Ukratko o funkcijama ugljikohidrata. Preporučenu količinu slatkiša treba davati nakon jela

Hranjive tvari u ugljikohidratima su jednostavan i pristupačan izvor energije za tijelo. Složeni ugljeni hidrati su uvek zdraviji od jednostavnih, koji doprinose taloženju masnog tkiva ispod kože.Monosaharidi, oligosaharidi i polisaharidi nazivaju se osnovnim ugljenim hidratima. Monosaharidi su kombinacija slatke riboze, deoksiriboze, glukoze, fruktoze, galaktoze. Polisaharidi uključuju rastvorljivu i slatku saharozu (šećer od trske), maltozu (slatki slad), laktozu (mlijeko šećera). Polisaharidi su zaostali molekuli monosaharida koji imaju kovalentne veze. Nalaze se u škrobu, celulozi, hitinu, škrobu.

Ugljikohidrati za funkciju stanica. Akumulacija energije za nesmetano funkcioniranje cijelog tijela glavna je funkcija ugljikohidrata u ćeliji. Kada sagorijeva (oksidira) ili stvara anaerobne uvjete (nema opskrbe kisikom), ugljik oslobađa energiju ćelijama. Ćelijsko disanje obezbeđuje glukozu. Biološki procesi u organizmu su nemogući bez fruktoze. Sjeme koje klija akumulira maltozu, a fotosintezu osigurava saharoza. Bez ovih jednostavnih probavljivih izvora energije za ćelije ne bi se odvijala razmjena molekula proteina i masti, a ne bi funkcionirale sekrecije pljuvačnih žlijezda i žlijezda koje stvaraju sluz i druga važna jedinjenja.

Glukoza iz voća i bobičastog voća neophodna je za rad mozga. Jetri je potreban za nesmetano funkcionisanje i glikogen. Za apsorpciju fruktoze tijelo ne mora proizvoditi dodatni inzulin. Ovo je važno za dijabetičare. Fruktoza je potrebna za smanjenje kalorijskog sadržaja hrane i nalazi se u medu, voću i bobicama. Laktoza - u mliječnim proizvodima, maltoza - u medu, ekstrakt slada (melasa), proklijala zrna. Saharozu sadrži slatko voće i povrće: kajsije, breskve, šljive, cvekla, šargarepa, kao i šećerna repa i trska, od kojih se dobija šećer i dodaje u konditorskih proizvoda, bombone i čokolada, peciva, slatka pića.

Funkcija skladištenja ugljikohidrata. Višak ugljikohidrata se nakuplja u stanicama i potiče taloženje masti, posebno saharoze. Skrob s glikogenom postaje snabdjevač energije. Oni zamenjuju energiju koja nedostaje u ćeliji tokom rad mišića, produžena glad. Ovo je funkcija skladištenja ugljikohidrata. Izvori škroba su proizvodi od brašna, žitarice, mahunarke i krompir. Tijelo polako vari hranu sa škrobom, gdje se razlaže u glukozu. Griz i pirinač su lakše svarljivi. Kada jedete voće i bobice, jetra je zasićena glikogenom.

Uloga nezasićenih (složenih) ugljikohidrata. Nezasićeni ugljikohidrati su odgovorni za metabolizam. U njihovom nedostatku ili nedostatku, masti i proteini moraju zamijeniti nedostajuću energiju, remeteći metabolizam soli i aktivnost bubrega, trovanje moždanih stanica. Nezasićeni ugljikohidrati pospješuju razvoj korisnih bakterija i potiču pokretljivost crijeva, uklanjaju masnoće, usporavaju apsorpciju šećera, smanjuju kolesterol, otklanjaju zatvor i hemoroide te smanjuju dozu inzulina za dijabetičare.

Nalaze se u vlaknima: celuloza, hemiceluloza, lignin, guma, pektin. Složeni ugljeni hidrati sadrže povrće, voće, bobičasto voće, agrume, pšenične mekinje, zob."Sažetak". Glavna funkcija ugljikohidrata u ćeliji je skladištenje energije za tijelo. Funkcija skladištenja ugljikohidrata je akumulacija izvora energije. Složeni nezasićeni ugljikohidrati – razvijaju se korisnih bakterija i stimuliraju rad crijeva.

Svi ugljikohidrati se sastoje od pojedinačnih "jedinica", koje su saharidi. Prema sposobnostimahidrolizaonmonomeriugljikohidrati su podijeljeniu dvije grupe: jednostavno i složeno. Ugljikohidrati koji sadrže jednu jedinicu nazivaju semonosaharidi, dvije jedinice -disaharidi, od dvije do deset jedinica –oligosaharidi, i više od deset -polisaharidi.

Monosaharidi Brzo povećavaju šećer u krvi i imaju visok glikemijski indeks, zbog čega se nazivaju i brzi ugljikohidrati. Lako se otapaju u vodi i sintetiziraju se u zelenim biljkama.

Ugljikohidrati koji se sastoje od 3 ili više jedinica nazivaju sekompleks. Hrana bogata složenim ugljenim hidratima postepeno povećava nivo glukoze i ima nizak glikemijski indeks, zbog čega se naziva i sporim ugljenim hidratima. Složeni ugljikohidrati su produkti polikondenzacije jednostavnih šećera (monosaharida) i, za razliku od jednostavnih, u procesu hidrolitičkog cijepanja mogu se razgraditi na monomere, formirajući stotine i hiljademolekulemonosaharidi.

Stereoizomerizam monosaharida: izomergliceraldehidu kojoj se, pri projektovanju modela na ravan, OH grupa na asimetričnom atomu ugljika nalazi na desnoj strani obično se smatra D-gliceraldehidom, a zrcalna slika se smatra L-gliceraldehidom. Svi izomeri monosaharida podijeljeni su u D- i L-oblike na osnovu sličnosti lokacije OH grupe na posljednjem asimetričnom atomu ugljika u blizini CH 2 OH grupe (ketoze sadrže jedan asimetrični atom ugljika manje od aldoza sa istim brojem atoma ugljika). Prirodnoheksoze – glukoze, fruktoza, manozaIgalaktoza– prema njihovoj stereohemijskoj konfiguraciji klasifikovani su kao jedinjenja serije D.

Polisaharidi – uobičajeno ime klasa složenih visokomolekularnih ugljikohidrata,molekulekoji se sastoje od desetina, stotina ili hiljadamonomeri – monosaharidi. Sa tačke gledišta opšti principi strukturom u grupi polisaharida, moguće je razlikovati homopolisaharide sintetizirane iz iste vrste monosaharidnih jedinica i heteropolisaharida, koje karakterizira prisustvo dvije ili više vrsta monomernih ostataka.

https :// ru . wikipedia . org / wiki /Ugljikohidrati

1.6. Lipidi - nomenklatura i struktura. Lipidni polimorfizam.

Lipidi – velika grupa prirodnih organskih jedinjenja, uključujući masti i supstance slične mastima. Jednostavni lipidni molekuli sastoje se od alkohola imasne kiseline, kompleks - od alkohola, visoke molekularne težine masne kiseline i druge komponente.

Klasifikacija lipida

Jednostavni lipidi su lipidi koji u svojoj strukturi uključuju ugljenik (C), vodonik (H) i kiseonik (O).

Kompleksni lipidi - to su lipidi koji u svojoj strukturi, osim ugljika (C), uključuju vodonik (H) i kisik (O) i druge hemijski elementi. Najčešće: fosfor (P), sumpor (S), azot (N).

https:// ru. wikipedia. org/ wiki/Lipidi

književnost:

1) Cherkasova L. S., Merezhinsky M. F., Metabolizam masti i lipida, Minsk, 1961;

2) Markman A.L., Hemija lipida, c. 12, Taš., 1963 – 70;

3) Tyutyunnikov B.N., Hemija masti, M., 1966;

4) Mahler G., Cordes K., Osnove biološke hemije, trans. sa engleskog, M., 1970.

1.7. Biološke membrane. Oblici agregacije lipida. Koncept stanja tečnog kristala. Lateralna difuzija i flip flop.

Membrane Oni odvajaju citoplazmu od okoline, a formiraju i ljuske jezgara, mitohondrija i plastida. Oni formiraju labirint endoplazmatskog retikuluma i naslaganih spljoštenih vezikula koji čine Golgijev kompleks. Membrane formiraju lizozome, velike i male vakuole biljnih i gljivičnih stanica i pulsirajuće vakuole protozoa. Sve ove strukture su odjeljci (odjeljci) namijenjeni određenim specijaliziranim procesima i ciklusima. Dakle, bez membrana postojanje ćelije je nemoguće.

Dijagram strukture membrane: a – trodimenzionalni model; b – planarna slika;

1 – proteini uz lipidni sloj (A), uronjeni u njega (B) ili koji prodiru kroz njega (C); 2 – slojevi molekula lipida; 3 – glikoproteini; 4 – glikolipidi; 5 – hidrofilni kanal, koji funkcioniše kao pora.

Funkcije bioloških membrana su sljedeće:

1) Razgraničavaju sadržaj ćelije od spoljašnje sredine i sadržaj organela iz citoplazme.

2) Omogućiti transport supstanci u ćeliju i van nje, od citoplazme do organela i obrnuto.

3) Deluju kao receptori (primaju i pretvaraju signale iz okoline, prepoznavanje ćelijskih supstanci, itd.).

4) Oni su katalizatori (obezbeđuju hemijske procese blizu membrane).

5) Učestvuje u konverziji energije.

http:// sbio. info/ stranica. php? id=15

Lateralna difuzija je haotično termalno kretanje molekula lipida i proteina u ravnini membrane. Tokom lateralne difuzije, obližnji lipidni molekuli naglo mijenjaju mjesta, a kao rezultat takvih uzastopnih skokova s ​​jednog mjesta na drugo, molekul se kreće duž površine membrane.

Kretanje molekula duž površine ćelijske membrane tokom vremena t određeno je eksperimentalno metodom fluorescentnih oznaka - fluorescentnih molekulskih grupa. Fluorescentne oznake čine da molekule fluoresciraju, čije kretanje duž površine ćelije može se proučavati, na primjer, proučavanjem pod mikroskopom brzine kojom se fluorescentna mrlja stvorena od takvih molekula širi po površini ćelije.

Japanke je difuzija molekula membranskih fosfolipida kroz membranu.

Brzina skakanja molekula s jedne površine membrane na drugu (flip-flop) određena je metodom spin labela u eksperimentima na modelnim lipidnim membranama - liposomima.

Neki od molekula fosfolipida od kojih su formirani liposomi bili su označeni spin oznakama pričvršćenim na njih. Liposomi su bili izloženi askorbinskoj kiselini, zbog čega su nespareni elektroni na molekulima nestali: paramagnetski molekuli su postali dijamagnetni, što se moglo otkriti smanjenjem površine ispod krivulje EPR spektra.

Dakle, skokovi molekula sa jedne površine dvosloja na drugu (flip-flop) se dešavaju mnogo sporije od skokova tokom lateralne difuzije. Prosječno vrijeme nakon kojeg se molekul fosfolipida okreće (T ~ 1 sat) je desetine milijardi puta veće od prosječnog vremena karakterističnog za molekul koji skače s jednog mjesta na drugo u ravnini membrane.

Koncept stanja tečnog kristala

Čvrsto može biti kaokristalno , dakleamorfna. U prvom slučaju, postoji dalekosežni poredak u rasporedu čestica na udaljenostima mnogo većim od međumolekularnih udaljenosti (kristalna rešetka). U drugom, ne postoji dalekosežni poredak u rasporedu atoma i molekula.

Razlika između amorfnog tijela i tekućine nije u prisutnosti ili odsustvu dalekosežnog reda, već u prirodi kretanja čestica. Molekuli tekućina i čvrstih tijela vrše oscilatorna (ponekad rotirajuća) kretanja oko ravnotežnog položaja. Nakon nekog prosječnog vremena („riješeno vrijeme života“) molekuli skaču u drugi ravnotežni položaj. Razlika je u tome što je „stalni životni vijek“ u tečnosti mnogo kraći nego u čvrstom stanju.

Lipidne dvoslojne membrane u fiziološkim uslovima su tečne; „stalni životni vijek“ molekula fosfolipida u membrani je 10 −7 – 10 −8 With.

Molekuli u membrani nisu nasumično locirani; u njihovom rasporedu se opaža daljinski poredak. Molekuli fosfolipida su u dvosloju, a njihovi hidrofobni repovi su približno paralelni jedan s drugim. Takođe postoji red u orijentaciji polarnih hidrofilnih glava.

Fiziološko stanje u kojem postoji dalekosežni poredak u međusobnoj orijentaciji i rasporedu molekula, ali je stanje agregacije tečno, naziva sestanje tečnih kristala. Tečni kristali se ne mogu formirati u svim supstancama, već u supstancama iz "dugih molekula" (čije su poprečne dimenzije manje od uzdužnih). Mogu postojati različite strukture tečnih kristala: nematične (filamentarne), kada su dugački molekuli orijentisani paralelno jedan prema drugom; smektički - molekuli su paralelni jedni s drugima i raspoređeni u slojevima; Holistički - molekuli se nalaze paralelno jedni s drugima u istoj ravnini, ali u različitim ravnima orijentacija molekula je različita.

http:// www. studfiles. ru/ pregled/1350293/

književnost: NA. Lemeza, L.V. Kamlyuk, N.D. Lisov. "Priručnik o biologiji za kandidate za univerzitete."

1.8. Nukleinske kiseline. Heterociklične baze, nukleozidi, nukleotidi, nomenklatura. Prostorna struktura nukleinskih kiselina - DNK, RNK (tRNA, rRNA, mRNA). Ribosomi i jezgro ćelije. Metode određivanja primarne i sekundarne strukture nukleinskih kiselina (sekvenciranje, hibridizacija).

Nukleinske kiseline – biopolimeri živih organizama koji sadrže fosfor, koji osiguravaju skladištenje i prijenos nasljednih informacija.

Nukleinske kiseline su biopolimeri. Njihove makromolekule sastoje se od jedinica koje se ponavljaju, a koje su predstavljene nukleotidima. I dobili su logična imenapolinukleotidi. Jedna od glavnih karakteristika nukleinskih kiselina je njihov nukleotidni sastav. Sastav nukleotida (strukturne jedinice nukleinskih kiselina) uključujetri komponente:

– Azotna baza. Može biti pirimidin i purin. Nukleinske kiseline sadrže četiri različite vrste baza: dvije pripadaju klasi purina, a dvije klasi pirimidina.

– Ostatak fosforne kiseline.

– Monosaharid - riboza ili 2-deoksiriboza. Šećer koji je dio nukleotida sadrži pet atoma ugljika, tj. je pentoza. Ovisno o vrsti pentoze prisutne u nukleotidu, razlikuju se dvije vrste nukleinskih kiselina– ribonukleinske kiseline (RNA), koji sadrže ribozu ideoksiribonukleinske kiseline (DNK), koji sadrže deoksiribozu.

Nukleotid U svojoj osnovi, to je fosforni estar nukleozida.Sadrži nukleozide sastoji se od dvije komponente: monosaharida (riboza ili deoksiriboza) i azotne baze.

http :// sbio . info / stranica . php ? id =11

Azotne baze – heterocikličniorganska jedinjenja, derivatipirimidinIpurinauključeno unukleinske kiseline. Za skraćenicu koristite velika slova sa latiničnim slovima. Azotne baze uključujuadenin(A),guanin(G),citozin(C), koji se nalaze u DNK i RNK.Timin(T) je samo dio DNK, iuracil(U) se javlja samo u RNK.

• hemijska priroda i struktura ugljenih hidrata

• biološka uloga ugljikohidrata kao hemikalija

• biološka uloga ugljikohidrata kao hrane za ljude

• Ugljikohidrati su organske tvari čije se molekule sastoje od atoma ugljika, vodika i kisika.

• Ugljikohidrati se mogu podijeliti u tri glavne grupe: mono-, di- i polisaharidi.

jednostavno(monosaharidi) i kompleks

• Na osnovu svoje sposobnosti hidrolize u monomere, ugljikohidrati se dijele u dvije grupe: jednostavno(monosaharidi) i kompleks(oligosaharidi i polisaharidi).

• Složeni ugljikohidrati, za razliku od jednostavnih, mogu se hidrolizirati u jednostavne ugljikohidrate, monomere.

• Jednostavni ugljikohidrati se lako otapaju u vodi i sintetiziraju se u zelenim biljkama.

• Monosaharidi su ugljikohidrati koji se ne hidroliziraju (ne „razgrađuju“ vodom): trioze, tetroze, pentoze (riboza, deoksiriboza), heksoze (glukoza, fruktoza, galaktoza).

• Disaharidi su ugljikohidrati koji se hidroliziraju u dvije molekule monosaharida (saharoza, maltoza, laktoza).

• Slatki okus različitih mono- i disaharida je različit. Tako je najslađi monosaharid, fruktoza, 1,5 puta slađi od glukoze koja se uzima kao standard. Saharoza je dva puta slađa od glukoze, a 4-5 puta slađa od laktoze, koja je gotovo bezukusna.

• Polisaharidi - skrob, glikogen, dekstrini, celuloza - hidroliziraju se i nastaju mnoge molekule monosaharida, najčešće glukoze.

• Ugljikohidrati nastaju u biljnim stanicama kao rezultat fotosinteze, djeluju kao izvor energije za životinjske stanice.

• Energija – prilikom oksidacije 1g ugljenih hidrata oslobađa se 17,6 kJ.

• Mnogi ugljikohidrati (škrob, glikogen, saharoza) obavljaju funkciju skladištenja, ulogu rezerve hranjivih tvari.

• Neki (riboza i deoksiriboza), koji su dio RNK i DNK, obavljaju funkciju prijenosa nasljednih informacija.

• Ugljikohidrati su uključeni u izgradnju složenih proteina, enzima i hormona.

• Ugljikohidrati su također vitalne tvari poput heparina (sprečava zgrušavanje krvi).

• Strukturna funkcija - polisaharidi su dio tvari kože, tetiva i hrskavice.

• Postoje polimeri šećera koji su dio ćelijskih membrana; obezbeđuju interakciju ćelija istog tipa i prepoznavanje jedne druge od strane ćelija. (Gubitak sposobnosti međusobnog prepoznavanja karakterističan je za ćelije malignih tumora).

• Ugljikohidrati se nalaze u velikim količinama u hrani biljnog porijekla.

• Najčešće se nalazi u ljudskoj hrani skrob I šećer.

• Razne žitarice, brašno i krompir su bogati skrobom.

• Šećer se nalazi u šargarepi i šećernoj repi.

• Posebno je koristan voćni šećer: tijelo ga lako apsorbira.

• Med, voće i bobice bogati su voćnim šećerom.

• Biološki značaj ugljenih hidrata:

• Ugljikohidrati obavljaju strukturnu funkciju, odnosno sudjeluju u izgradnji različitih ćelijskih struktura (na primjer, zidova biljnih stanica).

• Ugljikohidrati imaju zaštitnu ulogu u biljkama (ćelijski zidovi, koji se sastoje od ćelijskih zidova mrtvih ćelija, zaštitne formacije - trnje, bodljike itd.).

• Ugljikohidrati obavljaju plastičnu funkciju - pohranjuju se kao zalihe nutrijenata, a također su dio složenih molekula (na primjer, pentoze (riboza i deoksiriboza) su uključene u izgradnju ATP-a, DNK i RNK.

• Ugljikohidrati su glavni energetski materijal. Kada se 1 gram ugljikohidrata oksidira, oslobađa se 4,1 kcal energije i 0,4 g vode.

• Ugljikohidrati su uključeni u osiguravanje osmotskog tlaka i osmoregulacije. Dakle, krv sadrži 100-110 mg/% glukoze. Osmotski tlak u krvi ovisi o koncentraciji glukoze.

• Ugljikohidrati obavljaju receptorsku funkciju – mnogi oligosaharidi su dio receptivnog dijela ćelijskih receptora ili molekula liganda.

• Ugljikohidrati prevladavaju u svakodnevnoj prehrani ljudi i životinja. Biljojedi primaju škrob, vlakna i saharozu. Mesojedi dobijaju glikogen iz mesa.

• Životinjska tijela nisu sposobna sintetizirati ugljikohidrate iz neorganskih tvari. Dobijaju ih iz biljaka hranom i koriste ih kao glavni izvor energije dobivene u procesu oksidacije:

• Cx(H2O)y + xO2 → xCO2 + yH2O + energija.

• U zelenom lišću biljaka ugljikohidrati nastaju tokom procesa fotosinteze - jedinstvenog biološkog procesa pretvaranja anorganskih tvari - ugljičnog monoksida (IV) i vode u šećere, koji se javlja uz sudjelovanje hlorofila zahvaljujući sunčevoj energiji:

• xCO2 + yH2O → Cx(H2O)y + xO

• Čovjeku je dnevno potrebno 400 g ugljikohidrata, od čega ne više od 80 g šećera.

• Višak ugljikohidrata se taloži u jetri i mišićima u obliku životinjskog šećera – glikogena.

• Prekomjerna konzumacija ugljikohidrata dovodi do taloženja masti u tijelu. (Ugljeni hidrati se mogu pretvoriti u masti).

• Glavni izvori ugljenih hidrata iz hrane su: hleb, krompir, testenine, žitarice i slatkiši. Šećer je čisti ugljeni hidrat. Med, zavisno od porijekla, sadrži 70-80% glukoze i fruktoze.

• Za označavanje količine ugljikohidrata u hrani koristi se posebna jedinica za kruh.

• Osim toga, grupa ugljikohidrata također uključuje vlakna i pektine, koje ljudsko tijelo slabo probavlja.

• Profesije koje nisu vezane za fizički rad – 433g.

• Zanimanja sa mehanizovanim radom -433g.

• Zanimanja sa malom mehanizacijom -558g.

• Profesije sa teškim nemehanizovanim radom - 631g.

• Proces prepoznavanja i razgradnje ugljikohidrata na jednostavnije počinje u usnoj šupljini. Pljuvačka sadrži enzime za tu svrhu (ptijalin), čiji rad mogu usporiti ili eliminisati nikotin i alkohol.

• Konačna razgradnja ugljikohidrata u glukozu događa se u duodenumu. Apsorpcija se odvija kroz zidove resica tankog crijeva u krvne kapilare. Glukoza putuje kroz krvne sudove do jetre. Jetra reguliše konstantnost glukoze u krvi (0,8 -1,2 g/l).

• Ugljikohidrati su glavni izvor energije za mišićnu aktivnost. Ovih bi trebalo biti četiri puta više u ishrani školaraca od proteina i masti, 280-400 g dnevno.

• Važni su lako svarljivi ugljikohidrati (mono- i disaharidi) koji se nalaze u šećeru, medu, pekmezu, konditorskim proizvodima, povrću i voću. Njihovim izvorom može se smatrati i mlijeko koje sadrži laktozu.

• Preporučenu količinu slatkiša treba davati nakon jela.

• Oni su specifičan iritans hrane koji normalizuje tonus nervnog sistema.

• Osnovnu potrebu za ugljenim hidratima trebalo bi da pokrije skrob koji se nalazi u hlebu, žitaricama i krompiru. Stoga dječja hrana uključuje veliku količinu peciva (300-400 g) i žitarica (do 35 g) dnevno.

• Pretežno ugljikohidratna prehrana dovodi do značajnih metaboličkih poremećaja i smanjenja otpornosti organizma na infekcije. U ovom slučaju dolazi do zaostajanja u rastu i općem razvoju djece, gojaznosti, sklonosti ka pustularnim bolestima i razvoja zubnog karijesa.

• Balans ugljikohidrata u uravnoteženoj prehrani 1 školarca trebao bi biti sljedeći: škrob - 75%, lako svarljivi ugljikohidrati - 20%, pektinske tvari - 3%, vlakna - 2% od ukupne količine ugljikohidrata.

• Ugljikohidrati bi trebali činiti 55-60% dnevne energetske vrijednosti ishrane.

• Vlakna igraju važnu ulogu u stimulaciji crijevne pokretljivosti i normalizaciji korisne crijevne mikroflore.

• Pektinske tvari suzbijaju razmnožavanje truležnih bakterija u crijevima i pospješuju uklanjanje toksičnih tvari iz tijela.

Za normalno funkcionisanje ljudskom tijelu Potrebne su fundamentalne supstance od kojih se grade svi strukturni delovi ćelije, tkiva i uopšte čitavog organizma. To su veze kao što su:

Svi su oni veoma važni. Među njima je nemoguće razlikovati manje ili više značajne, jer nedostatak bilo čega vodi tijelo u neizbježnu smrt. Pogledajmo šta su jedinjenja kao što su ugljeni hidrati i kakvu ulogu imaju u ćeliji.

Opći koncept ugljikohidrata

Sa hemijske tačke gledišta, ugljeni hidrati su složena organska jedinjenja koja sadrže kiseonik, čiji je sastav izražen opšta formula Cn(H2O)m. U ovom slučaju, indeksi moraju biti ili jednaki ili veći od četiri.

Funkcije ugljikohidrata u ćeliji slične su za biljke, životinje i ljude. Pogledajmo šta su u nastavku. Osim toga, sami su ti spojevi vrlo različiti. Postoji cijela klasifikacija koja ih sve objedinjuje u jednu grupu i dijeli u različite grane ovisno o njihovoj strukturi i sastavu.

Hemijska struktura i svojstva

Kakva je struktura molekula ove klase? Uostalom, to je ono što će odrediti koje su funkcije ugljikohidrata u ćeliji, kakvu će ulogu u njoj igrati. Sa hemijske tačke gledišta, sve supstance koje se razmatraju su aldehidni alkoholi. Njihova molekula sadrži aldehidnu grupu -SON, kao i alkoholne funkcionalne grupe -OH.

Postoji nekoliko varijanti formula s kojima možete prikazati

Gledajući posljednje dvije formule, moguće je predvidjeti funkcije ugljikohidrata u ćeliji. Na kraju krajeva, njihova svojstva će postati jasna, a time i njihova uloga.

Hemijska svojstva da šećeri izlažu se objašnjavaju prisustvom dva različita funkcionalne grupe. Na primjer, kao i ugljikohidrati, oni su sposobni dati kvalitativnu reakciju sa svježe istaloženim bakar (II) hidroksidom, a poput aldehida, oksidiraju se u reakciju srebrnog ogledala.

Klasifikacija ugljikohidrata

Budući da se razmatra veliki izbor molekula, stvorili su hemičari jedinstvena klasifikacija, koji kombinuje sva slična jedinjenja u određene grupe. Dakle, razlikuju se sljedeće vrste šećera.

1. Jednostavni ili monosaharidi. Sadrže jednu podjedinicu. Među njima su pentoze, heksoze, heptoze i druge. Najvažnije i najčešće su riboza, galaktoza, glukoza i fruktoza.
2. Kompleks. Sastoje se od nekoliko podjedinica. Disaharidi - od dva, oligosaharidi - od 2 do 10, polisaharidi - više od 10. Najvažniji među njima: saharoza, maltoza, laktoza, skrob, celuloza, glikogen i drugi.

Funkcije ugljikohidrata u ćeliji i tijelu su veoma važne, pa su sve navedene molekularne varijante važne. Svaki od njih ima svoju ulogu. Pogledajmo koje su to funkcije u nastavku.

Funkcije ugljikohidrata u ćeliji

Ima ih nekoliko. Međutim, postoje oni koji se mogu nazvati osnovnim, definirajućim, a postoje i sekundarni. Da bolje razumem ovaj problem, svi bi trebali biti navedeni na strukturiraniji i razumljiviji način. Tako ćemo saznati funkcije ugljikohidrata u ćeliji. Tabela u nastavku će nam pomoći u tome.

Očigledno, teško je precijeniti značaj dotičnih supstanci, jer su one osnova mnogih vitalnih procesa. Pogledajmo detaljnije neke od funkcija ugljikohidrata u ćeliji.

Energetska funkcija

Jedan od najvažnijih. Nijedna hrana koju čovjek konzumira ne može mu pružiti toliko kilokalorija kao ugljikohidrati. Na kraju krajeva, tačno 1 gram ovih supstanci se razgrađuje da bi se oslobodilo 4,1 kcal (38,9 kJ) i 0,4 grama vode. Ovaj izlaz može osigurati energiju za funkcioniranje cijelog organizma.

Stoga sa sigurnošću možemo reći da ugljikohidrati u ćeliji služe kao dobavljači ili izvori snage, energije, sposobnosti za život, za obavljanje bilo koje vrste aktivnosti.

Odavno je zapaženo da upravo slatkiši, koji su uglavnom ugljikohidrati, mogu brzo vratiti snagu i dati energiju. Ovo se ne odnosi samo na to fizički trening, opterećenja, ali i mentalne aktivnosti. Uostalom, šta više ljudi misli, odlučuje, razmišlja, podučava, itd., što se više biohemijskih procesa odvija u njegovom mozgu. A za njihovu implementaciju potrebna vam je energija. Gdje ga mogu nabaviti? Odgovor je vjerojatniji da će ga dati proizvodi koji ih sadrže.

Energetska funkcija koju obavljaju dotična jedinjenja omogućava ne samo kretanje i razmišljanje. Energija je potrebna i za mnoge druge procese:

• izgradnja strukturnih dijelova ćelije;
• izmjena plina;
• plastična izmjena;
• pražnjenje;
• cirkulacija krvi itd.

Svi vitalni procesi zahtijevaju izvor energije za svoje postojanje. To je ono što ugljeni hidrati obezbeđuju živim bićima.

Plastika

Drugi naziv za ovu funkciju je konstrukcija ili strukturalna. To govori samo za sebe. Ugljikohidrati aktivno učestvuju u izgradnji važnih makromolekula u tijelu, kao što su:

• ADF i drugi.

Upravo zahvaljujući spojevima koje razmatramo nastaju glikolipidi - jedan od najvažnijih molekula ćelijskih membrana. Osim toga, biljke se grade od celuloze, odnosno polisaharida. To je ujedno i glavni dio drveta.

Ako govorimo o životinjama, onda je u člankonošcima (rakovi, pauci, krpelji), protistima, hitin dio ćelijske membrane - ista komponenta se nalazi u stanicama gljivica.

Dakle, ugljikohidrati u ćeliji obavljaju svoje funkcije građevinski materijal i omogućavaju da se formiraju mnoge nove strukture i da se stare raspadnu oslobađanjem energije.

Skladištenje

Ova funkcija je veoma važna. Ne troši se sva energija koja ulazi u organizam sa hranom odmah. Nešto ostaje zatvoreno u molekulima ugljikohidrata i deponirano kao rezerva hranljive materije.

U biljkama je skrob, ili inulin ćelijski zid- celuloza. Kod ljudi i životinja - glikogen, odnosno životinjska mast. To se dešava tako da uvijek postoji zaliha energije u slučaju da tijelo gladuje. Na primjer, deve pohranjuju masnoću ne samo da bi dobile energiju kada se ona razgradi, već, uglavnom, da bi oslobodile potrebna količina vode.

Zaštitna funkcija

Uz gore opisane, funkcije ugljikohidrata u stanicama živih organizama su također zaštitne. To je lako provjeriti ako analizirate kvalitativni sastav smole i gume nastalih na mjestu ozljede strukture drveta. Na svoj način hemijske prirode To su monosaharidi i njihovi derivati.

Takve viskozna tečnost ne dozvoljava stranim patogenim organizmima da prodru u drvo i naškode mu. Dakle, ispada da je izvršenje izvršeno zaštitna funkcija ugljikohidrati.

Također primjer ove funkcije mogu biti takve formacije u biljkama kao što su trnje i trnje. To su mrtve ćelije koje se prvenstveno sastoje od celuloze. Oni štite biljku da je ne pojedu životinje.

Glavna funkcija ugljikohidrata u ćeliji

Od funkcija koje smo naveli, svakako možemo izdvojiti najvažniju. Uostalom, zadatak svakog proizvoda koji sadrži dotične tvari je da se apsorbira, razgradi i tijelu da energiju potrebnu za život.

Stoga je glavna funkcija ugljikohidrata u ćeliji energija. Bez dovoljno vitalnost Niti jedan proces, kako unutrašnji tako i vanjski (pokreti, izrazi lica, itd.), neće moći normalno da se odvija. I nijedna tvar ne može dati više energije od ugljikohidrata. Stoga ovu ulogu označavamo kao najvažniju i najznačajniju.

Hrana koja sadrži ugljikohidrate

Hajde da ponovo sumiramo. Funkcije ugljikohidrata u ćeliji su sljedeće:

• energija;
• strukturalni;
• skladištenje;
• zaštitni;
• receptor;
• toplinska izolacija;
• katalitičke i druge.

Koje namirnice je potrebno unositi da bi tijelo svakodnevno dobilo dovoljnu količinu ovih tvari? Mala lista koja sadrži samo hranu bogatu ugljikohidratima pomoći će nam da to shvatimo.

1. Biljke čiji su krtoli bogati skrobom (krompir, topinambur i druge).
2. Žitarice (pirinač, biserni ječam, heljda, proso, zob, pšenica i druge).
3. Hleb i svi pekarski proizvodi.
4. Trska ili je disaharid u svom čistom obliku.
5. Testenina i sve njene varijante.
6. Med je 80% racemska mješavina glukoze i fruktoze.
7. Slatkiši - svaki slatkiš koji ima slatki ukus je izvor ugljikohidrata.

Međutim, također ne treba zloupotrebljavati navedene proizvode, jer to može dovesti do prekomjernog taloženja glikogena i, kao posljedica, pretilosti, kao i dijabetesa.

Ugljikohidrati– polihidrični alkoholi koji sadrže aldehid ( aldoze) ili keto grupa ( ketoza).

Ugljikohidrati, prvenstveno celuloza, su najčešći organska jedinjenja na zemlji. U tijelu sisara ugljikohidrati čine manje od 1% tjelesne težine, ali je njihova uloga izuzetno velika. Ugljikohidrati su sastavni dio proteoglikana vezivno tkivo. Gliko- I mukoproteini su sastavni dio zaštitna sluz tijela, dio su krvne plazme, formiraju glikokaliks stanica. Ugljikohidrati su glavni izvor energije.

Na osnovu molekularne težine, ugljikohidrati se dijele na:

· za monosaharide;

· oligosaharidi (2–10 monosaharida);

· polisaharidi (više od 10 monosaharida).

Monosaharid je aldehid ili keton polihidričnog alifatskog alkohola. Najjednostavniji monosaharidi su trioze: gliceraldehid (aldoza) i dihidroksiaceton (ketoza):

Monosaharidi sa četiri atoma ugljenika su tetroze, sa pet su pentoze, sa šest su heksoze, sa sedam su heptuloze, a sa osam su oktuloze.

Monosaharidi su optički aktivna jedinjenja. Njihovu optičku aktivnost određuje asimetrični atom ugljika (tj. onaj u kojem su sve četiri valencije povezane s različitim radikalima). Najjednostavnija aldoza, gliceraldehid, već posjeduje takav asimetrični atom. Postoje dvije moguće prostorne varijante, koje su jedna drugoj u ogledalu i ne mogu se kombinovati tokom rotacije. Oni se nazivaju prostorni izomeri ili stereoizomeri; za monosaharide sa velikim brojem kiralnih centara, za poređenje sa gliceraldehidom koristi se konfiguracija kiralnog centra najudaljenijeg od okso grupe. Štaviše, ako se konfiguracija takvog atoma ugljika poklapa s konfiguracijom D- gliceraldehid (u njegovoj projekcijskoj formuli OH grupe se nalaze desno, dekster je desno), onda općenito monosaharid pripada D-red, kada se poklapa sa L-gliceraldehid – do L- red (leavus – lijevo). Hemijska svojstva stereoizomera su ista, ali je optička aktivnost (ugao rotacije ravni polarizovane svetlosti pri prolasku kroz rastvor šećera) različita. Smjer rotacije ravnine polarizacije svjetlosti monosaharidima označen je znakovima "+" - udesno i "-" - ulijevo i nije vezan za njihovu pripadnost D- I L-redovi. Znak se određuje eksperimentalno. Dakle, za gliceraldehid se pokazalo da je desnorotirajući (+). D-forma.

Kako se ugljični lanac u monosaharidima produžava, broj asimetričnih atoma ugljika raste, a broj stereoizomera će biti 2 n (n– broj asimetričnih atoma C). Tako će heksoze sa 4 asimetrična atoma ugljika imati 16 stereoizomera i 8 različitih kemijski različitih spojeva. Velika većina prirodnih monosaharida pripada D- red. Enzimi ćelije striktno razlikuju stereoizomere, sintetizirajući i uzrokujući razgradnju uglavnom D-monosaharidi.

Monosaharidi mogu postojati u otvorene i ciklične forme(5-člani - furanozni prsten, 6-člani - piranozni prsten). Formiranje prstena dovodi do pojave dodatnog centra kiralnosti na prvom atomu ugljika. Ovaj centar se naziva anomernim, a odgovarajuća dva stereoizomera nazivaju se a- i b-anomeri. Kod a-anomera konfiguracija anomernog centra se poklapa sa konfiguracijom “terminalnog” kiralnog centra, dok je u anomeru suprotno.

Hemijska svojstva različitih monosaharida su slična zbog sličnosti njihove strukture.

1. Imaju svojstva redukcioni agensi(zbog prisustva aldehidne grupe u njihovoj molekuli), što omogućava izvođenje kvalitativnog i kvantifikacijašećeri Na osnovu ove nekretnine O-toluidinska metoda za određivanje nivoa glukoze u krvi i Trommer, Nylanderova reakcija za određivanje šećera u urinu. Međutim, ove metode nisu dovoljno specifične, jer osim glukoze, reakciju boje daju i drugi redukcijski šećeri.

2. Prilikom oksidacije monosaharida nastaju uronske kiseline, od kojih je najvažnija glukuronska kiselina, koja je dio glavne supstance vezivnog tkiva.

3. Monosaharidi su sposobni da se formiraju eteri; Posebno su važni fosforni estri heksoza (glukoza, fruktoza, galaktoza) i pentoza (riboza i deoksiriboza), jer su fosforilirani šećeri ti koji učestvuju u metaboličkim reakcijama.

4. Monosaharidi mogu vezati amino grupu (formiraju se glukozamini) i postati acetilirani.

NB! Monosaharidi se mogu vezati jedni za druge

Oligosaharidi. Od posebne važnosti za ishranu ljudi su disaharidi: saharoza(glukoza + fruktoza), maltoza(dva ostatka glukoze) i laktoza(glukoza + galaktoza). Laktoza, nazvana mliječni šećer, glavni je ugljikohidrat u mlijeku.

Saharoza – šećer od trske (cvekle); Budući da je fruktoza u saharozi predstavljena 5-članim (furanoznim) prstenom povezanim sa aldehidnom grupom glukoze, fruktoza ne pokazuje svojstva redukcijskog agensa.

Veza koja se javlja između monosaharida naziva se glikozidni. Nastaje između OH grupe C - 1 monosaharid i C-4 OH grupa drugog; u ovom slučaju, zbog asimetrije prvog atoma ugljika cikličkog oblika monosaharida, mogu nastati dvije vrste konfiguracije: α-glikozidna veza (ako su obje OH grupe na istoj poziciji u strukturi) prstena i β-glikozidna veza (ako su obje OH grupe na različitim pozicijama duž u odnosu na prsten):

Enzimi imaju specifičnost u odnosu na vrstu glikozidne veze koju ima vitalni značaj u ishrani. Dakle, amilaza, koja razgrađuje škrob i glikogen, jeste α-glikozidaza. Enzim koji se razgrađuje β- glikozidne veze su odsutne kod ljudi, stoga celuloza (sastoji se od ostataka glukoze povezanih β- glikozidna veza) se ne vari. Termiti i neki drugi insekti probavljaju celulozu.

Celuloza (vlakna) se odnosi na polisaharidi . Zajedno sa škrobom, glavni je ugljikohidrat biljaka. Najvažniji humani polisaharid, također izgrađen od ostataka glukoze, je glikogen. Škrob i glikogen su predstavljeni razgranatim lancima glukoze. Po hemijskoj strukturi su celuloza, skrob i glikogen homo polisaharidi (struktura glikogena je opisana u nastavku).

Hetero polisaharidi su predstavljeni mukopolisaharidima, proteoglikanima i glikoproteinima (više o tome u poglavlju 17).

NB! Ugljikohidrati nisu samo izvori energije

U ishrani je glavna biološka vrijednost ugljikohidrata skroba i glikogena, koje tijelo lako apsorbira uz oslobađanje energije tokom njihovog razgradnje. Celuloza i heteropolisaharida pektin, iako ih crijevni enzimi ne mogu razgraditi, također su veoma važni u ishrani.

Celuloza stimuliše pokretljivost crijeva i lučenje žuči, zadržava vodu i povećava volumen feces, čime se sprječava nastanak zatvora (prevencija kolorektalnog karcinoma), sprječava se apsorpcija kolesterola iz hrane, te adsorpcija vlaknima žučne kiseline slabi njihov kokarcinogeni učinak na sluzokožu debelog crijeva.

Pektin sposoban za vezivanje teški metali, uključujući radionuklide, što smanjuje njihov ulazak u tjelesna tkiva. Banane, jabuke, crvene i crne ribizle su bogate pektinom.

Biološka vrijednost ugljikohidrata nije ograničena na njihovu energije značaj (posebno napominjemo da je glukoza glavni dobavljač energije za nervnog tkiva i bubrežni korteks, a za eritrocite - i jedini). Oni deluju u telu plastika(strukturna) funkcija, sastavni dio glikoproteina, intercelularne supstance vezivnog tkiva, glikokaliksa plazma membranećelije; Monosaharidi riboza i deoksiriboza su strukturne komponente nukleinskih kiselina.

Anabolic funkcija ugljikohidrata je da su oni glavni izvor supstrata za sintezu masnih kiselina, a produkti razgradnje glukoze (a-keto kiseline) služe kao supstrat za sintezu glikogenih aminokiselina. Neutralizirajuće značajna je i funkcija ugljikohidrata: UDP-glukuronska kiselina u jetri vezuje mnoge toksične spojeve, dajući im veću hidrofilnost i sposobnost rastvaranja u žuči. Izuzetno važno receptor funkcija ugljikohidrata - kao sastavni dio brojnih antitijela, osiguravaju “prepoznavanje” svojih antigena; Ugljikohidrati su dio hormonskih receptora i neurotransmitera, koji učestvuju u regulaciji aktivnosti stanica.

NB! Varenje ugljikohidrata počinje u usnoj šupljini

U usnoj šupljini, ugljikohidrati se probavljaju enzimom iz pljuvačke α-amilaza. Enzim cijepa unutrašnje α(1→4)-glikozidne veze. U tom slučaju nastaju proizvodi nepotpune hidrolize škroba (ili glikogena) - dekstrini. Maltoza se takođe formira u malim količinama. Aktivni centar α-amilaze sadrži ione Ca 2+. Enzim aktiviraju joni Na+.

IN želudačni sok probava ugljikohidrata je inhibirana, jer amilaza u kisela sredina inaktivirano.

Glavno mjesto varenja ugljikohidrata je duodenum, gdje se izlučuje kao dio soka pankreasa α- amilaze. Ovaj enzim dovršava razgradnju škroba i glikogena, započetu amilazom pljuvačke, u maltozu. Hidrolizu α(1→6)-glikozidne veze kataliziraju crijevni enzimi amilo-1,6-glukozidaza i oligo-1,6-glukozidaza .

Probava maltoze i disaharida koji se isporučuju hranom odvija se u području četkice epitelnih stanica (enterocita) tanko crijevo. Disaharidaze su integralni proteini mikroresica enterocita. Oni formiraju multienzimski kompleks koji se sastoji od četiri enzima, čiji su aktivni centri usmjereni u lumen crijeva.

1M altaza(a-glukozidaza) hidrolizuje maltoza za dva molekula D-glukoza.

2. Laktaza(b-galaktozidaza) hidrolizuje laktoza on D-galaktozu i D-glukoza.

3. Izomaltaza/saharaza(enzim dvostrukog djelovanja) ima dva aktivna centra smještena u različitim domenima. Enzim hidrolizira saharoza prije D-fruktoza i D-glukoze, a uz pomoć drugog aktivnog centra enzim katalizira hidrolizu izomaltoza do dva molekula D-glukoza.

Intolerancija na mlijeko kod nekih osoba, koja se manifestuje bolovima u trbuhu, nadimanjem (nadutost) i proljevom, posljedica je smanjenja aktivnosti laktaze. Postoje tri tipa nedostatka laktaze.

1. Nasljedni nedostatak laktaze. Simptomi poremećene tolerancije razvijaju se vrlo brzo nakon rođenja . Ishrana bez laktoze dovodi do povlačenja simptoma.

2. Niska aktivnost primarne laktaze(postupno smanjenje aktivnosti laktaze kod osjetljivih osoba). Kod 15% djece u Evropi i 80% djece u zemljama Istoka, Azije, Afrike i Japana, sinteza ovog enzima postepeno prestaje kako odrastaju i kod odraslih se razvija intolerancija na mlijeko, praćena gore navedenim simptomima. Mliječni proizvodi takvi ljudi ih dobro tolerišu.

2. Niska sekundarna aktivnost laktaze. Nesvarljivost mlijeka je često posljedica crevne bolesti(tropski i netropski oblici sprue, kwashiorkor, kolitis, gastroenteritis).

Simptomi slični onima opisanim za nedostatak laktaze karakteristični su za nedostatke drugih disaharidaza. Liječenje je usmjereno na eliminaciju odgovarajućih disaharida iz prehrane.

NB! U ćelije različitih organa glukoza ulazi kroz različite mehanizme

Glavni proizvodi potpune probave škroba i disaharida su glukoza, fruktoza i galaktoza. Monosaharidi ulaze u krv iz crijeva, prevazilazeći dvije barijere: membranu četkice koja je okrenuta prema lumenu crijeva i bazolateralnu membranu enterocita.

Postoje dva poznata mehanizma za ulazak glukoze u ćelije: olakšana difuzija i sekundarni aktivni transport povezan sa prenosom Na+ jona.

Transporteri glukoze (GLUT), koji obezbeđuju mehanizam za njenu olakšanu difuziju kroz ćelijske membrane, formiraju porodicu srodnih homolognih proteina, karakteristična karakteristikačija struktura je dugačak polipeptidni lanac koji formira 12 transmembranskih spiralnih segmenata (slika 5.1). Jedan od domena koji se nalazi na vanjskoj površini membrane sadrži oligosaharid. N- I C- krajnji dijelovi transportera okrenuti su prema unutrašnjosti ćelije. Čini se da 3., 5., 7. i 11. transmembranski segmenti transportera formiraju kanal kroz koji glukoza ulazi u ćeliju. Promjena konformacije ovih segmenata osigurava proces kretanja glukoze u ćeliju. Transporteri ove porodice sadrže 492-524 aminokiselinskih ostataka i razlikuju se po afinitetu prema glukozi. Čini se da svaki transporter obavlja određene funkcije.