Rolul biologic de clasificare a carbohidraților. Semnificația fiziologică a carbohidraților

Acest lucru, însă, nu epuizează rolul carbohidraților. Sunt parte integrantă molecule ale unor aminoacizi, sunt implicate în construcția enzimelor, formarea acizilor nucleici, sunt precursori ai formării 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 înfrânat de complexitatea extremă a structurii acestora. Spre deosebire de monomerii acizilor nucleici (nucleotide) și proteinelor (aminoacizi), care se pot lega împreună doar într-un 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. are loc 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 funcționează caracteristici importante: energie (principalul tip de combustibil celular), structural ( componentă necesară majoritatea structurilor intracelulare) și protectoare (participarea componentelor glucide ale imunoglobulinelor la menținerea imunității).

Pentru sinteza acizilor nucleici se folosesc carbohidrații (riboză, dezoxiriboză), sunt constituenți ai coenzimelor nucleotidice care joacă un rol extrem de important în metabolismul ființelor vii. LA timpuri recente Se atrage o atenție din ce în ce mai mare asupra biopolimerilor mixți care conțin carbohidrați: glicopeptide și glicoproteine, glicolipide și lipopolizaharide, glicolipoproteine ​​etc. Aceste substanțe îndeplinesc funcții complexe și importante în organism.

Deci, voi evidenția b Semnificația biologică a carbohidraților:

Carbohidrații îndeplinesc o funcție plastică, adică sunt implicați în construcția oaselor, celulelor, enzimelor. Ele constituie 2-3% din greutate.

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.

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. La complex - 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, 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 nu se descompun în compuși mai simpli în timpul hidrolizei. Carbohidrații simpli se dizolvă ușor în apă și sunt digerați 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. Pentru om, cele mai importante sunt hexozele (glucoza, fructoza, galactoza etc.) si pentozele (riboza, dezoxiriboza etc.).

Când două monozaharide se combină, se formează dizaharide.

Cea mai importantă dintre toate monozaharidele este glucoza, deoarece este o unitate structurală (cărămidă) pentru construirea 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 folosit atunci când sunt profund deficitare în nutriție. Deficiența prelungită a glicogenului în ficat duce la disfuncția hepatocitelor și la infiltrarea grasă a acestuia.

Oligozaharide- compuși mai complecși formați din mai multe (de la 2 la 10) reziduuri 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, verbascoza, se găsesc în principal în leguminoase și produse ale prelucrării lor tehnologice, 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 maltodextrinele, 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 producția de lapte copt și sterilizat.

Oligozaharidele practic nu sunt scindate intestinul subtire uman din cauza lipsei de enzime adecvate. Din acest motiv, au proprietățile fibrelor alimentare. Unele oligozaharide joacă un rol esențial în viață microfloră normală intestinul gros, ceea ce le permite să fie clasificate drept prebiotice - substanțe care sunt parțial fermentate de unele microorganisme intestinale și asigură menținerea microbiocenozei intestinale normale.

Polizaharide- compuşi-polimeri cu molecul mare formaţi din un numar mare monomeri, care sunt reziduuri de monozaharide. Polizaharidele sunt împărțite în digerabile și nedigerabile tract gastrointestinal persoană. Primul subgrup include amidon și glicogen, al doilea - o varietate de compuși, dintre care celuloza (fibre), hemiciluloză și pectină sunt cele mai importante pentru oameni.

Oligo- și polizaharidele sunt combinate prin termenul „carbohidrați complecși”. Mono - și dizaharidele au un gust dulce și, prin urmare, sunt numite și „zaharuri”. Polizaharidele nu au un gust dulce. Dulceața zaharozei este diferită. 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 cu 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 surse brute de amidon este cel care determină diferitele sale caracteristici fizico-chimice și tehnologice, în special solubilitatea în apă la temperatură diferită. Sursa amidonului este produse din plante, în principal cereale: cereale, făină, pâine, precum și cartofi.

Pentru a facilita absorbția amidonului de către organism, produsul care îl conține trebuie supus unui tratament termic. În acest caz, o pastă de amidon se formează într-o formă explicită, de exemplu jeleu, sau într-o formă latentă ca parte a unei compoziții alimentare: terci, pâine, paste, mâncăruri de leguminoase. Polizaharidele de amidon care intră în organism cu alimente sunt supuse secvenţial, pornind de la cavitatea bucală, fermentație la maltodextrine, maltoză și glucoză, urmată de asimilare aproape completă.

A doua polizaharidă digerabilă este glicogen. A lui valoare nutritionala mic - nu mai mult de 10-15 g de glicogen în compoziția ficatului, a cărnii și a peștelui vine cu dieta. Pe măsură ce 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 mase fecale, ajutând astfel la eliminarea toxinelor și la curățarea organismului. În plus, fibrele, deși nu sunt digerate de oameni, 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, o încălcare a sistemului de depozit de glicogen, intoleranță la lapte etc. Trebuie remarcat faptul că în organismul uman și animal carbohidrații sunt prezenți într-o cantitate mai mică (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 luat impreuna.

Bibliografie

1. Manual de dietetică / ed. A.A. Pokrovsky, M.A. Samsonov. - M.: Medicină, 1981

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

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

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

5. http://hudeemtut.ru

6. Lehninger 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”, a fost propus pentru prima dată de K. Schmidt în 1844. Apariția unui astfel de nume se datorează faptului 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.

Toți carbohidrații sunt formați din „unități” individuale, care sunt zaharide. În funcție de capacitatea 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 numite dizaharide, de la două până la zece unități sunt numite oligozaharide și mai mult de zece unități sunt numite polizaharide. Monozaharidele comune sunt polihidroxi aldehide (aldoze) sau polioxicetone (cetoze) cu o catenă liniară de atomi de carbon (m = 3-9), fiecare dintre ele (cu excepția carbonilului carbonil) este asociată cu o grupare hidroxil. Cea mai simplă dintre monozaharide, gliceraldehida, conține un atom de carbon asimetric și este cunoscută ca doi antipozi optici (D și L). Monozaharidele cresc rapid nivelul zahărului din sânge 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 complecși. Alimente bogate în carbohidrați lente cresc treptat conținutul de glucoză și au un nivel scăzut Index glicemic Prin urmare, se mai numesc și carbohidrați lenți. Carbohidrații complecși sunt produse ale policondensării zaharurilor simple (monozaharide) și, spre deosebire de cele simple, în procesul de scindare hidrolitică sunt capabile să se descompună în monomeri, cu formarea a sute și mii de molecule de monozaharide.

În organismele vii, carbohidrații următoarele caracteristici:

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

2. Rol protectorîn plante. Unele plante au formațiuni protectoare (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: atunci când 1 gram de carbohidrați sunt oxidați, se eliberează 4,1 kcal de energie și 0,4 g de apă.

5. Funcția de rezervă. Carbohidrații acționează ca rezervă nutrienți: 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, 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- zahăr) - cei mai simpli carbohidrați care nu sunt hidrolizați cu formarea mai multor carbohidrați simpli- sunt de obicei incolori, usor solubili in apa, slab in alcool si complet insolubili in eter, compusi organici solizi transparenti, una din 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, heptoze si asa mai departe. Printre ei cel mai răspândit obţinute în natură pentoze şi hexoze. Monozaharidele sunt blocurile de construcție din care sunt sintetizate dizaharidele, oligozaharidele și polizaharidele.

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

Raspuns calitativ:

Să adăugăm câteva picături de soluție de sulfat de cupru (II) și o soluție alcalină la o soluție de glucoză. Nu se formează precipitații 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, se demonstrează reacția cu hidroxid de cupru (II). 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 \u003d 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 reprezentat de dizaharide, printre care zaharoza, maltoza și lactoza joacă un rol important pentru organismul animal. Dizaharida celobiozei are importanţă 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 monoze 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 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 a fost folosit pentru a forma o legătură eterică și, prin urmare, conține formă latentă gruparea aldehidă. Dizaharida reducătoare este capabilă de mutarotație. Reacționează cu reactivii pentru o grupare carbonil (asemănătoare glucozei), se reduce la un alcool polihidroxilic, se oxida la un acid
Grupările hidroxil ale dizaharidelor intră în 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 și 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 cereale; se găsește și în roșii, polen și nectarul unui număr de plante. Maltoza este ușor absorbită de corpul uman. Descompunerea maltozei în două reziduuri de glucoză are loc ca urmare a acțiunii enzimei a-glucozidazei sau maltazei, care este conținută în sucurile digestive animale si oameni, in boabe germinate, in ciuperci de mucegaiși drojdie

Celobioză- 4-(β-glucozido)-glucoză, o dizaharidă constând din două resturi de glucoză legate printr-o legătură β-glucozidică; unitatea 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 scindată de enzima bacteriană β-glucozidaza (celobiaza) la glucoză, care asigură asimilarea părții celulozice din biomasă de către rumegătoare.

Lactoză (zahăr din lapte) C12H22O11 este un carbohidrat din grupa dizaharidelor, care se găsește în lapte. Molecula de lactoză este formată din reziduuri de molecule de glucoză și galactoză. Folosit pentru gătit medii de cultură precum în producerea penicilinei. Folosite ca excipient(umplutură) în industria farmaceutica. Lactuloza se obține din lactoză - un medicament valoros pentru tratament tulburări intestinale ex. constipatie.

20. Homopolizaharide: amidon, glicogen, celuloză, dextrine. Structură, proprietăți. rol 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 de plante (amidon, celuloză, pectină), animale (glicogen, chitină) și bacterieni ( dextransi) origine.

Polizaharidele sunt esențiale pentru viața animalelor și organisme vegetale. Este una dintre principalele surse de energie ale organismului rezultată din metabolism. Polizaharidele participă la procesele imunitare, asigură aderența celulelor în țesuturi și reprezintă 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 acțiunea luminii în timpul fotosintezei, diferă oarecum prin structura boabelor, gradul de polimerizare a moleculelor, structura lanțurilor polimerice și proprietati fizice si chimice. De regulă, conținutul de amiloză în amidon este de 10-30%, amilopectina - 70-90%. Molecula de amiloză conține, în medie, aproximativ 1.000 de reziduuri de glucoză legate prin legături alfa-1,4. Secțiuni liniare separate ale moleculei de amilopectină constau din 20-30 de astfel de unități, iar la punctele de ramificare ale amilopectinei, reziduurile de glucoză sunt legate 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 de polizaharidă a animalelor superioare și a oamenilor, este conținută sub formă de granule în citoplasma celulelor în aproape toate organele și țesuturile, cu toate acestea, cea mai mare cantitate se acumulează în muşchi şi ficat. Molecula de glicogen este construită din lanțuri de poliglucozide ramificate, într-o secvență 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 cea a amidonului. De structura chimica glicogenul este aproape de amilopectina cu ramificare a lanțului mai pronunțată, motiv pentru care este numit uneori termenul inexact „amidon animal”. Greutate moleculară 10 5 -10 8 Dalton și peste. În organismele animale, este un analog structural și funcțional al polizaharidei vegetale - amidon. Glicogenul formează o rezervă de energie, care, dacă este necesar, pentru a compensa o lipsă bruscă de glucoză poate fi mobilizată rapid - o ramificare puternică a moleculei sale duce la prezența unui număr mare de reziduuri terminale, oferind posibilitatea de scindare rapidă. cantitatea potrivită molecule de glucoză. Spre deosebire de depozitul de trigliceride (grăsimi), stocul de glicogen nu este atât de încăpător (în calorii pe gram). Doar glicogenul stocat în celulele hepatice (hepatocite) poate fi transformat în glucoză pentru a hrăni întregul organism, în timp ce hepatocitele sunt capabile să stocheze până la 8% din greutatea lor sub formă de glicogen, care este cea mai mare concentrație dintre toate tipurile de celule. 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 mușchii), totuși, stocul total din mușchi poate depăși stocul acumulat în hepatocite.

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

Se efectuează o reacție calitativă la amidon cu soluție alcoolică iod. Când interacționează cu iodul, amidonul formează un compus complex de culoare albastru-violet.

Carbohidrați (zaharide) -- denumirea comună clasa mare 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 efectuează funcţie structurală, adică sunt implicați în construcția diferitelor structuri celulare (de exemplu, pereții celulari ai plantelor).

2. Carbohidrații îndeplinesc un rol protector în plante (pereții celulari, formați din pereții celulari ai celulelor moarte, formațiuni protectoare - țepi, 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. Astfel, 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.

LA dieta zilnica Oamenii și animalele sunt dominate de carbohidrați. Erbivorele primesc amidon, fibre, zaharoză. Carnivorele primesc glicogen din carne.

Organismele animale nu sunt capabile să sintetizeze carbohidrați din substanțe anorganice. Le iau din plante cu hrana si le folosesc ca sursa principala de energie obtinuta in procesul de oxidare:

C h (R 2 SC) n + ch 2 > h SC 2 + nR 2 SC + energie

În frunzele verzi ale plantelor, carbohidrații se formează în procesul de fotosinteză - un proces biologic conversia 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 principala sursă de energie pentru creier. Se găsește în fructe și fructe de pădure și este necesar pentru furnizarea de energie și formarea glicogenului în ficat.

Fructoza aproape că nu necesită hormonul insulină pentru absorbția sa, ceea ce îi permite să fie folosit atunci când Diabet dar cu moderatie.

Galactoza nu se găsește sub formă liberă în alimente. Obținut din descompunerea lactozei.

Zaharoza se găsește în zahăr și dulciuri. Când este ingerată, se descompune în mai multe componente: glucoză și fructoză.

Lactoza este un carbohidrat care se găsește în produsele lactate. Cu o deficiență congenitală sau dobândită a enzimei lactază în intestin, descompunerea lactozei în glucoză și galactoză este afectată, ceea ce este cunoscut sub numele de intoleranță la lactate. LA produse lactate fermentate lactoza este mai mică decât în ​​lapte, deoarece atunci când laptele este fermentat din lactoză, se formează acid lactic.

Maltoza este un produs intermediar al descompunerii amidonului. enzime digestive. Ulterior, maltoza este descompusă în glucoză. În forma sa liberă, se găsește în miere, malț (de unde și al doilea nume - zahăr de malț) și bere.

Carbohidrați complecși. Acestea includ amidon și glicogen (carbohidrați digerabili), precum și fibre, pectine și hemiceluloză.

Amidonul - în dietă este până la 80% din toți carbohidrații. Principalele sale surse sunt 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 cochilie celule vegetale. În organism, fibrele practic nu sunt digerate, doar o mică parte poate fi afectată de microorganismele din intestine.

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

LA în număr mare fibre alimentare găsit în pâine măcinare grosieră, 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”, a fost propus pentru prima dată de K. Schmidt în 1844. Apariția unui astfel de nume se datorează faptului 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.

Carbohidrații reprezintă o clasă foarte largă de compuși organici, printre care 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.

Monozaharimds (din grecescul monos - singurul, zahar - zahăr) - cei mai simpli carbohidrați care nu sunt hidrolizați pentru a forma carbohidrați mai simpli. biosinteza organismului carbohidrat organic

Disaharime (din di - doi, zahar - zahăr) - compuși organici complecși, una dintre principalele grupe de carbohidrați, în timpul hidrolizei, fiecare moleculă se descompune în două molecule de monozaharide

Omligozaharimds (din grecescul ?Lagpt - câteva) sunt carbohidrați, ale căror molecule sunt sintetizate din 2 - 10 reziduuri de monozaharide legate prin legături glicozidice.

Polizaharimidele 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, 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 de susținere. Carbohidrații sunt implicați în construcția diferitelor structuri de susținere. Deoarece celuloza este principala componentă structurală a pereților celulari ai plantelor, chitina îndeplinește o funcție similară în ciuperci și oferă, de asemenea, rigiditate exoscheletului artropodelor.

2. Rol protector în plante. Unele plante au formațiuni protectoare (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: atunci când 1 gram de carbohidrați sunt oxidați, se eliberează 4,1 kcal de energie și 0,4 g de apă.

5. Funcția de rezervă. 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, presiunea osmotică a sângelui depinde de concentrația de glucoză.

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

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

Organismele animale nu sunt capabile să sintetizeze carbohidrați din substanțe anorganice. Le iau din plante cu hrana si le folosesc ca sursa principala de energie obtinuta in 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 fotosintezei - un proces biologic unic de transformare a substanțelor anorganice în zaharuri - monoxid de carbon (IV) și apă, 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 (diviziunea) în tractul gastrointestinal a polizaharidelor alimentare și dizaharidelor la monozaharide, urmată de absorbția din lumenul intestinal în fluxul sanguin.

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

3. Glicoliza aerobă (calea de oxidare a glucozei sau ciclul pentozei) și anaerobă (fără consum de oxigen) - 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, dulciurile. Carbohidratul net este zahărul. Mierea, in functie de provenienta, contine 70-80% glucoza si fructoza.

Pentru a indica cantitatea de carbohidrați din alimente, se folosește o unitate specială de pâine.

Grupul de carbohidrați, în plus, se învecinează slab digerabil corpul uman fibre și pectină.

Găzduit 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 de termen, 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 funcția carbohidraților. Compoziție chimică celule. Exemple de carbohidrați, conținutul lor în celule. Obținerea carbohidraților din dioxid de carbon și apă în procesul de reacție de fotosinteză, caracteristici de clasificare.

prezentare, adaugat 04.04.2012


Rezultatul defalcării și funcției proteinelor, grăsimilor și carbohidraților. Compoziția proteinelor și conținutul acestora 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 sarcini criticeși 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, principalele funcții din 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


Valoarea pentru organism a proteinelor, grăsimilor și carbohidraților, apei și saruri minerale. metabolismul proteinelor, carbohidraților, grăsimilor din corpul uman. Standarde de nutriție. Vitaminele și rolul lor în metabolism. Avitaminoza majora. Rol mineraleîn alimentația umană.

test, adaugat 24.01.2009


Funcții metabolice în organism: furnizarea organelor și sistemelor cu energie produsă în timpul descompunerii nutrienților; transformare moleculară Produse alimentareîn blocuri de construcție; formarea acizilor nucleici, lipidelor, carbohidraților și a altor 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 unei modificări a tipului de dietă.

Carbohidrați(zahăr) - 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 (H2O) y (carbon + apă); ulterior s-au descoperit carbohidrați naturali cu o compoziție elementară diferită.

Tipuri de carbohidrați

Carbohidrații sunt împărțiți în monozaharide, oligozaharide și polizaharide.

Monozaharide sunt polihidroxi aldehide (aldoze) sau polihidroxi cetone (cetoze) cu catenă liniară de 3-9 atomi de carbon, fiecare dintre ele (cu excepția carbonilului) este asociată cu o grupare hidroxil. Monozaharidele conțin atomi de carbon asimetrici și există ca 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. Dintre reprezentanții altor clase de monozaharide, se găsesc adesea deoxizaharurile, 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 aldiți, formați în timpul reducerii 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. De obicei fac parte din diverse glicozide, oligo- și polizaharide și pot fi obținute din acestea prin hidroliză acidă. Au fost dezvoltate metode de sinteza chimică a monozaharidelor rare pe baza unora mai accesibile.

Oligozaharide conţin în compoziţia lor 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 mamiferelor (Fig. 1).

Orez. 1. Structura dizaharidelor zaharoză și maltoză

Sunt cunoscute numeroase glicozide ale oligozaharidelor, care includ diverse din punct de vedere fiziologic substanțe active(flavonoide, glicozide cardiace, saponine, multe antibiotice, glicolipide).

Polizaharide- compuși cu molecule înalte, 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, sulfuric 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 se dizolvă bine în apă și nu se dizolvă în solvenți organici nepolari. Capacitatea de transformări tautomerice împiedică de obicei 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 cu formarea de soluții foarte vâscoase (mucus vegetal, 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 inițiali pentru biosinteza diferitelor glicozide, polizaharide, precum și substanțe din alte clase (aminoacizi, acizi grași, polifenoli etc.). Aceste transformări sunt efectuate prin sisteme enzimatice adecvate, substraturile cărora sunt, de regulă, derivați de zahăr fosforilat bogat în energie, în principal zahăr nucleozidic difosfat. Carbohidrații sunt stocați sub formă de amidon în plantele superioare, sub formă de glicogen la animale, bacterii și ciuperci și servesc ca rezervă de energie pentru viața organismului. Sub formă de glicozide la plante și animale sunt transportate diverse produse metabolice. Numeroase polizaharide sau polimeri mai complecși care conțin carbohidrați îndeplinesc funcții de susținere în organismele vii. Peretele celular rigid la plantele superioare este construit din celuloză și hemiceluloză, iar la bacterii, din peptidoglican; chitina participă la construcția peretelui celular al ciupercilor și a scheletului extern al artropodelor. În corpul animalelor și al oamenilor, funcțiile de susținere sunt îndeplinite de mucopolizaharide sulfatate ale țesutului conjunctiv, ale căror proprietăți fac posibilă menținerea simultană a formei corpului și a mobilității părților sale individuale; aceste polizaharide contribuie, de asemenea, la menținerea echilibrului hidric și a permeabilității cationice selective a 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. Un rol important și încă neînțeles pe deplin îl au carbohidrații complecși în formarea suprafețelor și membranelor celulare specifice. Deci, glicolipidele sunt cele mai importante componente ale membranelor celulelor nervoase, lipopolizaharidele formează învelișul exterior al bacteriilor gram-negative. Suprafețele celulelor U. determină adesea fenomenul de specificitate imunologică, care a fost riguros dovedit pentru substanțele din grupa sanguină și o serie de antigene bacteriene. Există dovezi că structurile carbohidraților sunt, de asemenea, implicate în fenomene atât de specifice de interacțiune celulară, cum ar fi fertilizarea, „recunoașterea” celulelor în timpul diferențierii țesuturilor și respingerea țesutului străin etc.

Importanța practică a carbohidraților

Carbohidrații reprezintă o mare parte (adesea majoră) 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 obținere a alcoolului etilic, fabricare a berii și 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, heparina sunt utilizate pe scară largă în medicină. Celuloza stă la baza industriei textile, a producției de fibre artificiale de celuloză, hârtie, materiale plastice, explozivi etc.

Referință istorică

Transformările carbohidraților sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri, deoarece ele stau la baza proceselor de fermentație, prelucrare a lemnului, fabricarea hârtiei și a țesăturilor 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. În secolul al XX-lea s-au pus bazele chimiei structurale a polizaharidelor (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.

.