Rolul biologic de clasificare a carbohidraților. Despre forma structurală

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

Întrebări orientate către educație (plan de auto-studiu pe această temă)

 Caracteristicile generale ale glucidelor.

 Caracteristici ale structurii chimice a mono-, di- și polizaharidelor care fac parte din produsele alimentare și care se formează în corpul uman.

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

 Transformări enzimatice ale glucidelor în sistemul digestiv.

 Transportul carbohidraților prin membranele celulare.

 Norma carbohidraților în alimentație, conceptul de indice glicemic.

Ținte

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

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

Orientări pentru studiul temei

Când lucrați la materialul acestui subiect, în primul rând, trebuie să aflați pe ce motive aparțin substanțele din clasa carbohidraților, luați în considerare structurile ciclice și aciclice ale monozaharidelor, deoarece monozaharidele sunt baza pentru construirea moleculelor de carbohidrați mai complecși. . Determinând trăsăturile caracteristice ale monozaharidelor, este recomandabil să începem cu identificarea grupelor funcționale. Toate monozaharidele conțin o grupare carbonil -C \u003d O și mai mulți hidroxizi de alcool -OH, adică sunt aldehide sau cetoalcooli.

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

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

1. Rolul biologic al carbohidraților

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

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

Rezervă. Carbohidrații sunt stocați în muschii scheletici, ficatul și alte țesuturi sub formă de glicogen. Rezervele sale depind de greutate corporala, stare functionala organism, natura nutriției. În timpul activității musculare, rezervele de glicogen sunt reduse semnificativ, iar în perioada de odihnă după muncă sunt restabilite. Activitatea musculară sistematică duce la creșterea rezervelor de glicogen, ceea ce crește capacitatea energetică a organismului.

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

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

de reglementare. Fibrele alimentare nu sunt descompuse în intestine, ci activează peristaltismul intestinal, enzimele tractului digestiv, absorbția nutrienților.

Introducere

glucide glicolipide biologice

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

Relevanţă

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

Conceptul și clasificarea carbohidraților

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

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

Există trei grupe de carbohidrați:

· monozaharide sau zaharuri simple;

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

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

Monozaharide (zaharuri simple)

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

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

Monozaharidele sunt foarte solubile în apă, cu gust dulce.

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

Structurile ciclice ale pentozelor și hexozelor sunt formele lor obișnuite: în orice moment, doar o mică parte din molecule există sub forma unui „lanț deschis”. Compoziția oligo- și polizaharidelor include și forme ciclice de monozaharide.

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

Oligozaharide

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

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

Polizaharide

Acestea sunt biomolecule polimerice de înaltă moleculă (până la 10.000.000 Da), constând din un numar mare monomeri - zaharuri simple și derivații acestora.

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

Cele mai importante polizaharide sunt următoarele.

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

Celuloza servește drept hrană pentru multe animale, bacterii și ciuperci. Cu toate acestea, majoritatea animalelor, inclusiv oamenii, nu pot digera celuloza, deoarece în lor tract gastrointestinal celulaza, o enzimă care descompune celuloza în glucoză, este absentă. În același timp, fibrele de celuloză joacă un rol important în nutriție, deoarece conferă volum și textura grosieră alimentelor, stimulează motilitatea intestinală.

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

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

Scurtă descriere a rolului ecologic și biologic al carbohidraților

Rezumând materialul de mai sus legat de caracteristicile carbohidraților, putem trage următoarele concluzii despre rolul lor ecologic și biologic.

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

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

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

4. Au și o funcție protectoare, constând în faptul că structurile (și anumite organele din celulă) iau naștere din carbohidrați care protejează fie celula, fie corpul în ansamblu de diverse daune, inclusiv cele mecanice (de exemplu, învelișuri chitinoase ale insectelor care formează scheletul extern, membranele celulare ale plantelor și ale multor ciuperci, inclusiv celuloza etc.).

5. Un rol important îl au funcțiile mecanice și de modelare ale carbohidraților, care sunt capacitatea structurilor formate fie din carbohidrați, fie în combinație cu alți compuși de a da corpului o anumită formă și de a le face mecanic puternice; astfel, membranele celulare ale tesutului mecanic si vaselor xilemului creeaza cadrul (scheletul intern) al plantelor lemnoase, arbustive si erbacee, scheletul extern al insectelor este format din chitina etc.

Scurtă descriere a metabolismului carbohidraților într-un organism heterotrof (pe exemplul unui corp uman)

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

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

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

O parte din amidon se poate transforma chiar în dizaharide, care pot fi observate la mestecat prelungit a pâinii (pâinea neagră acru devine dulce).

Alimentele mestecate, bogat tratate cu salivă și zdrobite de dinți, intră în stomac prin esofag sub formă de bulgăre alimentară, unde sunt expuse la sucul gastric cu o reacție acidă a mediului care conține enzime care acționează asupra proteinelor și acizilor nucleici. Aproape nimic nu se întâmplă în stomac cu carbohidrații.

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

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

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

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

O parte din carbohidrații din alimente sunt folosite pentru a sintetiza carbohidrații unui anumit organism, care sunt necesari pentru formarea structurilor celulare sau compuși necesari pentru formarea substanțelor din alte clase de compuși (așa se face că grăsimile, acizii nucleici etc. . se poate obţine din carbohidraţi). Capacitatea carbohidraților de a se transforma în grăsimi este una dintre cauzele obezității - o boală care implică un complex de alte boli.

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

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

Glicolipidele și glicoproteinele ca componente structurale și funcționale ale celulelor carbohidraților

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

Semnificație biomedicală

Aproape toate proteinele plasmatice umane, cu excepția albuminei, sunt glicoproteine. Multe proteine ​​membranare celulare conțin cantități semnificative carbohidrați. Substanțele grupelor de sânge în unele cazuri se dovedesc a fi glicoproteine, uneori glicosfingolipidele acționează în acest rol. Unii hormoni (de ex. gonadotropină corionică) sunt glicoproteice în natură. Recent, cancerul a fost caracterizat din ce în ce mai mult ca rezultat al reglării anormale a genelor. problema principala boli oncologice, metastaze, - un fenomen în care celulele canceroase își părăsesc locul de origine (de exemplu, glanda mamară), sunt transportate cu fluxul sanguin în părți îndepărtate ale corpului (de exemplu, creierul) și cresc la nesfârșit odată cu consecinte dezastruoase pentru pacient. Mulți oncologi cred că metastazele, cel puțin parțial, se datorează modificărilor structurii glicoconjugatelor de la suprafață. celule canceroase. În centrul unui număr de boli (mucopolizaharidoze) se află lipsa de activitate a diferitelor enzime lizozomale care distrug glicozaminoglicanii individuali; ca urmare, unul sau mai multe dintre ele se acumulează în țesuturi, provocând diverse semne și simptome patologice. Un exemplu de astfel de afecțiuni este sindromul Hurler.

Distribuție și funcții

Glicoproteinele se găsesc în majoritatea organismelor - de la bacterii la oameni. Mulți virusuri animale conțin și glicoproteine, iar unii dintre acești viruși au fost studiati pe larg, în parte datorită ușurinței lor de utilizare în cercetare.

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

Glicolipidele sunt lipide complexe rezultate din combinarea lipidelor cu carbohidrații. Glicolipidele au capete polare (carbohidrați) și cozi nepolare (reziduuri). acizi grași). Din acest motiv, glicolipidele (împreună cu fosfolipidele) fac parte din membranele celulare.

Glicolipidele sunt larg distribuite în țesuturi, în special în țesutul nervos, în special în țesutul cerebral. Sunt situate în principal în suprafata exterioara membrana plasmatică, în care componentele lor carbohidrați sunt printre alți carbohidrați de suprafață celulară.

Glicosfingolipidele, care sunt componente ale stratului exterior al membranei plasmatice, pot participa la interacțiuni și contacte intercelulare. Unele dintre ele sunt antigene, cum ar fi antigenul Forssmann și substanțe care determină grupele sanguine ale sistemului AB0. Lanțuri de oligozaharide similare au fost găsite și în alte glicoproteine ​​ale membranei plasmatice. O serie de gangliozide funcționează ca receptori pentru toxinele bacteriene (de exemplu, toxina holeră, care declanșează activarea adenilat-ciclazei).

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

Tulburări ereditare ale metabolismului monozaharidelor și dizaharidelor

Galactozemia este o patologie metabolică ereditară cauzată de activitatea insuficientă a enzimelor implicate în metabolismul galactozei. Incapacitatea organismului de a utiliza galactoza duce la leziuni severe ale sistemului digestiv, vizual și sistem nervos copiii din vârstă fragedă. În pediatrie și genetică, galactozemia este una dintre bolile genetice rare, care apare cu o frecvență de un caz la 10.000 până la 50.000 de nou-născuți. Pentru prima dată, clinica galactozemiei a fost descrisă în 1908 de un copil care suferea de epuizare severă, hepato- și splenomegalie, galactozurie; boala a dispărut imediat după întreruperea tratamentului alimentația cu lapte. Mai târziu, în 1956, omul de știință Hermann Kelker a stabilit că baza bolii este o încălcare a metabolismului galactozei. Cauzele bolii Galactozemia este patologie congenitală moștenit într-o manieră autosomal recesivă, adică boala se manifestă numai dacă copilul moștenește două copii ale genei defecte de la fiecare părinte. Indivizii heterozigoți pentru gena mutantă sunt purtători ai bolii, dar se pot dezvolta și ei semne individuale galactozemie în grad ușor. Conversia galactozei în glucoză (calea metabolică Leloir) are loc cu participarea a 3 enzime: galactoză-1-fosfat uridiltransferaza (GALT), galactokinaza (GALK) și uridin difosfat-galactoza-4-epimeraza (GALE). În conformitate cu deficitul acestor enzime, 1 ( varianta clasica), tipurile 2 și 3 de galactozemie.Identificarea a trei tipuri de galactozemie nu coincide cu ordinea de acțiune a enzimelor în procesul căii metabolice Leloir. Galactoza intră în organism cu alimente și se formează și în intestin în timpul hidrolizei dizaharidei lactozei. Calea metabolismului galactozei începe cu conversia acesteia de către enzima GALK în galactoză-1-fosfat. Apoi, cu participarea enzimei GALT, galactoza-1-fosfatul este transformat în UDP-galactoză (uridildifosfogalactoză). După aceea, cu ajutorul GALE, metabolitul este transformat în UDP - glucoză (uridil difosfoglucoză).În caz de deficiență a uneia dintre enzimele numite (GALK, GALT sau GALE), concentrația de galactoză din sânge crește semnificativ, metaboliții intermediari ai galactozei se acumulează în organism, care provoacă daune toxice diverse corpuri: SNC, ficat, rinichi, splină, intestine, ochi, etc. Încălcarea metabolismului galactozei este esența galactozemiei. Cel mai adesea în practica clinica există o galactozemie clasică (tip 1), cauzată de un defect al enzimei GALT și o încălcare a activității acesteia. Gena care codifică sinteza galactozei-1-fosfat uridiltransferazei este localizată în regiunea colocentromerică a cromozomului 2. Prin gravitație curs clinic distinge între sever, moderat și grad ușor galactozemie. Primele semne clinice ale galactozemiei severe se dezvoltă foarte devreme, în primele zile de viață ale unui copil. La scurt timp după hrănirea unui nou-născut lapte matern sau amestecul de lapte provoacă vărsături și tulburări ale scaunului (diaree apoasă), intoxicația crește. Copilul devine letargic, refuză sânul sau biberonul; malnutriția și cașexia progresează rapid. Copilul poate fi deranjat de flatulență, colici intestinale, descărcare abundentă de gaze.În procesul de examinare a unui copil cu galactozemie de către un neonatolog, se dezvăluie stingerea reflexelor perioadei neonatale. Cu galactozemie, icterul persistent apare precoce grade diferite severitate și hepatomegalie, insuficiența hepatică progresează. Până la 2-3 luni de viață apar splenomegalie, ciroză hepatică și ascita. Încălcarea proceselor de coagulare a sângelui duce la apariția hemoragiilor pe piele și mucoase. Copiii devreme încep să rămână în urmă în dezvoltarea psihomotorie, cu toate acestea, gradul de afectare intelectuală în galactozemie nu atinge aceeași severitate ca în fenilcetonurie. Până la 1-2 luni la copiii cu galactozemie, se detectează cataracta bilaterală. Afectarea rinichilor în galactozemie este însoțită de glucozurie, proteinurie, hiperaminoacidurie. În faza terminală a galactozemiei, copilul moare de epuizare profundă, gravă insuficienta hepaticași straturi de infecții secundare. Cu galactozemie moderată, vărsături, icter, anemie, întârziere în dezvoltarea psihomotorie, hepatomegalie, cataractă și malnutriție sunt de asemenea remarcate. Galactozemia ușoară se caracterizează prin refuzul sânului, vărsături după consumul de lapte, întârzierea dezvoltării vorbirii, rămânerea în urmă a copilului în greutate și creștere. Totuşi, chiar şi când curs usor galactozemia, produsele metabolismului galactozei au un efect toxic asupra ficatului, ducând la boli cronice ale acestuia.

Fructozemie

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

Cauzele bolii

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

Letargie, paloare piele. Transpirație crescută. Somnolenţă. Vărsături. Diaree (frecvent voluminoase (porții mari) scaun lichid). Aversiune pentru mâncarea dulci. Hipotrofia (lipsa greutatii corporale) se dezvolta treptat. Mărirea ficatului. Ascita (acumulare de lichid în cavitate abdominală). Icter (îngălbenirea pielii) - uneori se dezvoltă. Hipoglicemia acută (o afecțiune în care nivelul de glucoză (zahăr) din sânge este redus semnificativ) se poate dezvolta odată cu utilizarea simultană a unei cantități mari de alimente care conțin fructoză. Caracterizat prin: Tremuratul membrelor; convulsii (contracţii involuntare paroxistice ale muşchilor şi extrem tensiunile lor) Pierderea conștienței până la comă (lipsa de conștiență și reacție la orice stimul; starea este un pericol pentru viața umană).

Concluzie

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

Capacitatea carbohidraților de a fi o sursă foarte eficientă de energie stă la baza acțiunii lor de „economisire a proteinelor”. Deși carbohidrații nu se numără printre factorii nutriționali esențiali și pot fi formați în organism din aminoacizi și glicerol, cantitatea minimă de carbohidrați rația zilnică nu trebuie să fie sub 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 toți ceilalți compuși organici combinați.Astfel: carbohidrații joacă un rol imens în viața organismele vii de pe planetă, oamenii de știință cred că aproximativ atunci când a apărut primul compus de carbohidrați, a apărut prima celulă vie.

Literatură

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

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

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

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

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

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

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a învăța un subiect?

Experții noștri vă vor sfătui sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe subiecte care vă interesează.
Trimiteți o cerere indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.

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

Interesul pentru carbohidrați a fost 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 îndeplinesc funcții importante: energetic (principalul tip de combustibil celular), structural ( componentă necesară majoritatea structurilor intracelulare) și protectoare (participarea componentelor glucide ale imunoglobulinelor la menținerea imunității).

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. Recent, biopolimerii mixti care contin carbohidrati au atras atentia din ce in ce mai mult: glicopeptide si glicoproteine, glicolipide si lipopolizaharide, glicolipoproteine ​​etc. Aceste substanțe îndeplinesc funcții complexe și importante în organism.

Deci, voi evidenția b Semnificația 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 efectuează rol protectorîn plante.

2. Tipuri de carbohidrați

Există două grupe principale de carbohidrați: simpli și complecși. Carbohidrații simpli includ glucoza, fructoza, galactoza, zaharoza, lactoza și maltoza. 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, conținutul total de glicogen este de aproximativ 500 g - acesta este aportul zilnic de carbohidrați utilizat atunci când acestea 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 descompuse în intestinul subțire uman din cauza lipsei de enzime adecvate. Din acest motiv, au proprietățile fibrelor alimentare. Unele oligozaharide joacă un rol esențial în viața microflorei normale a intestinului 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- compuși cu molecul mare-polimeri formați dintr-un număr mare de monomeri, care sunt resturi de monozaharide. Polizaharidele sunt împărțite în digerabile și nedigerabile în tractul gastrointestinal uman. 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 de amidon o constituie produsele vegetale, în principal cerealele: cereale, făină, pâine 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, fermentaţie la maltodextrine, maltoză şi glucoză, urmată de o asimilare aproape completă.

A doua polizaharidă digerabilă este glicogen. Valoarea sa nutritivă este mică - nu mai mult de 10-15 g de glicogen în compoziția ficatului, a cărnii și a peștelui vine împreună 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, forma scaun, contribuind astfel la eliminarea toxinelor și la purificarea 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. Acestea servesc drept cea mai importantă sursă de energie, furnizând până la 50-70% din totalul aportului de calorii.

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

O serie de boli sunt strâns asociate cu metabolismul carbohidraților afectat: diabet zaharat, galactozemie, 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 toți ceilalți compuși organici combinați.

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.

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

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

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

Grupe de carbohidrați

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

Tipuri de carbohidrați

Monozaharide

• Glucoză
  O monozaharidă, o substanță cristalină incoloră, cu gust dulce, se găsește în aproape fiecare lanț de carbohidrați.
• Fructoză
  Zahărul din fructe liber este prezent în aproape toate fructele și fructele dulci, cele mai dulci dintre zaharuri.
• Galactoză
  Nu a fost găsit în liber de la; sub forma asociata cu glucoza, formeaza lactoza, zaharul din lapte.

dizaharide

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

Polizaharide

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

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

MD E.I.Kononov

Clasificarea și rolul biologic al carbohidraților

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

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

1.1. Clasificarea carbohidraților.

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

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

[glucozamină, galactozamină etc.], derivați sulfatați ai acizilor uronici, derivați acetilați ai aminozaharurilor etc. Cantitatea totală de monomeri și derivați ai acestora este de câteva zeci de compuși, ceea ce nu este inferioară cantității de aminoacizi individuali prezente în corp.

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

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

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

alte substanțe necesare celulei, inclusiv compuși din alte clase; Astfel, din produșii intermediari ai metabolismului glucozei în

celulele pot sintetiza lipide și aminoacizi neesențiali, cu toate acestea, în acest din urmă caz, este nevoie de o sursă suplimentară de atomi.

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

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

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

Glicogenul, singura homopolizaharidă prezentă în organismul animal, îndeplinește o funcție de rezervă. în plus, nu este doar o rezervă de energie, ci și o rezervă de material plastic. Glicogenul este prezent în cantități diferite în aproape toate celulele corpului uman. Stocurile de glicogen din ficat pot reprezenta până la 3-5% din masa brută a acestui organ [uneori până la 10%], iar conținutul său în mușchi - până la 1% greutate totalățesături. Având în vedere masa acestor organe, cantitatea totală de glicogen din ficat poate fi de 150-200 g, iar depozitele de glicogen în mușchi - până la 600 g.

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

Funcțiile unor carbohidrați prezenți în organism sunt foarte specifice. Deci, heparina este un anticoagulant natural - previne coagularea sângelui în vase, iar lactoza, așa cum am menționat deja, este un carbohidrat de rezervă în laptele femeilor.

2. Asimilarea glucidelor exogene

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

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

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

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

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

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

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