Biologická úloha klasifikácie uhľohydrátov. O štruktúrnej forme
Účel štúdia témy: získať vedomosti o štruktúrnych vlastnostiach a vlastnostiach sacharidov, ich biologickej úlohe v organizme, ako aj úlohe potravinových sacharidov a rezervných sacharidov v ľudskom tele pri procesoch regenerácie organizmu po fyzickej aktivite.
Otázky zamerané na vzdelávanie (plán samoštúdia na danú tému)
Všeobecná charakteristika sacharidov.
Vlastnosti chemickej štruktúry mono-, di- a polysacharidov obsiahnutých v potravinových výrobkoch a tvorených v ľudskom tele.
Biologická úloha sacharidov, ich obsah v rôznych tkanivách a orgánoch ľudského tela.
Enzymatické premeny sacharidov v tráviacom systéme.
Transport sacharidov cez bunkové membrány.
Norma sacharidov v strave, pojem glykemický index.
Ciele
Naučiť sa na základe poznania štruktúry a chemických vlastností mono-, i- a polysacharidov vysvetliť rozdiely medzi sacharidmi, ktoré sú súčasťou potravy a sacharidmi v ľudskom organizme.
Na základe poznatkov o hlavných štádiách biochemických premien sacharidov v procese trávenia a vstrebávania zvoliť metódy využitia sacharidov v potrave na zlepšenie výkonnosti a urýchlenie regeneračných procesov po fyzickej aktivite.
Pokyny pre štúdium témy
Pri práci na materiáli na túto tému musíte v prvom rade zistiť, podľa akých vlastností látky patria do triedy uhľohydrátov, zvážiť cyklické a acyklické štruktúry monosacharidov, pretože monosacharidy sú základom pre konštrukciu molekúl viacerých komplexné sacharidy. Je vhodné začať určovať charakteristické vlastnosti monosacharidov identifikáciou funkčných skupín. Všetky monosacharidy obsahujú jednu karbonylovú skupinu -C = O a niekoľko alkoholových hydroxidov -OH, teda ide o aldehydy alebo ketoalkoholy.
Pôvod názvu "sacharidy" je spôsobený skutočnosťou, že podľa empirického vzorca je väčšina zlúčenín v tejto triede zlúčeninami uhlíka s vodou. Takže empirický vzorec pre glukózu S 6 N 12 O 6 =(CH 2 O) 6 a väčšina bežných sacharidov môže byť charakterizovaná všeobecným vzorcom (SN 2 O) n, n>3. Ak sa karbonyl nachádza na konci uhlíkového reťazca, tvorí aldehydovú skupinu a monosacharid sa nazýva aldóza. Väčšina aldóz môže byť vyjadrená všeobecným vzorcom CH 2 OH-(SNON) n -COH
Ak sa karbonyl nachádza medzi atómami uhlíka, ide o ketónovú skupinu a monosacharid sa nazýva ketóza. Ketózy zodpovedajú všeobecnému vzorcu CH 2 OH-CO-(CHOH) n -CH 2 ON.
1. Biologická úloha sacharidov
Energia. Keď sa sacharidy rozložia, uvoľnená energia sa rozptýli ako teplo alebo sa uloží v molekulách ATP. Sacharidy zabezpečujú asi 50-60% dennej energetickej spotreby tela a počas svalovej vytrvalostnej aktivity až 70%. Pri oxidácii 1 g sacharidov sa uvoľní 17 kJ energie (4,1 kcal). Ako hlavný zdroj energie sa využíva voľná glukóza alebo zásoby sacharidov vo forme glykogénu.
Plastové. Sacharidy (ribóza, deoxyribóza) sa používajú na stavbu ATP, ADP a iných nukleotidov, ako aj nukleových kyselín. Sú súčasťou niektorých enzýmov. Jednotlivé sacharidy sú súčasťou bunkových membrán. Produkty premeny glukózy (kyselina glukurónová, glukozamín atď.) sú súčasťou polysacharidov a komplexných proteínov chrupaviek a iných tkanív.
Rezervovať. Sacharidy sú uložené v kostrové svaly pečene a iných tkanív vo forme glykogénu. Jeho rezervy závisia od telesná hmotnosť, funkčný stav telo, výživový vzorec. Pri svalovej činnosti sa zásoby glykogénu výrazne znižujú a v období odpočinku po práci sa obnovujú. Systematická svalová aktivita vedie k zvýšeniu zásob glykogénu, čo zvyšuje energetické možnosti tela.
Ochranný. Komplexné sacharidy sú súčasťou imunitného systému; mukopolysacharidy sa nachádzajú v slizničných látkach, ktoré pokrývajú povrch ciev, priedušiek, tráviaceho traktu a urogenitálneho traktu a chránia pred prenikaním baktérií, vírusov, ako aj pred mechanickým poškodením.
Špecifické. Niektoré sacharidy sa podieľajú na zabezpečení špecifickosti krvných skupín, pôsobia ako antikoagulanciá, sú receptormi pre množstvo hormónov resp. farmakologické látky, majú protinádorový účinok.
Regulačné. Vláknina v potrave sa v črevách nerozkladá, ale aktivuje črevnú motilitu, enzýmy tráviaceho traktu, vstrebávanie živín.
Úvod
sacharidy glykolipidy biologické
Sacharidy sú najširšou a najrozšírenejšou triedou na Zemi. Organické zlúčeniny, ktoré sú súčasťou všetkých organizmov a sú nevyhnutné pre život ľudí a zvierat, rastlín a mikroorganizmov. Sacharidy sú primárnymi produktmi fotosyntézy, v uhlíkovom cykle slúžia ako akýsi most medzi anorganickými a organickými zlúčeninami. Sacharidy a ich deriváty vo všetkých živých bunkách zohrávajú úlohu plastového a konštrukčného materiálu, dodávateľa energie, substrátov a regulátorov pre špecifické biochemické procesy. Sacharidy nielen áno nutričná funkcia v živých organizmoch plnia aj podporné a štrukturálne funkcie. Sacharidy alebo ich deriváty sa nachádzajú vo všetkých tkanivách a orgánoch. Sú súčasťou bunkových membrán a subcelulárnych útvarov. Podieľajú sa na syntéze mnohých dôležitých látok.
Relevantnosť
V súčasnosti je táto téma aktuálna, pretože sacharidy sú pre telo nevyhnutné, keďže sú súčasťou jeho tkanív a plnia dôležité funkcie: - sú hlavným dodávateľom energie pre všetky procesy v tele (môžu sa odbúravať a dodávajú energiu aj v neprítomnosti kyslíka); - potrebné pre racionálne využitie bielkoviny (s nedostatkom uhľohydrátov sa bielkoviny používajú na iné účely: stávajú sa zdrojom energie a účastníkmi niektorých dôležitých chemických reakcií); - úzko súvisí s metabolizmom tukov (ak jete priveľa sacharidov, viac ako sa dá premeniť na glukózu alebo glykogén (ktorý sa ukladá v pečeni a svaloch), výsledkom je tuk. Keď telo potrebuje viac paliva, tuk sa premieňa späť na glukózu a telesná hmotnosť klesá); - potrebné najmä pre mozog normálny život(Ak svalové tkanivo dokáže akumulovať energiu vo forme tukových zásob, mozog to nedokáže, je úplne závislý od pravidelného príjmu sacharidov do tela); - sú neoddeliteľnou súčasťou molekuly niektorých aminokyselín, podieľajú sa na stavbe enzýmov, tvorbe nukleových kyselín a pod.
Pojem a klasifikácia sacharidov
Sacharidy sú látky so všeobecným vzorcom C n (H 2O) m , kde n a m môžu mať rôzne významy. Názov „sacharidy“ odráža skutočnosť, že vodík a kyslík sú v molekulách týchto látok prítomné v rovnakom pomere ako v molekule vody. Okrem uhlíka, vodíka a kyslíka môžu deriváty uhľohydrátov obsahovať ďalšie prvky, ako napríklad dusík.
Sacharidy sú jednou z hlavných skupín organických látok v bunkách. Sú to primárne produkty fotosyntézy a počiatočné produkty biosyntézy iných organických látok v rastlinách (organické kyseliny, alkoholy, aminokyseliny atď.) a nachádzajú sa aj v bunkách všetkých ostatných organizmov. V živočíšnej bunke je obsah sacharidov v rozmedzí 1-2%, v rastlinných bunkách môže v niektorých prípadoch dosahovať 85-90% hmotnosti sušiny.
Existujú tri skupiny sacharidov:
· monosacharidy alebo jednoduché cukry;
· oligosacharidy - zlúčeniny pozostávajúce z 2-10 molekúl jednoduchých cukrov zapojených do série (napríklad disacharidy, trisacharidy atď.).
· polysacharidy pozostávajú z viac ako 10 molekúl jednoduchých cukrov alebo ich derivátov (škrob, glykogén, celulóza, chitín).
Monosacharidy (jednoduché cukry)
V závislosti od dĺžky uhlíkového skeletu (počet atómov uhlíka) sa monosacharidy delia na triózy (C 3), tetróza (C 4), pentózy (C 5), hexózy (C 6), heptóza (C7 ).
Molekuly monosacharidov sú buď aldehydalkoholy (aldózy) alebo ketoalkoholy (ketózy). Chemické vlastnosti týchto látok sú určené predovšetkým aldehydovými alebo ketónovými skupinami, ktoré tvoria ich molekuly.
Monosacharidy sú vysoko rozpustné vo vode a majú sladkú chuť.
Po rozpustení vo vode získajú monosacharidy, počnúc pentózami, kruhový tvar.
Cyklické štruktúry pentóz a hexóz sú bežné formy: v danom momente existuje len malá časť molekúl vo forme „otvoreného reťazca“. Oligo- a polysacharidy zahŕňajú aj cyklické formy monosacharidov.
Okrem cukrov, v ktorých sú všetky atómy uhlíka spojené s atómami kyslíka, existujú čiastočne redukované cukry, z ktorých najdôležitejšia je deoxyribóza.
Oligosacharidy
Pri hydrolýze tvoria oligosacharidy niekoľko molekúl jednoduchých cukrov. V oligosacharidoch sú molekuly jednoduchých cukrov spojené takzvanými glykozidickými väzbami, ktoré spájajú atóm uhlíka jednej molekuly cez kyslík s atómom uhlíka druhej molekuly.
Medzi najvýznamnejšie oligosacharidy patrí maltóza (sladový cukor), laktóza ( mliečny cukor) a sacharóza (trstinový alebo repný cukor). Tieto cukry sa tiež nazývajú disacharidy. Disacharidy sú podľa svojich vlastností bloky na monosacharidy. Dobre sa rozpúšťajú vo vode a majú sladkú chuť.
Polysacharidy
Ide o vysokomolekulárne (až 10 000 000 Da) polymérne biomolekuly pozostávajúce z veľké číslo monoméry – jednoduché cukry a ich deriváty.
Polysacharidy môžu pozostávať z monosacharidov jedného resp odlišné typy. V prvom prípade sa nazývajú homopolysacharidy (škrob, celulóza, chitín atď.), V druhom prípade heteropolysacharidy (heparín). Všetky polysacharidy sú nerozpustné vo vode a nemajú sladkú chuť. Niektoré z nich sú schopné opuchu a hlienu.
Najdôležitejšie polysacharidy sú nasledujúce.
Celulóza- lineárny polysacharid pozostávajúci z niekoľkých priamych rovnobežných reťazcov spojených vodíkovými väzbami. Každý reťazec je tvorený zvyškami β-D-glukózy. Táto štruktúra zabraňuje prenikaniu vody a je veľmi ťažná, čo zaisťuje stabilitu membrán rastlinných buniek, ktoré obsahujú 26-40% celulózy.
Celulóza slúži ako potrava pre mnohé zvieratá, baktérie a plesne. Väčšina zvierat, vrátane ľudí, však nevie stráviť celulózu, pretože ju obsahuje gastrointestinálny trakt Neexistuje žiadny enzým celuláza, ktorý rozkladá celulózu na glukózu. Celulózové vlákna zároveň zohrávajú dôležitú úlohu vo výžive, pretože dodávajú potrave objemnú a hrubú konzistenciu a stimulujú črevnú motilitu.
Škrob a glykogén. Tieto polysacharidy sú hlavnými formami ukladania glukózy v rastlinách (škrob), zvieratách, ľuďoch a hubách (glykogén). Pri ich hydrolýze vzniká v organizmoch glukóza, ktorá je nevyhnutná pre životne dôležité procesy.
Chitintvorené molekulami β-glukózy, v ktorých je alkoholová skupina na druhom atóme uhlíka nahradená skupinou obsahujúcou dusík NHCOCH 3. Jeho dlhé paralelné reťazce, podobne ako reťazce celulózy, sa zhromažďujú vo zväzkoch. Chitín - hlavný konštrukčný prvok vrstvy článkonožcov a bunkové steny húb.
Stručný popis ekologickej a biologickej úlohy sacharidov
Zhrnutím vyššie uvedeného materiálu týkajúceho sa charakteristík uhľohydrátov môžeme vyvodiť nasledujúce závery o ich ekologickej a biologickej úlohe.
1. Plnia stavebnú funkciu v bunkách aj v tele ako celku, pretože sú súčasťou štruktúr, ktoré tvoria bunky a tkanivá (to je typické najmä pre rastliny a huby), napríklad bunkové membrány , rôzne membrány atď atď., okrem toho sa sacharidy podieľajú na tvorbe biologicky potrebných látok, ktoré tvoria množstvo štruktúr, napríklad na tvorbe nukleových kyselín, ktoré tvoria základ chromozómov; sacharidy sú súčasťou komplexných bielkovín – glykoproteínov, ktoré majú určitý význam pri tvorbe bunkových štruktúr a medzibunkovej látky.
2. Najdôležitejšou funkciou sacharidov je trofická funkcia, ktorá spočíva v tom, že mnohé z nich sú potravinovými produktmi heterotrofných organizmov (glukóza, fruktóza, škrob, sacharóza, maltóza, laktóza atď.). Tieto látky v kombinácii s inými zlúčeninami vznikajú produkty na jedenie, používané ľuďmi (rôzne obilniny; plody a semená jednotlivých rastlín, ktoré obsahujú vo svojom zložení uhľohydráty, sú potravou pre vtáky a monosacharidy, ktoré vstupujú do cyklu rôznych premien, prispievajú k tvorbe vlastných uhľohydrátov, charakteristických pre daného organizmu, ako aj iné organo-biochemické zlúčeniny (tuky, aminokyseliny (nie však ich proteíny), nukleové kyseliny atď.).
3. Sacharidy sa vyznačujú aj energetickou funkciou, ktorá spočíva v tom, že monosacharidy (najmä glukóza) sa v organizmoch ľahko oxidujú (konečným produktom oxidácie je CO 2a N 2O), v tomto prípade sa uvoľňuje veľké množstvo energie sprevádzané syntézou ATP.
4. Majú aj ochrannú funkciu, spočívajúcu v tom, že zo sacharidov vznikajú štruktúry (a určité organely v bunke), ktoré chránia buď bunku alebo organizmus ako celok pred rôzne škody vrátane mechanických (napríklad chitínové obaly hmyzu, tvoriace exoskelet, bunkové steny rastlín a mnohých húb vrátane celulózy atď.).
5. Významnú úlohu zohrávajú mechanické a tvarotvorné funkcie uhľohydrátov, ktoré predstavujú schopnosť štruktúr tvorených buď uhľohydrátmi, alebo v kombinácii s inými zlúčeninami dať telu určitý tvar a mechanicky ich spevniť; Bunkové membrány mechanického tkaniva a xylémových ciev teda vytvárajú kostru (vnútornú kostru) drevín, kríkov a bylín, chitín tvorí vonkajšiu kostru hmyzu atď.
Stručná charakteristika metabolizmu sacharidov v heterotrofnom organizme (na príklade ľudského tela)
Dôležitú úlohu v pochopení metabolických procesov zohráva znalosť premien, ktorým podliehajú sacharidy v heterotrofných organizmoch. V ľudskom tele je tento proces charakterizovaný nasledujúcim schematickým popisom.
Sacharidy v potrave vstupujú do tela cez ústnu dutinu. Monosacharidy v zažívacie ústrojenstvo prakticky neprechádzajú transformáciami, disacharidy sa hydrolyzujú na monosacharidy a polysacharidy prechádzajú pomerne významnými premenami (to platí pre tie polysacharidy, ktoré telo využíva ako potravu, a sacharidy, ktoré nie sú živiny napríklad celulóza, niektoré pektíny, sa z tela odstraňujú stolicou).
IN ústna dutina jedlo sa rozdrví a homogenizuje (stane sa rovnomernejšie ako pred vstupom do neho). Jedlo je ovplyvnené slinami vylučovanými slinnými žľazami. Obsahuje enzým ptyalín a má alkalická reakcia prostredí, vďaka čomu začína primárna hydrolýza polysacharidov vedúca k tvorbe oligosacharidov (sacharidy s malou hodnotou n).
Časť škrobu sa môže dokonca premeniť na disacharidy, čo si môžeme všimnúť pri dlhom žuvaní chleba (kyslý čierny chlieb sa stáva sladkým).
Rozžutá potrava, hojne spracovaná slinami a rozdrvená zubami, sa dostáva cez pažerák vo forme potravinového bolusu do žalúdka, kde je vystavená kyslej žalúdočnej šťave obsahujúcej enzýmy, ktoré pôsobia na bielkoviny a nukleové kyseliny. So sacharidmi v žalúdku sa takmer nič nestane.
Potom potravinová kaša vstupuje do prvej časti čreva (tenké črevo), počnúc dvanástnik. Dostáva pankreatickú šťavu (pankreatický sekrét), ktorá obsahuje komplex enzýmov, ktoré podporujú trávenie sacharidov. Sacharidy sa premieňajú na monosacharidy, ktoré sú rozpustné vo vode a schopné absorpcie. Potravinové sacharidy sú nakoniec strávené tenké črevo a v časti, kde sa nachádzajú klky, sa vstrebávajú do krvi a dostávajú sa do obehového systému.
Krvným obehom sa monosacharidy dostávajú do rôznych tkanív a buniek tela, ale najskôr všetka krv prechádza pečeňou (tam sa zbavuje škodlivé produkty výmena). V krvi sú monosacharidy prítomné predovšetkým vo forme alfa-glukózy (ale môžu byť prítomné aj iné izoméry hexózy, ako je fruktóza).
Ak je hladina glukózy v krvi nižšia ako normálne, časť glykogénu obsiahnutého v pečeni sa hydrolyzuje na glukózu. Nadmerný obsah sacharidov charakterizuje vážnu ľudskú chorobu – cukrovku.
Z krvi sa monosacharidy dostávajú do buniek, kde sa väčšina z nich minie na oxidáciu (v mitochondriách), počas ktorej sa syntetizuje ATP, ktorý obsahuje energiu vo forme „vhodnej“ pre telo. ATP sa míňa na rôzne procesy ktoré vyžadujú energiu (syntéza látok potrebných pre telo, vykonávanie fyziologických a iných procesov).
Časť uhľohydrátov v potrave sa využíva na syntézu uhľohydrátov daného organizmu, potrebných na tvorbu bunkových štruktúr, prípadne zlúčenín potrebných na tvorbu látok iných tried zlúčenín (takže tuky, nukleové kyseliny a pod. získané zo sacharidov). Schopnosť uhľohydrátov premeniť sa na tuky je jednou z príčin obezity, choroby, ktorá zahŕňa komplex ďalších chorôb.
V dôsledku toho je konzumácia nadmerného množstva uhľohydrátov pre ľudské telo škodlivá, čo je potrebné vziať do úvahy pri organizovaní vyváženej stravy.
V rastlinných organizmoch, ktoré sú autotrofmi, je metabolizmus uhľohydrátov trochu odlišný. Sacharidy (monosacharidy) si telo syntetizuje samo oxid uhličitý a vody pomocou solárnej energie. Z monosacharidov sa syntetizujú di-, oligo- a polysacharidy. Niektoré monosacharidy sú zahrnuté v syntéze nukleových kyselín. Určité množstvo monosacharidov (glukózy) využívajú organizmy rastlín v procesoch dýchania na oxidáciu, pri ktorej sa (podobne ako u heterotrofných organizmov) syntetizuje ATP.
Glykolipidy a glykoproteíny ako štrukturálne a funkčné zložky sacharidových buniek
Glykoproteíny sú proteíny obsahujúce oligosacharidové (glykánové) reťazce kovalentne pripojené k polypeptidovej kostre. Glykozaminoglykány sú polysacharidy postavené z opakujúcich sa disacharidových zložiek, ktoré zvyčajne obsahujú aminocukry (glukozamín alebo galaktozamín v sulfonovanej alebo nesulfónovanej forme) a kyselinu urónovú (glukurónovú alebo idurónovú). Predtým sa glykozaminoglykány nazývali mukopolysacharidy. Zvyčajne sú kovalentne spojené s proteínom; komplex jedného alebo viacerých glykozaminoglykánov s proteínom sa nazýva proteoglykán. Glykokonjugáty a komplexné sacharidy sú ekvivalentné termíny pre molekuly, ktoré obsahujú sacharidové reťazce (jeden alebo viac) kovalentne spojené s proteínom alebo lipidom. Táto trieda zlúčenín zahŕňa glykoproteíny, proteoglykány a glykolipidy.
Biomedicínsky význam
Takmer všetky ľudské plazmatické proteíny, okrem albumínu, sú glykoproteíny. Mnohé proteíny bunkovej membrány obsahujú významné množstvá sacharidy. Látky krvných skupín sa v niektorých prípadoch ukážu ako glykoproteíny, niekedy túto úlohu zohrávajú glykosfingolipidy. Niektoré hormóny (napr. ľudský choriový gonadotropín) majú glykoproteínovú povahu. V poslednej dobe je rakovina stále viac charakterizovaná ako výsledok abnormálnej génovej regulácie. hlavný problém onkologické ochorenia, metastáza, je jav, pri ktorom rakovinové bunky opúšťajú miesto svojho vzniku (napríklad prsník), sú transportované krvným obehom do vzdialených častí tela (napríklad do mozgu) a neobmedzene rastú katastrofálne následky pre pacienta. Mnoho onkológov verí, že metastázy sú aspoň čiastočne spôsobené zmenami v štruktúre glykokonjugátov na povrchu rakovinové bunky. Množstvo ochorení (mukopolysacharidóza) je založené na nedostatočnej aktivite rôznych lyzozomálnych enzýmov, ktoré ničia jednotlivé glykozaminoglykány; v dôsledku toho sa jeden alebo viac z nich hromadí v tkanivách, čo spôsobuje rôzne patologické príznaky a symptómy. Jedným z príkladov takýchto stavov je Hurlerov syndróm.
Distribúcia a funkcie
Glykoproteíny sa nachádzajú vo väčšine organizmov, od baktérií až po ľudí. Mnohé živočíšne vírusy obsahujú aj glykoproteíny a niektoré z týchto vírusov boli dôkladne študované, čiastočne preto, že sú vhodné na výskum.
Glykoproteíny sú veľkou skupinou proteínov s rôznymi funkciami, ich obsah sacharidov sa pohybuje od 1 do 85 % alebo viac (v hmotnostných jednotkách). Úloha oligosacharidových reťazcov vo funkcii glykoproteínov nie je napriek intenzívnemu štúdiu tejto problematiky zatiaľ presne stanovená.
Glykolipidy sú komplexné lipidy tvorené spojením lipidov so sacharidmi. Glykolipidové molekuly majú polárne „hlavy“ (sacharidy) a nepolárne „chvosty“ (zvyšky mastné kyseliny). Vďaka tomu sú glykolipidy (spolu s fosfolipidmi) súčasťou bunkových membrán.
Glykolipidy sú široko prítomné v tkanivách, najmä v nervovom tkanive, najmä v mozgovom tkanive. Nachádzajú sa hlavne na vonkajší povrch plazmatická membrána, kde sú ich sacharidové zložky zahrnuté medzi ostatné sacharidy bunkového povrchu.
Glykosfingolipidy, ktoré sú súčasťou vonkajšej vrstvy plazmatickej membrány, sa môžu podieľať na medzibunkových interakciách a kontaktoch. Niektoré z nich sú antigény, napríklad Forssmannov antigén a látky, ktoré určujú krvné skupiny systému ABO. Podobné oligosacharidové reťazce boli nájdené v iných glykoproteínoch plazmatickej membrány. Množstvo gangliozidov funguje ako receptory pre bakteriálne toxíny (napríklad toxín cholery, ktorý spúšťa aktiváciu adenylátcyklázy).
Glykolipidy na rozdiel od fosfolipidov neobsahujú zvyšky kyselina fosforečná. Vo svojich molekulách sú galaktózové alebo sulfoglukózové zvyšky pripojené k diacylglycerolu glykozidickou väzbou
Dedičné poruchy metabolizmu monosacharidov a disacharidov
Galaktozémia je dedičná metabolická patológia spôsobená nedostatočnou aktivitou enzýmov zapojených do metabolizmu galaktózy. Neschopnosť tela využiť galaktózu vedie k vážnemu poškodeniu tráviaceho, zrakového a nervový systém deti v nízky vek. V pediatrii a genetike je galaktozémia zriedkavé genetické ochorenie, ktoré sa vyskytuje s frekvenciou jeden prípad na 10 000 - 50 000 novorodencov. Klinický obraz galaktozémie bol prvýkrát opísaný v roku 1908 u dieťaťa, ktoré trpelo ťažké vyčerpanie hepato- a splenomegália, galaktozúria; choroba zmizla ihneď po vysadení mliečna výživa. Neskôr, v roku 1956, vedec Hermann Kelker zistil, že základom choroby bolo porušenie metabolizmu galaktózy. Príčiny ochorenia galaktozémia je vrodená patológia, dedí autozomálne recesívne, teda ochorenie sa prejaví len vtedy, ak dieťa zdedí od každého rodiča dve kópie defektného génu. Jedinci heterozygotní pre mutantný gén sú prenášačmi choroby, ale môžu sa tiež vyvinúť jednotlivé znaky galaktozémia v mierny stupeň. Premena galaktózy na glukózu (metabolická dráha Leloir) prebieha za účasti 3 enzýmov: galaktóza-1-fosfát uridyltransferáza (GALT), galaktokináza (GALK) a uridíndifosfát-galaktóza-4-epimeráza (GALE). Podľa nedostatku týchto enzýmov existuje 1 ( klasická verzia), 2 a 3 typy galaktozémie Identifikácia troch typov galaktozémie sa nezhoduje s poradím pôsobenia enzýmov v Leloirovej metabolickej dráhe. Galaktóza sa do tela dostáva s potravou a vzniká aj v črevách pri hydrolýze disacharidu laktózy. Metabolická dráha galaktózy začína jej premenou enzýmom GALK na galaktóza-1-fosfát. Potom sa za účasti enzýmu GALT galaktóza-1-fosfát premení na UDP-galaktózu (uridyldifosfogalaktózu). Potom sa pomocou GALE metabolit premení na UDP - glukózu (uridyldifosfoglukózu).Pri nedostatku niektorého z týchto enzýmov (GALK, GALT alebo GALE) sa výrazne zvýši koncentrácia galaktózy v krvi, intermediárne metabolity galaktóza sa hromadí v tele, čo spôsobuje toxické poškodenie rôzne orgány: Centrálny nervový systém, pečeň, obličky, slezina, črevá, oči atď. Podstatou galaktozémie je narušenie metabolizmu galaktózy. Najčastejšie v klinickej praxi vyskytuje sa klasická (1. typ) galaktozémia spôsobená poruchou enzýmu GALT a porušením jeho aktivity. Gén kódujúci syntézu galaktóza-1-fosfáturidyltransferázy sa nachádza v circumcentromerickej oblasti 2. chromozómu. Podľa závažnosti klinický priebeh rozlišovať ťažké, stredné a mierny stupeň galaktozémia. Prvé klinické príznaky ťažkej galaktozémie sa vyvíjajú veľmi skoro, v prvých dňoch života dieťaťa. Čoskoro po kŕmení novorodenca materské mlieko alebo mliečna výživa spôsobuje zvracanie a rozrušenie stolice (vodnatá hnačka) a zvyšuje sa intoxikácia. Dieťa sa stáva letargickým a odmieta prsník alebo fľašu; jeho podvýživa a kachexia rýchlo postupujú. Dieťa môže trápiť plynatosť, črevná kolika, nadmerné vylučovanie plynov.Pri vyšetrení dieťaťa s galaktozémiou neonatológom sa zistí zánik reflexov v novorodeneckom období. Pri galaktozémii sa skoro objaví pretrvávajúca žltačka rôznej miere závažnosť a hepatomegália, progreduje zlyhanie pečene. Do 2-3 mesiacov života sa objaví splenomegália, cirhóza pečene a ascites. Poruchy v procesoch zrážania krvi vedú k vzniku krvácania na koži a slizniciach. Deti začínajú skoro zaostávať v psychomotorickom vývoji, ale stupeň intelektového postihnutia pri galaktozémii nedosahuje takú závažnosť ako pri fenylketonúrii. Do 1-2 mesiacov sa u detí s galaktozémiou vyvinie bilaterálna katarakta. Poškodenie obličiek pri galaktozémii je sprevádzané glukozúriou, proteinúriou a hyperaminoacidúriou. V terminálnej fáze galaktozémie dieťa zomiera na hlboké vyčerpanie, ťažké zlyhanie pečene a vrstvy sekundárnych infekcií. Pri galaktozémii strednej závažnosti sa pozoruje aj vracanie, žltačka, anémia, retardácia psychomotorického vývoja, hepatomegália, katarakta a podvýživa. Mierna galaktozémia je charakterizovaná odmietaním dojčenia, vracaním po vypití mlieka, oneskoreným vývinom reči a retardáciou hmotnosti a výšky dieťaťa. Avšak aj s mierny tok galaktozémia, metabolické produkty galaktózy majú toxický účinok na pečeň, čo vedie k jej chronickým ochoreniam.
Fruktozémia
Fruktozémia je dedičná genetické ochorenie pozostávajúce z intolerancie fruktózy ( ovocný cukor, ktorý sa nachádza vo všetkých druhoch ovocia, bobúľ a niektorých druhov zeleniny, ako aj v mede). Pri fruktozémii je v ľudskom tele málo alebo prakticky žiadne enzýmy (enzýmy, organické látky bielkovinovej povahy, ktoré urýchľujú chemické reakcie vyskytujúce sa v tele), podieľajúce sa na rozklade a vstrebávaní fruktózy. Ochorenie sa zvyčajne zistí v prvých týždňoch a mesiacoch života dieťaťa alebo od okamihu, keď dieťa začne prijímať šťavy a potraviny obsahujúce fruktózu: sladký čaj, ovocné šťavy, zeleninové a ovocné pyré. Fruktozémia sa prenáša autozomálne recesívnym spôsobom dedičnosti (ochorenie sa vyskytuje, ak majú ochorenie obaja rodičia). Chlapci a dievčatá ochorejú rovnako často.
Príčiny ochorenia
Pečeň nemá dostatok špeciálneho enzýmu (fruktóza-1-fosfát aldolázy), ktorý premieňa fruktózu. Výsledkom je, že produkty metabolizmu (fruktóza-1-fosfát) sa hromadia v tele (pečeň, obličky, črevné sliznice) a majú škodlivý účinok. Zistilo sa, že fruktóza-1-fosfát sa nikdy neukladá v mozgových bunkách a očnej šošovke. Príznaky ochorenia sa objavujú po konzumácii ovocia, zeleniny alebo bobúľ v akejkoľvek forme (šťavy, nektáre, pyré, čerstvé, mrazené alebo sušené), ako aj med. Závažnosť prejavu závisí od množstva spotrebovanej potravy.
Letargia, bledosť koža. Zvýšené potenie. Ospalosť. Zvracať. Hnačka (častá volumetrická (veľké porcie) riedka stolica). Nechuť k sladkým jedlám. Hypotrofia (nedostatok (nedostatočnosť) telesnej hmotnosti) sa vyvíja postupne. Zvýšená veľkosť pečene. Ascites (nahromadenie tekutiny v brušná dutina). Žltačka (zožltnutie kože) – vzniká niekedy. Akútna hypoglykémia (stav, pri ktorom výrazne klesá hladina glukózy (cukru) v krvi) sa môže vyvinúť pri súčasnej konzumácii veľkého množstva potravín obsahujúcich fruktózu. Charakterizované: trasením končatín; kŕče (paroxyzmálne mimovoľné svalové kontrakcie a extrémna ich napätia); Strata vedomia až kóma (nedostatok vedomia a reakcie na akékoľvek podnety; stav predstavuje nebezpečenstvo pre ľudský život).
Záver
Význam sacharidov vo výžive človeka je veľmi vysoký. Slúžia najdôležitejší zdroj energie, pričom poskytuje až 50-70% celkového príjmu kalórií.
Schopnosť uhľohydrátov byť vysoko účinným zdrojom energie je základom ich „bielkoviny šetriaceho“ pôsobenia. Hoci uhľohydráty nie sú základnými nutričnými faktormi a môžu sa v tele tvoriť z aminokyselín a glycerolu, minimálne množstvo uhľohydrátov denná dávka by nemala byť nižšia ako 50-60 g.
S narušeným metabolizmom uhľohydrátov úzko súvisí množstvo chorôb: diabetes mellitus, galaktozémia, poruchy v systéme zásobovania glykogénu, intolerancia mlieka atď. Treba poznamenať, že v ľudskom a zvieracom tele sú uhľohydráty prítomné v menšom množstve (nie viac ako 2 % suchej telesnej hmotnosti) ako proteíny a lipidy; v rastlinných organizmoch tvoria uhľohydráty vďaka celulóze až 80 % sušiny, preto je vo všeobecnosti v biosfére viac uhľohydrátov ako všetkých ostatných organických zlúčenín dohromady. živé organizmy na planéte, vedci sa domnievajú, že približne Keď sa objavila prvá sacharidová zlúčenina, objavila sa prvá živá bunka.
Literatúra
1. Biochémia: učebnica pre vysoké školy / vyd. E.S. Severina - 5. vydanie, - 2009. - 768 s.
2. T.T. Berezov, B.F. Korovkin "Biologická chémia".
3. P.A. Verbolovič "Workshop o organickej, fyzikálnej, koloidnej a biologickej chémii."
4. Leninger A. Základy biochémie // M.: Mir, 1985
5. Klinická endokrinológia. Sprievodca / N. T. Starková. - 3. vydanie, prepracované a rozšírené. - Petrohrad: Peter, 2002. - s. 209-213. - 576 s.
6. Detské choroby (2. ročník) - Shabalov N.P. - učebnica, Peter, 2011
Doučovanie
Potrebujete pomôcť so štúdiom témy?
Naši špecialisti vám poradia alebo poskytnú doučovacie služby na témy, ktoré vás zaujímajú.
Odošlite žiadosť s uvedením témy práve teraz, aby ste sa dozvedeli o možnosti konzultácie.
Tým sa však úloha sacharidov nevyčerpáva. Sú integrálnou súčasťou molekúl niektorých aminokyselín, podieľajú sa na stavbe enzýmov, tvorbe nukleových kyselín, sú prekurzormi pre tvorbu tukov, imunoglobulínov, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu v imunitnom systéme, a glykoproteínov - komplexov sacharidov a bielkovín, ktoré sú najdôležitejšími zložkami bunkové membrány. Kyseliny hyalurónové a ďalšie mukopolysacharidy tvoria ochrannú vrstvu medzi všetkými bunkami, ktoré tvoria telo.
Záujem o sacharidy bol obmedzený extrémnou zložitosťou ich štruktúry. Na rozdiel od monomérov nukleových kyselín (nukleotidov) a proteínov (aminokyselín), ktoré sa môžu viazať len jedným špecifickým spôsobom, monosacharidové jednotky v oligosacharidoch a polysacharidoch sa môžu spájať niekoľkými spôsobmi v mnohých rôznych polohách.
Od druhej polovice 20. storočia. Dochádza k rýchlemu rozvoju chémie a biochémie uhľohydrátov vzhľadom na ich dôležitý biologický význam.
Sacharidy sú spolu s bielkovinami a lipidmi najdôležitejšie chemické zlúčeniny ktoré sú súčasťou živých organizmov. U ľudí a zvierat plnia uhľohydráty dôležité funkcie: energiu (hlavný typ bunkového paliva), štrukturálne ( požadovaný komponent väčšina vnútrobunkových štruktúr) a ochranné (účasť sacharidových zložiek imunoglobulínov na udržiavaní imunity).
Sacharidy (ribóza, deoxyribóza) sa používajú na syntézu nukleových kyselín, sú neoddeliteľnou súčasťou nukleotidových koenzýmov, ktoré zohrávajú mimoriadne dôležitú úlohu v metabolizme živých bytostí. V poslednej dobe priťahujú čoraz väčšiu pozornosť zmiešané biopolyméry obsahujúce sacharidy: glykopeptidy a glykoproteíny, glykolipidy a lipopolysacharidy, glykolipoproteíny atď. Tieto látky plnia v organizme zložité a dôležité funkcie.
Takže zvýrazním b Iologický význam sacharidov:
· Sacharidy plnia plastickú funkciu, to znamená, že sa podieľajú na stavbe kostí, buniek a enzýmov. Tvoria 2-3% hmotnosti.
· Sacharidy sú hlavným zdrojom energie. Pri oxidácii 1 gramu sacharidov sa uvoľní 4,1 kcal energie a 0,4 g vody.
· Krv obsahuje 100-110 mg glukózy. Závisí od koncentrácie glukózy osmotický tlak krvi.
· Pentózy (ribóza a deoxyribóza) sa podieľajú na výstavbe ATP.
Sacharidy účinkujú ochrannú úlohu v rastlinách.
2. Druhy sacharidov
Existujú dve hlavné skupiny sacharidov: jednoduché a zložité. Jednoduché sacharidy zahŕňajú glukózu, fruktózu, galaktózu, sacharózu, laktózu a maltózu. Medzi komplexné patrí škrob, glykogén, vláknina a pektín.
Sacharidy sa delia na monosacharidy (jednoduché), oligosacharidy a polysacharidy (komplexné).
1. Monosacharidy
· glukóza
fruktóza
galaktóza
· manóza
2. Oligosacharidy
· Disacharidy
sacharóza (bežný cukor, trstinový alebo repný cukor)
maltóza
izomaltóza
laktóza
laktulóza
3. Polysacharidy
· dextrán
· glykogén
· škrob
· celulóza
galaktomanány
Monosacharidy(jednoduché sacharidy) sú najjednoduchšími predstaviteľmi sacharidov a pri hydrolýze sa nerozkladajú na jednoduchšie zlúčeniny. Jednoduché sacharidy sa ľahko rozpúšťajú vo vode a rýchlo sa vstrebávajú. Majú výraznú sladkú chuť a zaraďujú sa medzi cukry.
V závislosti od počtu atómov uhlíka v molekulách sa monosacharidy delia na triózy, tetrózy, pentózy a hexózy. Pre človeka sú najdôležitejšie hexózy (glukóza, fruktóza, galaktóza atď.) a pentózy (ribóza, deoxyribóza atď.).
Keď sa spoja dve molekuly monosacharidov, vytvoria sa disacharidy.
Najdôležitejším zo všetkých monosacharidov je glukóza, pretože je to stavebná jednotka (stavebný kameň) na stavbu väčšiny potravinových di- a polysacharidov. Transport glukózy do buniek je v mnohých tkanivách regulovaný pankreatickým hormónom inzulínom.
U ľudí sa prebytok glukózy primárne premieňa na glykogén, jediný rezervný sacharid v živočíšnych tkanivách. V ľudskom tele je celkový obsah glykogénu asi 500 g - to je denný prísun sacharidov používaných v prípadoch ťažkého nedostatku v strave. Dlhodobý nedostatok glykogénu v pečeni vedie k dysfunkcii hepatocytov a tukovej infiltrácii.
Oligosacharidy- zložitejšie zlúčeniny, zostavené z niekoľkých (od 2 do 10) monosacharidových zvyškov. Delia sa na disacharidy, trisacharidy atď. Najdôležitejšie disacharidy pre človeka sú sacharóza, maltóza a laktóza. Oligosacharidy, medzi ktoré patrí rafinóza, stachyóza a verbaskóza, sa nachádzajú najmä v strukovinách a ich spracovaných produktoch, ako je sójová múka, a tiež v malom množstve v mnohých druhoch zeleniny. Frukto-oligosacharidy sa nachádzajú v obilninách (pšenica, raž), zelenine (cibuľa, cesnak, artičoky, špargľa, rebarbora, čakanka), ako aj banánoch a mede.
Do skupiny oligosacharidov patria aj malto-dextríny, ktoré sú hlavnými zložkami sirupov a melasy priemyselne vyrábanej z polysacharidových surovín. Jedným zo zástupcov oligosacharidov je laktulóza, ktorá vzniká z laktózy pri tepelnej úprave mlieka, napríklad pri výrobe pečeného a sterilizovaného mlieka.
Oligosacharidy sa v ľudskom tenkom čreve prakticky nerozkladajú kvôli nedostatku vhodných enzýmov. Z tohto dôvodu majú vlastnosti vlákniny. Niektoré oligosacharidy sa významne podieľajú na fungovaní normálnej mikroflóry hrubého čreva, čo umožňuje ich zaradenie medzi prebiotiká – látky, ktoré sú čiastočne fermentované niektorými črevnými mikroorganizmami a zabezpečujú udržanie normálnej črevnej mikrobiocenózy.
Polysacharidy- polymérne zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou vytvorené z veľkého počtu monomérov, ktoré sú monosacharidovými zvyškami. Polysacharidy sa delia na stráviteľné a nestráviteľné v ľudskom gastrointestinálnom trakte. Do prvej podskupiny patrí škrob a glykogén, do druhej rôzne zlúčeniny, z ktorých pre človeka sú najdôležitejšie celulóza (vláknina), hemicelulóza a pektínové látky.
Oligo- a polysacharidy sú kombinované pod pojmom „komplexné sacharidy“. Mono- a disacharidy majú sladkú chuť, preto sa nazývajú aj „cukry“. Polysacharidy nemajú sladkú chuť. Sladkosť sacharózy je rôzna. Ak sa sladkosť roztoku sacharózy považuje za 100%, potom sladkosť ekvimolárnych roztokov iných cukrov bude: fruktóza - 173%, glukóza - 81%, maltóza a galaktóza - 32% a laktóza - 16%.
Hlavným stráviteľným polysacharidom je škrob – potravinový základ obilnín, strukovín a zemiakov. Tvorí až 80 % sacharidov skonzumovaných v potravinách. Je to komplexný polymér pozostávajúci z dvoch frakcií: amylóza - lineárny polymér a amylopektín - rozvetvený polymér. Práve pomer týchto dvoch frakcií v rôznych surovinách škrobu určuje jeho rôzne fyzikálno-chemické a technologické vlastnosti, najmä rozpustnosť vo vode pri rozdielne teploty. Zdrojom škrobu sú rastlinné produkty, najmä obilniny: obilniny, múka, chlieb a zemiaky.
Aby sa uľahčilo vstrebávanie škrobu organizmom, výrobok, ktorý ho obsahuje, musí byť tepelne upravený. V tomto prípade vzniká škrobová pasta v explicitnej forme, napríklad želé, alebo latentne v zložení potravinového zloženia: kaša, chlieb, cestoviny, jedlá zo strukovín. Škrobové polysacharidy, ktoré vstupujú do tela s potravou, podliehajú postupnej fermentácii, počnúc ústnou dutinou, na maltodextríny, maltózu a glukózu, po ktorej nasleduje takmer úplná absorpcia.
Druhým stráviteľným polysacharidom je glykogén. Jeho nutričná hodnota je nízka – zo stravy nepochádza viac ako 10-15 g glykogénu v zložení pečene, mäsa a rýb. Keď mäso dozrieva, glykogén sa premieňa na kyselinu mliečnu.
Niektoré komplexné sacharidy (vláknina, celulóza atď.) sa v ľudskom tele vôbec nestrávia. Toto je však nevyhnutná zložka výživy: stimulujú črevnú motilitu, formu výkaly, čím pomáha odstraňovať toxíny a čistí telo. Navyše, hoci vlákninu človek nestrávi, slúži ako zdroj výživy pre prospešnú črevnú mikroflóru.
Záver
Význam sacharidov vo výžive človeka je veľmi vysoký. Slúžia ako najdôležitejší zdroj energie, poskytujú až 50-70% celkového príjmu kalórií.
Schopnosť uhľohydrátov byť vysoko účinným zdrojom energie je základom ich „bielkoviny šetriaceho“ pôsobenia. Aj keď sacharidy nepatria medzi základné nutričné faktory a môžu sa v tele tvoriť z aminokyselín a glycerolu, minimálne množstvo sacharidov v dennej strave by nemalo byť nižšie ako 50-60 g.
S narušeným metabolizmom uhľohydrátov úzko súvisí množstvo chorôb: diabetes mellitus, galaktozémia, poruchy v systéme zásobovania glykogénu, intolerancia mlieka atď. Treba poznamenať, že v ľudskom a zvieracom tele sú uhľohydráty prítomné v menšom množstve (nie viac ako 2 % suchej telesnej hmotnosti) ako proteíny a lipidy; v rastlinných organizmoch tvoria uhľohydráty vďaka celulóze až 80 % sušiny, preto je vo všeobecnosti v biosfére viac sacharidov ako všetkých ostatných organických zlúčenín dohromady.
Bibliografia
1. Príručka dietetiky / ed. A.A. Pokrovsky, M.A. Samsonová. - M.: Medicína, 1981
2. Populárne informácie o výžive. Ed. A.I. Štolmáková, I.O. Martynyuk, Kyjev, "Zdravie", 1990
3. Korolev A.A. Hygiena potravín - 2. vyd. Prepracované a dodatočné - M.: "Akadémia", 2007
4. Aureden L. Ako sa stať krásnou. - M.: Topikal, 1995
5. http://hudeemtut.ru
6. Leninger A. Základy biochémie // M.: Mir, 1985.
), nie sú obmedzené na vykonávanie jednej funkcie v ľudskom tele. Okrem dodania energie hlavná funkčná úloha uhľohydrátov, sú tiež potrebné pre normálnu činnosť srdca, pečene, svalov a centrálneho nervového systému. Sú dôležitou súčasťou regulácie metabolizmu bielkovín a tukov.
Hlavné biologické funkcie uhľohydrátov, prečo sú potrebné v tele
- Energetická funkcia.
Hlavná funkcia uhľohydrátov v ľudskom tele. Sú hlavným zdrojom energie pre všetky typy prác vyskytujúcich sa v bunkách. Keď sa sacharidy rozložia, uvoľnená energia sa rozptýli ako teplo alebo sa uloží v molekulách ATP. Sacharidy zabezpečujú asi 50 - 60 % dennej spotreby energie v tele a celý energetický výdaj mozgu (mozog absorbuje asi 70 % glukózy uvoľnenej pečeňou). Pri oxidácii 1 g sacharidov sa uvoľní 17,6 kJ energie. Telo využíva ako hlavný zdroj energie voľnú glukózu alebo uložené sacharidy vo forme glykogénu. - Plastová (konštrukčná) funkcia.
Sacharidy (ribóza, deoxyribóza) sa používajú na stavbu ADP, ATP a iných nukleotidov, ako aj nukleových kyselín. Sú súčasťou niektorých enzýmov. Jednotlivé sacharidy sú konštrukčné komponenty bunkové membrány. Produkty glukózovej premeny (kyselina glukurónová, glukozamín a pod.) sú súčasťou polysacharidov a komplexných proteínov chrupaviek a iných tkanív. - Funkcia ukladania.
Sacharidy sa ukladajú (akumulujú) v kostrovom svalstve (do 2 %), pečeni a iných tkanivách vo forme glykogénu. O dobrá výživa V pečeni sa môže akumulovať až 10 % glykogénu a za nepriaznivých podmienok môže jeho obsah klesnúť až na 0,2 % hmoty pečene. - Ochranná funkcia.
Komplexné sacharidy sú súčasťou imunitného systému; mukopolysacharidy sa nachádzajú v slizničných látkach, ktoré pokrývajú povrch ciev nosa, priedušiek, tráviaceho traktu a urogenitálneho traktu a chránia pred prenikaním baktérií a vírusov, ako aj pred mechanickým poškodením. - Regulačná funkcia.
Sú súčasťou membránových glykoproteínových receptorov. Sacharidy sa podieľajú na regulácii osmotického tlaku v tele. Krv teda obsahuje 100-110 mg/% glukózy a osmotický tlak krvi závisí od koncentrácie glukózy. Vláknina z potravy sa v črevách neštiepi (netrávi), ale aktivuje črevnú motilitu a enzýmy používané v tráviacom trakte, zlepšuje trávenie a vstrebávanie živín.
Sacharidové skupiny
- Jednoduché (rýchle) sacharidy
Existujú dva typy cukrov: monosacharidy a disacharidy. Monosacharidy obsahujú jeden cukrovej skupiny ako je glukóza, fruktóza alebo galaktóza. Disacharidy sú tvorené zvyškami dvoch monosacharidov a sú zastúpené najmä sacharózou (bežný stolový cukor) a laktózou. Rýchlo zvyšujú hladinu cukru v krvi a majú vysoký glykemický index. - Komplexné (pomalé) sacharidy
Polysacharidy sú sacharidy obsahujúce tri alebo viac molekúl jednoduché sacharidy. Tento typ sacharidov zahŕňa najmä dextríny, škroby, glykogény a celulózy. Zdrojom polysacharidov sú obilniny, strukoviny, zemiaky a iná zelenina. Postupne zvyšujte obsah glukózy a majte nízky glykemický index. - Nestráviteľné (vláknité)
Vláknina (diétna vláknina) nedodáva telu energiu, ale zohráva v jeho živote obrovskú úlohu. Obsiahnuté hlavne v rastlinné produkty s nízkou alebo veľmi nízky obsah Sahara. Treba si uvedomiť, že vláknina spomaľuje vstrebávanie sacharidov, bielkovín a tukov (môže byť užitočná pri chudnutí). Je zdrojom energie pre prospešné baktériečrevá (mikrobióm)
Druhy uhľohydrátov
Monosacharidy
- Glukóza
Monosacharid, bezfarebná kryštalická látka sladkej chuti, sa nachádza takmer v každom sacharidovom reťazci. - Fruktóza
Voľný ovocný cukor je prítomný takmer vo všetkých sladkých bobuľových plodoch a ovocí, je to najsladší z cukrov. - galaktóza
Nenašiel sa v voľná forma; Pri spojení s glukózou tvorí laktózu, mliečny cukor.
Disacharidy
- Sacharóza
Disacharid pozostávajúci z kombinácie fruktózy a glukózy má vysokú rozpustnosť. Keď sa dostane do čriev, rozloží sa na tieto zložky, ktoré sa potom vstrebávajú do krvi. - Laktóza
Mliečny cukor, sacharid zo skupiny disacharidov, sa nachádza v mlieku a mliečnych výrobkoch. - maltóza
Sladový cukor sa ľahko vstrebáva do ľudského tela. Vzniká spojením dvoch molekúl glukózy. Maltóza vzniká v dôsledku rozkladu škrobov počas trávenia.
Polysacharidy
- škrob
Biely prášok, nerozpustný v studenej vode. Škrob je najbežnejším sacharidom v ľudskej strave a nachádza sa v mnohých základných potravinách. - Celulóza
Komplexné uhľohydráty, čo sú pevné rastlinné štruktúry. Komponent rastlinná potrava, ktorý sa v ľudskom tele nestrávi, no zohráva obrovskú úlohu v jeho živote a trávení. - maltodextrín
Biely alebo krémovo sfarbený prášok sladkastej chuti, vysoko rozpustný vo vode. Ide o medziprodukt enzymatického štiepenia rastlinného škrobu, v dôsledku čoho sa molekuly škrobu rozdelia na fragmenty – dextríny. - Glykogén
Polysacharid tvorený glukózovými zvyškami; Hlavný rezervný sacharid sa nenachádza nikde okrem tela. Glykogén tvorí energetickú rezervu, ktorá môže byť v prípade potreby rýchlo mobilizovaná na kompenzáciu náhleho nedostatku glukózy v ľudskom tele.
O M E N U G L E V O D O V
Doktor lekárskych vied E.I.Kononov
Klasifikácia a biologická úloha sacharidov
Sacharidy tvoria nepodstatnú časť celkovej sušiny tkanív ľudského tela – nie viac ako 2 %, zatiaľ čo napríklad bielkoviny tvoria až 45 % sušiny tela. Sacharidy však v tele účinkujú celý riadok vitálnych funkcií, podieľajúcich sa na štruktúrnej a metabolickej organizácii orgánov a tkanív.
Z chemického hľadiska sú sacharidy polyatómové aldehydové alebo ketónové alkoholy alebo ich polyméry a monomérne jednotky v polyméroch sú vzájomne prepojené glykozidickými väzbami.
1.1. Klasifikácia uhľohydrátov.
Sacharidy sa delia do troch veľkých skupín: monosacharidy a ich deriváty, oligosacharidy a polysacharidy.
1.1.1. Monosacharidy sa zas delia po prvé podľa povahy karbonylovej skupiny na aldózy a ketózy a po druhé podľa počtu atómov uhlíka v molekule na triózy, tetrózy, pentózy atď. Typicky majú monosacharidy triviálne názvy: glukóza, galaktóza, ribóza, xylóza atď. Do rovnakej skupiny zlúčenín patria rôzne deriváty monosacharidov, z ktorých najdôležitejšie sú fosforové estery monosacharidov [glukóza-6-fosfát, fruktóza-1,6 - bisfosfát, ribóza-5-fosfát atď.], urónové kyseliny [galakturónová, glukurónová, idurónová atď.], aminocukry
[glukosamín, galaktozamín atď.], sulfátované deriváty urónových kyselín, acetylované deriváty aminocukrov atď. Celkový počet monomérov a ich derivátov predstavuje niekoľko desiatok zlúčenín, čo nie je horšie ako počet jednotlivých aminokyselín prítomných v telo.
1.1.2. Oligosacharidy, čo sú polyméry, ktorých monomérnymi jednotkami sú monosacharidy alebo ich deriváty. Počet jednotlivých monomérnych blokov v polyméri môže dosiahnuť jeden a pol alebo dva / nie viac ako / desiatky. Všetky monomérne jednotky v polyméri sú spojené glykozidickými väzbami. Oligosacharidy sa zase delia na homooligosacharidy pozostávajúce z rovnakých monomérnych jednotiek [maltóza] a heterooligosacharidy, ktoré obsahujú rôzne monomérne jednotky [laktóza]. Oligosacharidy sa v organizme väčšinou nachádzajú ako štrukturálne zložky zložitejších molekúl – glykolipidov alebo glykoproteínov. Maltóza sa v ľudskom tele nachádza vo voľnej forme, pričom maltóza je medziproduktom rozkladu glykogénu a laktóza, ktorá je obsiahnutá ako rezervný sacharid v mlieku dojčiacich žien. Prevažnú časť oligosacharidov v ľudskom tele tvoria heterooligosacharidy glykolipidov a glykoproteínov. Majú mimoriadne rôznorodú štruktúru v dôsledku rozmanitosti monomérnych jednotiek, ktoré sú v nich obsiahnutých, a vďaka rôznym možnostiam glykozidických väzieb medzi monomérmi v oligoméri.
1.1.3. Polysacharidy, čo sú polyméry postavené z monosacharidov alebo ich derivátov, vzájomne prepojených glykozidickými väzbami, s počtom monomérnych jednotiek od niekoľkých desiatok do niekoľkých desiatok tisíc. Tieto polysacharidy môžu pozostávať z rovnakých monomérnych jednotiek, t.j. byť homopolysacharidy, alebo môžu obsahovať rôzne monomérne jednotky – vtedy máme do činenia s heteropolysacharidmi. Jediným homopolysacharidom v ľudskom tele je glykogén, ktorý pozostáva z zvyšky a-D- glukóza. Súbor heteropolysacharidov je rozmanitejší – telo obsahuje kyselinu hyalurónovú, chondroitín sulfáty, keratan sulfát, dermatan sulfát, heparan sulfát a heparín. Každý z uvedených heteropolysacharidov pozostáva z individuálnej sady monomérnych jednotiek, teda hlavných monomérnych jednotiek kyselina hyalurónová sú kyselina glukurónová a N-acetylglukózamín, zatiaľ čo heparín obsahuje sulfátovaný glukózamín a sulfátovanú kyselinu idurónovú.
1.2. Funkcie uhľohydrátov rôznych tried Funkcie uhľohydrátov v tele sú rôzne a prirodzene sa líšia pre rôzne triedy zlúčenín. Monosacharidy a ich deriváty plnia v prvom rade energetickú funkciu: oxidačné štiepenie týchto zlúčenín poskytuje telu 55 – 60 % energie, ktorú potrebuje4. Po druhé, medziprodukty rozkladu monosacharidov a ich derivátov sa v bunkách používajú na syntézu
iné látky potrebné pre bunku, vrátane zlúčenín iných tried; Teda z medziproduktov metabolizmu glukózy do
bunky môžu syntetizovať lipidy a neesenciálne aminokyseliny, avšak v druhom prípade je potrebný ďalší zdroj aminokyselín
mov dusíkatých aminoskupín. Po tretie, monosacharidy a ich deriváty fungujú štruktúrna funkcia, ktoré sú monomérnymi jednotkami iných
iné, zložitejšie molekuly, ako sú polysacharidy alebo nukleotidy.
Hlavná funkcia heterooligosacharidy majú štrukturálnu funkciu – sú štruktúrnymi zložkami glykoproteínov a glykolipidov. V tejto funkcii sa heterooligosacharidy podieľajú na realizácii množstva funkcií glykoproteínmi: regulačných [hormóny hypofýzy tyrotropín a gonadotropíny – glykoproteíny], komunikačných [bunkové receptory – glykoproteíny], ochranných [protilátky – glykoproteíny]. Okrem toho sa heterooligosacharidové bloky, ktoré sú súčasťou glykolipidov a glykoproteínov, podieľajú na tvorbe bunkových membrán a tvoria napríklad taký dôležitý prvok bunkovej štruktúry, akým je glykokalyx.
Glykogén, jediný homopolysacharid prítomný v tele zvieraťa, plní rezervnú funkciu. Navyše to nie je len energetická rezerva, ale aj rezerva plastového materiálu. Glykogén je prítomný v rôznych množstvách takmer vo všetkých bunkách ľudského tela. Zásoby glykogénu v pečeni môžu predstavovať až 3-5% vlhkej hmotnosti tohto orgánu [niekedy až 10%] a jeho obsah vo svaloch je až 1%. celková hmotnosť tkaniny. Vzhľadom na hmotnosť týchto orgánov môže byť celkové množstvo glykogénu v pečeni 150 - 200 g a zásoby glykogénu vo svaloch až 600 g.
Heteropolysacharidy plnia v organizme štrukturálnu funkciu, sú súčasťou glykaminoproteoglykánov; posledne menované spolu so štrukturálnymi proteínmi, ako je kolagén alebo elastín, tvoria medzibunkovú látku rôznych orgánov a tkanív. Agregáty glykozaminoproteoglykánov, ktoré majú sieťovú štruktúru, pôsobia ako molekulárne filtre, ktoré zabraňujú alebo silne inhibujú pohyb makromolekúl v medzibunkovom prostredí. Okrem toho majú molekuly heteropolysacharidov vo svojej štruktúre mnoho polárnych a negatívne nabitých skupín, vďaka ktorým sa môžu viazať veľké množstvo voda a katióny, pôsobiace ako akési depoty pre tieto molekuly.
Funkcie niektorých sacharidov nachádzajúcich sa v tele sú veľmi špecifické. Heparín je teda prírodný antikoagulant – zabraňuje zrážaniu krvi v cievach a laktóza, ako už bolo spomenuté, je rezervným sacharidom v ľudskom mlieku.
2.Asimilácia exogénnych sacharidov
IN normálnych podmienkach Hlavným zdrojom uhľohydrátov pre ľudí sú sacharidy v potravinách. Denná požiadavka v sacharidoch je približne 400 g a je veľmi žiaduci. aby ľahko stráviteľné sacharidy [glukóza, sacharóza, laktóza atď.] tvorili najviac 25 % z ich celkového množstva v strave. V procese asimilácie potravy sa všetky exogénne polyméry sacharidovej povahy štiepia na monoméry, čím sa tieto polyméry zbavujú druhovej špecifickosti a do vnútorného prostredia tela sa z čreva dostávajú len monosacharidy a ich deriváty; tieto monoméry sa následne použijú podľa potreby na syntézu oligo- alebo polysacharidov špecifických pre človeka.
Rozklad škrobu alebo glykogénu v potrave začína už v ústnej dutine pôsobením slinnej amylázy a maltázy na tieto homopolysacharidy, ale tento proces nie je významný, pretože potrava zostáva v ústnej dutine veľmi krátky čas. V žalúdku pri trávení je kyslé prostredie a slinná amyláza,
pád do žalúdka spolu s potravinový bolus, prakticky nefunguje. Prevažná časť škrobu a glykogénu v potrave sa štiepi v tenkom čreve pôsobením pankreatickej amylázy na disacharidy maltózu a izomaltózu. Vzniknuté disacharidy sa štiepia na glukózu za účasti enzýmov vylučovaných črevnou stenou: maltázy a izomaltázy. Maltáza katalyzuje hydrolýzu a-1,4-glykozidových väzieb a izomaltáza katalyzuje hydrolýzu a-1,6-glykozidových väzieb.
Sacharóza prijatá s potravou sa v čreve za účasti enzýmu sacharázy štiepi na glukózu a fruktózu a prijatá laktóza sa pôsobením enzýmu laktáza štiepi na glukózu a galaktózu. Oba tieto enzýmy sú vylučované črevnou stenou.
Procesy štiepenia heterooligosacharidov alebo heteropolysacharidov boli nedostatočne študované. Je zrejmé, že črevná stena vylučuje glykozidázy, ktoré sú schopné štiepiť a- a b- glykozidické väzby prítomné v týchto polyméroch.
K absorpcii monosacharidov dochádza v tenkom čreve a rýchlosti absorpcie rôznych monosacharidov sú výrazne odlišné. Ak sa rýchlosť absorpcie glukózy berie ako 100, potom rýchlosť absorpcie galaktózy bude 110, fruktózy - 43, manózy - 19, xylózy - 15. Všeobecne sa uznáva, že k absorpcii glukózy a galaktózy dochádza za účasti aktívnych transportné mechanizmy, absorpcia fruktózy a ribózy - mechanizmom uľahčenej difúzie a absorpcia manózy alebo xylózy mechanizmom jednoduchej difúzie. Približne 90 % vstrebanej glukózy sa dostáva do enterocytov priamo do krvi a 10 % z nej končí v lymfe, neskôr však aj táto glukóza končí v krvi.
Treba poznamenať, že sacharidy môžu byť úplne vylúčené zo stravy. V tomto prípade budú všetky sacharidy potrebné pre telo syntetizované v bunkách z nesacharidových zlúčenín v priebehu procesov nazývaných glukoneogenéza.
