaharide, formarea amidonului, metabolismul carbohidraților.

raport, adaugat 30.04.2010


Carbohidrații sunt un grup de compuși organici. Structura și funcțiile carbohidraților. Compoziție chimică celule. Exemple de carbohidrați, conținutul lor în celule. Obținerea carbohidraților din dioxid de carbon și apă în timpul reacției de fotosinteză, caracteristici de clasificare.

prezentare, adaugat 04.04.2012


Rezultatul defalcării și funcției proteinelor, grăsimilor și carbohidraților. Compoziția proteinelor și conținutul lor în produsele alimentare. Mecanisme de reglare a metabolismului proteinelor și grăsimilor. Rolul carbohidraților în organism. Raportul dintre proteine, grăsimi și carbohidrați într-o dietă completă.

prezentare, adaugat 28.11.2013


Rolul și importanța proteinelor, grăsimilor și carbohidraților pentru desfășurarea normală a tuturor elementelor vitale procese importante. Compoziția, structura și proprietățile cheie ale proteinelor, grăsimilor și carbohidraților, acestora cele mai importante sarciniși funcții în organism. Principalele surse de date nutrienți.

prezentare, adaugat 04.11.2013


Metabolismul și energia ca funcție principală a organismului, fazele sale principale și procesele în desfășurare - asimilare și disimilare. Rolul proteinelor în organism, mecanismul metabolismului lor. Schimb de apă, vitamine, grăsimi, carbohidrați. Reglarea generării și transferului de căldură.

rezumat, adăugat la 08.08.2009


Conceptul și clasificarea carbohidraților, funcții principale în organism. o scurtă descriere a rol ecologic si biologic. Glicolipidele și glicoproteinele ca componente structurale și funcționale ale celulei. Tulburări ereditare schimb de monozaharide și dizaharide.

test, adaugat 12.03.2014


Importanța proteinelor, grăsimilor și carbohidraților, apei și saruri minerale. metabolismul proteinelor, carbohidraților, grăsimilor din corpul uman. Standarde de nutriție. Vitaminele, rolul lor în metabolism. Deficiențe de vitamine de bază. Rol mineraleîn alimentația umană.

test, adaugat 24.01.2009


Funcții metabolice în organism: furnizarea organelor și sistemelor cu energie generată în timpul descompunerii nutrienților; transformarea moleculelor Produse alimentareîn blocuri de construcție; formarea de acizi nucleici, lipide, carbohidrați și alte componente.

rezumat, adăugat 20.01.2009


Metabolismul proteinelor, lipidelor și carbohidraților. Tipuri de nutriție umană: nutriție omnivoră, separată și săracă în carbohidrați, vegetarianism, alimentație cu crudități. Rolul proteinelor în metabolism. Lipsa de grăsime în organism. Modificări în organism ca urmare a modificărilor tipului de dietă.

Carbohidrați(zaharuri) - un grup de compuși polihidroxicarbonil naturali care fac parte din toate organismele vii. Termenul „carbohidrați” a apărut deoarece primii reprezentanți cunoscuți ai carbohidraților în compoziție corespundeau formulei C x (H 2 O) y (carbon + apă); Ulterior, au fost descoperiți carbohidrați naturali cu o compoziție elementară diferită.

Tipuri de carbohidrați

Carbohidrații sunt împărțiți în monozaharide, oligozaharide și polizaharide.

Monozaharide sunt polihidroxialdehide (aldoze) sau polihidroxicetone (cetoze) cu catenă liniară de 3-9 atomi de carbon, fiecare dintre acestea (cu excepția carbonilului) este asociată cu o grupare hidroxil. Monozaharidele conțin atomi de carbon asimetrici și există sub formă de izomeri optici din seriile D și L. D-glucoza, D-galactoza, D-manoza, D-fructoza, D-xiloza, L-arabinoza si D-riboza sunt comune in natura. Printre reprezentanții altor clase de monozaharide se găsesc adesea deoxizaharele, în moleculele cărora una sau mai multe grupări hidroxil sunt înlocuite cu atomi de hidrogen (L-ramnoză, L-fucoză, 2-deoxi-D-riboză); zaharuri amino, în moleculele cărora unul sau mai mulți hidroxili sunt înlocuiți cu grupări amino (D-glucozamină, D-galactozamină); alcooli polihidroxilici, sau alditoli, formați prin reducerea grupărilor carbonil ale monozaharidelor (sorbitol, manitol); acizi uronici, adică monozaharide în care gruparea alcoolică primară este oxidată la carboxil (acid D-glucuronic); zaharuri ramificate care conțin un lanț neliniar de atomi de carbon (apioză, L-streptoză); zaharuri mai mari cu o lungime a lanțului mai mare de șase atomi de carbon (sedoheptuloză, acizi sialici). Cu excepția D-glucozei și D-fructozei, monozaharidele libere sunt rare în natură. Ele se găsesc de obicei într-o varietate de glicozide, oligo- și polizaharide și pot fi obținute din acestea prin hidroliză acidă. Au fost dezvoltate metode pentru sinteza chimică a monozaharidelor rare, pe baza unora mai accesibile.

Oligozaharide conţin de la 2 până la 10-20 de resturi de monozaharide legate prin legături glicozidice. Cele mai comune dizaharide în natură sunt: ​​zaharoza la plante, trehaloza la insecte și ciuperci, lactoza în laptele de mamifere Fig. 1).

Orez. 1. Structura dizaharidelor zaharoză și maltoză

Sunt cunoscute numeroase glicozide ale oligozaharidelor, care includ diferite fiziologice substanțe active(flavonoide, glicozide cardiace, saponine, multe antibiotice, glicolipide).

Polizaharide- compuși cu greutate moleculară mare, liniare sau ramificate, ale căror molecule sunt construite din monozaharide legate prin legături glicozidice. Compoziția polizaharidelor poate include, de asemenea, substituenți de natură non-carbohidrați (reziduuri de fosfor, sulf și acizi grași). La rândul lor, lanțurile de polizaharide pot fi atașate<белкам с образованием гликопротеидов. Отдельную группу составляют биополимеры, в молекулах которых остатки моно- или олигосахаридов соединены друг с другом не гликозидными, а фосфодиэфирными связями; к этой группе относятся тейхоевые кислоты из клеточных стенок грамположительных бактерий, некоторые полисахариды дрожжей, а также , в основе которых лежит полирибозофосфатная (РНК) или поли-2-дезоксирибозофосфатная (ДНК) цепь.

Proprietățile fizico-chimice ale carbohidraților

Datorită abundenței grupelor funcționale polare, monozaharidele sunt foarte solubile în apă și insolubile în solvenți organici nepolari. Capacitatea de a suferi transformări tautomerice face de obicei dificilă cristalizarea monozaharidelor. Dacă astfel de transformări nu sunt posibile, ca în glicozide sau oligozaharide precum zaharoza, substanțele se cristalizează ușor. Multe glicozide (de exemplu, saponine) prezintă proprietățile compușilor activi la suprafață. Polizaharidele sunt polimeri hidrofili, ale căror molecule sunt capabile să se asocieze pentru a forma soluții foarte vâscoase (mucilagii vegetale, acid hialuronic); polizaharidele pot forma geluri puternice (agar, acizi alginici, caragenani, pectine). În unele cazuri, moleculele de polizaharide formează structuri supramoleculare foarte ordonate care sunt insolubile în apă (celuloză, chitină).

Rolul biologic al carbohidraților

Rolul carbohidraților în organismele vii este extrem de divers. La plante, monozaharidele sunt produșii primari ai fotosintezei și servesc ca compuși de pornire pentru biosinteza diferitelor glicozide, polizaharide, precum și substanțe din alte clase (aminoacizi, acizi grași, polifenoli etc.). Aceste transformări sunt realizate prin sisteme enzimatice adecvate, substraturile cărora sunt, de regulă, derivați de zahăr fosforilat bogat în energie, în principal zaharuri nucleozide difosfat. Carbohidrații sunt stocați sub formă de amidon în plantele superioare, sub formă de glicogen la animale, bacterii și ciuperci și servesc drept rezervă de energie pentru viața organismului. Sub formă de glicozide, diferite produse metabolice sunt transportate în plante și animale. Numeroase polizaharide sau polimeri mai complecși care conțin carbohidrați îndeplinesc funcții de sprijin în organismele vii. Peretele celular rigid al plantelor superioare este construit din celuloză și hemiceluloză, iar în bacterii - din peptidoglican; Chitina participă la construcția peretelui celular al ciupercilor și a exoscheletului artropodelor. În corpul animalelor și al oamenilor, funcțiile de susținere sunt îndeplinite de mucopolizaharidele sulfatate ale țesutului conjunctiv, ale căror proprietăți fac posibilă menținerea simultană a formei corpului și a mobilității părților sale individuale; aceste polizaharide ajută, de asemenea, la menținerea echilibrului apei și a permeabilității selective a cationilor celulelor. Funcții similare în algele marine multicelulare sunt îndeplinite de galactanii sulfatați (alge roșii) sau heteropolizaharide sulfatate mai complexe (alge brune și verzi); În țesuturile în creștere și suculente ale plantelor superioare, substanțele pectinice îndeplinesc o funcție similară. Carbohidrații complecși joacă un rol important și încă neînțeles pe deplin în formarea suprafețelor și membranelor celulare specifice. Astfel, glicolipidele sunt cele mai importante componente ale membranelor celulelor nervoase; lipopolizaharidele formează învelișul exterior al bacteriilor gram-negative. Proprietățile suprafețelor celulare sunt adesea determinate de fenomenul de specificitate imunologică, care a fost strict dovedit pentru substanțele de grup din sânge și o serie de antigene bacteriene. Există dovezi că structurile carbohidraților iau parte și la fenomene atât de specifice de interacțiune celulară, cum ar fi fertilizarea, „recunoașterea” celulelor în timpul diferențierii țesuturilor și respingerea țesutului străin etc.

Semnificația practică a carbohidraților

Carbohidrații reprezintă o mare parte (de multe ori principala) a dietei umane. În acest sens, sunt utilizate pe scară largă în industria alimentară și a cofetăriei (amidon, zaharoză, pectină, agar). Transformările lor în timpul fermentației alcoolice stau la baza proceselor de producere a alcoolului etilic, de preparare a berii și de coacere; alte tipuri de fermentație fac posibilă obținerea de glicerină, acizi lactic, citric, gluconic și alte substanțe. Glucoza, acidul ascorbic, glicozidele cardiace, antibioticele care conțin carbohidrați și heparina sunt utilizate pe scară largă în medicină. Celuloza servește ca bază pentru industria textilă, producția de fibre de celuloză artificială, hârtie, materiale plastice, explozivi etc.

Referință istorică

Transformările carbohidraților sunt cunoscute încă din cele mai vechi timpuri, deoarece ele stau la baza proceselor de fermentație, prelucrare a lemnului și producție de hârtie și textile din fibre vegetale. Zahărul din trestie (zaharoza) poate fi considerată prima substanță organică izolată într-o formă pură din punct de vedere chimic. Chimia carbohidraților a apărut și s-a dezvoltat odată cu; creatorul teoriei structurale a compuşilor organici A.M. Butlerov este autorul primei sinteze a unei substanțe asemănătoare zahărului din formaldehidă (1861). Structurile celor mai simple zaharuri au fost elucidate la sfârșitul secolului al XIX-lea ca rezultat al cercetărilor fundamentale ale oamenilor de știință germani G. Kiliani și E. Fischer. În anii 20 Bazele chimiei structurale a polizaharidelor au fost puse în secolul al XX-lea (W.N. Haworth). Din a 2-a jumătate a secolului XX, s-a înregistrat o dezvoltare rapidă a chimiei și biochimiei carbohidraților, datorită semnificației lor biologice importante și bazată pe teoria modernă a chimiei organice și pe cele mai recente tehnici experimentale.

.