Alle Kohlenhydrate bestehen aus einzelnen "Einheiten", die Saccharide sind. Durch die Fähigkeit zuHydrolyseauf derMonomereKohlenhydrate werden aufgeteiltin zwei Gruppen: einfach und komplex. Kohlenhydrate, die eine Einheit enthalten, werden genanntMonosaccharide, zwei Einheiten -Disaccharide, zwei bis zehn EinheitenOligosaccharide, und mehr als zehnPolysaccharide.

Monosaccharide erhöhen schnell den Blutzucker und haben einen hohen glykämischen Index, daher werden sie auch als schnelle Kohlenhydrate bezeichnet. Sie lösen sich leicht in Wasser und werden in grünen Pflanzen synthetisiert.

Kohlenhydrate, die aus 3 oder mehr Einheiten bestehen, werden genanntKomplex. Lebensmittel, die reich an komplexen Kohlenhydraten sind, erhöhen allmählich ihren Glukosegehalt und haben einen niedrigen glykämischen Index, weshalb sie auch als langsame Kohlenhydrate bezeichnet werden. Komplexe Kohlenhydrate sind Produkte der Polykondensation einfacher Zucker (Monosaccharide) und können im Gegensatz zu einfachen bei der hydrolytischen Spaltung unter Bildung von Hunderten und Tausenden in Monomere zerfallenMoleküleMonosaccharide.

Stereoisomerie von Monosacchariden: IsomerGlycerinaldehydbei der sich, wenn das Modell auf die Ebene projiziert wird, die OH-Gruppe am asymmetrischen Kohlenstoffatom auf der rechten Seite befindet, handelt es sich um D-Glycerinaldehyd und das Spiegelbild um L-Glycerinaldehyd. Alle Isomere von Monosacchariden werden nach der Ähnlichkeit der Position der OH-Gruppe am letzten asymmetrischen Kohlenstoffatom in der Nähe von CH in D- und L-Formen eingeteilt 2 OH-Gruppen (Ketosen enthalten ein asymmetrisches Kohlenstoffatom weniger als Aldosen mit der gleichen Anzahl an Kohlenstoffatomen). NatürlichHexosen – Glucose, Fruchtzucker, MannoseundGalactose- Entsprechend der stereochemischen Konfiguration werden sie als Verbindungen der D-Reihe klassifiziert.

Polysaccharide - der allgemeine Name der Klasse der komplexen hochmolekularen Kohlenhydrate,Molekülebestehend aus Zehner, Hunderter oder TausenderMonomere – Monosaccharide. Aus Sicht der allgemeinen Strukturprinzipien in der Gruppe der Polysaccharide ist es möglich, zwischen Homopolysacchariden, die aus der gleichen Art von Monosaccharideinheiten synthetisiert wurden, und Heteropolysacchariden zu unterscheiden, die durch das Vorhandensein von zwei oder mehr Arten von monomeren Resten gekennzeichnet sind.

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1.6. Lipide - Nomenklatur und Struktur. Lipidpolymorphismus.

Lipide - eine umfangreiche Gruppe natürlicher organischer Verbindungen, darunter Fette und fettähnliche Substanzen. Einfache Lipidmoleküle bestehen aus Alkohol undFettsäuren, komplex - aus Alkohol, Fettsäuren mit hohem Molekulargewicht und anderen Komponenten.

Lipid-Klassifizierung

Einfache Lipide sind Lipide, die Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) in ihrer Struktur enthalten.

Komplexe Lipide - Dies sind Lipide, die in ihrer Struktur neben Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) und anderen chemischen Elementen enthalten. Am häufigsten: Phosphor (P), Schwefel (S), Stickstoff (N).

https:// en. Wikipedia. org/ wiki/Lipide

Literatur:

1) Cherkasova L. S., Merezhinsky M. F., Metabolism of fats and lipids, Minsk, 1961;

2) Markman A. L., Chemie der Lipide, v. 12, Tasch., 1963 - 70;

3) Tyutyunnikov B. N., Chemistry of fats, M., 1966;

4) Mahler G., Kordes K., Grundlagen der biologischen Chemie, übers. aus dem Englischen, M., 1970.

1.7. biologische Membranen. Formen der Lipidaggregation. Das Konzept des Flüssigkristallzustands. Laterale Diffusion und Flip-Flops.

Membranen grenzen das Zytoplasma von der Umgebung ab und bilden auch die Membranen der Kerne, Mitochondrien und Plastiden. Sie bilden ein Labyrinth aus dem endoplasmatischen Retikulum und abgeflachten gestapelten Vesikeln, die den Golgi-Komplex bilden. Die Membranen bilden Lysosomen, große und kleine Vakuolen von Pflanzen- und Pilzzellen, pulsierende Vakuolen von Protozoen. Alle diese Strukturen sind Fächer (Fächer), die für bestimmte spezialisierte Prozesse und Zyklen ausgelegt sind. Ohne Membranen ist die Existenz einer Zelle daher unmöglich.

Diagramm der Struktur der Membran: a – dreidimensionales Modell; b - planares Bild;

1 - Proteine ​​neben der Lipidschicht (A), darin eingetaucht (B) oder sie durchdringend (C); 2 - Schichten von Lipidmolekülen; 3 - Glykoproteine; 4 - Glykolipide; 5 - hydrophiler Kanal, der als Pore fungiert.

Die Funktionen biologischer Membranen sind wie folgt:

1) Den Inhalt der Zelle von der äußeren Umgebung und den Inhalt der Organellen vom Zytoplasma abgrenzen.

2) Bereitstellung des Transports von Substanzen in die und aus der Zelle, vom Zytoplasma zu den Organellen und umgekehrt.

3) Sie wirken als Rezeptoren (Empfangen und Umwandeln von Signalen aus der Umwelt, Erkennen von Zellsubstanzen etc.).

4) Sie sind Katalysatoren (Gewährleistung membrannaher chemischer Prozesse).

5) Beteiligen Sie sich an der Umwandlung von Energie.

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Laterale Diffusion ist die chaotische thermische Bewegung von Lipid- und Proteinmolekülen in der Ebene der Membran. Während der lateralen Diffusion springen benachbarte Lipidmoleküle umher, und als Folge solcher aufeinanderfolgender Sprünge von einem Ort zum anderen bewegt sich das Molekül entlang der Membranoberfläche.

Die Bewegung von Molekülen entlang der Oberfläche der Zellmembran während der Zeit t wurde experimentell mit der Methode der fluoreszierenden Markierungen - fluoreszierende Molekülgruppen - bestimmt. Fluoreszierende Markierungen stellen fluoreszierende Moleküle her, deren Bewegung auf der Zelloberfläche untersucht werden kann, beispielsweise indem unter einem Mikroskop die Ausbreitungsrate des fluoreszierenden Flecks untersucht wird, der durch solche Moleküle auf der Zelloberfläche erzeugt wird.

Flip Flops ist die Diffusion von Membran-Phospholipid-Molekülen durch die Membran.

Die Sprunggeschwindigkeit von Molekülen von einer Membranoberfläche zur anderen (Flip-Flop) wurde durch die Spin-Label-Methode in Experimenten an Modell-Lipidmembranen - Liposomen - bestimmt.

Einige der Phospholipidmoleküle, aus denen Liposomen gebildet wurden, wurden mit daran angebrachten Spin-Markern markiert. Liposomen wurden Ascorbinsäure ausgesetzt, wodurch ungepaarte Elektronen auf den Molekülen verschwanden: Paramagnetische Moleküle wurden diamagnetisch, was durch eine Abnahme der Fläche unter der Kurve des EPR-Spektrums nachgewiesen werden konnte.

Daher erfolgen Sprünge von Molekülen von einer Oberfläche der Doppelschicht zur anderen (Flip-Flop) viel langsamer als Sprünge während der lateralen Diffusion. Die durchschnittliche Zeit, die ein Phospholipidmolekül zum Flip-Flop braucht (T ~ 1 Stunde), ist zehnmilliardenmal länger als die durchschnittliche Zeit, die ein Molekül braucht, um in der Membranebene von einem Ort zum anderen zu springen.

Das Konzept des Flüssigkristallzustands

Der Festkörper kann seinkristallin , so undamorph. Im ersten Fall gibt es eine Fernordnung in der Anordnung von Teilchen in Abständen, die viel größer sind als die zwischenmolekularen Abstände (Kristallgitter). Zweitens gibt es keine Fernordnung in der Anordnung von Atomen und Molekülen.

Der Unterschied zwischen einem amorphen Körper und einer Flüssigkeit liegt nicht im Vorhandensein oder Fehlen einer Fernordnung, sondern in der Art der Teilchenbewegung. Die Moleküle einer Flüssigkeit und eines Feststoffs führen oszillierende (manchmal rotierende) Bewegungen um die Gleichgewichtsposition aus. Nach einiger durchschnittlicher Zeit („Zeit des sesshaften Lebens“) springen die Moleküle in eine andere Gleichgewichtslage. Der Unterschied besteht darin, dass die "Einschwingzeit" in einer Flüssigkeit viel kürzer ist als in einem festen Zustand.

Lipiddoppelschichtmembranen sind unter physiologischen Bedingungen flüssig, die „eingeschwungene Lebensdauer“ eines Phospholipidmoleküls in der Membran beträgt 10 −7 – 10 −8 Mit.

Moleküle in der Membran sind nicht zufällig angeordnet, bei ihrer Anordnung wird eine Fernordnung beobachtet. Phospholipidmoleküle befinden sich in einer Doppelschicht, und ihre hydrophoben Schwänze sind ungefähr parallel zueinander. Es gibt auch Ordnung in der Orientierung der polaren hydrophilen Köpfe.

Der physiologische Zustand, in dem eine Fernordnung in der gegenseitigen Orientierung und Anordnung von Molekülen besteht, der Aggregatzustand aber flüssig ist, wird alsFlüssigkristallzustand. Flüssigkristalle können sich nicht in allen Stoffen bilden, aber in Stoffen aus „langen Molekülen“ (deren Querabmessungen kleiner sind als die Längsabmessungen). Es kann verschiedene Flüssigkristallstrukturen geben: nematisch (fadenförmig), wenn lange Moleküle parallel zueinander ausgerichtet sind; smektisch - Moleküle sind parallel zueinander und in Schichten angeordnet; cholestisch - die Moleküle sind in derselben Ebene parallel zueinander, aber in verschiedenen Ebenen sind die Orientierungen der Moleküle unterschiedlich.

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Literatur: AUF DER. Lemeza, L. V. Kamlyuk, N. D. Lisow. "Biologiehandbuch für Studienbewerber."

1.8. Nukleinsäuren. Heterocyclische Basen, Nukleoside, Nukleotide, Nomenklatur. Räumliche Struktur von Nukleinsäuren - DNA, RNA (tRNA, rRNA, mRNA). Ribosomen und Zellkern. Methoden zur Bestimmung der Primär- und Sekundärstruktur von Nukleinsäuren (Sequenzierung, Hybridisierung).

Nukleinsäuren - phosphorhaltige Biopolymere lebender Organismen, die für die Speicherung und Übertragung von Erbinformationen sorgen.

Nukleinsäuren sind Biopolymere. Ihre Makromoleküle bestehen aus sich wiederholenden Einheiten, die durch Nukleotide repräsentiert werden. Und sie sind logisch benanntPolynukleotide. Eines der Hauptmerkmale von Nukleinsäuren ist ihre Nukleotidzusammensetzung. Die Zusammensetzung umfasst ein Nukleotid (eine Struktureinheit von Nukleinsäuren).drei Komponenten:

– Stickstoffbase. Kann Pyrimidin oder Purin sein. Nukleinsäuren enthalten 4 verschiedene Arten von Basen: Zwei davon gehören zur Klasse der Purine und zwei gehören zur Klasse der Pyrimidine.

– Rest Phosphorsäure.

– Monosaccharid - Ribose oder 2-Desoxyribose. Zucker, der Teil des Nukleotids ist, enthält fünf Kohlenstoffatome, d.h. ist eine Pentose. Abhängig von der Art der im Nukleotid vorhandenen Pentose werden zwei Arten von Nukleinsäuren unterschieden- Ribonukleinsäuren (RNA), die Ribose enthalten, undDesoxyribonukleinsäuren (DNA), mit Desoxyribose.

Nukleotid im Kern ist es der Phosphatester des Nukleosids.Die Zusammensetzung des Nukleosids Es gibt zwei Komponenten: ein Monosaccharid (Ribose oder Desoxyribose) und eine stickstoffhaltige Base.

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Stickstoffbasen – heterozyklischorganische Verbindungen, DerivatePyrimidinundPurin, enthalten inNukleinsäuren. Für die Kurzbezeichnung werden lateinische Großbuchstaben verwendet. Die stickstoffhaltigen Basen sindAdenin(EIN)Guanin(G)Cytosin(C) die sowohl Teil von DNA als auch von RNA sind.Timin(T) ist nur ein Teil der DNA, undUracil(U) kommt nur in RNA vor.

Denken Sie daran!

Welche Substanzen werden als biologische Polymere bezeichnet?

Dies sind Polymere - hochmolekulare Verbindungen, die Bestandteil lebender Organismen sind. Proteine, einige Kohlenhydrate, Nukleinsäuren.

Welche Bedeutung haben Kohlenhydrate in der Natur?

Fruktose ist in der Natur weit verbreitet - Fruchtzucker, der viel süßer ist als andere Zucker. Dieses Monosaccharid verleiht Pflanzenfrüchten und Honig einen süßen Geschmack. Das in der Natur am häufigsten vorkommende Disaccharid – Saccharose oder Rohrzucker – besteht aus Glukose und Fruktose. Es wird aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben gewonnen. Stärke für Pflanzen und Glykogen für Tiere und Pilze sind eine Reserve an Nährstoffen und Energie. Zellulose und Chitin erfüllen in Organismen strukturelle und schützende Funktionen. Zellulose oder Faser bildet die Wände von Pflanzenzellen. Bezogen auf die Gesamtmasse nimmt es unter allen organischen Verbindungen den ersten Platz auf der Erde ein. Chitin ist in seiner Struktur der Zellulose sehr ähnlich, die die Grundlage des äußeren Skeletts von Arthropoden bildet und Bestandteil der Zellwand von Pilzen ist.

Nennen Sie die Ihnen bekannten Proteine. Welche Funktionen erfüllen sie?

Hämoglobin ist ein Blutprotein, das Gase im Blut transportiert

Myosin - Muskelprotein, Muskelkontraktion

Kollagen - Protein von Sehnen, Haut, Elastizität, Dehnbarkeit

Casein ist ein Milchprotein

Überprüfen Sie Fragen und Aufgaben

1. Welche chemischen Verbindungen werden Kohlenhydrate genannt?

Dies ist eine umfangreiche Gruppe natürlicher organischer Verbindungen. In tierischen Zellen machen Kohlenhydrate nicht mehr als 5 % der Trockenmasse aus, und in einigen Pflanzenzellen (z. B. Knollen oder Kartoffeln) erreicht ihr Gehalt 90 % des Trockenrückstands. Kohlenhydrate werden in drei Hauptklassen eingeteilt: Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide.

2. Was sind Mono- und Disaccharide? Nenne Beispiele.

Monosaccharide bestehen aus Monomeren, organischen Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht. Die Monosaccharide Ribose und Desoxyribose sind Bestandteil von Nukleinsäuren. Das häufigste Monosaccharid ist Glukose. Glukose kommt in den Zellen aller Organismen vor und ist eine der Hauptenergiequellen für Tiere. Wenn sich zwei Monosaccharide in einem Molekül verbinden, wird eine solche Verbindung als Disaccharid bezeichnet. Das häufigste Disaccharid in der Natur ist Saccharose oder Rohrzucker.

3. Welches einfache Kohlenhydrat dient als Monomer von Stärke, Glykogen, Zellulose?

4. Aus welchen organischen Verbindungen bestehen Proteine?

Lange Proteinketten werden aus nur 20 verschiedenen Arten von Aminosäuren aufgebaut, die einen gemeinsamen Bauplan haben, sich aber in der Struktur des Rests voneinander unterscheiden. Verbindende Aminosäuremoleküle bilden sogenannte Peptidbindungen. Die zwei Polypeptidketten, aus denen das Pankreashormon Insulin besteht, enthalten 21 und 30 Aminosäurereste. Dies sind einige der kürzesten „Wörter“ in der Protein-„Sprache“. Myoglobin ist ein Protein, das Sauerstoff im Muskelgewebe bindet und aus 153 Aminosäuren besteht. Das Kollagenprotein, das die Grundlage der bindegewebigen Kollagenfasern bildet und für deren Festigkeit sorgt, besteht aus drei Polypeptidketten, die jeweils etwa 1000 Aminosäurereste enthalten.

5. Wie entstehen sekundäre und tertiäre Proteinstrukturen?

In Form einer Spirale verdreht, erhält der Proteinfaden eine höhere Organisationsebene - eine Sekundärstruktur. Schließlich wickelt sich das Polypeptid zu einer Spirale (Kügelchen) zusammen. Diese Tertiärstruktur des Proteins ist seine biologisch aktive Form, die eine individuelle Spezifität aufweist. Für eine Reihe von Proteinen ist die Tertiärstruktur jedoch nicht endgültig. Die Sekundärstruktur ist eine zu einer Helix verdrehte Polypeptidkette. Für eine stärkere Wechselwirkung in der Sekundärstruktur erfolgt eine intramolekulare Wechselwirkung mit Hilfe von –S–S–-Sulfidbrücken zwischen den Windungen der Helix. Dies gewährleistet die Festigkeit dieser Struktur. Die Tertiärstruktur ist eine sekundäre Spiralstruktur, die zu Kügelchen - kompakten Klumpen - verdreht ist. Diese Strukturen sorgen im Vergleich zu anderen organischen Molekülen für maximale Festigkeit und größere Häufigkeit in Zellen.

6. Nennen Sie die Ihnen bekannten Funktionen von Proteinen. Wie lässt sich die vorhandene Vielfalt an Proteinfunktionen erklären?

Eine der Hauptfunktionen von Proteinen ist enzymatisch. Enzyme sind Proteine, die chemische Reaktionen in lebenden Organismen katalysieren. Eine enzymatische Reaktion ist eine chemische Reaktion, die nur in Gegenwart eines Enzyms abläuft. Ohne ein Enzym findet in lebenden Organismen keine einzige Reaktion statt. Die Arbeit von Enzymen ist streng spezifisch, jedes Enzym hat sein eigenes Substrat, das es spaltet. Wie ein „Schlüssel zum Schloss“ nähert sich das Enzym seinem Substrat. Das Urease-Enzym reguliert also den Abbau von Harnstoff, das Amylase-Enzym reguliert Stärke und die Protease-Enzyme regulieren Proteine. Daher wird für Enzyme der Ausdruck "Wirkungsspezifität" verwendet.

Proteine ​​erfüllen auch verschiedene andere Funktionen in Organismen: Struktur, Transport, Motor, Regulierung, Schutz, Energie. Die Funktionen von Proteinen sind sehr zahlreich, da sie der Vielfalt der Erscheinungsformen des Lebens zugrunde liegen. Es ist ein Bestandteil biologischer Membranen, des Transports von Nährstoffen wie Hämoglobin, der Muskelfunktion, der Hormonfunktion, der Körperabwehr - der Arbeit von Antigenen und Antikörpern und anderer wichtiger Funktionen im Körper.

7. Was ist Proteindenaturierung? Was kann eine Denaturierung verursachen?

Denaturierung ist eine Verletzung der räumlichen Tertiärstruktur von Proteinmolekülen unter dem Einfluss verschiedener physikalischer, chemischer, mechanischer und anderer Faktoren. Physikalische Faktoren sind Temperatur, Strahlung Chemische Faktoren sind die Einwirkung beliebiger Chemikalien auf Proteine: Lösungsmittel, Säuren, Laugen, konzentrierte Substanzen usw. Mechanische Faktoren - Schütteln, Druck, Dehnen, Verdrehen usw.

Denken! Denken Sie daran!

1. Erklären Sie anhand der Erkenntnisse aus dem Studium der Pflanzenbiologie, warum in pflanzlichen Organismen deutlich mehr Kohlenhydrate vorkommen als in Tieren.

Da die Grundlage der Lebens-Pflanzenernährung die Photosynthese ist, ist dies der Prozess der Bildung komplexer organischer Verbindungen von Kohlenhydraten aus einfacherem anorganischem Kohlendioxid und Wasser. Das wichtigste Kohlenhydrat, das von Pflanzen für die Lufternährung synthetisiert wird, ist Glukose, es kann auch Stärke sein.

2. Welche Krankheiten können zu einer Verletzung der Umwandlung von Kohlenhydraten im menschlichen Körper führen?

Die Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels erfolgt hauptsächlich durch Hormone und das zentrale Nervensystem. Glucocorticosteroide (Cortison, Hydrocortison) verlangsamen den Glukosetransport in die Gewebezellen, Insulin beschleunigt ihn; Adrenalin stimuliert den Prozess der Zuckerbildung aus Glykogen in der Leber. Die Großhirnrinde spielt auch eine gewisse Rolle bei der Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels, da psychogene Faktoren die Zuckerbildung in der Leber steigern und eine Hyperglykämie verursachen.

Der Zustand des Kohlenhydratstoffwechsels kann anhand des Zuckergehalts im Blut (normalerweise 70-120 mg%) beurteilt werden. Bei einer Zuckerbelastung steigt dieser Wert an, erreicht dann aber schnell die Norm. Störungen des Kohlenhydratstoffwechsels treten bei verschiedenen Erkrankungen auf. Bei Insulinmangel tritt also Diabetes mellitus auf.

Eine Abnahme der Aktivität eines der Enzyme des Kohlenhydratstoffwechsels - Muskelphosphorylase - führt zu Muskeldystrophie.

3. Es ist bekannt, dass, wenn die Nahrung kein Protein enthält, trotz des ausreichenden Kaloriengehalts der Nahrung das Wachstum bei Tieren stoppt, sich die Zusammensetzung des Blutes ändert und andere pathologische Phänomene auftreten. Was ist der Grund für solche Verstöße?

Es gibt nur 20 verschiedene Arten von Aminosäuren im Körper, die einen gemeinsamen Bauplan haben, sich aber im Aufbau des Rests voneinander unterscheiden, sie bilden verschiedene Eiweißmoleküle, wenn man keine Proteine ​​verwendet, zum Beispiel essentielle, die es nicht können werden im Körper selbst gebildet, müssen aber mit der Nahrung aufgenommen werden. Ohne Proteine ​​können sich also viele Proteinmoleküle im Körper selbst nicht bilden und krankhafte Veränderungen können nicht auftreten. Das Wachstum wird durch das Wachstum von Knochenzellen gesteuert, die Basis jeder Zelle ist Protein; Hämoglobin ist das Hauptprotein im Blut, das den Transport der wichtigsten Gase im Körper (Sauerstoff, Kohlendioxid) sicherstellt.

4. Erklären Sie die Schwierigkeiten, die während einer Organtransplantation auftreten, basierend auf der Kenntnis der Spezifität von Proteinmolekülen in jedem Organismus.

Proteine ​​sind das genetische Material, da sie die Struktur der DNA und RNA des Körpers enthalten. Somit haben Proteine ​​​​in jedem Organismus genetische Eigenschaften, die Information von Genen ist in ihnen verschlüsselt, dies ist die Schwierigkeit bei der Transplantation von fremden (nicht verwandten) Organismen, da sie unterschiedliche Gene und damit Proteine ​​​​haben.

Allgemeine Eigenschaften, Struktur und Eigenschaften von Kohlenhydraten.

Kohlenhydrate - Dies sind mehrwertige Alkohole, die neben Alkoholgruppen eine Aldehyd- oder Ketogruppe enthalten.

Je nach Art der Gruppe in der Zusammensetzung des Moleküls werden Aldosen und Ketosen unterschieden.

Kohlenhydrate sind in der Natur sehr weit verbreitet, insbesondere in der Pflanzenwelt, wo sie 70-80 % der Trockenmasse von Zellen ausmachen. Im tierischen Körper machen sie nur etwa 2 % des Körpergewichts aus, aber hier ist ihre Rolle nicht weniger wichtig.

Kohlenhydrate können in Pflanzen als Stärke und in Tieren und Menschen als Glykogen gespeichert werden. Diese Reserven werden nach Bedarf verwendet. Im menschlichen Körper werden Kohlenhydrate hauptsächlich in der Leber und den Muskeln abgelagert, die sein Depot sind.

Neben anderen Bestandteilen des Organismus höherer Tiere und des Menschen machen Kohlenhydrate 0,5 % des Körpergewichts aus. Kohlenhydrate sind jedoch von großer Bedeutung für den Körper. Diese Substanzen zusammen mit Proteinen in Form Proteoglykane Bindegewebe liegen. Kohlenhydrathaltige Proteine ​​(Glykoproteine ​​und Mucoproteine) sind Bestandteil der Körperschleimhaut (Schutz-, Hüllfunktionen), Plasmatransportproteine ​​und immunologisch aktive Verbindungen (gruppenspezifische Blutsubstanzen). Ein Teil der Kohlenhydrate dient als „Reservebrennstoff“ für Energieorganismen.

Funktionen von Kohlenhydraten:

• Energie - Kohlenhydrate sind eine der Hauptenergiequellen für den Körper und machen mindestens 60 % der Energiekosten aus. Für die Aktivität des Gehirns, der Blutzellen, des Nierenmarks wird fast die gesamte Energie durch die Oxidation von Glukose geliefert. Mit dem vollständigen Abbau von 1 g Kohlenhydraten, 4,1 kcal/mol(17,15 kJ/mol) Energie.

• Kunststoff Kohlenhydrate oder ihre Derivate kommen in allen Körperzellen vor. Sie sind Teil der biologischen Membranen und Organellen von Zellen, beteiligen sich an der Bildung von Enzymen, Nukleoproteinen usw. Kohlenhydrate dienen in Pflanzen hauptsächlich als Stützmaterial.

• Schützend - viskose Geheimnisse (Schleim), die von verschiedenen Drüsen abgesondert werden, sind reich an Kohlenhydraten oder deren Derivaten (Mucopolysacchariden usw.). Sie schützen die Innenwände der Hohlorgane des Magen-Darm-Traktes, Atemwege vor mechanischen und chemischen Einflüssen, das Eindringen pathogener Mikroben.

• Regulierung - Die menschliche Nahrung enthält eine erhebliche Menge an Ballaststoffen, deren raue Struktur zu einer mechanischen Reizung der Schleimhaut des Magens und des Darms führt und somit an der Regulierung der Peristaltik beteiligt ist.

• Spezifisch - einzelne Kohlenhydrate erfüllen im Körper besondere Funktionen: Sie sind an der Weiterleitung von Nervenimpulsen, der Bildung von Antikörpern, der Sicherstellung der Blutgruppenspezifität usw. beteiligt.

Die funktionelle Bedeutung von Kohlenhydraten bestimmt die Notwendigkeit, den Körper mit diesen Nährstoffen zu versorgen. Der tägliche Bedarf an Kohlenhydraten für eine Person beträgt durchschnittlich 400 - 450 g, unter Berücksichtigung von Alter, Art der Arbeit, Geschlecht und einigen anderen Faktoren.

elementare Zusammensetzung. Kohlenhydrate bestehen aus den folgenden chemischen Elementen: Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Die meisten Kohlenhydrate haben die allgemeine Formel C n (H 2 O ) n. Kohlenhydrate sind Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasser, daher der Name. Unter den Kohlenhydraten gibt es jedoch Substanzen, die nicht der obigen Formel entsprechen, beispielsweise Rhamnose C 6 H 12 O 5 usw. Gleichzeitig sind Substanzen bekannt, deren Zusammensetzung der allgemeinen Formel der Kohlenhydrate entspricht, die sie jedoch tun gehören von ihren Eigenschaften her nicht dazu (Essigsäure C 2 H 12 O 2 ). Daher ist die Bezeichnung „Kohlenhydrate“ eher bedingt und entspricht nicht immer der chemischen Struktur dieser Stoffe.

Kohlenhydrate- Dies sind organische Substanzen, die Aldehyde oder Ketone mehrwertiger Alkohole sind.

Monosaccharide

Monosaccharide - Dies sind mehrwertige aliphatische Alkohole, die in ihrer Zusammensetzung eine Aldehydgruppe (Aldosen) oder eine Ketogruppe (Ketosen) enthalten.

Monosaccharide sind feste, kristalline Substanzen, wasserlöslich und süß im Geschmack. Sie werden unter bestimmten Bedingungen leicht oxidiert, wodurch Aldehydalkohole in Säuren umgewandelt werden, wodurch Aldehydalkohole in Säuren und bei Reduktion in die entsprechenden Alkohole umgewandelt werden.

Chemische Eigenschaften von Monosacchariden :

• Oxidation zu Mono-, Dicarbonsäuren und Glycuronsäuren;

• Rückgewinnung zu Alkoholen;

• Esterbildung;

• Die Bildung von Glykosiden;

• Gärung: Alkohol, Milchsäure, Zitronensäure und Buttersäure.

Monosaccharide, die nicht zu einfacheren Zuckern hydrolysiert werden können. Die Art des Monosaccharids hängt von der Länge der Kohlenwasserstoffkette ab. Je nach Anzahl der Kohlenstoffatome werden sie in Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen eingeteilt.

Triosen: Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton, sie sind Zwischenprodukte des Glucoseabbaus und an der Synthese von Fetten beteiligt. beide Triosen können aus dem Alkohol Glycerin durch dessen Dehydrierung bzw. Hydrierung gewonnen werden.

Tetrosen: Erythrose - aktiv an Stoffwechselprozessen beteiligt.

Pentosen: Ribose und Desoxyribose sind Bestandteile von Nukleinsäuren, Ribulose und Xylulose sind Zwischenprodukte der Glukoseoxidation.

Hexosen: Sie sind in der Tier- und Pflanzenwelt am weitesten verbreitet und spielen eine wichtige Rolle bei Stoffwechselvorgängen. Dazu gehören Glucose, Galactose, Fructose usw.

Glucose (Traubenzucker) . Es ist das wichtigste Kohlenhydrat in Pflanzen und Tieren. Die wichtige Rolle der Glukose erklärt sich aus der Tatsache, dass sie die Hauptenergiequelle ist, die Grundlage vieler Oligo- und Polysaccharide bildet und an der Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks beteiligt ist. Der Transport von Glukose in die Zellen wird in vielen Geweben durch das Bauchspeicheldrüsenhormon Insulin reguliert. In der Zelle wird Glukose im Zuge mehrstufiger chemischer Reaktionen in andere Stoffe umgewandelt (die beim Abbau von Glukose entstehenden Zwischenprodukte werden zur Synthese von Aminosäuren und Fetten genutzt), die schließlich zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden, während Energie freigesetzt wird, die der Körper benötigt, um das Leben zu gewährleisten. Der Glukosespiegel im Blut wird normalerweise anhand des Kohlenhydratstoffwechsels im Körper beurteilt. Bei einer Abnahme des Glukosespiegels im Blut oder seiner hohen Konzentration und der Unmöglichkeit, ihn zu verwenden, wie dies bei Diabetes der Fall ist, tritt Schläfrigkeit auf und es kann zu Bewusstlosigkeit (hypoglykämisches Koma) kommen. Die Geschwindigkeit des Glukoseeintritts in das Gehirn- und Lebergewebe hängt nicht vom Insulin ab und wird nur durch seine Konzentration im Blut bestimmt. Diese Gewebe werden als insulinunabhängig bezeichnet. Ohne das Vorhandensein von Insulin gelangt Glukose nicht in die Zelle und wird nicht als Brennstoff verwendet..

Galaktose. Ein räumliches Isomer von Glucose, gekennzeichnet durch die Position der OH-Gruppe am vierten Kohlenstoffatom. Es ist Bestandteil von Laktose, einigen Polysacchariden und Glykolipiden. Galactose kann zu Glucose isomerisieren (in der Leber, Brustdrüse).

Fruktose (Fruchtzucker). Es kommt in großen Mengen in Pflanzen vor, insbesondere in Früchten. Viel davon in Obst, Zuckerrüben, Honig. Isomerisiert leicht zu Glucose. Der Abbauweg von Fructose ist kürzer und energetisch günstiger als der von Glucose. Im Gegensatz zu Glukose kann es ohne Beteiligung von Insulin aus dem Blut in Gewebezellen eindringen. Aus diesem Grund wird Fruktose als sicherste Kohlenhydratquelle für Diabetiker empfohlen. Ein Teil der Fruktose gelangt in die Leberzellen, die daraus einen vielseitigeren "Brennstoff" machen - Glukose, daher kann Fruktose auch den Blutzuckerspiegel erhöhen, wenn auch in viel geringerem Maße als andere Einfachzucker.

Glucose und Galactose sind der chemischen Struktur nach Aldehydalkohole, Fructose ein Ketoalkohol. Unterschiede in der Struktur von Glucose und Fructose charakterisieren sowohl die Unterschiede als auch einige ihrer Eigenschaften. Glukose stellt Metalle aus ihren Oxiden wieder her, Fruktose hat diese Eigenschaft nicht. Fruktose wird im Vergleich zu Glukose etwa 2-mal langsamer aus dem Darm resorbiert.

Wenn das sechste Kohlenstoffatom im Hexosemolekül oxidiert wird, Hexuronsäure (Uronsäure). : aus Glukose - Glucuronsäure, aus Galaktose - Galacturon.

Glucuronsäure nimmt aktiv an Stoffwechselprozessen im Körper teil, zum Beispiel an der Neutralisierung toxischer Produkte, ist Teil von Mucopolysacchariden usw. Seine Funktion besteht darin, dass es sich im Organ verbindet mit schwer wasserlöslichen Stoffen. Dadurch wird das Bindemittel wasserlöslich und mit dem Urin ausgeschieden. Dieser Ausscheidungsweg ist besonders wichtig für Wasser lösliche Steroidhormone, ihre Abbauprodukte und auch zur Isolierung von Abbauprodukten von Arzneistoffen. Ohne Wechselwirkung mit Glucuronsäure wird der weitere Abbau und die Ausscheidung von Gallenfarbstoffen aus dem Körper gestört.

Monosaccharide können eine Aminogruppe aufweisen .

Wenn das Hexosemolekül der OH-Gruppe des zweiten Kohlenstoffatoms durch eine Aminogruppe ersetzt wird, entstehen Aminozucker - Hexosamine: Glucosamin wird aus Glucose synthetisiert, Galactosamin wird aus Galactose synthetisiert, die Teil der Zellmembranen und Schleimhäute sind Polysaccharide sowohl in freier Form als auch in Kombination mit Essigsäure.

Aminozucker sogenannte Monosaccharide, dieanstelle der OH-Gruppe eine Aminogruppe tragen (- NH 2).

Aminozucker sind der wichtigste Bestandteil Glykosaminoglykane.

Monosaccharide bilden Ester . OH-Gruppe eines Monosaccharidmoleküls; wie jeder alkohol Gruppe, kann mit Säure interagieren. In der Zwischenlage AustauschZuckerester sind von großer Bedeutung. ErmöglichenUm verstoffwechselt zu werden, muss Zucker werdenPhosphoräther. Dabei werden die endständigen Kohlenstoffatome phosphoryliert. Bei Hexosen sind dies C-1 und C-6, bei Pentosen C-1 und C-5 usw. SchmerzenMehr als zwei OH-Gruppen unterliegen keiner Phosphorylierung. Daher spielen Mono- und Diphosphate von Zuckern die Hauptrolle. Im Titel Phosphorester geben normalerweise die Position der Esterbindung an.

Oligosaccharide

Oligosaccharide zwei oder mehr haben Monosaccharid. Sie kommen in Zellen und biologischen Flüssigkeiten sowohl in freier Form als auch in Kombination mit Proteinen vor. Disaccharide sind für den Körper von großer Bedeutung: Saccharose, Maltose, Laktose usw. Diese Kohlenhydrate erfüllen eine Energiefunktion. Es wird angenommen, dass sie als Teil der Zellen am Prozess der "Erkennung" von Zellen beteiligt sind.

Saccharose(Rüben- oder Rohrzucker). Besteht aus Glukose- und Fruktosemolekülen. Sie ist ist ein pflanzliches Produkt und der wichtigste Bestandteil nahrhaftes Lebensmittel, hat im Vergleich zu anderen Disacchariden und Glukose den süßesten Geschmack.

Der Gehalt an Saccharose im Zucker beträgt 95%. Zucker wird im Magen-Darm-Trakt schnell abgebaut, Glucose und Fructose werden ins Blut aufgenommen und dienen als Energielieferant und wichtigste Vorstufe von Glykogen und Fetten. Er wird oft auch als „leerer Kalorienträger“ bezeichnet, da Zucker ein reines Kohlenhydrat ist und keine anderen Nährstoffe wie zB Vitamine, Mineralsalze enthält.

Laktose(Milch Zucker) besteht aus Glukose und Galaktose, die in den Milchdrüsen synthetisiert werden während der Laktation. Im Magen-Darm-Trakt wird es durch die Wirkung des Enzyms Laktase abgebaut. Ein Mangel an diesem Enzym führt bei manchen Menschen zu einer Milchunverträglichkeit. Ein Mangel an diesem Enzym wird bei etwa 40 % der erwachsenen Bevölkerung beobachtet. Unverdaute Laktose dient als guter Nährstoff für die Darmflora. Gleichzeitig ist eine reichliche Gasbildung möglich, der Magen "schwillt" an. In fermentierten Milchprodukten wird der größte Teil der Laktose zu Milchsäure fermentiert, sodass Menschen mit Laktasemangel fermentierte Milchprodukte ohne unangenehme Folgen vertragen können. Darüber hinaus unterdrücken Milchsäurebakterien in fermentierten Milchprodukten die Aktivität der Darmflora und reduzieren die unerwünschten Wirkungen von Laktose.

Maltose besteht aus zwei Glukosemoleküle und ist der Hauptstrukturbestandteil von Stärke und Glykogen.

Polysaccharide

Polysaccharide - Kohlenhydrate mit hohem Molekulargewicht, besteht aus einer großen Anzahl von Monosacchariden. Sie haben hydrophile Eigenschaften und bilden beim Auflösen in Wasser kolloidale Lösungen.

Polysaccharide werden in Homo- und Gete unterteilt Roposaccharide.

Homopolysaccharide. Enthält Monosaccharide nur eine Sorte. Gak-, Stärke- und Glykogen-Fasten Schwärme nur aus Glukosemolekülen, Inulin - Fruktose. Homopolysaccharide sind stark verzweigt Struktur und sind eine Mischung aus zwei Polymere - Amylose und Amylopektin. Amylose besteht aus 60-300 Glucoseresten, die miteinander verbunden sind Kette über eine Sauerstoffbrücke, zwischen dem ersten Kohlenstoffatom eines Moleküls und dem vierten Kohlenstoffatom eines anderen gebildet (Bindung 1,4).

Amylose in heißem Wasser löslich und ergibt mit Jod eine blaue Farbe.

Amylopektin - ein verzweigtes Polymer, das sowohl aus geraden Ketten (Bindung 1,4) als auch aus verzweigten Ketten besteht, die durch Bindungen zwischen dem ersten Kohlenstoffatom eines Glucosemoleküls und dem sechsten Kohlenstoffatom eines anderen mit Hilfe einer Sauerstoffbrücke (Bindung 1,6).

Vertreter von Homopolysacchariden sind Stärke, Ballaststoffe und Glykogen.

Stärke(pflanzliches Polysaccharid)- besteht aus mehreren tausend Glucoseresten, von denen 10-20 % durch Amylose und 80-90 % durch Amylopektin repräsentiert werden. Stärke ist in kaltem Wasser unlöslich, aber in heißem Wasser bildet sie eine kolloidale Lösung, die allgemein als Stärkepaste bezeichnet wird. Stärke macht bis zu 80 % der mit der Nahrung aufgenommenen Kohlenhydrate aus. Die Stärkequelle sind pflanzliche Produkte, hauptsächlich Getreide: Getreide, Mehl, Brot und Kartoffeln. Getreide enthält die meiste Stärke (von 60 % in Buchweizen (Kern) und bis zu 70 % in Reis).

Zellulose, oder Zellulose,- das häufigste pflanzliche Kohlenhydrat auf der Erde, gebildet in einer Menge von ca. 50 kg pro Erdbewohner. Zellulose ist ein lineares Polysaccharid, das aus 1000 oder mehr Glucoseresten besteht. Im Körper sind Ballaststoffe an der Aktivierung der Magen- und Darmmotilität beteiligt, regen die Sekretion von Verdauungssäften an und erzeugen ein Sättigungsgefühl.

Glykogen(tierische Stärke) ist das Hauptspeicherkohlenhydrat des menschlichen Körpers und besteht aus etwa 30.000 Glucoseresten, die eine verzweigte Struktur bilden. In der bedeutendsten Menge reichert sich Glykogen in der Leber und im Muskelgewebe an, einschließlich des Herzmuskels. Die Funktion von Muskelglykogen besteht darin, dass es eine leicht verfügbare Glucosequelle ist, die bei Energieprozessen im Muskel selbst verwendet wird. Leberglykogen dient zur Aufrechterhaltung physiologischer Blutglukosekonzentrationen, vor allem zwischen den Mahlzeiten. 12-18 Stunden nach einer Mahlzeit ist der Glykogenspeicher in der Leber fast vollständig aufgebraucht. Der Gehalt an Muskelglykogen nimmt erst nach längerer und anstrengender körperlicher Arbeit deutlich ab. Bei einem Mangel an Glukose wird es schnell abgebaut und stellt seinen normalen Blutspiegel wieder her. In Zellen ist Glykogen mit zytoplasmatischem Protein und teilweise mit intrazellulären Membranen assoziiert.

Heteropolysaccharide (Glykosaminoglykane oder Mucopolysaccharide) (das Präfix "muco-" zeigt an, dass sie zuerst aus Mucin gewonnen wurden). Sie bestehen aus verschiedenen Arten von Monosacchariden (Glucose, Galactose) und ihren Derivaten (Aminozucker, Hexuronsäuren). In ihrer Zusammensetzung wurden auch andere Substanzen gefunden: stickstoffhaltige Basen, organische Säuren und einige andere.

Glykosaminoglykane sind geleeartige, klebrige Substanzen. Sie erfüllen verschiedene Funktionen, einschließlich struktureller, schützender, regulierender usw. Glykosaminoglykane zum Beispiel machen den Großteil der interzellulären Substanz von Geweben aus, sind Teil der Haut, des Knorpels, der Synovialflüssigkeit und des Glaskörpers des Auges. Im Körper kommen sie in Kombination mit Proteinen (Proteoglykanen und Glykoproteinen) und Fetten (Glykolipiden) vor, in denen Polysaccharide den Großteil des Moleküls ausmachen (bis zu 90 % oder mehr). Die folgenden sind wichtig für den Körper.

Hyaluronsäure- der Hauptteil der Interzellularsubstanz, eine Art "biologischer Kitt", der die Zellen verbindet und den gesamten Interzellularraum ausfüllt. Es fungiert auch als biologischer Filter, der Mikroben einfängt und deren Eindringen in die Zelle verhindert, und ist am Wasseraustausch im Körper beteiligt.

Es ist zu beachten, dass sich Hyaluronsäure unter der Wirkung eines spezifischen Enzyms Hyaluronidase zersetzt. In diesem Fall wird die Struktur der interzellulären Substanz gestört, es bilden sich „Risse“ in ihrer Zusammensetzung, was zu einer Erhöhung ihrer Durchlässigkeit für Wasser und andere Substanzen führt. Dies ist wichtig für den Prozess der Befruchtung der Eizelle durch Spermien, die reich an diesem Enzym sind. Einige Bakterien enthalten auch Hyaluronidase, was ihr Eindringen in die Zelle erheblich erleichtert.

X Ondroitinsulfate- Chondroitin-Schwefelsäuren, dienen als strukturelle Bestandteile von Knorpel, Bändern, Herzklappen, Nabelschnur usw. Sie tragen zur Ablagerung von Kalzium in den Knochen bei.

Heparin wird in Mastzellen gebildet, die sich in Lunge, Leber und anderen Organen befinden, und wird von diesen in das Blut und in die interzelluläre Umgebung abgegeben. Im Blut bindet es an Proteine ​​und verhindert die Blutgerinnung, indem es als Antikoagulans wirkt. Darüber hinaus wirkt Heparin entzündungshemmend, beeinflusst den Austausch von Kalium und Natrium und hat eine antihypoxische Funktion.

Eine besondere Gruppe von Glykosaminoglykanen sind Verbindungen, die Neuraminsäuren und Kohlenhydratderivate enthalten. Verbindungen von Neuraminsäure mit Essigsäure werden als Opalsäuren bezeichnet. Sie kommen in Zellmembranen, Speichel und anderen biologischen Flüssigkeiten vor.

Kohlenhydrate sind organische Verbindungen aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Es gibt einfache Kohlenhydrate oder Monosaccharide, wie Glucose, und komplexe oder Polysaccharide, die unterteilt werden in niedere, die wenige einfache Kohlenhydratreste enthalten, wie Disaccharide, und höhere, die sehr große Moleküle mit vielen einfachen Kohlenhydratresten haben. In tierischen Organismen beträgt der Kohlenhydratgehalt etwa 2 % Trockengewicht.

Der durchschnittliche Tagesbedarf eines Erwachsenen an Kohlenhydraten beträgt 500 g und bei intensiver Muskelarbeit 700-1000 g.

Die Menge an Kohlenhydraten pro Tag sollte 60 Gewichtsprozent und 56 Gewichtsprozent der Gesamtnahrungsmenge betragen.

Glukose ist im Blut enthalten, in dem seine Menge konstant gehalten wird (0,1-0,12%). Nach der Absorption im Darm werden Monosaccharide vom Blut dorthin transportiert, wo die Synthese von Glykogen aus Monosacchariden, die Teil des Zytoplasmas sind, stattfindet. Glykogenspeicher werden hauptsächlich in den Muskeln und in der Leber gespeichert.

Die Gesamtmenge an Glykogen im Körper einer 70 kg schweren Person beträgt etwa 375 g, davon 245 g in den Muskeln, 110 g (bis 150 g) in der Leber, 20 g im Blut und anderen Körperflüssigkeiten Im Körper einer trainierten Person ist Glykogen um 40-50% höher als bei einer untrainierten Person.

Kohlenhydrate sind die Hauptenergiequelle für das Leben und Arbeiten des Körpers.

Im Körper werden Kohlenhydrate unter sauerstofffreien (anaeroben) Bedingungen zu Milchsäure abgebaut, wodurch Energie freigesetzt wird. Dieser Vorgang wird Glykolyse genannt. Unter Beteiligung von Sauerstoff (aerobe Bedingungen) werden sie in Kohlendioxid gespalten und setzen dabei deutlich mehr Energie frei. Von großer biologischer Bedeutung ist der anaerobe Abbau von Kohlenhydraten unter Beteiligung von Phosphorsäure - Phosphorylierung.

Die Phosphorylierung von Glukose erfolgt in der Leber unter Beteiligung von Enzymen. Die Glukosequelle können Aminosäuren und Fette sein. In der Leber werden aus vorphosphorylierter Glukose riesige Polysaccharidmoleküle, Glykogen, gebildet. Die Menge an Glykogen in der menschlichen Leber hängt von der Art der Ernährung und der Muskelaktivität ab. Unter Beteiligung anderer Enzyme in der Leber wird Glykogen zur Glukose-Zucker-Bildung abgebaut. Der Glykogenabbau in Leber und Skelettmuskulatur bei Fasten und Muskelarbeit geht mit einer gleichzeitigen Glykogensynthese einher. Glukose, die in der Leber gebildet wird, dringt ein und wird mit ihr an alle Zellen und Gewebe abgegeben.

Nur ein kleiner Teil der Proteine ​​und Fette setzt beim Prozess des desmolytischen Abbaus Energie frei und dient somit als direkte Energiequelle. Ein erheblicher Teil der Proteine ​​und Fette wird noch vor dem vollständigen Zerfall erst in den Muskeln in Kohlenhydrate umgewandelt. Darüber hinaus gelangen die Hydrolyseprodukte von Proteinen und Fetten aus dem Verdauungskanal in die Leber, wo Aminosäuren und Fette in Glukose umgewandelt werden. Dieser Vorgang wird als Glukoneogenese bezeichnet. Die Hauptquelle der Glukosebildung in der Leber ist Glykogen, ein viel kleinerer Teil der Glukose wird durch Gluconeogenese gewonnen, bei der die Bildung von Ketonkörpern verzögert wird. Somit beeinflusst der Kohlenhydratstoffwechsel den Stoffwechsel und das Wasser erheblich.

Wenn der Glukoseverbrauch durch arbeitende Muskeln um das 5- bis 8-fache ansteigt, wird Glykogen in der Leber aus Fetten und Proteinen gebildet.

Im Gegensatz zu Proteinen und Fetten werden Kohlenhydrate leicht abgebaut, sodass sie schnell vom Körper unter hohen Energiekosten mobilisiert werden (Muskelarbeit, Schmerzgefühle, Angst, Wut usw.). Der Abbau von Kohlenhydraten hält den Körper stabil und ist die Hauptenergiequelle für die Muskeln. Kohlenhydrate sind für die normale Funktion des Nervensystems unerlässlich. Eine Abnahme des Blutzuckers führt zu einem Abfall der Körpertemperatur, Schwäche und Ermüdung der Muskeln und Störungen der Nervenaktivität.

Im Gewebe wird nur ein sehr kleiner Teil der vom Blut gelieferten Glukose unter Energiefreisetzung verbraucht. Die Hauptquelle des Kohlenhydratstoffwechsels in Geweben ist Glykogen, das zuvor aus Glukose synthetisiert wurde.

Während der Arbeit der Muskeln - der Hauptverbraucher von Kohlenhydraten - werden die Glykogenreserven in ihnen verbraucht, und erst nachdem diese Reserven vollständig aufgebraucht sind, beginnt die direkte Verwendung von Glukose, die durch das Blut an die Muskeln geliefert wird. Dabei wird Glukose verbraucht, die aus Glykogenspeichern in der Leber gebildet wird. Nach der Arbeit erneuern die Muskeln ihre Versorgung mit Glykogen, indem sie es aus Blutzucker und der Leber synthetisieren - aufgrund von absorbierten Monosacchariden im Verdauungstrakt und dem Abbau von Proteinen und Fetten.

Beispielsweise wird bei einem Anstieg des Blutzuckers über 0,15-0,16% aufgrund seines reichlichen Gehalts an Nahrungsmitteln, der als Nahrungsmittelhyperglykämie bezeichnet wird, dieser mit Urin - Glykosurie - aus dem Körper ausgeschieden.

Andererseits nimmt der Glukosespiegel im Blut auch bei längerem Fasten nicht ab, da Glukose während des Abbaus von Glykogen in den Geweben in das Blut gelangt.

Kurze Beschreibung der Zusammensetzung, Struktur und ökologischen Rolle von Kohlenhydraten

Kohlenhydrate sind organische Substanzen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen und die allgemeine Formel C n (H 2 O) m (für die überwiegende Mehrheit dieser Substanzen) haben.

Der Wert von n ist entweder gleich m (für Monosaccharide) oder größer als m (für andere Klassen von Kohlenhydraten). Die obige allgemeine Formel entspricht nicht der Desoxyribose.

Kohlenhydrate werden in Monosaccharide, Di(Oligo)saccharide und Polysaccharide unterteilt. Nachfolgend eine kurze Beschreibung der einzelnen Vertreter der einzelnen Kohlenhydratklassen.

Kurze Beschreibung von Monosacchariden

Monosaccharide sind Kohlenhydrate, deren allgemeine Formel C n (H 2 O) n ist (Ausnahme ist Desoxyribose).

Klassifikationen von Monosacchariden

Monosaccharide sind eine ziemlich umfangreiche und komplexe Gruppe von Verbindungen, daher haben sie eine komplexe Klassifizierung nach verschiedenen Kriterien:

1) nach der Anzahl der in einem Monosaccharidmolekül enthaltenen Kohlenstoffe werden Tetrosen, Pentosen, Hexosen, Heptosen unterschieden; Pentosen und Hexosen sind von größter praktischer Bedeutung;

2) Monosaccharide werden nach funktionellen Gruppen in Ketosen und Aldosen unterteilt;

3) nach der Anzahl der im zyklischen Monosaccharidmolekül enthaltenen Atome werden Pyranosen (enthalten 6 Atome) und Furanosen (enthalten 5 Atome) unterschieden;

4) Aufgrund der räumlichen Anordnung des "glucosidischen" Hydroxids (dieses Hydroxid wird durch Anhängen eines Wasserstoffatoms an den Sauerstoff der Carbonylgruppe erhalten) werden Monosaccharide in Alpha- und Beta-Formen unterteilt. Werfen wir einen Blick auf einige der wichtigsten Monosaccharide von größter biologischer und ökologischer Bedeutung in der Natur.

Kurze Beschreibung der Pentosen

Pentosen sind Monosaccharide, deren Molekül 5 Kohlenstoffatome enthält. Diese Substanzen können sowohl offenkettige als auch zyklische, Aldosen und Ketosen, Alpha- und Beta-Verbindungen sein. Unter ihnen sind Ribose und Desoxyribose von größter praktischer Bedeutung.

Ribose-Formel in der allgemeinen Form C 5 H 10 O 5. Ribose ist eine der Substanzen, aus denen Ribonukleotide synthetisiert werden, aus denen anschließend verschiedene Ribonukleinsäuren (RNA) gewonnen werden. Daher ist die Furanose (5-gliedrige) Alpha-Form der Ribose von größter Bedeutung (in Formeln wird RNA in Form eines regelmäßigen Fünfecks dargestellt).

Die Formel von Desoxyribose in allgemeiner Form ist C 5 H 10 O 4. Desoxyribose ist eine der Substanzen, aus denen Desoxyribonukleotide in Organismen synthetisiert werden; Letztere sind die Ausgangsmaterialien für die Synthese von Desoxyribonukleinsäuren (DNA). Daher ist die zyklische Alpha-Form der Desoxyribose, der am zweiten Kohlenstoffatom im Zyklus ein Hydroxid fehlt, von größter Bedeutung.

Die offenkettigen Formen von Ribose und Desoxyribose sind Aldosen, dh sie enthalten 4 (3) Hydroxidgruppen und eine Aldehydgruppe. Beim vollständigen Abbau von Nukleinsäuren werden Ribose und Desoxyribose zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert; Dieser Vorgang wird von der Freisetzung von Energie begleitet.

Kurze Beschreibung der Hexosen

Hexosen sind Monosaccharide, deren Moleküle sechs Kohlenstoffatome enthalten. Die allgemeine Formel von Hexosen ist C 6 (H 2 O) 6 oder C 6 H 12 O 6. Alle Varianten von Hexosen sind Isomere entsprechend der obigen Formel. Unter Hexosen gibt es Ketosen und Aldosen und Alpha- und Betaformen von Molekülen, offenkettige und zyklische Formen, Pyranose- und zyklische Furanoseformen von Molekülen. Von größter Bedeutung in der Natur sind Glucose und Fructose, die im Folgenden kurz besprochen werden.

1. Glukose. Wie jede Hexose hat es die allgemeine Formel C 6 H 12 O 6 . Es gehört zu den Aldosen, d.h. es enthält eine funktionelle Aldehydgruppe und 5 Hydroxidgruppen (charakteristisch für Alkohole), daher ist Glucose ein mehratomiger Aldehydalkohol (diese Gruppen sind in offenkettiger Form enthalten, die Aldehydgruppe fehlt im cyclischen bilden, da es sich in ein Hydroxid umwandelt, eine Gruppe namens "Glucosid-Hydroxid"). Die zyklische Form kann entweder fünfgliedrig (Furanose) oder sechsgliedrig (Pyranose) sein. Die wichtigste in der Natur ist die Pyranoseform des Glucosemoleküls. Die cyclischen Pyranose- und Furanoseformen können entweder alpha oder beta sein, abhängig von der Position des glucosidischen Hydroxids relativ zu anderen Hydroxidgruppen im Molekül.

Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften ist Glukose ein weißer, kristalliner Feststoff mit süßem Geschmack (die Intensität dieses Geschmacks ähnelt der von Saccharose), der in Wasser gut löslich ist und übersättigte Lösungen („Sirupe“) bilden kann. Da das Glucosemolekül asymmetrische Kohlenstoffatome enthält (d. h. Atome, die mit vier verschiedenen Radikalen verbunden sind), haben Glucoselösungen optische Aktivität, daher werden D-Glucose und L-Glucose unterschieden, die unterschiedliche biologische Aktivität haben.

Aus biologischer Sicht ist die Fähigkeit von Glucose, leicht nach dem Schema zu oxidieren, am wichtigsten:

С 6 Н 12 O 6 (Glucose) → (Zwischenstufen) → 6СO 2 + 6Н 2 O.

Glukose ist eine biologisch wichtige Verbindung, da sie vom Körper durch ihre Oxidation als universeller Nährstoff und leicht verfügbare Energiequelle verwendet wird.

2. Fruktose. Dies ist Ketose, seine allgemeine Formel ist C 6 H 12 O 6, dh es ist ein Isomer von Glucose, es ist durch offenkettige und zyklische Formen gekennzeichnet. Das wichtigste ist Beta-B-Fructofuranose oder kurz Beta-Fructose. Saccharose wird aus Beta-Fructose und Alpha-Glucose hergestellt. Unter bestimmten Bedingungen kann Fructose während der Isomerisierungsreaktion in Glucose umgewandelt werden. Fruktose hat ähnliche physikalische Eigenschaften wie Glukose, ist aber süßer als sie.

Kurze Beschreibung von Disacchariden

Disaccharide sind Produkte der Dikondensationsreaktion gleicher oder verschiedener Moleküle von Monosacchariden.

Disaccharide sind eine der Arten von Oligosacchariden (eine kleine Anzahl von Monosaccharidmolekülen (gleich oder verschieden) ist an der Bildung ihrer Moleküle beteiligt.

Der wichtigste Vertreter der Disaccharide ist Saccharose (Rüben- oder Rohrzucker). Saccharose ist ein Produkt der Wechselwirkung von Alpha-D-Glucopyranose (Alpha-Glucose) und Beta-D-Fructofuranose (Beta-Fructose). Seine allgemeine Formel ist C 12 H 22 O 11. Saccharose ist eines der vielen Isomere von Disacchariden.

Dies ist eine weiße kristalline Substanz, die in verschiedenen Zuständen vorliegt: grobkörnig („Zuckerköpfe“), feinkristallin (Kristallzucker), amorph (Puderzucker). Es löst sich gut in Wasser, insbesondere in heißem Wasser (im Vergleich zu heißem Wasser ist die Löslichkeit von Saccharose in kaltem Wasser relativ gering), so dass Saccharose in der Lage ist, „übersättigte Lösungen“ zu bilden – Sirupe, die „kandiert“, d.h. Es bilden sich kristalline Suspensionen. Konzentrierte Saccharoselösungen können spezielle glasartige Systeme bilden - Karamell, das vom Menschen verwendet wird, um bestimmte Arten von Süßigkeiten zu erhalten. Saccharose ist eine süße Substanz, aber die Intensität des süßen Geschmacks ist geringer als die von Fructose.

Die wichtigste chemische Eigenschaft von Saccharose ist ihre Fähigkeit zur Hydrolyse, bei der Alpha-Glucose und Beta-Fructose gebildet werden, die Koeingehen.

Für den Menschen ist Saccharose eines der wichtigsten Lebensmittel, da sie eine Quelle für Glukose ist. Ein übermäßiger Konsum von Saccharose ist jedoch schädlich, da er zu einer Störung des Kohlenhydratstoffwechsels führt, die mit dem Auftreten von Krankheiten einhergeht: Diabetes, Zahnerkrankungen, Fettleibigkeit.

Allgemeine Eigenschaften von Polysacchariden

Polysaccharide werden als natürliche Polymere bezeichnet, die Reaktionsprodukte der Polykondensation von Monosacchariden sind. Als Monomere zur Bildung von Polysacchariden können Pentosen, Hexosen und andere Monosaccharide verwendet werden. Von praktischer Bedeutung sind die Hexose-Polykondensationsprodukte. Es sind auch Polysaccharide bekannt, deren Moleküle Stickstoffatome enthalten, wie beispielsweise Chitin.

Auf Hexose basierende Polysaccharide haben die allgemeine Formel (C 6 H 10 O 5)n. Sie sind in Wasser unlöslich, während einige von ihnen kolloidale Lösungen bilden können. Die wichtigsten dieser Polysaccharide sind verschiedene Sorten pflanzlicher und tierischer Stärke (letztere werden als Glykogen bezeichnet) sowie Sorten von Zellulose (Faser).

Allgemeine Merkmale der Eigenschaften und ökologische Rolle von Stärke

Stärke ist ein Polysaccharid, das ein Produkt der Polykondensationsreaktion von Alpha-Glucose (Alpha-D-Glucopyranose) ist. Nach Herkunft werden pflanzliche und tierische Stärken unterschieden. Tierische Stärken werden Glykogen genannt. Stärkemoleküle haben zwar im Allgemeinen eine gemeinsame Struktur, dieselbe Zusammensetzung, aber die individuellen Eigenschaften von Stärke, die aus verschiedenen Pflanzen gewonnen wird, sind unterschiedlich. Kartoffelstärke unterscheidet sich also von Maisstärke usw. Aber alle Stärkesorten haben gemeinsame Eigenschaften. Dies sind feste, weiße, feinkristalline oder amorphe Substanzen, die sich „spröde“ anfühlen, in Wasser unlöslich sind, aber in heißem Wasser kolloidale Lösungen bilden können, die auch beim Abkühlen ihre Stabilität behalten. Stärke bildet sowohl Sole (z. B. flüssiges Gelee) als auch Gele (z. B. Gelee mit hohem Stärkegehalt ist eine gallertartige Masse, die mit einem Messer geschnitten werden kann).

Die Fähigkeit der Stärke, kolloidale Lösungen zu bilden, hängt mit der Kugelförmigkeit ihrer Moleküle zusammen (das Molekül wird sozusagen zu einer Kugel gerollt). Bei Kontakt mit warmem oder heißem Wasser dringen Wassermoleküle zwischen die Windungen von Stärkemolekülen ein, das Molekül nimmt an Volumen zu und die Dichte der Substanz nimmt ab, was zum Übergang von Stärkemolekülen in einen für kolloidale Systeme charakteristischen beweglichen Zustand führt. Die allgemeine Formel von Stärke lautet: (C 6 H 10 O 5) n, die Moleküle dieser Substanz haben zwei Arten, von denen eine Amylose genannt wird (es gibt keine Seitenketten in diesem Molekül) und die andere Amylopektin (das Moleküle haben Seitenketten, bei denen die Verbindung über 1 - 6 Kohlenstoffatome durch eine Sauerstoffbrücke erfolgt).

Die wichtigste chemische Eigenschaft, die die biologische und ökologische Rolle von Stärke bestimmt, ist ihre Fähigkeit zur Hydrolyse, die letztendlich entweder das Disaccharid Maltose oder Alpha-Glucose bildet (dies ist das Endprodukt der Stärkehydrolyse):

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O → nC 6 H 12 O 6 (alpha-Glucose).

Der Prozess findet in Organismen unter der Wirkung einer ganzen Gruppe von Enzymen statt. Durch diesen Prozess wird der Körper mit Glukose angereichert – der wichtigsten Nährstoffverbindung.

Eine qualitative Reaktion auf Stärke ist ihre Wechselwirkung mit Jod, bei der eine rotviolette Farbe auftritt. Diese Reaktion wird zum Nachweis von Stärke in verschiedenen Systemen verwendet.

Die biologische und ökologische Rolle der Stärke ist ziemlich groß. Dies ist einer der wichtigsten Speicherstoffe in pflanzlichen Organismen, beispielsweise in Pflanzen aus der Familie der Getreidegewächse. Für Tiere ist Stärke die wichtigste trophische Substanz.

Kurze Beschreibung der Eigenschaften und der ökologischen und biologischen Rolle von Cellulose (Faser)

Cellulose (Faser) ist ein Polysaccharid, das ein Produkt der Polykondensationsreaktion von Beta-Glucose (Beta-D-Glucopyranose) ist. Seine allgemeine Formel ist (C 6 H 10 O 5) n. Im Gegensatz zu Stärke sind Zellulosemoleküle streng linear und haben eine fibrilläre ("fadenförmige") Struktur. Der Unterschied in der Struktur von Stärke- und Zellulosemolekülen erklärt den Unterschied in ihrer biologischen und ökologischen Rolle. Cellulose ist weder eine Reserve- noch eine trophische Substanz, da sie von den meisten Organismen nicht verdaut werden kann (mit Ausnahme einiger Bakterienarten, die Cellulose hydrolysieren und Beta-Glucose assimilieren können). Cellulose ist nicht in der Lage, kolloidale Lösungen zu bilden, aber sie kann mechanisch starke fadenförmige Strukturen bilden, die Schutz für einzelne Zellorganellen und die mechanische Festigkeit verschiedener Pflanzengewebe bieten. Cellulose wird wie Stärke unter bestimmten Bedingungen hydrolysiert, und das Endprodukt ihrer Hydrolyse ist Beta-Glucose (Beta-D-Glucopyranose). In der Natur spielt dieser Prozess eine relativ geringe Rolle (aber er ermöglicht der Biosphäre, Zellulose zu „assimilieren“).

(C 6 H 10 O 5) n (Faser) + n (H 2 O) → n (C 6 H 12 O 6) (Beta-Glucose oder Beta-D-Glucopyranose) (bei unvollständiger Hydrolyse der Faser, Bildung von ein lösliches Disaccharid ist möglich - Cellobiose).

Unter natürlichen Bedingungen werden Fasern (nach dem Absterben von Pflanzen) abgebaut, wodurch die Bildung verschiedener Verbindungen möglich ist. Durch diesen Prozess werden Humus (ein organischer Bestandteil des Bodens), verschiedene Kohlearten gebildet (Öl und Kohle entstehen aus den toten Überresten verschiedener tierischer und pflanzlicher Organismen in Abwesenheit, d.h. unter anaeroben Bedingungen, des gesamten Komplexes organischer Substanzen an ihrer Bildung beteiligt ist, einschließlich Kohlenhydrate).

Die ökologische und biologische Rolle von Fasern besteht darin, dass sie: a) schützend sind; b) mechanisch; c) eine Bildungsverbindung (für einige Bakterien erfüllt sie eine trophische Funktion). Die toten Überreste von Pflanzenorganismen sind ein Substrat für einige Organismen - Insekten, Pilze, verschiedene Mikroorganismen.

Kurze Beschreibung der ökologischen und biologischen Rolle von Kohlenhydraten

Wenn wir das obige Material in Bezug auf die Eigenschaften von Kohlenhydraten zusammenfassen, können wir die folgenden Schlussfolgerungen über ihre ökologische und biologische Rolle ziehen.

1. Sie erfüllen sowohl in Zellen als auch im gesamten Körper eine aufbauende Funktion, da sie Teil der zell- und gewebebildenden Strukturen sind (dies gilt insbesondere für Pflanzen und Pilze), z. B. Zellmembranen, verschiedene Membranen usw. Darüber hinaus sind Kohlenhydrate an der Bildung biologisch notwendiger Substanzen beteiligt, die eine Reihe von Strukturen bilden, beispielsweise an der Bildung von Nukleinsäuren, die die Basis von Chromosomen bilden; Kohlenhydrate sind Teil komplexer Proteine ​​- Glykoproteine, die von besonderer Bedeutung für die Bildung von Zellstrukturen und interzellulärer Substanz sind.

2. Die wichtigste Funktion von Kohlenhydraten ist die trophische Funktion, die darin besteht, dass viele von ihnen Nahrungsprodukte heterotropher Organismen sind (Glukose, Fruktose, Stärke, Saccharose, Maltose, Laktose usw.). Diese Substanzen bilden in Kombination mit anderen Verbindungen Nahrungsprodukte, die vom Menschen verwendet werden (verschiedene Getreide; Früchte und Samen einzelner Pflanzen, die Kohlenhydrate in ihrer Zusammensetzung enthalten, sind Nahrung für Vögel, und Monosaccharide, die in einen Kreislauf verschiedener Umwandlungen eintreten, tragen dazu bei zur Bildung sowohl ihrer eigenen Kohlenhydrate, die für einen bestimmten Organismus charakteristisch sind, als auch anderer organobiochemischer Verbindungen (Fette, Aminosäuren (aber nicht ihre Proteine), Nukleinsäuren usw.).

3. Kohlenhydrate zeichnen sich auch durch eine Energiefunktion aus, die darin besteht, dass Monosaccharide (insbesondere Glucose) in Organismen leicht oxidiert werden (das Endprodukt der Oxidation ist CO 2 und H 2 O), während eine große Menge an Energie vorhanden ist freigesetzt, begleitet von der Synthese von ATP.

4. Sie haben auch eine Schutzfunktion, die darin besteht, dass aus Kohlenhydraten Strukturen (und bestimmte Organellen in der Zelle) entstehen, die entweder die Zelle oder den Körper als Ganzes vor verschiedenen Schäden schützen, einschließlich mechanischer (z. B. Chitinhüllen). von Insekten, die äußere Skelette bilden, Zellmembranen von Pflanzen und vielen Pilzen, einschließlich Zellulose usw.).

5. Eine wichtige Rolle spielen die mechanischen und formenden Funktionen von Kohlenhydraten, dh die Fähigkeit von Strukturen, die entweder durch Kohlenhydrate oder in Kombination mit anderen Verbindungen gebildet werden, dem Körper eine bestimmte Form zu geben und ihn mechanisch fest zu machen; so bilden die Zellmembranen des mechanischen Gewebes und der Gefäße des Xylems das Gerüst (inneres Skelett) von Gehölzen, Sträuchern und krautigen Pflanzen, das äußere Skelett von Insekten wird von Chitin gebildet usw.

Kurze Beschreibung des Kohlenhydratstoffwechsels in einem heterotrophen Organismus (am Beispiel eines menschlichen Körpers)

Eine wichtige Rolle für das Verständnis von Stoffwechselprozessen spielt die Kenntnis der Umwandlungen, die Kohlenhydrate in heterotrophen Organismen durchlaufen. Im menschlichen Körper ist dieser Prozess durch die folgende schematische Beschreibung gekennzeichnet.

Kohlenhydrate in der Nahrung gelangen über den Mund in den Körper. Monosaccharide im Verdauungssystem werden praktisch nicht umgewandelt, Disaccharide werden zu Monosacchariden hydrolysiert und Polysaccharide werden ziemlich erheblich umgewandelt (dies gilt für Polysaccharide, die vom Körper verbraucht werden, und Kohlenhydrate, die keine Nahrungsmittel sind, z. B. Cellulose, einige Pektine, werden mit dem Kot ausgeschieden).

In der Mundhöhle wird die Nahrung zerkleinert und homogenisiert (wird homogener als vor dem Eintritt). Die Nahrung wird durch Speichel beeinflusst, der von den Speicheldrüsen abgesondert wird. Es enthält Ptyalin und hat ein alkalisches Milieu, wodurch die primäre Hydrolyse von Polysacchariden beginnt, was zur Bildung von Oligosacchariden (Kohlenhydraten mit einem kleinen n-Wert) führt.

Ein Teil der Stärke kann sich sogar in Disaccharide umwandeln, was bei längerem Kauen von Brot zu sehen ist (saures Schwarzbrot wird süß).

Gekaute Nahrung, reichlich mit Speichel behandelt und von den Zähnen zerkleinert, gelangt in Form eines Nahrungsklumpens durch die Speiseröhre in den Magen, wo sie dem Magensaft mit einer Säurereaktion des Mediums ausgesetzt wird, das Enzyme enthält, die auf Proteine ​​​​und Nukleinsäuren einwirken. Bei Kohlenhydraten passiert im Magen fast nichts.

Dann gelangt der Nahrungsbrei in den ersten Darmabschnitt (Dünndarm), beginnend mit dem Zwölffingerdarm. Es erhält Pankreassaft (Pankreassekret), der einen Enzymkomplex enthält, der die Verdauung von Kohlenhydraten fördert. Kohlenhydrate werden in Monosaccharide umgewandelt, die wasserlöslich und resorbierbar sind. Nahrungskohlenhydrate werden schließlich im Dünndarm verdaut, und in dem Teil, in dem sich die Zotten befinden, werden sie in den Blutkreislauf aufgenommen und gelangen in das Kreislaufsystem.

Mit dem Blutfluss werden Monosaccharide zu verschiedenen Geweben und Zellen des Körpers transportiert, aber zuerst passiert das gesamte Blut die Leber (wo es von schädlichen Stoffwechselprodukten befreit wird). Im Blut liegen Monosaccharide hauptsächlich in Form von Alpha-Glucose vor (aber auch andere Hexose-Isomere wie Fructose sind möglich).

Wenn der Blutzucker unter dem Normalwert liegt, wird ein Teil des in der Leber enthaltenen Glykogens zu Glukose hydrolysiert. Ein Überschuss an Kohlenhydraten kennzeichnet eine schwere menschliche Krankheit - Diabetes.

Aus dem Blut gelangen Monosaccharide in die Zellen, wo die meisten von ihnen für die Oxidation (in Mitochondrien) verbraucht werden, während der ATP synthetisiert wird, das Energie in einer „bequemen“ Form für den Körper enthält. ATP wird für verschiedene Prozesse verbraucht, die Energie benötigen (die Synthese von Substanzen, die der Körper benötigt, die Durchführung physiologischer und anderer Prozesse).

Ein Teil der Kohlenhydrate in der Nahrung wird verwendet, um die Kohlenhydrate eines bestimmten Organismus zu synthetisieren, die für die Bildung von Zellstrukturen oder Verbindungen erforderlich sind, die für die Bildung von Stoffen anderer Verbindungsklassen erforderlich sind (so werden Fette, Nukleinsäuren usw . kann aus Kohlenhydraten gewonnen werden). Die Fähigkeit von Kohlenhydraten, sich in Fette umzuwandeln, ist eine der Ursachen für Fettleibigkeit - eine Krankheit, die einen Komplex anderer Krankheiten nach sich zieht.

Daher ist der Verzehr von überschüssigen Kohlenhydraten schädlich für den menschlichen Körper, was bei der Organisation einer ausgewogenen Ernährung berücksichtigt werden muss.

In pflanzlichen Organismen, die autotroph sind, ist der Kohlenhydratstoffwechsel etwas anders. Kohlenhydrate (Monozucker) werden vom Körper mithilfe von Sonnenenergie aus Kohlendioxid und Wasser selbst synthetisiert. Di-, Oligo- und Polysaccharide werden aus Monosacchariden synthetisiert. Ein Teil der Monosaccharide wird in die Synthese von Nukleinsäuren einbezogen. Pflanzliche Organismen verwenden eine bestimmte Menge an Monosacchariden (Glucose) in den Atmungsprozessen zur Oxidation, in der (wie in heterotrophen Organismen) ATP synthetisiert wird.

Planen:

1. Begriffsdefinition: Kohlenhydrate. Einstufung.

2. Zusammensetzung, physikalische und chemische Eigenschaften von Kohlenhydraten.

3. Verbreitung in der Natur. Kassenbon. Anwendung.

Kohlenhydrate – organische Verbindungen, die Carbonyl- und Hydroxylgruppen von Atomen enthalten, mit der allgemeinen Formel C n (H 2 O) m, (wobei n und m > 3).

Kohlenhydrate Substanzen von überragender biochemischer Bedeutung sind in Wildtieren weit verbreitet und spielen eine wichtige Rolle im menschlichen Leben. Der Name Kohlenhydrate entstand aufgrund von Daten aus der Analyse der ersten bekannten Vertreter dieser Verbindungsgruppe. Die Stoffe dieser Gruppe bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, und das Verhältnis der Anzahl von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen in ihnen ist das gleiche wie in Wasser, d.h. Auf 2 Wasserstoffatome kommt ein Sauerstoffatom. Im letzten Jahrhundert galten sie als Kohlenhydrate. Daher der russische Name Kohlenhydrate, der 1844 vorgeschlagen wurde. K.Schmidt. Die allgemeine Formel für Kohlenhydrate ist nach dem Gesagten C m H 2p O p. Nimmt man „n“ aus Klammern heraus, erhält man die Formel C m (H 2 O) n, die den Namen „ Kohlenhydrat". Die Untersuchung von Kohlenhydraten hat gezeigt, dass es Verbindungen gibt, die aufgrund aller Eigenschaften der Gruppe der Kohlenhydrate zugeordnet werden müssen, obwohl sie eine Zusammensetzung haben, die nicht genau der Formel C m H 2p O p entspricht "Kohlenhydrate" hat sich bis heute erhalten, obwohl neben diesem Namen manchmal ein neuerer Name, Glycide, verwendet wird, um sich auf die betreffende Stoffgruppe zu beziehen.

Kohlenhydrate kann aufgeteilt werden in drei Gruppen : 1) Monosaccharide - Kohlenhydrate, die zu einfacheren Kohlenhydraten hydrolysiert werden können. Zu dieser Gruppe gehören Hexosen (Glucose und Fructose) sowie Pentose (Ribose). 2) Oligosaccharide - Kondensationsprodukte mehrerer Monosaccharide (z. B. Saccharose). 3) Polysaccharide - Polymerverbindungen, die eine große Anzahl von Monosaccharidmolekülen enthalten.

Monosaccharide. Monosaccharide sind heterofunktionelle Verbindungen. Ihre Moleküle enthalten gleichzeitig sowohl Carbonyl- (Aldehyd oder Keton) als auch mehrere Hydroxylgruppen, d. h. Monosaccharide sind Polyhydroxycarbonylverbindungen - Polyhydroxyaldehyde und Polyhydroxyketone. Abhängig davon werden Monosaccharide in Aldosen (das Monosaccharid enthält eine Aldehydgruppe) und Ketosen (die Ketogruppe ist enthalten) unterteilt. Beispielsweise ist Glukose eine Aldose und Fruktose eine Ketose.

Kassenbon. Glukose kommt in der Natur überwiegend in freier Form vor. Es ist auch eine strukturelle Einheit vieler Polysaccharide. Andere Monosaccharide im freien Zustand sind selten und hauptsächlich als Bestandteile von Oligo- und Polysacchariden bekannt. In der Natur wird Glukose als Ergebnis einer Photosynthesereaktion gewonnen: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (Glukose) + 6O 2 Glukose wurde erstmals 1811 durch den russischen Chemiker G. E. Kirchhoff bei der Hydrolyse von Stärke gewonnen. Später schlug A. M. Butlerov die Synthese von Monosacchariden aus Formaldehyd in alkalischem Medium vor