Krótko o funkcjach węglowodanów. Zalecaną ilość słodyczy należy podawać po posiłku

Składniki odżywcze zawarte w węglowodanach są prostym i dostępnym źródłem energii dla organizmu. Węglowodany złożone są zawsze zdrowsze od węglowodanów prostych, które przyczyniają się do odkładania tkanki tłuszczowej pod skórą.Monosacharydy, oligosacharydy i polisacharydy nazywane są węglowodanami podstawowymi. Monosacharydy to połączenie słodkiej rybozy, dezoksyrybozy, glukozy, fruktozy, galaktozy. Polisacharydy obejmują rozpuszczalną i słodką sacharozę (cukier trzcinowy), maltozę (słodki słód), laktozę (mleko cukrowe). Polisacharydy to resztkowe cząsteczki monosacharydów, które mają wiązania kowalencyjne. Występują w skrobi, celulozie, chitynie, skrobi.

Węglowodany dla funkcjonowania komórek. Główną funkcją węglowodanów w komórce jest gromadzenie energii potrzebnej do sprawnego funkcjonowania całego organizmu. Podczas spalania (utleniania) lub tworzenia warunków beztlenowych (brak dopływu tlenu) węgiel uwalnia energię do komórek. Oddychania komórkowego dostarcza glukozę. Bez fruktozy procesy biologiczne w organizmie nie są możliwe. Kiełkujące nasiona gromadzą maltozę, a fotosyntezę zapewnia sacharoza. Bez tych prostych, strawnych źródeł energii dla komórek nie miałaby miejsca wymiana cząsteczek białka i tłuszczu, a wydzielina gruczołów ślinowych i gruczołów tworzących śluz i inne ważne związki nie działałaby.

Glukoza z owoców i jagód jest niezbędna do funkcjonowania mózgu. Wątroba potrzebuje go do sprawnego funkcjonowania i glikogenu. Aby wchłonąć fruktozę, organizm nie musi wytwarzać dodatkowej insuliny. Jest to ważne dla diabetyków. Fruktoza jest potrzebna do zmniejszenia zawartości kalorii w żywności i występuje w miodzie, owocach i jagodach. Laktoza – w produktach mlecznych, maltoza – w miodzie, ekstrakcie słodowym (melasa), kiełkach zbóż. Sacharoza zawarta jest w słodkich owocach i warzywach: morelach, brzoskwiniach, śliwkach, burakach, marchwi, a także burakach cukrowych i trzcinie cukrowej, z których pozyskuje się i dodaje cukier. Cukiernia, cukierki i czekolada, ciasta, słodkie napoje.

Funkcja magazynowania węglowodanów. Nadmiar węglowodanów gromadzi się w komórkach i sprzyja odkładaniu się tłuszczu, zwłaszcza sacharozy. Skrobia z glikogenem staje się dostawcą energii. Zastępują brakującą energię w komórce podczas praca mięśni, długotrwały głód. Jest to funkcja magazynowania węglowodanów. Źródłem skrobi są produkty mączne, zboża, rośliny strączkowe i ziemniaki. Organizm powoli trawi pokarmy zawierające skrobię, gdzie rozkłada się ona na glukozę. Kasza manna i ryż są łatwiej strawne. Jedząc owoce i jagody, wątroba jest nasycona glikogenem.

Rola węglowodanów nienasyconych (złożonych). Węglowodany nienasycone odpowiadają za metabolizm. W przypadku ich braku lub niedoboru tłuszcze i białka muszą zastąpić brakującą energię, zakłócając metabolizm soli i czynność nerek, zatruwając komórki mózgowe. Węglowodany nienasycone sprzyjają rozwojowi pożytecznych bakterii i stymulują motorykę jelit, usuwają tłuszcz, spowalniają wchłanianie cukru, obniżają cholesterol, eliminują zaparcia i hemoroidy oraz zmniejszają dawkę insuliny dla diabetyków.

Występują we błonniku: celulozie, hemicelulozie, ligninie, gumie, pektynie. Węglowodany złożone zawierają warzywa, owoce, jagody, owoce cytrusowe, otręby pszenne, owies. „Streszczenie”. Główną funkcją węglowodanów w komórce jest magazynowanie energii dla organizmu. Funkcja magazynowania węglowodanów polega na gromadzeniu źródła energii. Węglowodany złożone nienasycone – rozwijaj pożyteczne bakterie i stymulują pracę jelit.

Wszystkie węglowodany składają się z pojedynczych „jednostek”, którymi są sacharydy. Według możliwościhydrolizaNAmonomerywęglowodany są podzielonena dwie grupy: proste i złożone. Nazywa się węglowodany zawierające jedną jednostkęmonosacharydy, dwie jednostki -disacharydy, od dwóch do dziesięciu jednostek –oligosacharydy, i więcej niż dziesięć -polisacharydy.

Monosacharydy Szybko zwiększają poziom cukru we krwi i mają wysoki indeks glikemiczny, dlatego nazywane są również szybkimi węglowodanami. Łatwo rozpuszczają się w wodzie i są syntetyzowane w roślinach zielonych.

Nazywa się węglowodanami składającymi się z 3 lub więcej jednostekzłożony. Pokarmy bogate w węglowodany złożone stopniowo zwiększają poziom glukozy i mają niski indeks glikemiczny, dlatego nazywane są również wolnymi węglowodanami. Węglowodany złożone są produktami polikondensacji cukrów prostych (monosacharydów) i w odróżnieniu od prostych, w procesie rozkładu hydrolitycznego mogą rozkładać się na monomery, tworząc setki i tysiąceCząsteczkimonosacharydy.

Stereoizomeria monosacharydów: izomeraldehyd glicerynowyw którym przy rzutowaniu modelu na płaszczyznę grupa OH przy asymetrycznym atomie węgla znajdująca się po prawej stronie jest zwykle uważana za aldehyd D-glicerynowy, a odbicie lustrzane za aldehyd L-glicerynowy. Wszystkie izomery monosacharydów dzielą się na formy D i L w oparciu o podobieństwo położenia grupy OH przy ostatnim asymetrycznym atomie węgla w pobliżu CH 2 grupy OH (ketozy zawierają o jeden asymetryczny atom węgla mniej niż aldozy o tej samej liczbie atomów węgla). Naturalnyheksozy – glukoza, fruktoza, mannozaIgalaktoza– zgodnie z konfiguracją stereochemiczną zalicza się je do związków serii D.

Polisacharydy – Nazwa zwyczajowa klasa złożonych węglowodanów wielkocząsteczkowych,Cząsteczkiktóre składają się z dziesiątek, setek lub tysięcymonomery – monosacharydy. Z punktu widzenia ogólne zasady strukturze w grupie polisacharydów można rozróżnić homopolisacharydy syntetyzowane z tego samego rodzaju jednostek monosacharydowych i heteropolisacharydy, które charakteryzują się obecnością dwóch lub więcej rodzajów reszt monomerycznych.

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

1.6. Lipidy - nazewnictwo i budowa. Polimorfizm lipidów.

Lipidy – duża grupa naturalnych związków organicznych, do której zaliczają się tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. Proste cząsteczki lipidów składają się z alkoholu iKwasy tłuszczowe, złożony - z alkoholu, o wysokiej masie cząsteczkowej Kwasy tłuszczowe i inne komponenty.

Klasyfikacja lipidów

Proste lipidy to lipidy, które w swojej strukturze zawierają węgiel (C), wodór (H) i tlen (O).

Złożone lipidy - są to lipidy, które oprócz węgla (C) zawierają w swojej strukturze wodór (H) i tlen (O) i inne pierwiastki chemiczne. Najczęściej: fosfor (P), siarka (S), azot (N).

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

Literatura:

1) Cherkasova L. S., Merezhinsky M. F., Metabolizm tłuszczów i lipidów, Mińsk, 1961;

2) Markman A.L., Chemistry of lipids, ok. 12, Tasz., 1963 – 70;

3) Tyutyunnikov B.N., Chemia tłuszczów, M., 1966;

4) Mahler G., Cordes K., Podstawy chemii biologicznej, przeł. z języka angielskiego, M., 1970.

1.7. Błony biologiczne. Formy agregacji lipidów. Pojęcie stanu ciekłokrystalicznego. Dyfuzja boczna i flip-flop.

Membrany Odgradzają cytoplazmę od środowiska, a także tworzą otoczki jąder, mitochondriów i plastydów. Tworzą labirynt retikulum endoplazmatycznego i ułożone w stosy spłaszczone pęcherzyki, które tworzą kompleks Golgiego. Błony tworzą lizosomy, duże i małe wakuole komórek roślinnych i grzybów oraz pulsujące wakuole pierwotniaków. Wszystkie te konstrukcje są przedziałami (przedziałami) przeznaczonymi do określonych wyspecjalizowanych procesów i cykli. Dlatego bez błon istnienie komórki jest niemożliwe.

Schemat struktury membrany: a – model trójwymiarowy; b – obraz płaski;

1 – białka przylegające do warstwy lipidowej (A), zanurzone w niej (B) lub przenikające przez nią (C); 2 – warstwy cząsteczek lipidów; 3 – glikoproteiny; 4 – glikolipidy; 5 – kanał hydrofilowy, pełniący funkcję pory.

Funkcje błon biologicznych są następujące:

1) Odgraniczają zawartość komórki od środowiska zewnętrznego i zawartość organelli od cytoplazmy.

2) Zapewniają transport substancji do i z komórki, z cytoplazmy do organelli i odwrotnie.

3) Działać jako receptory (odbierać i przetwarzać sygnały z otoczenia, rozpoznawać substancje komórkowe itp.).

4) Są katalizatorami (zapewniają procesy chemiczne w pobliżu membrany).

5) Weź udział w konwersji energii.

http:// sbio. informacje/ strona. php? ID=15

Dyfuzja boczna jest chaotycznym ruchem termicznym cząsteczek lipidów i białek w płaszczyźnie błony. Podczas dyfuzji bocznej pobliskie cząsteczki lipidów gwałtownie zmieniają miejsce i w wyniku takich kolejnych skoków z miejsca na miejsce cząsteczka przemieszcza się po powierzchni błony.

Ruch cząsteczek po powierzchni błony komórkowej w czasie t określono doświadczalnie metodą znaczników fluorescencyjnych – fluorescencyjnych grup molekularnych. Etykiety fluorescencyjne powodują fluorescencję cząsteczek, których ruch wzdłuż powierzchni komórki można badać, na przykład badając pod mikroskopem szybkość, z jaką fluorescencyjna plamka utworzona przez takie cząsteczki rozprzestrzenia się po powierzchni komórki.

Przerzutka jest dyfuzją cząsteczek fosfolipidów błonowych przez błonę.

Prędkość cząsteczek przeskakujących z jednej powierzchni błony na drugą (flip-flop) wyznaczono metodą spin label w doświadczeniach na modelowych błonach lipidowych – liposomach.

Niektóre cząsteczki fosfolipidów, z których powstały liposomy, oznaczono dołączonymi do nich znacznikami spinowymi. Liposomy poddano działaniu kwasu askorbinowego, w wyniku czego niesparowane elektrony na cząsteczkach zniknęły: cząsteczki paramagnetyczne stały się diamagnetyczne, co można było wykryć poprzez zmniejszenie pola pod krzywą widma EPR.

Zatem skoki cząsteczek z jednej powierzchni dwuwarstwy na drugą (flip-flop) zachodzą znacznie wolniej niż skoki podczas dyfuzji bocznej. Średni czas, po którym cząsteczka fosfolipidu przeskakuje (T ~ 1 godzina), jest dziesiątki miliardów razy większy niż średni czas charakterystyczny dla cząsteczki przeskakującej z jednego miejsca na drugie w płaszczyźnie błony.

Pojęcie stanu ciekłokrystalicznego

Ciało stałe może być jakkrystaliczny , Więcamorficzny. W pierwszym przypadku w układzie cząstek występuje porządek dalekiego zasięgu w odległościach znacznie większych niż odległości międzycząsteczkowe (sieć krystaliczna). W drugim przypadku nie ma dalekosiężnego porządku w rozmieszczeniu atomów i cząsteczek.

Różnica między ciałem amorficznym a cieczą nie polega na obecności lub braku porządku dalekiego zasięgu, ale na naturze ruchu cząstek. Cząsteczki cieczy i ciał stałych wykonują ruchy oscylacyjne (czasami obrotowe) wokół położenia równowagi. Po pewnym średnim czasie („określonym czasie życia”) cząsteczki przeskakują do innej pozycji równowagi. Różnica polega na tym, że „określony czas życia” w cieczy jest znacznie krótszy niż w stanie stałym.

Błony dwuwarstwowe lipidowe w warunkach fizjologicznych są płynne; „określony czas życia” cząsteczki fosfolipidów w membranie wynosi 10 −7 – 10 −8 Z.

Cząsteczki w membranie nie są rozmieszczone losowo, w ich ułożeniu obserwuje się porządek dalekiego zasięgu. Cząsteczki fosfolipidów znajdują się w dwuwarstwie, a ich hydrofobowe ogony są w przybliżeniu równoległe do siebie. Porządek występuje także w orientacji polarnych głów hydrofilowych.

Stan fizjologiczny, w którym istnieje porządek dalekiego zasięgu we wzajemnej orientacji i ułożeniu cząsteczek, ale stan skupienia jest płynny, nazywa sięstan ciekłokrystaliczny. Ciekłe kryształy nie mogą tworzyć się we wszystkich substancjach, ale w substancjach z „długich cząsteczek” (których wymiary poprzeczne są mniejsze niż podłużne). Mogą istnieć różne struktury ciekłokrystaliczne: nematyczne (włókniste), gdy długie cząsteczki są zorientowane równolegle do siebie; smektyczny - cząsteczki są do siebie równoległe i ułożone warstwowo; Holistyczne - cząsteczki są ułożone równolegle do siebie w tej samej płaszczyźnie, ale w różnych płaszczyznach orientacja cząsteczek jest inna.

http:// www. pliki stadne. ru/ zapowiedź/1350293/

Literatura: NA. Lemeza, L.V. Kamlyuk, N.D. Lisow. „Podręcznik biologii dla kandydatów na uniwersytety”.

1.8. Kwasy nukleinowe. Zasady heterocykliczne, nukleozydy, nukleotydy, nazewnictwo. Struktura przestrzenna kwasów nukleinowych - DNA, RNA (tRNA, rRNA, mRNA). Rybosomy i jądro komórkowe. Metody określania struktury pierwszorzędowej i drugorzędowej kwasów nukleinowych (sekwencjonowanie, hybrydyzacja).

Kwasy nukleinowe – zawierające fosfor biopolimery organizmów żywych, zapewniające przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznej.

Kwasy nukleinowe są biopolimerami. Ich makrocząsteczki składają się z wielokrotnie powtarzających się jednostek, które są reprezentowane przez nukleotydy. I zostały one logicznie nazwanepolinukleotydy. Jedną z głównych cech kwasów nukleinowych jest ich skład nukleotydowy. Skład nukleotydu (jednostki strukturalnej kwasów nukleinowych) obejmujetrzy komponenty:

– Zasada azotowa. Może to być pirymidyna i puryna. Kwasy nukleinowe zawierają cztery różne rodzaje zasad: dwie z nich należą do klasy puryn, a dwie do klasy pirymidyn.

– Pozostałość kwasu fosforowego.

– Monosacharyd - ryboza lub 2-deoksyryboza. Cukier będący częścią nukleotydu zawiera pięć atomów węgla, tj. jest pentozą. W zależności od rodzaju pentozy występującej w nukleotydzie wyróżnia się dwa typy kwasów nukleinowych– kwasy rybonukleinowe (RNA), które zawierają rybozę ikwasy deoksyrybonukleinowe (DNA), zawierający deoksyrybozę.

Nukleotyd W swej istocie jest to ester fosforowy nukleozydu.Zawiera nukleozyd składa się z dwóch składników: monosacharydu (rybozy lub deoksyrybozy) i zasady azotowej.

http :// sbio . informacje / strona . php ? ID =11

Zasady azotowe – heterocyklicznyzwiązki organiczne, pochodnepirymidynaIpurynazawarte wkwasy nukleinowe. W przypadku skrótów należy używać wielkich liter z literami łacińskimi. Zasady azotowe obejmująadenina(A),guanina(G),cytozyna(C), które występują zarówno w DNA, jak i RNA.Timin(T) jest tylko częścią DNA iuracyl(U) występuje tylko w RNA.

• charakter chemiczny i budowa węglowodanów

• biologiczna rola węglowodanów jako substancji chemicznych

• biologiczna rola węglowodanów jako pożywienia człowieka

• Węglowodany to substancje organiczne, których cząsteczki składają się z atomów węgla, wodoru i tlenu.

• Węglowodany można podzielić na trzy główne grupy: mono-, di- i polisacharydy.

prosty(monosacharydy) i złożony

• Ze względu na zdolność hydrolizy do monomerów węglowodany dzieli się na dwie grupy: prosty(monosacharydy) i złożony(oligosacharydy i polisacharydy).

• Węglowodany złożone, w przeciwieństwie do prostych, mogą ulegać hydrolizie, tworząc węglowodany proste, monomery.

• Węglowodany proste łatwo rozpuszczają się w wodzie i są syntetyzowane w roślinach zielonych.

• Monosacharydy to węglowodany, które nie ulegają hydrolizie (nie są „rozkładane” przez wodę): triozy, tetrozy, pentozy (ryboza, deoksyryboza), heksozy (glukoza, fruktoza, galaktoza).

• Disacharydy to węglowodany, które hydrolizują, tworząc dwie cząsteczki monosacharydów (sacharoza, maltoza, laktoza).

• Słodki smak różnych mono- i disacharydów jest inny. Zatem najsłodszy monosacharyd, fruktoza, jest 1,5 razy słodszy od glukozy przyjmowanej za standard. Sacharoza jest dwa razy słodsza od glukozy i 4-5 razy słodsza od laktozy, która jest prawie bez smaku.

• Polisacharydy – skrobia, glikogen, dekstryny, celuloza – ulegają hydrolizie, tworząc wiele cząsteczek monosacharydów, najczęściej glukozy.

• Węglowodany powstają w komórkach roślinnych w wyniku fotosyntezy i pełnią funkcję źródła energii dla komórek zwierzęcych.

• Energia – podczas utleniania 1 g węglowodanów uwalnia się 17,6 kJ.

• Wiele węglowodanów (skrobia, glikogen, sacharoza) pełni funkcję magazynowania, rolę rezerwy składników odżywczych.

• Niektóre (ryboza i deoksyryboza), które są częścią RNA i DNA, pełnią funkcję przekazywania informacji dziedzicznych.

• Węglowodany biorą udział w budowie złożonych białek, enzymów i hormonów.

• Węglowodany to także niezbędne substancje takie jak heparyna (zapobiega krzepnięciu krwi).

• Funkcja strukturalna - polisacharydy wchodzą w skład substancji skóry, ścięgien i chrząstki.

• Istnieją polimery cukrów, które są częścią błon komórkowych; zapewniają interakcję komórek tego samego typu i wzajemne rozpoznawanie się przez komórki. (Utrata zdolności wzajemnego rozpoznawania się jest charakterystyczna dla komórek nowotworu złośliwego).

• Węglowodany występują w dużych ilościach w żywności pochodzenia roślinnego.

• Najczęściej spotykany w ludzkim jedzeniu skrobia I cukier.

• Różne zboża, mąka i ziemniaki są bogate w skrobię.

• Cukier występuje w marchwi i burakach cukrowych.

• Szczególnie przydatny jest cukier owocowy: jest łatwo wchłaniany przez organizm.

• Miód, owoce i jagody są bogate w cukier owocowy.

• Biologiczne znaczenie węglowodanów:

• Węglowodany pełnią funkcję strukturalną, to znaczy biorą udział w budowie różnych struktur komórkowych (na przykład ścian komórkowych roślin).

• Węglowodany odgrywają rolę ochronną w roślinach (ściany komórkowe, składające się ze ścian komórkowych martwych komórek, formacje ochronne - ciernie, kolce itp.).

• Węglowodany pełnią funkcję plastyczną – magazynowane są jako źródło składników odżywczych, a także wchodzą w skład cząsteczek złożonych (np. pentozy (ryboza i deoksyryboza) biorą udział w budowie ATP, DNA i RNA.

• Węglowodany są głównym materiałem energetycznym. Podczas utlenienia 1 grama węglowodanów uwalniane jest 4,1 kcal energii i 0,4 g wody.

• Węglowodany biorą udział w zapewnianiu ciśnienia osmotycznego i osmoregulacji. Zatem krew zawiera 100–110 mg/% glukozy. Ciśnienie osmotyczne krwi zależy od stężenia glukozy.

• Węglowodany pełnią funkcję receptorową – wiele oligosacharydów wchodzi w skład części receptywnej receptorów komórkowych lub cząsteczek ligandów.

• W codziennej diecie ludzi i zwierząt dominują węglowodany. Roślinożercy otrzymują skrobię, błonnik i sacharozę. Zwierzęta mięsożerne pozyskują glikogen z mięsa.

• Organizmy zwierząt nie są zdolne do syntezy węglowodanów z substancji nieorganicznych. Otrzymują je od roślin wraz z pożywieniem i wykorzystują jako główne źródło energii uzyskiwanej w procesie utleniania:

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

• W zielonych liściach roślin węglowodany powstają w procesie fotosyntezy – unikalnego biologicznego procesu przekształcania substancji nieorganicznych – tlenku węgla (IV) i wody w cukry, który zachodzi przy udziale chlorofilu pod wpływem energii słonecznej:

• xCO2 + yH2O → Cx(H2O)y + xO

• Człowiek potrzebuje dziennie 400 g węglowodanów, z czego nie więcej niż 80 g cukru.

• Nadmiar węglowodanów odkłada się w wątrobie i mięśniach w postaci cukru zwierzęcego – glikogenu.

• Nadmierne spożycie węglowodanów prowadzi do odkładania się tłuszczu w organizmie. (Węglowodany mogą zamieniać się w tłuszcze).

• Głównymi źródłami węglowodanów z pożywienia są: pieczywo, ziemniaki, makarony, płatki zbożowe i słodycze. Cukier jest czystym węglowodanem. Miód, w zależności od pochodzenia, zawiera 70-80% glukozy i fruktozy.

• Do wskazania ilości węglowodanów w żywności używana jest specjalna jednostka chlebowa.

• Oprócz tego do grupy węglowodanów zalicza się również błonnik i pektyny, które są słabo przyswajalne przez organizm ludzki.

• Zawody niezwiązane z pracą fizyczną – 433g.

• Zawody wymagające pracy zmechanizowanej -433g.

• Zawody z mechanizacją na małą skalę -558g.

• Zawody wymagające ciężkiej pracy niezmechanizowanej – 631g.

• Proces rozpoznawania i rozkładu węglowodanów na prostsze rozpoczyna się w jamie ustnej. W ślinie znajdują się przeznaczone do tego celu enzymy (ptialina), których działanie może spowolnić lub wyeliminować nikotyna i alkohol.

• Ostateczny rozkład węglowodanów na glukozę zachodzi w dwunastnicy. Wchłanianie następuje przez ściany kosmków jelita cienkiego do naczyń włosowatych. Glukoza przedostaje się naczyniami krwionośnymi do wątroby. Wątroba reguluje stałość glukozy we krwi (0,8 -1,2 g/l).

• Węglowodany są głównym źródłem energii potrzebnej do pracy mięśni. Tych ostatnich powinno być cztery razy więcej w diecie uczniów niż białek i tłuszczów, 280-400 g dziennie.

• Ważne są łatwo przyswajalne węglowodany (mono- i disacharydy) znajdujące się w cukrze, miodzie, dżemie, wyrobach cukierniczych, warzywach i owocach. Za ich źródło można uznać również mleko zawierające cukier laktozowy.

• Zalecaną ilość słodyczy należy podawać po posiłku.

• Są specyficznym środkiem drażniącym żywność, normalizującym napięcie układu nerwowego.

• Podstawowe zapotrzebowanie na węglowodany powinna pokrywać skrobia zawarta w pieczywie, płatkach zbożowych i ziemniakach. Dlatego żywność dla niemowląt zawiera dużą ilość wypieków (300-400 g) i płatków zbożowych (do 35 g) dziennie.

• Odżywianie zawierające głównie węglowodany prowadzi do znacznych zaburzeń metabolicznych i zmniejszenia odporności organizmu na infekcje. W tym przypadku występuje opóźnienie wzrostu i ogólnego rozwoju dzieci, otyłość, skłonność do chorób krostkowych i rozwój próchnicy zębów.

• Bilans węglowodanów w zbilansowanej diecie 1 uczniów powinien być następujący: skrobia - 75%, łatwo przyswajalne węglowodany - 20%, substancje pektynowe - 3%, błonnik - 2% całkowitej ilości węglowodanów.

• Węglowodany powinny stanowić 55-60% dziennej wartości energetycznej diety.

• Błonnik odgrywa ważną rolę w stymulowaniu motoryki jelit i normalizacji korzystnej mikroflory jelitowej.

• Substancje pektynowe hamują namnażanie się bakterii gnilnych w jelitach i wspomagają usuwanie substancji toksycznych z organizmu.

Dla normalne funkcjonowanie do ludzkiego ciała Potrzebne są podstawowe substancje, z których zbudowane są wszystkie strukturalne części komórki, tkanki i ogólnie całego organizmu. Są to połączenia takie jak:

Wszystkie są bardzo ważne. Nie da się wśród nich rozróżnić mniej lub bardziej znaczących, gdyż brak któregokolwiek prowadzi organizm do nieuniknionej śmierci. Przyjrzyjmy się, czym są takie związki jak węglowodany i jaką rolę pełnią w komórce.

Ogólna koncepcja węglowodanów

Z chemicznego punktu widzenia węglowodany są złożonymi związkami organicznymi zawierającymi tlen, których skład jest wyrażony ogólna formuła Cn(H2O)m. W takim przypadku wskaźniki muszą być równe lub większe niż cztery.

Funkcje węglowodanów w komórce są podobne u roślin, zwierząt i człowieka. Przyjrzyjmy się poniżej, jakie są. Ponadto same te związki są bardzo różne. Istnieje cała klasyfikacja, która łączy je wszystkie w jedną grupę i dzieli na różne gałęzie w zależności od ich struktury i składu.

Budowa i właściwości chemiczne

Jaka jest struktura cząsteczek tej klasy? Przecież to właśnie od nich zależeć będzie, jakie funkcje pełnią węglowodany w komórce, jaką rolę w niej będą pełnić. Z chemicznego punktu widzenia wszystkie rozważane substancje są alkoholami aldehydowymi. Ich cząsteczka zawiera grupę aldehydową -SON oraz alkoholowe grupy funkcyjne -OH.

Istnieje kilka wariantów formuł, za pomocą których można przedstawić

Patrząc na dwa ostatnie wzory, można przewidzieć funkcję węglowodanów w komórce. Przecież ich właściwości staną się jasne, a co za tym idzie ich rola.

Właściwości chemiczne które wykazują cukry, można wytłumaczyć obecnością dwóch różnych grupy funkcyjne. Na przykład, podobnie jak węglowodany, są w stanie wywołać jakościową reakcję ze świeżo wytrąconym wodorotlenkiem miedzi (II) i podobnie jak aldehydy, utleniają się do reakcji zwierciadlanego srebra.

Klasyfikacja węglowodanów

Ponieważ rozważa się dużą różnorodność cząsteczek, chemicy stworzyli ujednolicona klasyfikacja, który łączy w sobie wszystkie podobne związki pewne grupy. W ten sposób wyróżnia się następujące rodzaje cukrów.

1. Proste lub monosacharydy. Zawierają jedną podjednostkę. Należą do nich pentozy, heksozy, heptozy i inne. Najważniejsze i najbardziej powszechne to ryboza, galaktoza, glukoza i fruktoza.
2. Złożony. Składa się z kilku podjednostek. Disacharydy - od dwóch, oligosacharydy - od 2 do 10, polisacharydy - ponad 10. Najważniejsze z nich: sacharoza, maltoza, laktoza, skrobia, celuloza, glikogen i inne.

Funkcje węglowodanów w komórce i organizmie są bardzo ważne, dlatego istotne są wszystkie wymienione warianty molekularne. Każdy z nich ma swoją rolę. Przyjrzyjmy się poniżej, jakie są te funkcje.

Funkcje węglowodanów w komórce

Jest ich kilka. Są jednak takie, które można nazwać podstawowymi, definiującymi i są wtórne. Aby lepiej zrozumieć ten przypadek, wszystkie powinny zostać wymienione w bardziej uporządkowany i zrozumiały sposób. W ten sposób poznamy funkcje węglowodanów w komórce. Pomoże nam w tym poniższa tabela.

Oczywiście trudno przecenić znaczenie omawianych substancji, ponieważ stanowią one podstawę wielu procesów życiowych. Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo niektórym funkcjom węglowodanów w komórce.

Funkcja energii

Jeden z najważniejszych. Żaden pokarm spożywany przez człowieka nie jest w stanie dostarczyć mu tylu kilokalorii, co węglowodany. Przecież dokładnie 1 gram tych substancji ulega rozkładowi, w wyniku czego uwalnia się 4,1 kcal (38,9 kJ) i 0,4 grama wody. Wyjście to może dostarczyć energii do funkcjonowania całego organizmu.

Dlatego możemy śmiało powiedzieć, że węglowodany w komórce służą jako dostawcy lub źródła siły, energii, zdolności do życia, wykonywania wszelkiego rodzaju aktywności.

Już dawno zauważono, że to właśnie słodycze, składające się głównie z węglowodanów, potrafią szybko przywrócić siły i dodać energii. Dotyczy to nie tylko trening fizyczny, obciążenia, ale także aktywność umysłowa. W końcu co więcej ludzi myśli, decyduje, zastanawia się, uczy itp., tym więcej procesów biochemicznych zachodzi w jego mózgu. A do ich realizacji potrzebna jest energia. Gdzie mogę to dostać? Odpowiedź jest bardziej prawdopodobna, dadzą ją produkty, które je zawierają.

Funkcja energetyczna, jaką pełnią omawiane związki, pozwala nie tylko poruszać się i myśleć. Energia jest również potrzebna do wielu innych procesów:

• budowanie strukturalnych części komórki;
• wymiana gazowa;
• wymiana tworzyw sztucznych;
• wypisać;
• krążenie krwi itp.

Wszystkie procesy życiowe wymagają źródła energii do swojego istnienia. Oto, co węglowodany zapewniają żywym istotom.

Plastikowy

Inna nazwa tej funkcji to konstrukcja lub strukturalna. To mówi samo za siebie. Węglowodany biorą czynny udział w budowie ważnych makrocząsteczek w organizmie, takich jak:

• ADF i inne.

To dzięki rozważanym związkom powstają glikolipidy – jedna z najważniejszych cząsteczek błon komórkowych. Ponadto rośliny zbudowane są z celulozy, czyli polisacharydu. Jest to również główna część drewna.

Jeśli mówimy o zwierzętach, to u stawonogów (skorupiaków, pająków, kleszczy), protistów, chityna jest częścią błony komórkowej - ten sam składnik znajduje się w komórkach grzybów.

Zatem węglowodany w komórce pełnią funkcje materiał budowlany i pozwalają na utworzenie wielu nowych struktur, a starych na rozpad wraz z uwolnieniem energii.

Składowanie

Ta funkcja jest bardzo ważna. Nie cała energia wchodząca do organizmu z pożywieniem jest wydawana natychmiast. Część pozostaje zamknięta w cząsteczkach węglowodanów i odkładana jako rezerwa składniki odżywcze.

W roślinach jest to skrobia, czyli inulina Ściana komórkowa- celuloza. U ludzi i zwierząt - glikogen, czyli tłuszcz zwierzęcy. Dzieje się tak, aby zawsze był zapas energii na wypadek głodu organizmu. Na przykład wielbłądy magazynują tłuszcz nie tylko w celu uzyskania energii podczas jego rozkładu, ale w większości w celu uwolnienia wymagana ilość woda.

Funkcja ochronna

Oprócz opisanych powyżej funkcje węglowodanów w komórkach organizmów żywych pełnią również funkcję ochronną. Łatwo to sprawdzić, analizując skład jakościowy żywicy i gumy powstałej w miejscu uszkodzenia struktury drzewa. Na swój sposób Natura chemiczna Są to monosacharydy i ich pochodne.

Taki lepka ciecz nie pozwala obcym organizmom chorobotwórczym przedostać się do wnętrza drzewa i zaszkodzić mu. Okazuje się więc, że egzekucja została przeprowadzona funkcję ochronną węglowodany.

Przykładem tej funkcji mogą być również takie formacje w roślinach, jak ciernie i ciernie. Są to martwe komórki składające się głównie z celulozy. Chronią roślinę przed zjedzeniem przez zwierzęta.

Główna funkcja węglowodanów w komórce

Spośród wymienionych przez nas funkcji z pewnością możemy wyróżnić tę najważniejszą. Przecież zadaniem każdego produktu zawierającego dane substancje jest ich wchłonięcie, rozbicie i dostarczenie organizmowi energii niezbędnej do życia.

Dlatego główną funkcją węglowodanów w komórce jest energia. Bez wystarczającej ilości witalnośćŻaden pojedynczy proces, zarówno wewnętrzny, jak i zewnętrzny (ruch, mimika itp.), nie będzie mógł przebiegać normalnie. Żadna substancja nie może zapewnić większej energii niż węglowodany. Dlatego tę rolę określamy jako najważniejszą i najbardziej znaczącą.

Żywność zawierająca węglowodany

Podsumujmy jeszcze raz. Funkcje węglowodanów w komórce są następujące:

• energia;
• strukturalny;
• przechowywanie;
• ochronny;
• chwytnik;
• izolacja cieplna;
• katalityczne i inne.

Jakie pokarmy należy spożywać, aby organizm codziennie otrzymywał wystarczającą ilość tych substancji? Mała lista zawierająca tylko produkty najbardziej bogate w węglowodany pomoże nam to rozgryźć.

1. Rośliny, których bulwy są bogate w skrobię (ziemniaki, topinambur i inne).
2. Zboża (ryż, jęczmień perłowy, kasza gryczana, proso, owies, pszenica i inne).
3. Chleb i wszystkie wyroby piekarnicze.
4. Trzcina cukrowa lub jest disacharydem w czystej postaci.
5. Makaron i wszystkie jego odmiany.
6. Miód składa się w 80% z racemicznej mieszaniny glukozy i fruktozy.
7. Słodycze - wszelkie słodycze o słodkim smaku są źródłem węglowodanów.

Nie należy jednak również nadużywać wymienionych produktów, gdyż może to prowadzić do nadmiernego odkładania się glikogenu i w konsekwencji otyłości, a także cukrzycy.

Węglowodany– alkohole wielowodorotlenowe zawierające aldehydy ( aldozy) lub grupa ketonowa ( ketoza).

Najczęściej spotykane są węglowodany, przede wszystkim celuloza związki organiczne na ziemi. W organizmie ssaków węglowodany stanowią mniej niż 1% masy ciała, jednak ich rola jest niezwykle duża. Węglowodany, będące składnikami proteoglikanów, wchodzą w skład tkanka łączna. Gliko- I mukoproteiny Czy część integralnaśluz ochronny organizmu, wchodzą w skład osocza krwi, tworzą glikokaliks komórek. Węglowodany są głównym źródłem energii.

Ze względu na masę cząsteczkową węglowodany dzielą się na:

· dla monosacharydów;

· oligosacharydy (2–10 monosacharydów);

· polisacharydy (ponad 10 monosacharydów).

Monosacharyd oznacza aldehyd lub keton wielowodorotlenowego alkoholu alifatycznego. Najprostsze monosacharydy to triozy: aldehyd glicerynowy (aldoza) i dihydroksyaceton (ketoza):

Monosacharydy z czterema atomami węgla to tetrozy, pięć to pentozy, sześć to heksozy, siedem to heptulozy, a osiem to oktulozy.

Monosacharydy są związkami optycznie czynnymi. O ich aktywności optycznej decyduje asymetryczny atom węgla (tj. taki, w którym wszystkie cztery wartościowości są powiązane z różnymi rodnikami). Taki asymetryczny atom posiada już najprostsza aldoza, aldehyd glicerynowy. Możliwe są dwa warianty przestrzenne, które są swoimi lustrzanymi odbiciami i nie można ich łączyć podczas obrotu. Nazywają się izomery przestrzenne lub stereoizomery; w przypadku monosacharydów z dużą liczbą centrów chiralnych do porównania z aldehydem glicerynowym stosuje się konfigurację centrum chiralnego położonego najdalej od grupy okso. Co więcej, jeśli konfiguracja takiego atomu węgla pokrywa się z konfiguracją D- aldehyd glicerynowy (w jego wzorze projekcyjnym grupy OH znajdują się po prawej stronie, zręczność po prawej), to ogólnie monosacharyd należy do D-wiersz, gdy pokrywa się z L-aldehyd glicerynowy – do L- rząd (po lewej stronie). Właściwości chemiczne stereoizomerów są takie same, ale aktywność optyczna (kąt obrotu płaszczyzny światła spolaryzowanego podczas przejścia przez roztwór cukru) jest inna. Kierunek obrotu płaszczyzny polaryzacji światła przez monosacharydy oznaczony jest znakami „+” – w prawo i „-” – w lewo i nie jest związany z ich przynależnością do D- I L-wydziwianie. Znak ustala się doświadczalnie. Zatem dla aldehydu glicerynowego okazało się, że jest to prawoskrętny (+). D-formularz.

W miarę wydłużania się łańcucha węglowego w monosacharydach wzrasta liczba asymetrycznych atomów węgla, a liczba stereoizomerów wyniesie 2 N (N– liczba atomów asymetrycznych C). Zatem heksozy z 4 asymetrycznymi atomami węgla będą miały 16 stereoizomerów i 8 różnych chemicznie różnych związków. Zdecydowana większość naturalnych monosacharydów należy do D- wiersz. Enzymy komórkowe ściśle rozróżniają stereoizomery, głównie syntetyzując i powodując rozkład D-monosacharydy.

Monosacharydy mogą występować w formy otwarte i cykliczne(5-członowy - pierścień furanozowy, 6-członowy - pierścień piranozowy). Utworzenie pierścienia prowadzi do pojawienia się dodatkowego centrum chiralności przy pierwszym atomie węgla. Centrum to nazywa się anomerycznym, a odpowiednie dwa stereoizomery nazywane są anomerami a i b. W a-anomerze konfiguracja centrum anomerycznego pokrywa się z konfiguracją „terminalnego” centrum chiralnego, natomiast w anomerze jest odwrotnie.

Właściwości chemiczne różnych monosacharydów są podobne ze względu na podobieństwo ich budowy.

1. Mają właściwości środki redukujące(ze względu na obecność grupy aldehydowej w ich cząsteczce), co umożliwia przeprowadzenie jakościowych i ujęcie ilościowe cukry Na podstawie tej właściwości O-metoda toluidynowa do oznaczania poziomu glukozy we krwi oraz reakcja Trommera, Nylandera do oznaczania cukru w ​​moczu. Metody te nie są jednak wystarczająco specyficzne, ponieważ oprócz glukozy inne cukry redukujące również dają reakcję barwną.

2. Podczas utleniania monosacharydów powstają kwasy uronowe, z których najważniejszy jest kwas glukuronowy, będący częścią głównej substancji tkanki łącznej.

3. Monosacharydy są zdolne do tworzenia etery; Szczególnie ważne są estry fosforowe heksoz (glukozy, fruktozy, galaktozy) i pentoz (rybozy i dezoksyrybozy), ponieważ to fosforylowane cukry biorą udział w reakcjach metabolicznych.

4. Monosacharydy mogą przyłączać grupę aminową (powstają glukozaminy) i ulegać acetylacji.

Uwaga! Monosacharydy mogą się ze sobą wiązać

Oligosacharydy. Szczególne znaczenie w żywieniu człowieka mają disacharydy: sacharoza(glukoza + fruktoza), maltoza(dwie reszty glukozy) i laktoza(glukoza + galaktoza). Laktoza, zwana cukrem mlecznym, jest głównym węglowodanem występującym w mleku.

Sacharoza – cukier trzcinowy (burak); Ponieważ fruktoza w sacharozie jest reprezentowana przez 5-członowy pierścień (furanozowy) związany z grupą aldehydową glukozy, fruktoza nie wykazuje właściwości środka redukującego.

Nazywa się wiązanie występujące pomiędzy monosacharydami glikozydowy. Tworzy się pomiędzy grupą OH C - 1 monosacharyd i grupa C-4 OH drugiego; w tym przypadku, ze względu na asymetrię pierwszego atomu węgla formy cyklicznej monosacharydu, mogą powstać dwa rodzaje konfiguracji: wiązanie α-glikozydowe (jeśli obie grupy OH znajdują się w tej samej pozycji w strukturze) pierścienia i wiązanie β-glikozydowe (jeśli obie grupy OH znajdują się w różnych pozycjach wzdłuż pierścienia):

Enzymy charakteryzują się swoistością pod względem rodzaju wiązania glikozydowego, które ma istotne znaczenie w żywieniu. Zatem amylaza, która rozkłada skrobię i glikogen, jest α-glikozydaza. Enzym, który się rozkłada β- u człowieka nie występują wiązania glikozydowe, dlatego celuloza (składa się z połączonych reszt glukozy β- wiązanie glikozydowe) nie jest trawione. Termity i niektóre inne owady trawią celulozę.

Do celulozy (włókna) odnosi się polisacharydy . Wraz ze skrobią jest głównym węglowodanem roślin. Najważniejszym ludzkim polisacharydem, również zbudowanym z reszt glukozy, jest glikogen. Skrobia i glikogen są reprezentowane przez rozgałęzione łańcuchy glukozy. Zgodnie ze strukturą chemiczną wyróżnia się celulozę, skrobię i glikogen homo polisacharydy (strukturę glikogenu opisano poniżej).

Hetero polisacharydy reprezentowane są przez mukopolisacharydy, proteoglikany i glikoproteiny (więcej na ten temat w rozdziale 17).

Uwaga! Węglowodany to nie tylko źródło energii

W żywieniu główną wartością biologiczną węglowodanów jest skrobia i glikogen, które są łatwo wchłaniane przez organizm z wyzwoleniem energii podczas ich rozkładu. Celuloza i heteropolisacharyd pektyna, choć nie mogą być rozkładane przez enzymy jelitowe, są również bardzo ważne w żywieniu.

Celuloza pobudza motorykę jelit i wydzielanie żółci, zatrzymuje wodę i zwiększa objętość kał zapobiegając w ten sposób występowaniu zaparć (profilaktyka raka jelita grubego), zapobiega wchłanianiu cholesterolu z pożywienia oraz adsorpcji przez błonnik kwasy żółciowe osłabia ich kokarcynogenne działanie na błonę śluzową jelita grubego.

Pektyna zdolny związać metale ciężkie, w tym radionuklidy, co ogranicza ich przedostawanie się do tkanek organizmu. Banany, jabłka, czerwone i czarne porzeczki są bogate w pektyny.

Wartość biologiczna węglowodanów nie ogranicza się do ich zawartości energia znaczenie (szczególnie zauważamy, że glukoza jest głównym dostawcą energii dla Tkanka nerwowa i kory nerkowej oraz dla erytrocytów - i jedyny). Działają w ciele Plastikowy funkcja (strukturalna), wchodząca w skład glikoprotein, substancja międzykomórkowa tkanki łącznej, glikokaliks błony plazmatyczne komórki; Monosacharydy ryboza i deoksyryboza są składnikami strukturalnymi kwasów nukleinowych.

Anaboliczny funkcją węglowodanów jest to, że są głównym źródłem substratów do syntezy kwasów tłuszczowych, a produkty rozkładu glukozy (a-ketokwasy) służą jako substrat do syntezy aminokwasów glikogennych. Neutralizujący Istotna jest także funkcja węglowodanów: kwas UDP-glukuronowy w wątrobie wiąże wiele toksycznych związków, nadając im większą hydrofilowość i zdolność rozpuszczania się w żółci. Bardzo ważny chwytnik funkcja węglowodanów - będąc integralną częścią wielu przeciwciał, zapewniają „rozpoznanie” ich antygenów; węglowodany wchodzą w skład receptorów hormonalnych i neuroprzekaźników, uczestnicząc w regulacji aktywności komórek.

Uwaga! Trawienie węglowodanów rozpoczyna się w Jama ustna

W jamie ustnej węglowodany są trawione przez enzym zawarty w ślinie α-amylaza. Enzym rozszczepia wewnętrzne wiązania α(1 → 4)-glikozydowe. W tym przypadku powstają produkty niepełnej hydrolizy skrobi (lub glikogenu) - dekstryny. Maltoza powstaje również w małych ilościach. Centrum aktywne α-amylazy zawiera jony Ca 2+. Enzym jest aktywowany przez jony Na+.

W sok żołądkowy trawienie węglowodanów jest zahamowane, ponieważ amylaza znajduje się w kwaśne środowisko dezaktywowany.

Głównym miejscem trawienia węglowodanów jest dwunastnica, gdzie jest wydzielany jako część soku trzustkowego α- amylasa. Enzym ten kończy rozkład skrobi i glikogenu, zapoczątkowany przez amylazę ślinową, do maltozy. Hydroliza wiązania α(1 → 6)-glikozydowego jest katalizowana przez enzymy jelitowe: amylo-1,6-glukozydazę i oligo-1,6-glukozydazę .

Trawienie maltozy i disacharydów dostarczanych z pożywieniem następuje w obszarze rąbka szczoteczkowego komórek nabłonkowych (enterocytów) jelito cienkie. Disacharydazy są integralnymi białkami mikrokosmków enterocytów. Tworzą kompleks multienzymowy składający się z czterech enzymów, których centra aktywne skierowane są do światła jelita.

1M altaza(a-glukozydaza) hydrolizuje maltoza dla dwóch cząsteczek D-glukoza.

2. Laktaza(b-galaktozydaza) hydrolizuje laktoza NA D-galaktoza i D-glukoza.

3. Izomaltaza/sacharaza(enzym podwójne działanie) ma dwa aktywne centra zlokalizowane w różnych domenach. Enzym hydrolizuje sacharoza zanim D-fruktoza i D-glukoza i przy pomocy innego centrum aktywnego enzym katalizuje hydrolizę izomaltoza do dwóch cząsteczek D-glukoza.

Nietolerancja mleka u niektórych osób objawiająca się bólem brzucha, wzdęciami (wzdęciami) i biegunką wynika ze spadku aktywności laktazy. Istnieją trzy rodzaje niedoboru laktazy.

1. Dziedziczny niedobór laktazy. Objawy upośledzenia tolerancji rozwijają się bardzo szybko po urodzeniu . Stosowanie diety bezlaktozowej powoduje ustąpienie objawów.

2. Niska aktywność laktazy pierwotne(stopniowy spadek aktywności laktazy u osób podatnych). U 15% dzieci w Europie i 80% dzieci w krajach Wschodu, Azji, Afryki i Japonii synteza tego enzymu stopniowo zatrzymuje się wraz z wiekiem i u dorosłych rozwija się nietolerancja mleka, której towarzyszą powyższe objawy. Nabiał są dobrze tolerowane przez takie osoby.

2. Niska aktywność laktazy wtórnej. Konsekwencją często jest niestrawność mleka choroby jelit(tropikalne i nietropikalne formy wlewu, kwashiorkoru, zapalenia jelita grubego, zapalenia żołądka i jelit).

Objawy podobne do opisanych w przypadku niedoboru laktazy są charakterystyczne dla niedoborów innych disacharydaz. Leczenie ma na celu wyeliminowanie z diety odpowiednich disacharydów.

Uwaga! Do komórek różne narządy glukoza dostaje się do organizmu poprzez różne mechanizmy

Głównymi produktami całkowitego trawienia skrobi i disacharydów są glukoza, fruktoza i galaktoza. Monosacharydy dostają się do krwi z jelita, pokonując dwie bariery: błonę rąbka szczoteczkowego skierowaną do światła jelita i błonę podstawno-boczną enterocytu.

Znane są dwa mechanizmy wnikania glukozy do komórek: dyfuzja ułatwiona i wtórny transport aktywny związany z przenoszeniem jonów Na+.

Transportery glukozy (GLUT), zapewniające mechanizm jej ułatwionej dyfuzji błony komórkowe, tworzą rodzinę pokrewnych białek homologicznych, cecha charakterystyczna którego struktura jest długim łańcuchem polipeptydowym tworzącym 12 transbłonowych helikalnych segmentów (ryc. 5.1). Jedna z domen znajdujących się na zewnętrznej powierzchni błony zawiera oligosacharyd. N- I C- końcowe sekcje transportera skierowane są do wnętrza ogniwa. Wydaje się, że trzeci, piąty, siódmy i jedenasty segment transbłonowy transportera tworzy kanał, przez który glukoza dostaje się do komórki. Zmiana konformacji tych segmentów zapewnia proces przemieszczania się glukozy do wnętrza komórki. Transportery z tej rodziny zawierają 492-524 reszt aminokwasowych i różnią się powinowactwem do glukozy. Wydaje się, że każdy transporter pełni określone funkcje.