Kaikista ihmisten kuluttamista ravintoaineista hiilihydraatit ovat epäilemättä tärkein energianlähde. Keskimäärin niiden osuus päivittäisestä kaloreiden saannista on 50–70 prosenttia. Huolimatta siitä, että ihminen kuluttaa huomattavasti enemmän hiilihydraatteja kuin rasvoja ja proteiineja, niiden varastot kehossa ovat pienet. Tämä tarkoittaa, että niiden saannin keholle on oltava säännöllistä.
Hiilihydraattien tarve on suuri suurelta osin riippuu kehon energiankulutuksesta. Keskimäärin aikuisella miehellä, joka tekee pääasiassa henkistä tai kevyttä fyysistä työtä, päivittäinen hiilihydraattitarve vaihtelee 300-500 g:n välillä. fyysistä työtä ja urheilijat, se on paljon korkeampi. Toisin kuin proteiinit ja jossain määrin rasvat, hiilihydraattien määrää ruokavaliossa voidaan vähentää merkittävästi ilman terveyshaittoja. Niiden, jotka haluavat laihtua, tulisi kiinnittää huomiota tähän: hiilihydraatit ovat pääasiassa energia-arvo. Kun 1 g hiilihydraatteja hapettuu elimistössä, vapautuu 4,0 - 4,2 kcal. Siksi heidän kustannuksellaan on helpointa säädellä kalorien saantia.
Hiilihydraatit(sakkaridit) - suuren luonnonmukaisen luokan yleisnimi orgaaniset yhdisteet. Monosakkaridien yleinen kaava voidaan kirjoittaa muodossa C n (H 2 O) n. Elävissä organismeissa sokerit, joissa on 5 (pentoosia) ja 6 (heksoosia) hiiliatomia, ovat yleisimpiä.
Hiilihydraatit on jaettu ryhmiin:
Yksinkertaiset hiilihydraatit liukenevat helposti veteen ja syntetisoituvat vihreitä kasveja. Paitsi pieniä molekyylejä, suuria löytyy myös solusta, ne ovat polymeerejä. Polymeerit ovat monimutkaisia molekyylejä, jotka koostuvat erillisistä "yksiköistä", jotka ovat yhteydessä toisiinsa. Tällaisia "linkkejä" kutsutaan monomeereiksi. Aineet, kuten tärkkelys, selluloosa ja kitiini, ovat polysakkarideja - biologisia polymeerejä.Monosakkarideja ovat glukoosi ja fruktoosi, jotka lisäävät makeutta hedelmiin ja marjoihin. Ruokasokerisakkaroosi koostuu kovalenttisesti toisiinsa kiinnittyneistä glukoosista ja fruktoosista. Sakkaroosin kaltaisia yhdisteitä kutsutaan disakkarideiksi. Poly-, di- ja monosakkarideja kutsutaan yleinen termi-hiilihydraatit. Hiilihydraatit ovat yhdisteitä, joilla on erilaisia ja usein täysin erilaisia ominaisuuksia.
Pöytä: Erilaisia hiilihydraatteja ja niiden ominaisuuksia.
hiilihydraattien ryhmä | Esimerkkejä hiilihydraateista | Missä he tapaavat | ominaisuuksia |
monosokeri | riboosi | RNA | |
deoksiriboosi | DNA |
||
glukoosi | juurikassokeria |
||
fruktoosi | Hedelmiä, hunajaa |
||
galaktoosi | Maidon laktoosin koostumus |
||
oligosakkarideja | maltoosi | mallassokeria | Maultaan makea, veteen liukeneva, kiteinen, |
sakkaroosi | Ruokosokeri |
||
Laktoosi | Maitosokeria maidossa |
||
Polysakkaridit (rakennettu lineaarisista tai haarautuneista monosakkarideista) | Tärkkelys |
Kasvisvarastohiilihydraatti | Ei makeaa valkoinen väri, älä liukene veteen. |
glykogeeni | Varastoi eläintärkkelystä maksassa ja lihaksissa |
||
Kuitu (selluloosa) | |||
kitiini | |||
mureiini | vettä . Monille ihmissoluille (esim. aivo- ja lihassoluille) veren tuoma glukoosi toimii pääasiallisena energianlähteenä. Tärkkelys ja hyvin samankaltainen eläinsolujen aine - glykogeeni - ovat glukoosipolymeerejä, jotka varastoivat sen sisälle. solu.
2. rakenteellinen toiminta, eli ne osallistuvat erilaisten solurakenteiden rakentamiseen. Polysakkaridi selluloosa muodostaa soluseiniä kasvisolut, jolle on ominaista kovuus ja jäykkyys, se on yksi puun pääkomponenteista. Muita komponentteja ovat hemiselluloosa, joka kuuluu myös polysakkarideihin, ja ligniini (sillä ei ole hiilihydraattista luonnetta). Kitiini suorittaa myös rakenteellisia tehtäviä. Kitiini suorittaa tuki- ja suojatoimintoja.Useimpien bakteerien soluseinät koostuvat mureiini peptidoglykaani- tämän yhdisteen koostumus sisältää sekä monosakkaridien että aminohappojen tähteitä. 3. Hiilihydraatilla on suojaava rooli kasveissa (soluseinät, jotka koostuvat kuolleiden solujen soluseinistä, suojaavat muodostelmat - piikit, piikit jne.). Glukoosin yleinen kaava on C 6 H 12 O 6, se on aldehydialkoholi. Glukoosia löytyy monista hedelmistä, kasvimehuista ja kukkanektarista sekä ihmisten ja eläinten verestä. Veren glukoosipitoisuus pysyy tietyllä tasolla (0,65-1,1 g/l). Jos sitä lasketaan keinotekoisesti, aivosolut alkavat kokea akuuttia nälänhätää, mikä voi johtaa pyörtymiseen, koomaan ja jopa kuolemaan. Pitkäaikainen verensokerin nousu ei myöskään ole hyödyllistä: samaan aikaan kehittyy diabetes mellitus. Nisäkkäät, mukaan lukien ihmiset, voivat syntetisoida glukoosia tietyistä aminohapoista ja itse glukoosin hajoamistuotteista, kuten maitohaposta. He eivät pysty saamaan glukoosia rasvahapot toisin kuin kasvit ja mikrobit. Aineiden keskinäiset muunnokset. Ylimääräinen proteiini ------ hiilihydraatit Ylimääräinen rasva -------------- hiilihydraatteja
|
Orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat pääasiallinen energianlähde, kutsutaan hiilihydraatteiksi. Useimmiten sokereita löytyy ruoasta kasviperäinen. Hiilihydraattien puute voi aiheuttaa maksan toimintahäiriöitä, ja ylimääräinen hiilihydraatti lisää insuliinitasoja. Puhutaanpa lisää sokereista.
Mitä ovat hiilihydraatit?
Nämä ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät karbonyyliryhmän ja useita hydroksyyliryhmiä. Ne ovat osa organismien kudoksia ja ovat myös tärkeä osa soluja. Varaa mono-, oligo- ja polysakkarideja sekä paljon muuta monimutkaiset hiilihydraatit kuten glykolipidit, glykosidit ja muut. Hiilihydraatit ovat fotosynteesin tuotteita, samoin kuin pääasiallinen lähtöaine muiden yhdisteiden biosynteesiin kasveissa. Kiitokset suuri valikoima Tämä yhdisteluokka pystyy toimimaan monitahoisesti elävissä organismeissa. Hiilihydraatit ovat hapettuneet, joten ne antavat energiaa kaikille soluille. Ne osallistuvat immuniteetin muodostumiseen ja ovat myös osa monia solurakenteita.
Sokereiden tyypit
Orgaaniset yhdisteet jaetaan kahteen ryhmään - yksinkertaisiin ja monimutkaisiin. Ensimmäisen tyypin hiilihydraatit ovat monosakkarideja, jotka sisältävät karbonyyliryhmän ja ovat moniarvoisten alkoholien johdannaisia. Toinen ryhmä sisältää oligosakkaridit ja polysakkaridit. Ensimmäiset koostuvat monosakkariditähteistä (kahdesta kymmeneen), jotka on yhdistetty glykosidisidoksella. Jälkimmäinen voi sisältää satoja tai jopa tuhansia monomeerejä. Taulukko useimmiten löydetyistä hiilihydraateista on seuraava:
- Glukoosi.
- Fruktoosi.
- Galaktoosi.
- Sakkaroosi.
- Laktoosi.
- Maltoosi.
- Raffinoosi.
- Tärkkelys.
- Selluloosa.
- Kitiini.
- Muramin.
- Glykogeeni.
Hiilihydraattiluettelo on laaja. Tarkastellaanpa joitain niistä tarkemmin.
Yksinkertainen hiilihydraattiryhmä
Riippuen karbonyyliryhmän paikasta molekyylissä, erotetaan kahden tyyppisiä monosakkarideja - aldoosit ja ketoosit. Ensimmäisessä funktionaalinen ryhmä on aldehydi, jälkimmäisessä ketoni. Molekyylissä olevien hiiliatomien lukumäärästä riippuen muodostuu monosakkaridin nimi. Esimerkiksi aldoheksoosit, aldotetroosit, ketotrioosit ja niin edelleen. Nämä aineet ovat useimmiten värittömiä, heikosti liukenevia alkoholiin, mutta hyvin veteen. Ruoan yksinkertaiset hiilihydraatit ovat kiinteitä, eivät hydrolysoitu ruoansulatuksen aikana. Joillakin edustajilla on makea maku.
Ryhmän edustajat
Mikä on yksinkertainen hiilihydraatti? Ensinnäkin se on glukoosia tai aldoheksoosia. Se on olemassa kahdessa muodossa - lineaarinen ja syklinen. Kuvaa tarkimmin Kemialliset ominaisuudet glukoosi on toinen muoto. Aldoheksoosi sisältää kuusi hiiliatomia. Aineella ei ole väriä, mutta se maistuu makealta. Se liukenee hyvin veteen. Voit löytää glukoosia melkein kaikkialta. Sitä esiintyy kasvien ja eläinten elimissä sekä hedelmissä. Luonnossa aldoheksoosia muodostuu fotosynteesin aikana.
Toiseksi se on galaktoosia. Aine eroaa glukoosista hydroksyyli- ja vetyryhmien avaruudellisessa järjestelyssä molekyylin neljännessä hiiliatomissa. On makea maku. Sitä löytyy eläimistä ja kasviorganismit ja myös joissakin mikro-organismeissa.
Ja yksinkertaisten hiilihydraattien kolmas edustaja on fruktoosi. Aine on makeinta luonnossa tuotettua sokeria. Sitä on vihanneksissa, hedelmissä, marjoissa ja hunajassa. Imeytyy helposti elimistöön, erittyy nopeasti verestä, mikä johtaa sen käyttöön diabetes mellitusta sairastavilla potilailla. Fruktoosi on vähäkalorinen eikä aiheuta onteloita.
Ruoat, joissa on runsaasti yksinkertaisia sokereita
- 90 g - maissisiirappi.
- 50 g - puhdistettu sokeri.
- 40,5 g - hunaja.
- 24 g - viikunat.
- 13 g - kuivattuja aprikooseja.
- 4 g - persikat.
päivittäinen saanti annettua ainetta ei saa ylittää 50 g. Mitä tulee glukoosiin, tässä tapauksessa suhde on hieman erilainen:
- 99,9 g - puhdistettu sokeri.
- 80,3 g - hunaja.
- 69,2 g - taateleita.
- 66,9 g - ohrahelmi.
- 61,8 g - kaurapuuro.
- 60,4 g - tattari.
Aineen päivittäisen saannin laskemiseksi sinun on kerrottava paino 2,6:lla. Yksinkertaiset sokerit antavat ihmiskeholle energiaa ja auttavat selviytymään erilaisista myrkkyistä. Mutta emme saa unohtaa, että millä tahansa käytöllä on oltava toimenpide, muuten vakavia seurauksia ei ole kauan odotettavissa.
Oligosakkaridit
Tämän ryhmän yleisimmät lajit ovat disakkaridit. Mitä ovat hiilihydraatit, jotka sisältävät useita monosakkarideja? Ne ovat glykosideja sisältäviä monomeerejä. Monosakkaridit on yhdistetty glykosidisidoksella, joka muodostuu hydroksyyliryhmien yhdistämisen seurauksena. Rakenteen perusteella disakkaridit jaetaan kahteen tyyppiin: pelkistävät ja ei-pelkistävät. Ensimmäinen on maltoosi ja laktoosi, ja toinen on sakkaroosi. Pelkistävällä tyypillä on hyvä liukoisuus ja makea maku. Oligosakkaridit voivat sisältää enemmän kuin kaksi monomeeriä. Jos monosakkaridit ovat samat, niin tällainen hiilihydraatti kuuluu homopolysakkaridien ryhmään ja jos erilainen, niin heteropolysakkarideihin. Esimerkki jälkimmäisestä tyypistä on trisakkaridiraffinoosi, joka sisältää glukoosin, fruktoosin ja galaktoosin jäämiä.
laktoosi, maltoosi ja sakkaroosi
Jälkimmäinen aine liukenee hyvin, sillä on makea maku. Sokeriruoko ja punajuuret ovat disakkaridien lähde. Elimistössä hydrolyysi hajottaa sakkaroosin glukoosiksi ja fruktoosiksi. Disakkaridia löytyy suuria määriä puhdistetusta sokerista (99,9 g/100 g tuotetta), luumuista (67,4 g), viinirypäleistä (61,5 g) ja muista tuotteista. Tämän aineen liiallisella saannilla kyky muuttaa melkein kaikki ravintoaineet rasvaksi lisääntyy. Se myös nostaa veren kolesterolitasoa. Suuri määrä sakkaroosia vaikuttaa negatiivisesti suolistoflooraan.
Maitosokeria tai laktoosia löytyy maidosta ja sen johdannaisista. Erityinen entsyymi pilkkoo hiilihydraatin galaktoosiksi ja glukoosiksi. Jos sitä ei ole kehossa, ilmenee maito-intoleranssia. Maltasokeri tai maltoosi on glykogeenin ja tärkkelyksen välituote. Elintarvikkeissa ainetta löytyy maltaista, melassista, hunajasta ja itäneistä jyvistä. Laktoosi- ja maltoosihiilihydraattien koostumusta edustavat monomeeritähteet. Vain ensimmäisessä tapauksessa ne ovat D-galaktoosia ja D-glukoosia, ja toisessa tapauksessa ainetta edustaa kaksi D-glukoosia. Molemmat hiilihydraatit ovat pelkistäviä sokereita.
Polysakkaridit
Mitä ovat monimutkaiset hiilihydraatit? Ne eroavat toisistaan useilla tavoilla:
1. Ketjuun sisältyvien monomeerien rakenteen mukaan.
2. Monosakkaridien löytämisjärjestyksessä ketjusta.
3. Monomeereja yhdistävien glykosidisidosten tyypin mukaan.
Kuten oligosakkarideissa, tässä ryhmässä voidaan erottaa homo- ja heteropolysakkaridit. Ensimmäinen sisältää selluloosan ja tärkkelyksen, ja toinen - kitiinin, glykogeenin. Polysakkaridit ovat tärkeä energianlähde, joka muodostuu aineenvaihdunnan seurauksena. Ne osallistuvat immuuniprosesseihin sekä solujen tarttumiseen kudoksiin.
Monimutkaisten hiilihydraattien luetteloa edustavat tärkkelys, selluloosa ja glykogeeni, tarkastelemme niitä yksityiskohtaisemmin. Yksi tärkeimmistä hiilihydraattien toimittajista on tärkkelys. Nämä ovat yhdisteitä, jotka sisältävät satoja tuhansia glukoosijäämiä. Hiilihydraatti syntyy ja varastoituu jyvien muodossa kasvien kloroplasteihin. Hydrolyysin kautta tärkkelys muuttuu vesiliukoisiksi sokereiksi, mikä helpottaa vapaata liikkumista kasvin osien läpi. Kun hiilihydraatit ovat joutuneet ihmiskehoon, ne alkavat hajota jo suussa. Suurin määrä tärkkelystä sisältää viljan jyviä, mukuloita ja kasvien sipuleita. Ruokavaliossa sen osuus on noin 80 % kulutettujen hiilihydraattien kokonaismäärästä. Suurin määrä tärkkelystä, 100 g tuotetta kohti, on riisissä - 78 g. Hieman vähemmän pastassa ja hirssissä - 70 ja 69 g Sadassa grammassa ruisleipää sisältää 48 g tärkkelystä ja samassa annoksessa perunoita sen määrä on vain 15 g. Päivittäinen tarve ihmiskehon tässä hiilihydraattia on 330-450 g.
Viljatuotteet sisältävät myös kuitua tai selluloosaa. Hiilihydraatti on osa kasvien soluseinää. Hänen panoksensa on 40-50 %. Ihminen ei pysty sulattamaan selluloosaa, joten siellä ei ole tarpeellista entsyymiä, joka suorittaisi hydrolyysiprosessin. Mutta pehmeät kuidut, kuten perunat ja vihannekset, voivat imeytyä hyvin ruoansulatuskanavassa. Mikä on tämän hiilihydraatin pitoisuus 100 g:ssa ruokaa? Ruis- ja vehnäleseet ovat kuiturikkaimpia ruokia. Niiden pitoisuus on 44 g. Kaakaojauhe sisältää 35 g ravitsevaa hiilihydraattia ja kuivatut sienet vain 25. Ruusunmarja ja jauhettu kahvi sisältävät 22 ja 21 g. Kuiturikkaimpia hedelmiä ovat aprikoosi ja viikunat. Niiden hiilihydraattipitoisuus on 18 g. Selluloosaa ihminen tarvitsee syödä jopa 35 g päivässä, ja suurin hiilihydraattitarve on 14-50 vuoden iässä.
Glykogeenipolysakkaridia käytetään energiamateriaalina lihasten ja elinten hyvän toiminnan kannalta. Sillä ei ole ravintoarvoa, koska sen pitoisuus ruoassa on erittäin alhainen. Hiilihydraattia kutsutaan joskus eläintärkkelykseksi rakenteen samankaltaisuuden vuoksi. Tässä muodossa glukoosi varastoituu eläinsoluihin (suurin määrä maksaan ja lihaksiin). Aikuisten maksassa hiilihydraattien määrä voi olla jopa 120 g. Glykogeenipitoisuudessa johtajia ovat sokeri, hunaja ja suklaa. Taatelit, rusinat, marmeladi, makeat pillit, banaanit, vesimeloni, kaki ja viikunat voivat myös ylpeillä korkeasta hiilihydraattipitoisuudesta. Glykogeenin päivittäinen normi on 100 g päivässä. Jos henkilö harrastaa aktiivisesti urheilua tai esiintyy hyvää työtä liittyvä henkistä toimintaa, hiilihydraattien määrää tulee lisätä. Glykogeeni viittaa helposti sulaviin hiilihydraatteihin, jotka varastoituvat varaan, mikä osoittaa sen käytön vain, jos muista aineista puuttuu energiaa.
Polysakkaridit sisältävät myös seuraavat aineet:
1. Kitiini. Se on osa niveljalkaisten sarveiskalvoa, sitä esiintyy sienissä, alemmissa kasveissa ja selkärangattomissa. Aine toimii tukimateriaalina ja suorittaa myös mekaanisia toimintoja.
2. Muramiini. Se on läsnä bakteerisolun seinämän tuki-mekaanisena materiaalina.
3. Dekstraanit. Polysakkaridit toimivat veriplasman korvikkeina. Niitä saadaan mikro-organismien vaikutuksesta sakkaroosiliuokseen.
4. pektiiniaineet. Yhdessä orgaanisten happojen kanssa ne voivat muodostaa hyytelöä ja marmeladia.
Proteiinit ja hiilihydraatit. Tuotteet. Lista
Ihmiskeho tarvitsee tietyn määrän ravintoaineita joka päivä. Esimerkiksi hiilihydraatteja tulisi kuluttaa 6-8 g painokiloa kohden. Jos henkilö elää aktiivista elämäntapaa, määrä kasvaa. Hiilihydraatteja löytyy melkein aina elintarvikkeista. Tehdään luettelo niiden esiintymisestä 100 grammaa ruokaa kohti:
- Suurin määrä (yli 70 g) löytyy sokerista, myslistä, marmeladista, tärkkelyksestä ja riisistä.
- 31 - 70 g - jauhoissa ja makeistuotteissa, pastassa, viljoissa, kuivatuissa hedelmissä, papuissa ja herneissä.
- Banaanit, jäätelö, ruusunmarjat, perunat, tomaattipasta, hillokkeet, kookos, auringonkukansiemenet ja cashewpähkinät sisältävät 16-30 g hiilihydraatteja.
- 6-15 g - persiljassa, tillissä, punajuurissa, porkkanoissa, karviaisissa, herukoissa, papuissa, hedelmissä, pähkinöissä, maississa, oluessa, kurpitsansiemenissä, kuivatuissa sienissä ja niin edelleen.
- Jopa 5 g hiilihydraatteja löytyy vihreistä sipuleista, tomaateista, kesäkurpitsasta, kurpitsasta, kaalista, kurkusta, karpalosta, maitotuotteista, munista ja niin edelleen.
Ravinteita ei saa päästä kehoon alle 100 g päivässä. Muuten solu ei saa tarvitsemaansa energiaa. Aivot eivät pysty suorittamaan analysointi- ja koordinointitoimintojaan, joten lihakset eivät saa komentoja, jotka lopulta johtavat ketoosiin.
Mitä hiilihydraatit ovat, kerroimme, mutta niiden lisäksi proteiinit ovat välttämätön aine elämälle. Ne ovat aminohappoketju, joka on kytketty toisiinsa peptidisidos. Koostumuksesta riippuen proteiinit eroavat ominaisuuksiltaan. Esimerkiksi näillä aineilla on rakennusmateriaalin rooli, koska jokainen kehon solu sisältää ne koostumuksessaan. Jotkut proteiinityypit ovat entsyymejä ja hormoneja sekä energianlähteitä. Ne vaikuttavat kehon kehitykseen ja kasvuun, säätelevät happo-emäs- ja vesitasapainoa.
Ruoan hiilihydraattien taulukko osoitti, että lihassa ja kalassa sekä joissakin vihannestyypeissä niiden määrä on minimaalinen. Mikä on proteiinipitoisuus ruoassa? Rikkain tuote on elintarvikegelatiini, se sisältää 87,2 g ainetta 100 g:ssa. Seuraavaksi tulevat sinappi (37,1 g) ja soija (34,9 g). Proteiinien ja hiilihydraattien vuorokausisaannin suhteen 1 painokiloa kohden tulee olla 0,8 g ja 7 g. Ensimmäisen aineen paremman imeytymisen varmistamiseksi on tarpeen ottaa ruokaa, jota se ottaa kevyt muoto. Tämä koskee proteiineja, joita on maitotuotteissa ja munissa. Proteiinit ja hiilihydraatit eivät sekoitu hyvin yhteen ateriaan. Erillinen ravitsemustaulukko näyttää, mitkä muunnelmat on parasta välttää:
- Riisi kalan kanssa.
- Perunaa ja kanaa.
- Pasta ja liha.
- Voileivät juustolla ja kinkulla.
- Paistettu kala.
- Pähkinäkakkuja.
- Munakas kinkun kanssa.
- Jauhot marjoilla.
- Meloni ja vesimeloni tulee syödä erikseen tuntia ennen pääateriaa.
Sopii hyvin:
- Lihaa salaatin kera.
- Kala vihannesten kanssa tai grillattua.
- Juusto ja kinkku erikseen.
- Pähkinöitä yleensä.
- Munakas vihanneksilla.
Erillisen ravinnon säännöt perustuvat biokemian lakien tuntemiseen ja tietoon entsyymien ja ruokamehujen toiminnasta. Hyvän ruoansulatuksen saavuttamiseksi kaikenlainen ruoka vaatii yksilöllisen mahanestesarjan, tietyn määrän vettä, emäksistä tai hapanta ympäristöä sekä entsyymien läsnäoloa tai puuttumista. Esimerkiksi runsaasti hiilihydraatteja sisältävä ateria vaatii ruoansulatuksen parantamiseksi ruoansulatusmehua, jossa on alkalisia entsyymejä, jotka hajottavat näitä orgaanisia aineita. Mutta proteiinipitoinen ruoka vaatii jo happamia entsyymejä... Yksinkertaisia ravinnonmukaisuuden sääntöjä noudattamalla ihminen vahvistaa terveyttään ja säilyttää painonsa vakiona ilman dieettien apua.
"Hyviä" ja "huonoja" hiilihydraatteja
"Nopeat" (tai "väärät") aineet ovat yhdisteitä, jotka sisältävät pienen määrän monosakkarideja. Tällaiset hiilihydraatit sulautuvat nopeasti, lisäävät verensokeritasoja ja lisäävät myös erittyvän insuliinin määrää. Jälkimmäinen alentaa verensokeria muuttamalla sen rasvaksi. Hiilihydraattien käyttö illallisen jälkeen painoaan valvovalle henkilölle on suurin vaara. Tällä hetkellä keho on alttiimmin rasvamassan kasvulle. Mikä tarkalleen sisältää vääriä hiilihydraatteja? Alla luetellut tuotteet:
1. Makeiset.
3. Hillo.
4. Makeat mehut ja hillot.
7. Perunat.
8. Pasta.
9. Valkoinen riisi
10. Suklaa.
Periaatteessa nämä ovat tuotteita, jotka eivät vaadi pitkää valmistelua. Tällaisen aterian jälkeen sinun täytyy liikkua paljon, muuten ylipaino ilmoittaa sinulle.
"Oikeat" hiilihydraatit sisältävät enemmän kuin kolme yksinkertaista monomeeriä. Ne imeytyvät hitaasti eivätkä aiheuta jyrkkää sokerin nousua. Tämän tyyppinen hiilihydraatti sisältää suuri määrä kuitua, joka on käytännössä sulamaton. Tässä suhteessa henkilö pysyy täynnä pitkään, tällaisen ruoan hajoamiseen tarvitaan lisäenergiaa, lisäksi tapahtuu kehon luonnollinen puhdistus. Tehdään luettelo monimutkaisista hiilihydraateista tai pikemminkin tuotteista, joissa niitä löytyy:
- Leipä leseillä ja täysjyväviljalla.
- Tattari ja kaurapuuro.
- Vihreät kasvikset.
- Karkea pasta.
- Sienet.
- Herneet.
- Punaiset pavut.
- Tomaatit.
- Maitotuotteet.
- Hedelmät.
- Karvas suklaa.
- Marjat.
- Linssit.
Pitääksesi itsesi hyvässä kunnossa, sinun tulee syödä enemmän "hyviä" hiilihydraatteja elintarvikkeissa ja mahdollisimman vähän "huonoja" hiilihydraatteja. Jälkimmäiset on parasta ottaa päivän ensimmäisellä puoliskolla. Jos sinun täytyy laihtua, on parempi sulkea pois "väärien" hiilihydraattien käyttö, koska niitä käytettäessä ihminen saa ruokaa lisää. "Oikeat" ravintoaineet ovat vähäkalorisia ja voivat pitää sinut kylläisenä pitkään. Tämä ei tarkoita "huonojen" hiilihydraattien täydellistä hylkäämistä, vaan vain niiden järkevää käyttöä.
HIILIILIhydraatit
Hiilihydraatit ovat osa kaikkien kasvi- ja eläinorganismien soluja ja kudoksia, ja ne muodostavat massaltaan suurimman osan maapallon orgaanisesta aineesta. Hiilihydraatit muodostavat noin 80 % kasvien ja noin 20 % eläinten kuiva-aineesta. Kasvit syntetisoivat hiilihydraatteja epäorgaaniset yhdisteet - hiilidioksidi ja vesi (CO2 ja H20).
Hiilihydraatit jaetaan kahteen ryhmään: monosakkaridit (monoosit) ja polysakkaridit (polyoosit).
Monosakkaridit
Hiilihydraattien luokitteluun, isomeriaan, nimikkeistöön, rakenteeseen jne. liittyvän materiaalin yksityiskohtaista tutkimusta varten sinun on katsottava animaatioelokuvat "Hiilihydraatit. Geneettinen D - sarja sokereita" ja "Haworthin kaavojen rakentaminen D - galaktoosi" (tämä video on saatavilla vain CD-ROM ). Näiden elokuvien mukana tulevat tekstit, sisään kokonaan siirretty tähän alaosioon ja seuraa alla.
Hiilihydraatit. Geneettinen D-sarjan sokereita
"Hiilihydraatit ovat laajalle levinneitä luonnossa ja suorittavat erilaisia tärkeitä tehtäviä elävissä organismeissa. Ne toimittavat energiaa biologisiin prosesseihin ja ovat myös lähtöaineena muiden elimistössä olevien väli- tai loppuaineenvaihduntatuotteiden synteesille. Hiilihydraatit ovat yleinen kaava Cn (H20) m josta näiden luonnonyhdisteiden nimi on peräisin.
Hiilihydraatit jaetaan yksinkertaisiin sokereihin tai monosakkarideihin ja näiden yksinkertaisten sokereiden tai polysakkarideihin polymeereihin. Polysakkarideista tulisi erottaa oligosakkaridien ryhmä, joka sisältää 2 - 10 monosakkariditähdettä molekyylissä. Näitä ovat erityisesti disakkaridit.
Monosakkaridit ovat heterofunktionaalisia yhdisteitä. Niiden molekyylit sisältävät samanaikaisesti sekä karbonyyliä (aldehydi tai ketoni) että useita hydroksyyliryhmiä, ts. monosakkaridit ovat polyhydroksikarbonyyliyhdisteitä - polyhydroksialdehydejä ja polyhydroksiketoneja. Tästä riippuen monosakkaridit jaetaan aldooseihin (monosakkaridi sisältää aldehydiryhmän) ja ketooseihin (sisältää ketoryhmän). Esimerkiksi glukoosi on aldoosi ja fruktoosi on ketoosi.
(glukoosi (aldoosi))
(fruktoosi (ketoosi))
Molekyylissä olevien hiiliatomien lukumäärästä riippuen monosakkaridia kutsutaan tetroosiksi, pentoosiksi, heksoosiksi jne. Jos yhdistämme kaksi viimeistä luokitustyyppiä, glukoosi on aldoheksoosi ja fruktoosi on ketoheksoosi. Useimmat luonnossa esiintyvät monosakkaridit ovat pentooseja ja heksooseja.
Monosakkaridit on kuvattu Fisherin projektiokaavojen muodossa, ts. hiiliatomien tetraedrimallin projektion muodossa piirustuksen tasolle. Niiden hiiliketju on kirjoitettu pystysuoraan. Aldooseissa aldehydiryhmä on sijoitettu yläosaan, ketoosiin primaarinen alkoholiryhmä karbonyyliryhmän viereen. Vetyatomi ja hydroksyyliryhmä asymmetrisessä hiiliatomissa sijoitetaan vaakasuoralle viivalle. Epäsymmetrinen hiiliatomi sijaitsee tuloksena syntyvässä kahden suoran viivan ristissä, eikä sitä osoita symbolilla. Yläosassa sijaitsevista ryhmistä alkaa hiiliketjun numerointi. (Määritellään epäsymmetrinen hiiliatomi: se on hiiliatomi, joka on sitoutunut neljään eri atomiin tai ryhmään.)
Absoluuttisen konfiguraation muodostaminen, ts. substituenttien todellinen järjestely epäsymmetrisessä hiiliatomissa avaruudessa on erittäin työläs, ja jonkin aikaa se oli jopa mahdoton tehtävä. On mahdollista karakterisoida yhdisteitä vertaamalla niiden konfiguraatioita vertailuyhdisteiden konfiguraatioihin, so. määrittää suhteelliset kokoonpanot.
Monosakkaridien suhteellisen konfiguraation määrää konfiguraatiostandardi - glyseraldehydi, jolle viime vuosisadan lopussa määrättiin mielivaltaisesti tiettyjä konfiguraatioita, jotka nimettiin D- ja L - glyseraldehydit. Karbonyyliryhmästä kauimpana olevan monosakkaridin asymmetrisen hiiliatomin konfiguraatiota verrataan niiden asymmetristen hiiliatomien konfiguraatioon. Pentooseissa tämä atomi on neljäs hiiliatomi ( Alkaen 4 ), heksoosissa - viides ( 5 alkaen ), eli toiseksi viimeinen hiiliatomien ketjussa. Jos näiden hiiliatomien konfiguraatio on sama kuin konfiguraatio D - glyseraldehydi monosakkaridi luokitellaan D - rivissä. Ja päinvastoin, jos se vastaa kokoonpanoa L - glyseraldehydi katsoa, että monosakkaridi kuuluu L - rivi. Symboli D tarkoittaa, että hydroksyyliryhmä vastaavassa asymmetrisessä hiiliatomissa Fischer-projektiossa sijaitsee oikealla pystysuora viiva, ja symboli L - että hydroksyyliryhmä sijaitsee vasemmalla.
Geneettinen D-sarjan sokereita
Aldoosin esi-isä on glyseraldehydi. Harkitse sokereiden geneettistä suhdetta D - rivi D:llä - glyseraldehydi.
Orgaanisessa kemiassa on menetelmä monosakkaridien hiiliketjun lisäämiseksi lisäämällä peräkkäin ryhmä
|
N– |
minä |
-ONKO HÄN |
karbonyyliryhmän ja viereisen hiiliatomin välillä. Tämän ryhmän liittäminen molekyyliin D - glyseraldehydi johtaa kahteen diastereomeeriseen tetroosiin - D - erythrosis ja D - Treose. Tämä johtuu siitä, että monosakkaridiketjuun lisätty uusi hiiliatomi tulee epäsymmetriseksi. Samasta syystä jokainen saatu tetroosi ja sitten pentoosi, kun niiden molekyyliin lisätään yksi hiiliatomi, antaa myös kaksi diastereomeeristä sokeria. Diastereomeerit ovat stereoisomeerejä, jotka eroavat yhden tai useamman asymmetrisen hiiliatomin konfiguraatiosta.
Näin saadaan D - sarja sokereita D:stä - glyseraldehydi. Kuten voidaan nähdä, kaikki edellä mainitun sarjan jäsenet on hankittu D - glyseraldehydi, säilytti epäsymmetrisen hiiliatominsa. Tämä on viimeinen epäsymmetrinen hiiliatomi esitettyjen monosakkaridien hiiliatomien ketjussa.
Jokainen aldoosi D -numero vastaa stereoisomeeriä L - sarja, jonka molekyylit liittyvät toisiinsa objektina ja yhteensopimattomana peilikuvana. Tällaisia stereoisomeerejä kutsutaan enantiomeereiksi.
Johtopäätöksenä on huomattava, että yllä oleva aldoheksoosisarja ei rajoitu esitettyihin neljään. Kuten yllä näkyy, alkaen D - riboosi ja D - ksyloosi, voit saada kaksi paria lisää diastereomeerisiä sokereita. Keskityimme kuitenkin vain aldoheksoosiin, jotka ovat yleisimpiä luonnossa.
Haworthin kaavojen rakentaminen D-galaktoosille
"Samaan aikaan esittelyn kanssa orgaaninen kemia ideoita glukoosin ja muiden monosakkaridien rakenteesta polyhydroksialdehydeinä tai polyhydroksiketoneina, joita kuvataan avoimen ketjun kaavoilla, hiilihydraattien kemiaan alkoi kertyä tosiasioita, joita oli vaikea selittää tällaisten rakenteiden näkökulmasta. Kävi ilmi, että glukoosi ja muut monosakkaridit ovat olemassa syklisten hemiasetaalien muodossa, jotka muodostuvat vastaavien funktionaalisten ryhmien molekyylinsisäisen reaktion seurauksena.
Tavalliset hemiasetaalit muodostuvat kahden yhdisteen - aldehydin ja alkoholin - molekyylien vuorovaikutuksesta. Reaktion aikana karbonyyliryhmän kaksoissidos katkeaa katkeamispaikasta, johon lisätään hydroksyylin vetyatomi ja loput alkoholista. Sykliset hemiasetaalit muodostuvat saman yhdisteen - monosakkaridin - molekyyliin kuuluvien samanlaisten funktionaalisten ryhmien vuorovaikutuksesta. Reaktio etenee samaan suuntaan: karbonyyliryhmän kaksoissidos katkeaa, hydroksyylin vetyatomi lisätään karbonyylihappeen ja muodostuu sykli karbonyylin ja hapen hiiliatomien sitoutumisesta. hydroksyyliryhmät.
Stabiilit puoliasetaalit muodostuvat neljännen ja viidennen hiiliatomin hydroksyyliryhmistä. Tuloksena saatuja viisi- ja kuusijäsenisiä renkaita kutsutaan monosakkaridien furanoosi- ja pyranoosimuodoiksi, vastaavasti. Nämä nimet tulevat viisi- ja kuusijäsenisten heterosyklisten yhdisteiden nimistä, joiden syklissä on happiatomi - furaani ja pyraani.
Monosakkaridit, joilla on syklinen muoto, esitetään sopivasti lupaavilla Haworth-kaavoilla. Ne ovat idealisoituja tasomaisia viisi- ja kuusijäsenisiä renkaita, joissa on happiatomi renkaassa, mikä mahdollistaa kaikkien substituenttien keskinäisen järjestelyn renkaan tasoon nähden.
Harkitse Haworthin kaavojen rakentamista esimerkin avulla D - galaktoosi.
Haworthin kaavojen muodostamiseksi on ensin tarpeen numeroida monosakkaridin hiiliatomit Fisher-projektiossa ja kääntää se oikealle niin, että hiiliatomien ketju ottaa vaaka-asennon. Sitten vasemmalla olevassa projektiokaavassa sijaitsevat atomit ja ryhmät ovat yläosassa ja oikealla - vaakaviivan alapuolella ja edelleen siirtymällä syklisiin kaavoihin - syklin tason ylä- ja alapuolella, vastaavasti. . Todellisuudessa monosakkaridin hiiliketju ei sijaitse suorassa linjassa, vaan ottaa kaarevan muodon avaruudessa. Kuten voidaan nähdä, hydroksyyli viidennessä hiiliatomissa on merkittävästi poistettu aldehydiryhmästä; sijaitsee epäsuotuisassa asennossa renkaan sulkemiselle. Funktionaalisten ryhmien lähentämiseksi osa molekyylistä pyöritetään valenssiakselin ympäri, joka yhdistää neljännen ja viidennen hiiliatomin vastapäivään yhden valenssikulman verran. Tämän pyörimisen seurauksena viidennen hiiliatomin hydroksyyli lähestyy aldehydiryhmää, kun taas kaksi muuta substituenttia myös vaihtavat asemaansa - erityisesti CH2OH-ryhmä sijaitsee hiiliatomien ketjun yläpuolella. Samaan aikaan aldehydiryhmä pyörimisestä johtuen s - sidos ensimmäisen ja toisen hiiliatomin välillä lähestyy hydroksyyliä. Lähestyneet funktionaaliset ryhmät ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa yllä olevan kaavion mukaisesti, mikä johtaa kuusijäsenisen pyranoosirenkaan sisältävän hemiasetaalin muodostumiseen.
Syntynyttä hydroksyyliryhmää kutsutaan glykosidiryhmäksi. Syklisen hemiasetaalin muodostuminen johtaa uuden epäsymmetrisen hiiliatomin, jota kutsutaan anomeeriksi, ilmaantumiseen. Tämän seurauksena muodostuu kaksi diastereomeeriä - a- ja b - anomeerit, jotka eroavat vain ensimmäisen hiiliatomin konfiguraatiosta.
Anomeerisen hiiliatomin erilaiset konfiguraatiot johtuvat siitä, että aldehydiryhmä, jolla on tasomainen konfiguraatio, johtuu pyörimisestä s - kaistan väliset yhteydet Ensimmäisellä ja toisella hiiliatomilla tarkoitetaan hyökkäävää reagenssia (hydroksyyliryhmää) sekä tason toisella että vastakkaisella puolella. Hydroksyyliryhmä hyökkää karbonyyliryhmää vastaan molemmilta puolilta. kaksoissidos, mikä johtaa hemiasetaaleihin, joilla on erilaiset ensimmäisen hiiliatomin konfiguraatiot. Toisin sanoen tärkein syy samanaikaiseen muodostumiseen a- ja b -anomeerit piilevät käsitellyn reaktion ei-stereoselektiivisyydessä.
a - anomeeri, anomeerisen keskuksen konfiguraatio on sama kuin viimeisen asymmetrisen hiiliatomin konfiguraatio, joka määrittää kuulumisen D - ja L - peräkkäin, ja b - anomeeri - vastakohta. Aldopentoosissa ja aldoheksoosissa D - sarja Haworthin kaavoissa glykosidinen hydroksyyliryhmä y a - anomeeri sijaitsee koneen alla, ja y b - anomeerit - syklin tason yläpuolella.
Vastaavien sääntöjen mukaan siirtyminen Haworthin furanoosimuotoihin suoritetaan. Ainoa ero on, että neljännen hiiliatomin hydroksyyli osallistuu reaktioon, ja funktionaalisten ryhmien konvergenssia varten on välttämätöntä pyörittää osaa molekyylistä ympäri. s - sidokset kolmannen ja neljännen hiiliatomin välillä ja myötäpäivään, minkä seurauksena viides ja kuudes hiiliatomi sijaitsevat syklin tason alla.
Monosakkaridien syklisten muotojen nimet sisältävät viitteitä anomeerisen keskuksen konfiguraatiosta ( a - tai b -), monosakkaridin ja sen sarjan nimi ( D- tai L -) ja syklin koko (furanoosi tai pyranoosi). Esimerkiksi a, D - galaktopyranoosi tai b, D - galaktofuranoosi."
Kuitti
Glukoosia esiintyy luonnossa pääasiassa vapaassa muodossa. Hän on myös rakenneyksikkö monia polysakkarideja. Muut vapaassa tilassa olevat monosakkaridit ovat harvinaisia ja tunnetaan pääasiassa oligo- ja polysakkaridien komponentteina. Luonnossa glukoosia saadaan fotosynteesireaktion seurauksena:
6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glukoosi) + 6O 2
Venäläinen kemisti G.E. Kirchhoff sai glukoosia ensimmäisen kerran vuonna 1811 tärkkelyksen hydrolyysin aikana. Myöhemmin A. M. Butlerov ehdotti monosakkaridien synteesiä formaldehydistä emäksisessä väliaineessa.
Teollisuudessa glukoosia saadaan hydrolysoimalla tärkkelystä rikkihapon läsnä ollessa.
(C 6 H 10 O 5) n (tärkkelys) + nH 2 O -- H 2 SO 4, t ° ® nC 6 H 12 O 6 (glukoosi)
Fyysiset ominaisuudet
Monosakkaridit - kiinteät aineet, liukenee helposti veteen, huonosti - alkoholiin ja täysin liukenematon eetteriin. Vesipitoiset liuokset on neutraali reaktio lakmukseen. Useimmilla monosakkarideilla on makea maku, mutta vähemmän kuin juurikassokerilla.
Kemialliset ominaisuudet
Monosakkarideilla on alkoholien ja karbonyyliyhdisteiden ominaisuuksia.
minä Reaktiot karbonyyliryhmässä
1. Hapetus.
a) Kuten kaikkien aldehydien kohdalla, monosakkaridien hapettuminen johtaa vastaaviin happoihin. Joten kun glukoosi hapetetaan hopeahydroksidin ammoniakkiliuoksella, muodostuu glukonihappoa ("hopeapeilireaktio").
b) Monosakkaridien reaktio kuparihydroksidin kanssa kuumennettaessa johtaa myös aldonihappoihin.
c) Vahvemmat hapettimet hapettavat aldehydiryhmän lisäksi myös primaarisen alkoholiryhmän karboksyyliryhmäksi, mikä johtaa kaksiemäksisiin sokeri- (aldariini)happoihin. Tyypillisesti tähän hapetukseen käytetään väkevää typpihappoa.
2. Toipuminen.
Sokereiden pelkistyminen johtaa moniarvoisiin alkoholeihin. Vetyä nikkelin läsnä ollessa, litiumalumiinihydridiä jne. käytetään pelkistimenä.
3. Huolimatta monosakkaridien kemiallisten ominaisuuksien samankaltaisuudesta aldehydien kanssa, glukoosi ei reagoi natriumhydrosulfiitin kanssa ( NaHS03).
II. Reaktiot hydroksyyliryhmiin
Monosakkaridien hydroksyyliryhmien reaktiot suoritetaan pääsääntöisesti hemiasetaalisessa (syklisessä) muodossa.
1. Alkylointi (eetterien muodostus).
Metyylialkoholin vaikutuksesta kaasumaisen kloorivedyn läsnäollessa glykosidisen hydroksyylin vetyatomi korvataan metyyliryhmällä.
Käytettäessä vahvempia alkyloivia aineita, esim Esimerkiksi , metyylijodidi tai dimetyylisulfaatti, tällainen muutos vaikuttaa kaikkiin monosakkaridin hydroksyyliryhmiin.
2. Asylaatio (muodostaminen esterit).
Kun etikkahappoanhydridi vaikuttaa glukoosiin, muodostuu esteri - pentaasetyyliglukoosi.
3. Kuten kaikki moniarvoiset alkoholit, glukoosi kuparihydroksidin kanssa ( II ) antaa voimakkaan sinisen värin (laadullinen reaktio).
III. Erityiset reaktiot
Edellä mainittujen lisäksi glukoosille on ominaista myös jotkut erityisiä ominaisuuksia- käymisprosessit. Fermentaatio on sokerimolekyylien hajoamista entsyymien (entsyymien) vaikutuksesta. Sokerit, joissa on kolme hiiliatomia, fermentoidaan. Käymistyyppejä on monia, joista tunnetuimmat ovat seuraavat:
a) alkoholikäyminen
C 6 H 12 O 6 ® 2CH 3 -CH 2 OH (etyylialkoholi) + 2CO 2
b) maitohappokäyminen
c) voipitoinen käyminen
C6H12O6® CH3-CH2-CH2-COOH(voihappo) + 2 H2 + 2CO 2
Mainituilla mikro-organismien aiheuttamilla fermentaatiotyypeillä on laaja käytännön merkitys. Esimerkiksi alkoholi - etyylialkoholin tuotantoon, viininvalmistukseen, panimoon jne., ja maitohappo - maitohapon ja fermentoitujen maitotuotteiden tuotantoon.
disakkarideja
Disakkaridit (bioosit) muodostavat hydrolysoituessaan kaksi identtistä tai erilaista monosakkaridia. Disakkaridien rakenteen selvittämiseksi on tiedettävä: mistä monosakkarideista se on rakennettu, mikä on näiden monosakkaridien anomeerikeskusten konfiguraatio ( a - tai b -), mitkä ovat renkaan koot (furanoosi tai pyranoosi) ja joiden hydroksyylien kanssa on kytketty kaksi monosakkaridimolekyyliä.
Disakkaridit jaetaan kahteen ryhmään: pelkistävät ja ei-pelkistävät.
Pelkistäviä disakkarideja ovat erityisesti maltaan sisältämä maltoosi (mallassokeri), ts. itäneet ja sitten kuivatut ja murskatut viljanjyvät.
(maltoosi)
Maltoosi koostuu kahdesta jäännöksestä D - glukopyranoosit, joita yhdistää (1-4) -glykosidinen sidos, ts. yhden molekyylin glykosidinen hydroksyyli ja toisen monosakkaridimolekyylin neljännen hiiliatomin alkoholihydroksyyli osallistuvat eetterisidoksen muodostumiseen. Anomeerinen hiiliatomi ( Alkaen 1 ) osallistumalla tämän joukkovelkakirjalainan muodostamiseen a - konfiguraatio, ja anomeeriatomilla, jossa on vapaa glykosidinen hydroksyyli (merkitty punaisella), voi olla molemmat a - (a - maltoosi) ja b - konfiguraatio (b - maltoosi).
Maltoosi on valkoinen kide, joka liukenee hyvin veteen, maultaan makea, mutta paljon vähemmän kuin sokeri (sakkaroosi).
Kuten voidaan nähdä, maltoosi sisältää vapaata glykosidista hydroksyyliä, minkä seurauksena kyky avata rengas ja siirtyä aldehydimuotoon säilyy. Tässä suhteessa maltoosi pystyy osallistumaan aldehydeille ominaisiin reaktioihin ja erityisesti antamaan "hopeapeili"-reaktion, joten sitä kutsutaan pelkistäväksi disakkaridiksi. Lisäksi maltoosi osallistuu moniin monosakkarideille ominaisiin reaktioihin, Esimerkiksi , muodostaa eettereitä ja estereitä (katso monosakkaridien kemialliset ominaisuudet).
Ei-pelkistäviä disakkarideja ovat sakkaroosi (juurikas tai ruokosokeri). Sitä löytyy sokeriruo'osta, sokerijuurikkaasta (jopa 28 % kuiva-aineesta), kasvimehut ja hedelmät. Sakkaroosimolekyyli koostuu a, D - glukopyranoosi ja b, D - fruktofuranoosit.
(sakkaroosi)
Toisin kuin maltoosi, glykosidinen sidos (1-2) monosakkaridien välille muodostuu molempien molekyylien glykosidisten hydroksyylien kustannuksella, eli vapaata glykosidista hydroksyyliä ei ole. Tämän seurauksena sakkaroosilla ei ole pelkistyskykyä, se ei anna "hopeapeilireaktiota", joten sitä kutsutaan ei-pelkistävissä disakkarideiksi.
Sakkaroosi - valkoinen kiteinen aine, maultaan makea, liukenee hyvin veteen.
Sakkaroosille on ominaista reaktiot hydroksyyliryhmissä. Kuten kaikki disakkaridit, sakkaroosi hapossa tai entsymaattinen hydrolyysi muuttuu monosakkarideiksi, joista se koostuu.
Polysakkaridit
Tärkeimmät polysakkaridit ovat tärkkelys ja selluloosa (kuitu). Ne on rakennettu glukoosijäämistä. Näiden polysakkaridien yleinen kaava ( C6H10O5n . Glykosidi (C1-atomissa) ja alkoholi (C4-atomissa) hydroksyylit osallistuvat yleensä polysakkaridimolekyylien muodostumiseen, ts. muodostuu (1-4)-glykosidisidos.
Tärkkelys
Tärkkelys on kahden polysakkaridin seos, joka on rakennettu a, D - glukopyranoosilinkit: amyloosi (10-20 %) ja amylopektiini (80-90 %). Tärkkelystä muodostuu kasveissa fotosynteesin aikana ja se kerääntyy "varahiilihydraattina" juuriin, mukuloihin ja siemeniin. Esimerkiksi riisin, vehnän, rukiin ja muiden viljojen jyvät sisältävät 60-80% tärkkelystä, perunan mukulat - 15-20%. Vastaava rooli eläinmaailmassa on polysakkaridi glykogeenillä, joka "varastoituu" pääasiassa maksaan.
Tärkkelys on valkoinen jauhe, joka koostuu pienistä rakeista, liukenematon kylmään veteen. Kun käsitellään tärkkelystä lämmintä vettä on mahdollista eristää kaksi fraktiota: fraktio, joka liukenee lämmintä vettä ja koostuu amyloosipolysakkaridista ja fraktiosta, joka vain turpoaa lämpimässä vedessä muodostaen tahnan ja koostuu amylopektiinipolysakkaridista.
Amyloosilla on lineaarinen rakenne, a, D - glukopyranoositähteet on kytketty (1–4)-glykosidisidoksilla. Amyloosin (ja tärkkelyksen yleensä) alkuainesolu esitetään seuraavasti:
Amylopektiinimolekyyli rakennetaan Samaan tapaan ketjussa on kuitenkin haarautumia, mikä luo tilarakenne. Haaroittumispisteissä monosakkaridijäännökset on liitetty (1–6)-glykosidisidoksilla. Haaroituspisteiden välissä on yleensä 20-25 glukoosijäännöstä.
(amylopektiini)
Tärkkelys hydrolysoituu helposti: kun sitä kuumennetaan rikkihapon läsnäollessa, muodostuu glukoosia.
(C 6 H 10 O 5 ) n (tärkkelys) + nH 2 O – – H 2 SO 4, t ° ® nC 6 H 12 O 6 (glukoosi)
Reaktio-olosuhteista riippuen hydrolyysi voidaan suorittaa vaiheittain muodostaen välituotteita.
(C 6 H 10 O 5 ) n (tärkkelys) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (dekstriinit (m< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)
Laadullinen reaktio tärkkelyksestä on sen vuorovaikutus jodin kanssa - havaitaan voimakkaan sininen väri. Tällaista tahraa ilmenee, jos pisara jodiliuosta laitetaan perunaviipaleelle tai valkoleipäviipaleelle.
Tärkkelys ei pääse "hopeapeili"-reaktioon.
Tärkkelys on arvokas elintarviketuote. Sen imeytymisen helpottamiseksi tärkkelystä sisältävät tuotteet lämpökäsitellään, ts. perunat ja viljat keitetään, leipää leivotaan. Tässä tapauksessa suoritetut dekstrinisaatioprosessit (dekstriinien muodostuminen) edistävät tärkkelyksen parempaa imeytymistä kehossa ja myöhempää hydrolyysiä glukoosiksi.
Elintarviketeollisuudessa tärkkelystä käytetään makkaroiden, makeisten ja kulinaaristen tuotteiden valmistuksessa. Sitä käytetään myös glukoosin valmistukseen paperin, tekstiilien, liimojen, lääkkeiden jne. valmistuksessa.
Selluloosa (kuitu)
Selluloosa on yleisin kasvipolysakkaridi. Sillä on suuri mekaaninen lujuus ja se toimii tukimateriaalina kasveille. Puu sisältää 50-70 % selluloosaa, puuvilla on lähes puhdasta selluloosaa.
Kuten tärkkelys, selluloosan rakenneyksikkö on D - glukopyranoosi, jonka linkit on yhdistetty (1-4) -glykosidisilla sidoksilla. Selluloosa eroaa kuitenkin tärkkelyksestä. b - syklien välisten glykosidisidosten konfiguraatio ja tiukasti lineaarinen rakenne.
Selluloosa koostuu rihmamaisista molekyyleistä, jotka on koottu nipuiksi hydroksyyliryhmien vetysidoksilla ketjun sisällä sekä vierekkäisten ketjujen välillä. Juuri tämä ketjupakkaus tarjoaa korkean mekaanisen lujuuden, kuitupitoisuuden, veteen liukenemattomuuden ja kemiallisen inerttiyden, mikä tekee selluloosasta ihanteellisen materiaalin soluseinien rakentamiseen.
b - Ihmisen ruoansulatusentsyymit eivät tuhoa glykosidisidosta, joten selluloosa ei voi toimia hänelle ravintona, vaikka se on tietyssä määrin normaalin ravinnon kannalta välttämätön painolastiaine. Märehtijöiden mahassa on selluloosaa sulattavia entsyymejä, joten märehtijäeläimet käyttävät kuituja ravinnon komponenttina.
Huolimatta selluloosan liukenemattomuudesta veteen ja yleisiin orgaanisiin liuottimiin, se liukenee Schweitzerin reagenssiin (kuparihydroksidiliuos ammoniakissa) sekä väkevöity liuos sinkkikloridi ja väkevä rikkihappo.
Kuten tärkkelys, selluloosa happohydrolyysi antaa glukoosia.
Selluloosa on moniarvoinen alkoholi; polymeerin yksikkökennoa kohden on kolme alkuainetta. hydroksyyliryhmät. Tässä suhteessa selluloosalle on tunnusomaista esteröintireaktiot (estereiden muodostuminen). Reaktiot kanssa typpihappo ja etikkahappoanhydridi.
Täysin esteröity kuitu tunnetaan nimellä pyroksiliini, joka asianmukaisen käsittelyn jälkeen muuttuu savuttomaksi jauheeksi. Nitrausolosuhteista riippuen voidaan saada selluloosadinitraattia, jota kutsutaan tekniikassa koloksiliiniksi. Sitä käytetään myös ruudin ja kiinteiden ponneaineiden valmistuksessa. Lisäksi selluloidia valmistetaan koloksiliinin pohjalta.
Triasetyyliselluloosa (tai selluloosa-asetaatti) on arvokas tuote palamattoman kalvon ja asetaattisilkin valmistukseen. Tätä varten selluloosa-asetaatti liuotetaan dikloorimetaanin ja etanolin seokseen, ja tämä liuos pakotetaan kehruuputkien läpi lämpimään ilmavirtaan. Liuotin haihtuu ja liuoksen virrat muuttuvat ohuimmiksi asetaattisilkkilangoiksi.
Selluloosa ei anna "hopeapeilireaktiota".
Selluloosan käytöstä puhuttaessa ei voi muuta kuin sanoa, että erilaisten papereiden valmistukseen kuluu suuri määrä selluloosaa. Paperi on ohut kerros kuitukuitua, joka on liimattu ja puristettu erityisellä paperikoneella.
Edellä olevan perusteella on jo selvää, että ihmisten selluloosan käyttö on niin laajaa ja monipuolista, että selluloosan kemiallisen käsittelyn tuotteiden käytölle voidaan omistaa oma jakso.
OSAN LOPUS
Eläviä organismeja muodostavien solujen kemialliset ominaisuudet riippuvat ensisijaisesti hiiliatomien lukumäärästä, jotka muodostavat jopa 50 % kuivamassasta. Hiiliatomit ovat pääosissa eloperäinen aine: proteiinit, nukleiinihapot, lipidit ja hiilihydraatit. Jälkimmäiseen ryhmään kuuluvat hiili- ja vesiyhdisteet, jotka vastaavat kaavaa (CH2O)n, jossa n on yhtä suuri tai suurempi kuin kolme. Hiilen, vedyn ja hapen lisäksi molekyylit voivat sisältää fosfori-, typpi- ja rikkiatomeja. Tässä artikkelissa tutkimme hiilihydraattien roolia ihmiskehossa sekä niiden rakenteen, ominaisuuksien ja toimintojen ominaisuuksia.
Luokitus
Tämä biokemian yhdisteiden ryhmä on jaettu kolmeen luokkaan: yksinkertaiset sokerit (monosakkaridit), polymeeriset yhdisteet, joissa on glykosidinen sidos - oligosakkaridit ja biopolymeerit, joilla on suuri molekyylipaino - polysakkaridit. Yllä olevien luokkien aineita löytyy erityyppisistä soluista. Esimerkiksi tärkkelystä ja glukoosia löytyy kasvien rakenteista, glykogeenia ihmisen hepatosyyteistä ja sienisolujen seinämistä ja kitiiniä niveljalkaisten ulkoisesta luurangosta. Kaikki edellä mainitut ovat hiilihydraatteja. Hiilihydraattien rooli kehossa on universaali. Ne ovat tärkein energian toimittaja bakteerien, eläinten ja ihmisten elintärkeille ilmenemismuodoille.
Monosakkaridit
Niillä on yleinen kaava C n H 2 n O n ja ne on jaettu ryhmiin riippuen hiiliatomien lukumäärästä molekyylissä: trioosit, tetroosit, pentoosit ja niin edelleen. Soluorganellien ja sytoplasman koostumuksessa yksinkertaisilla sokereilla on kaksi avaruudellista konfiguraatiota: syklinen ja lineaarinen. Ensimmäisessä tapauksessa hiiliatomit liittyvät toisiinsa kovalenttisilla sigmasidoksilla ja muodostavat suljettuja syklejä; toisessa tapauksessa hiilirunko ei ole suljettu ja siinä voi olla haaroja. Hiilihydraattien roolin määrittämiseksi kehossa harkitse yleisimpiä niistä - pentooseja ja heksoosia.
Isomeerit: glukoosi ja fruktoosi
Heillä on sama molekyylikaava C 6 H 12 O 6, mutta erilainen rakenteellisia näkemyksiä molekyylejä. Olemme soittaneet aiemmin johtavassa asemassa hiilihydraatit elävässä organismissa - energia. Solut hajottavat edellä mainitut aineet. Tämän seurauksena vapautuu energiaa (17,6 kJ yhdestä grammasta glukoosia). Lisäksi 36 ATP-molekyylejä. Glukoosin hajoaminen tapahtuu mitokondrioiden kalvoilla (cristae) ja se on entsymaattisten reaktioiden ketju - Krebsin sykli. Se on tärkein linkki dissimilaatiossa, joka tapahtuu poikkeuksetta kaikissa heterotrofisten eukaryoottisten organismien soluissa.
Glukoosia muodostuu myös nisäkkäiden myosyyteissä lihaskudoksen glykogeenivarastojen hajoamisen vuoksi. Tulevaisuudessa sitä käytetään helposti hajoavana aineena, koska solujen energian antaminen on hiilihydraattien päärooli kehossa. Kasvit ovat fototrofeja ja tuottavat itse glukoosinsa fotosynteesin aikana. Näitä reaktioita kutsutaan Calvinin sykliksi. lähtöaine on hiilidioksidi ja akseptori on ribolesodifosfaatti. Glukoosisynteesi tapahtuu kloroplastimatriisissa. Fruktoosia, jolla on sama molekyylikaava kuin glukoosilla, on molekyylissä toiminnallinen ryhmä ketonit. Se on makeampaa kuin glukoosi ja sitä löytyy hunajasta sekä marjojen ja hedelmien mehusta. Täten, biologinen rooli hiilihydraatteja kehossa on ensisijaisesti käyttää niitä nopeana energianlähteenä.
Pentoosien rooli perinnöllisyydessä
Pysähdytään vielä yhdelle monosakkaridiryhmälle - riboosille ja deoksiriboosille. Niiden ainutlaatuisuus piilee siinä, että ne ovat osa polymeerejä - nukleiinihappoja. Kaikille organismeille, mukaan lukien ei-soluiset elämänmuodot, DNA ja RNA ovat tärkeimmät kantajat perinnöllistä tietoa. Riboosia löytyy RNA-molekyyleistä, kun taas deoksiriboosia löytyy DNA-nukleotideista. Näin ollen hiilihydraattien biologinen rooli ihmiskehossa on, että ne osallistuvat perinnöllisyysyksiköiden - geenien ja kromosomien - muodostumiseen.
Esimerkkejä pentooseista, jotka sisältävät aldehydiryhmän ja ovat yleisiä kasvisto, ovat ksyloosi (löytyy varresta ja siemenistä), alfa-arabinoosi (löytyy kivihedelmäpuiden kumista). Näin ollen hiilihydraattien jakautuminen ja biologinen rooli kehossa korkeammat kasvit ovat riittävän suuria.
Mitä ovat oligosakkaridit
Jos monosakkaridimolekyylien jäännökset, kuten glukoosi tai fruktoosi, ovat sidoksissa kovalenttiset sidokset, sitten muodostuu oligosakkarideja - polymeerisiä hiilihydraatteja. Hiilihydraattien rooli sekä kasvien että eläinten kehossa on monipuolinen. Tämä pätee erityisesti disakkarideihin. Yleisimmät niistä ovat sakkaroosi, laktoosi, maltoosi ja trehaloosi. Joten, sakkaroosi, jota kutsutaan muuten ruoko, tai löytyy kasveista liuoksen muodossa ja varastoidaan niiden juuriin tai varsiin. Hydrolyysin seurauksena muodostuu glukoosi- ja fruktoosimolekyylejä. on eläinperäistä. Jotkut ihmiset eivät siedä tätä ainetta, mikä liittyy laktaasientsyymin vähäiseen erittymiseen, mikä hajottaa maitosokerin galaktoosiksi ja glukoosiksi. Hiilihydraattien rooli kehon elämässä on monipuolinen. Esimerkiksi disakkaridi trehaloosi, joka koostuu kahdesta glukoosijäännöksestä, on osa äyriäisten, hämähäkkien ja hyönteisten hemolymfiä. Sitä löytyy myös sienten ja joidenkin levien soluista.
Toinen disakkaridi - maltoosi tai mallassokeri, joka löytyy rukiin tai ohran jyvistä niiden itämisen aikana, on molekyyli, joka koostuu kahdesta glukoosijäännöksestä. Se muodostuu kasvi- tai eläintärkkelyksen hajoamisen seurauksena. Ihmisten ja nisäkkäiden ohutsuolessa maltoosi hajoaa maltaasientsyymin vaikutuksesta. Jos sitä ei ole haimamehussa, patologia johtuu elintarvikkeiden glykogeeni- tai kasvitärkkelys-intoleranssista. Tässä tapauksessa käytetään erityisruokavaliota ja itse entsyymi lisätään ruokavalioon.
Monimutkaiset hiilihydraatit luonnossa
Ne ovat hyvin yleisiä, erityisesti kasvikunnassa, ne ovat biopolymeerejä ja niillä on suuri molekyylipaino. Esimerkiksi tärkkelyksessä se on 800 000 ja selluloosassa 1 600 000. Polysakkaridit eroavat toisistaan monomeerikoostumuksensa, polymeroitumisasteensa ja ketjun pituuden suhteen. Toisin kuin yksinkertaiset sokerit ja oligosakkaridit, jotka liukenevat hyvin veteen ja joilla on makeahko maku, polysakkaridit ovat hydrofobisia ja mauttomia. Harkitse hiilihydraattien roolia ihmiskehossa glykogeenin - eläintärkkelyksen esimerkin avulla. Se syntetisoituu glukoosista ja varastoituu hepatosyytteihin ja luustolihassoluihin, joissa sen pitoisuus on kaksi kertaa niin korkea kuin maksassa. Myös ihonalainen rasvakudos, neurosyytit ja makrofagit kykenevät muodostamaan glykogeenia. Toinen polysakkaridi, kasvitärkkelys, on fotosynteesin tuote ja muodostuu vihreissä plastideissa.
Ihmisen sivilisaation alusta lähtien tärkeimmät tärkkelyksen toimittajat olivat arvokkaita maatalouskasveja: riisi, perunat, maissi. Ne ovat edelleen maan asukkaiden suurimman osan ruokavalion perusta. Siksi hiilihydraatit ovat niin arvokkaita. Hiilihydraattien rooli elimistössä on, kuten näemme, niiden käyttö energiaintensiivisinä ja nopeasti sulavina orgaanisina aineina.
On olemassa ryhmä polysakkarideja, joiden monomeerit ovat hyaluronihappojäämiä. Niitä kutsutaan pektiineiksi ja ne ovat kasvisolujen rakenneaineita. Erityisesti omenoiden kuori ja juurikasmassa ovat niitä runsaasti. Soluaineet pektiinit säätelevät solunsisäistä painetta - turgoria. Makeisteollisuudessa niitä käytetään hyytelöimisaineina ja sakeuttamisaineina korkealaatuisten vaahtokarkkeja ja marmeladia valmistettaessa. AT dieettiruokaa käytetään biologisena vaikuttavat aineet poistaa hyvin myrkkyjä paksusuolesta.
Mitä ovat glykolipidit
Tämä on mielenkiintoinen ryhmä monimutkaiset yhdisteet hermokudoksesta löytyvät hiilihydraatit ja rasvat. Se koostuu nisäkkäiden aivoista ja selkäytimestä. Glykolipidejä löytyy myös solukalvot. Esimerkiksi bakteereissa ne osallistuvat joihinkin näistä yhdisteistä ovat antigeenejä (aineita, jotka paljastavat Landsteiner AB0 -järjestelmän veriryhmät). Eläinten, kasvien ja ihmisten soluissa on glykolipidien lisäksi myös itsenäisiä rasvamolekyylejä. He esiintyvät ensisijaisesti energiatoiminto. Yhden rasvagramman halkaisussa vapautuu 38,9 kJ energiaa. Lipideille on ominaista myös rakenteellinen toiminta (ne ovat osa solukalvoja). Siten nämä toiminnot suorittavat hiilihydraatit ja rasvat. Niiden rooli kehossa on poikkeuksellisen suuri.
Hiilihydraattien ja lipidien rooli kehossa
Ihmisen ja eläimen soluissa voidaan havaita aineenvaihdunnan seurauksena tapahtuvia polysakkaridien ja rasvojen keskinäisiä transformaatioita. Ruokavaliotutkijat ovat havainneet, että tärkkelyspitoisten ruokien liiallinen kulutus johtaa rasvan kertymiseen. Jos henkilöllä on haiman toimintahäiriö amylaasin vapautumisen suhteen tai hän viettää istuvaa elämäntapaa, hänen painonsa voi nousta huomattavasti. On syytä muistaa, että hiilihydraattipitoiset ruoat hajoavat pääasiassa pohjukaissuolessa glukoosiksi. Se imeytyy ohutsuolen villien kapillaareihin ja laskeutuu maksaan ja lihaksiin glykogeenin muodossa. Mitä intensiivisempi aineenvaihdunta kehossa on, sitä aktiivisemmin se hajoaa glukoosiksi. Sitten solut käyttävät sitä pääenergiamateriaalina. Tämä tieto toimii vastauksena kysymykseen siitä, mikä rooli hiilihydraatilla on ihmiskehossa.
Glykoproteiinien arvo
Tämän aineryhmän yhdisteitä edustaa hiilihydraatti + proteiinikompleksi. Niitä kutsutaan myös glykokonjugaateiksi. Nämä ovat vasta-aineita, hormoneja, kalvorakenteita. Uusimmat biokemialliset tutkimukset ovat osoittaneet, että jos glykoproteiinit alkavat muuttaa natiivia (luonnollista) rakennettaan, tämä johtaa sellaisten monimutkaisten sairauksien, kuten astman, nivelreuman ja syövän, kehittymiseen. Glykokonjugaattien rooli solujen aineenvaihdunnassa on suuri. Joten interferonit estävät virusten lisääntymisen, immunoglobuliinit suojaavat kehoa patogeenisiltä aineilta. Myös veren proteiinit kuuluvat tähän aineryhmään. Ne tarjoavat suojaavia ja puskuriominaisuuksia. Kaikki edellä mainitut toiminnot vahvistetaan sillä, että hiilihydraattien fysiologinen rooli kehossa on monipuolinen ja erittäin tärkeä.
Missä ja miten hiilihydraatteja muodostuu?
Yksinkertaisten ja monimutkaisten sokereiden tärkeimmät toimittajat ovat viherkasvit: levät, korkeammat itiöt, siemenkasvit ja kukkivat kasvit. Kaikki ne sisältävät soluissaan pigmenttiklorofylliä. Se on osa tylakoideja - kloroplastien rakenteita. Venäläinen tiedemies K. A. Timiryazev tutki fotosynteesiprosessia, joka johtaa hiilihydraattien muodostumiseen. Hiilihydraattien rooli kasvin kehossa on tärkkelyksen kerääntyminen hedelmiin, siemeniin ja sipuleihin, eli vegetatiiviset elimet. Fotosynteesin mekanismi on melko monimutkainen ja koostuu sarjasta entsymaattisia reaktioita, jotka tapahtuvat sekä valossa että pimeässä. Glukoosi syntetisoidaan hiilidioksidista entsyymien vaikutuksesta. Heterotrofiset organismit käyttävät vihreitä kasveja ravinnon ja energian lähteenä. Siten kasvit ovat ensimmäinen linkki, ja niitä kutsutaan tuottajiksi.
Heterotrofisten organismien soluissa hiilihydraatteja syntetisoidaan sileän (agranulaarisen) kanavissa. endoplasminen verkkokalvo. Sitten niitä käytetään energiana ja rakennusmateriaalina. Kasvisoluissa hiilihydraatteja muodostuu lisäksi Golgi-kompleksissa, ja ne menevät sitten selluloosasolun seinämän muodostukseen. Selkärankaisten ruoansulatusprosessissa hiilihydraattipitoiset yhdisteet hajoavat osittain suuontelon ja vatsa. Tärkeimmät dissimilaatioreaktiot tapahtuvat pohjukaissuolessa. Se erittää haimamehua, joka sisältää amylaasientsyymiä, joka hajottaa tärkkelyksen glukoosiksi. Kuten aiemmin mainittiin, glukoosi imeytyy vereen ohutsuolessa ja kulkeutuu kaikkiin soluihin. Täällä sitä käytetään energian lähteenä ja rakenneaineena. Tämä selittää hiilihydraattien roolin kehossa.
Heterotrofisten solujen supramembraanikompleksit
Ne ovat ominaisia eläimille ja sienille. Kemiallinen koostumus ja molekyyliorganisaatio Näitä rakenteita edustavat yhdisteet, kuten lipidit, proteiinit ja hiilihydraatit. Hiilihydraattien rooli elimistössä on osallistuminen ja kalvojen rakentaminen. Ihmisen ja eläimen soluissa on erityinen rakennekomponentti, nimeltään glykokalyks. Tämä ohut pintakerros koostuu glykolipideistä ja glykoproteiineista, jotka liittyvät sytoplasminen kalvo. Se tarjoaa soluille suoran yhteyden ulkoiseen ympäristöön. Täällä tapahtuu myös ärsykkeiden havaitseminen ja solunulkoinen ruoansulatus. Hiilihydraattikuorensa ansiosta solut tarttuvat yhteen muodostaen kudoksia. Tätä ilmiötä kutsutaan adheesioksi. Lisäämme myös, että hiilihydraattimolekyylien "hännät" sijaitsevat solun pinnan yläpuolella ja ohjataan interstitiaaliseen nesteeseen.
Toisella heterotrofisten organismien ryhmällä, sienillä, on myös pintalaitteisto, jota kutsutaan soluseinämäksi. Se sisältää monimutkaisia sokereita - kitiiniä, glykogeenia. Jotkut sienet sisältävät myös liukoisia hiilihydraatteja, kuten trehaloosi, jota kutsutaan sienisokeriksi.
Yksisoluisilla eläimillä, kuten väreillä, pintakerros, pellikeli, sisältää myös oligosakkaridien komplekseja proteiinien ja lipidien kanssa. Joissakin alkueläimissä kalvo on melko ohut eikä häiritse kehon muodon muutosta. Ja toisissa se paksuuntuu ja tulee vahvaksi, kuten kuori, joka suorittaa suojaavan toiminnon.
kasvin soluseinä
Se sisältää myös suuren määrän hiilihydraatteja, erityisesti selluloosaa, kerättynä kuitukimppujen muodossa. Nämä rakenteet muodostavat kolloidiseen matriisiin upotetun rungon. Se koostuu pääasiassa oligo- ja polysakkarideista. Kasvisolujen soluseinät voivat lignifioitua. Tässä tapauksessa selluloosakimppujen väliset raot täytetään toisella hiilihydraatilla - ligniinillä. Se tehostaa solukalvon tukitoimintoja. Usein, erityisesti monivuotisissa puumaisissa kasveissa, uloin kerros, joka koostuu selluloosasta, on peitetty rasvamaisella aineella - suberiinilla. Se estää veden pääsyn kasvien kudoksiin, jolloin alla olevat solut kuolevat nopeasti ja peittyvät korkkikerroksella.
Yhteenvetona yllä olevasta näemme, että hiilihydraatit ja rasvat ovat tiiviisti yhteydessä kasvien soluseinässä. Niiden roolia fototrofien kehossa on vaikea aliarvioida, koska glykolipidikompleksit tarjoavat tuki- ja suojaavia toimintoja. Tutkikaamme Drobyankan valtakunnan organismeille ominaisia hiilihydraatteja. Se sisältää prokaryootteja, erityisesti bakteereja. Niiden soluseinä sisältää mureiiniksi kutsuttua hiilihydraattia. Pintalaitteiston rakenteesta riippuen bakteerit jaetaan grampositiivisiin ja gramnegatiivisiin.
Toisen ryhmän rakenne on monimutkaisempi. Näillä bakteereilla on kaksi kerrosta: muovi ja jäykkä. Edellinen sisältää mukopolysakkarideja, kuten mureiinia. Sen molekyylit näyttävät suurilta verkkorakenteilta, jotka muodostavat kapselin bakteerisolun ympärille. Toinen kerros koostuu peptidoglykaanista - polysakkaridien ja proteiinien yhdistelmästä.
Soluseinän lipopolysakkaridit antavat bakteerien kiinnittyä voimakkaasti erilaisiin substraatteihin, kuten hammaskiilleen tai eukaryoottisolujen kalvoon. Lisäksi glykolipidit edistävät bakteerisolujen kiinnittymistä toisiinsa. Tällä tavalla muodostuu esimerkiksi streptokokkien ketjuja, stafylokokkirypäitä, ja lisäksi tietyillä prokaryootilla on ylimääräinen limakalvo - peplos. Se sisältää koostumuksessaan polysakkarideja ja tuhoutuu helposti kovan vaikutuksen alaisena säteilyä tai joutuessaan kosketuksiin tiettyjen kemikaalien, kuten antibioottien, kanssa.
§ 1. HIILIHYDRaattien LUOKITUS JA TOIMINNOT
Jo muinaisina aikoina ihmiskunta tutustui hiilihydraatteihin ja oppi käyttämään niitä siinä Jokapäiväinen elämä. Puuvilla, pellava, puu, tärkkelys, hunaja, ruokosokeri ovat vain osa hiilihydraateista, joilla oli tärkeä rooli sivilisaation kehityksessä. Hiilihydraatit ovat luonnossa yleisimpiä orgaanisia yhdisteitä. Ne ovat olennaisia komponentteja minkä tahansa organismin soluissa, mukaan lukien bakteerit, kasvit ja eläimet. Kasveissa hiilihydraatit muodostavat 80-90% kuivapainosta, eläimillä - noin 2% ruumiinpainosta. Vihreät kasvit suorittavat niiden synteesin hiilidioksidista ja vedestä energialla. auringonvalo (fotosynteesi ). Tämän prosessin kokonaisstoikiometrinen yhtälö on:
Glukoosi ja muut yksinkertaiset hiilihydraatit muunnetaan sitten monimutkaisemmiksi hiilihydraateiksi, kuten tärkkelykseksi ja selluloosaksi. Kasvit käyttävät näitä hiilihydraatteja vapauttamaan energiaa hengitysprosessin kautta. Tämä prosessi on pohjimmiltaan käänteinen fotosynteesiprosessille:
Mielenkiintoista tietää! Vihreät kasvit ja fotosynteesiprosessissa olevat bakteerit imevät vuosittain noin 200 miljardia tonnia hiilidioksidia ilmakehästä. Tällöin ilmakehään vapautuu noin 130 miljardia tonnia happea ja syntetisoituu 50 miljardia tonnia orgaanisia hiiliyhdisteitä, pääasiassa hiilihydraatteja.
Eläimet eivät pysty syntetisoimaan hiilihydraatteja hiilidioksidista ja vedestä. Kuluttamalla hiilihydraatteja ruoan kanssa eläimet kuluttavat niihin kertyneen energian elintärkeiden prosessien ylläpitämiseen. korkea sisältö hiilihydraateille on ominaista sellaiset elintarvikkeet kuten leipomotuotteet, perunat, viljat jne.
Nimi "hiilihydraatit" on historiallinen. Näiden aineiden ensimmäiset edustajat kuvattiin yhteenvetokaavalla C m H 2 n O n tai C m (H 2 O) n . Toinen nimi hiilihydraateille on Sahara - yksinkertaisimpien hiilihydraattien makean maun vuoksi. Omalla tavallaan kemiallinen rakenne Hiilihydraatit ovat monimutkainen ja monipuolinen yhdisteryhmä. Niiden joukossa on sekä melko yksinkertaisia yhdisteitä, joiden molekyylipaino on noin 200, että jättimäisiä polymeerejä, molekyylimassa joka saavuttaa useita miljoonia. Hiili-, vety- ja happiatomien ohella hiilihydraatit voivat sisältää fosfori-, typpi-, rikkiatomeja ja harvoin muita alkuaineita.
Hiilihydraattien luokitus
Kaikki tunnetut hiilihydraatit voidaan jakaa kahteen osaan suuria ryhmiä – yksinkertaisia hiilihydraatteja ja monimutkaiset hiilihydraatit. erillinen ryhmä valmistaa hiilihydraatteja sisältäviä sekapolymeerejä, esim. glykoproteiinit- kompleksi proteiinimolekyylin kanssa, glykolipidit - kompleksi lipidien kanssa jne.
Yksinkertaiset hiilihydraatit (monosakkaridit tai monoosit) ovat polyhydroksikarbonyyliyhdisteitä, jotka eivät pysty muodostamaan yksinkertaisempia hiilihydraattimolekyylejä hydrolyysin aikana. Jos monosakkaridit sisältävät aldehydiryhmän, ne kuuluvat aldoosien luokkaan (aldehydialkoholit), jos ketoni - ketoosien luokkaan (ketoalkoholit). Monosakkaridimolekyylin hiiliatomien lukumäärästä riippuen erotetaan trioosit (C3), tetroosit (C4), pentoosit (C5), heksoosit (C6) jne.:
Yleisimmät luonnossa ovat pentoosit ja heksoosit.
Monimutkainen hiilihydraatit ( polysakkarideja, tai polioosit) ovat monosakkaridijäännöksistä valmistettuja polymeerejä. Ne hydrolysoituvat muodostaen yksinkertaisia hiilihydraatteja. Polymeroitumisasteesta riippuen ne jaetaan alhaisen molekyylipainon ( oligosakkarideja, jonka polymeroitumisaste on yleensä alle 10) ja makromolekyyliset. Oligosakkaridit ovat sokerin kaltaisia hiilihydraatteja, jotka liukenevat veteen ja joilla on makea maku. Niiden kyvyn mukaan pelkistää metalli-ioneja (Cu 2+, Ag +) ne jaetaan uudistuva ja ei-vähentävä. Polysakkaridit voidaan myös jakaa koostumuksesta riippuen kahteen ryhmään: homopolysakkaridit ja heteropolysakkaridit. Homopolysakkaridit rakennetaan samantyyppisistä monosakkariditähteistä ja heteropolysakkaridit eri monosakkaridien tähteistä.
Se, mitä on sanottu esimerkeillä kunkin hiilihydraattiryhmän yleisimmistä edustajista, voidaan esittää seuraavana kaaviona:
Hiilihydraattien toiminnot
Polysakkaridien biologiset toiminnot ovat hyvin erilaisia.
Energia- ja varastointitoiminto
Hiilihydraatit sisältävät suurimman määrän kaloreita, jotka ihminen kuluttaa ruoan kanssa. Tärkkelys on elintarvikkeiden tärkein hiilihydraatti. Sitä löytyy leipomotuotteista, perunoista, osana viljaa. Ihmisen ruokavalio sisältää myös glykogeenia (maksassa ja lihassa), sakkaroosia (erilaisten ruokien lisäaineena), fruktoosia (hedelmissä ja hunajassa), laktoosia (maidossa). Polysakkaridit on hydrolysoitava, ennen kuin ne imeytyvät elimistöön ruoansulatusentsyymit monosakkarideille. Vain tässä muodossa ne imeytyvät vereen. Verenvirtauksen mukana monosakkaridit pääsevät elimiin ja kudoksiin, joissa niitä käytetään omien hiilihydraattiensa tai muiden aineiden syntetisoimiseen tai halkeilevat energian poistamiseksi niistä.
Glukoosin hajoamisesta vapautuva energia varastoituu ATP:n muodossa. Glukoosin hajoamisessa on kaksi prosessia: anaerobinen (hapen puuttuessa) ja aerobinen (hapen läsnä ollessa). Maitohappoa muodostuu anaerobisen prosessin seurauksena
joka, vakavalla liikunta kerääntyy lihaksiin ja aiheuttaa kipua.
Aerobisen prosessin seurauksena glukoosi hapettuu hiilimonoksidiksi (IV) ja vedeksi:
Glukoosin aerobisen hajoamisen seurauksena vapautuu paljon enemmän energiaa kuin anaerobisen hajoamisen seurauksena. Yleensä 1 gramman hiilihydraattien hapettuminen vapauttaa 16,9 kJ energiaa.
Glukoosi voi käydä alkoholikäymisessä. Hiiva suorittaa tämän prosessin anaerobisissa olosuhteissa:
Alkoholikäymistä käytetään laajasti teollisuudessa viinien ja etyylialkoholin valmistuksessa.
Ihminen oppi käyttämään alkoholikäymisen lisäksi myös maitohappokäymisen käyttöä esimerkiksi maitohappotuotteiden ja vihannesten suolakurkkujen saamiseksi.
Ihmisissä ja eläimissä ei ole selluloosaa hydrolysoivia entsyymejä, mutta selluloosa on kuitenkin monien eläinten, erityisesti märehtijöiden, pääravintoaine. Näiden eläinten mahassa on suuria määriä bakteereja ja alkueläimiä, jotka tuottavat entsyymiä sellulaasi katalysoi selluloosan hydrolyysiä glukoosiksi. Jälkimmäiset voivat muuttua edelleen, minkä seurauksena muodostuu voi-, etikka-, propionihappoja, jotka voivat imeytyä märehtijöiden vereen.
Hiilihydraatit suorittavat myös varatoimintoa. Joten, tärkkelys, sakkaroosi, glukoosi kasveissa ja glykogeeni eläimissä ne ovat solujensa energiavarasto.
Rakenteelliset, tuki- ja suojatoiminnot
Selluloosa kasveissa ja kitiini selkärangattomissa ja sienissä ne suorittavat tuki- ja suojatoimintoja. Polysakkaridit muodostavat kapselin mikro-organismeissa ja vahvistavat siten kalvoa. Bakteerien lipopolysakkaridit ja eläinsolujen pinnan glykoproteiinit tarjoavat selektiivisyyttä solujen väliseen vuorovaikutukseen ja organismin immunologisiin reaktioihin. Ribose palvelee rakennusmateriaali RNA:lle ja deoksiriboosille DNA:lle.
Suorittaa suojatoiminnon hepariini. Tämä hiilihydraatti, joka estää veren hyytymistä, estää verihyytymien muodostumista. Sitä löytyy verestä ja sidekudos nisäkkäät. Polysakkaridien muodostamien bakteerien soluseinämiä pitävät yhdessä lyhyet aminohappoketjut, suojaavat bakteerisolut haitallisilta vaikutuksilta. Hiilihydraatit ovat mukana äyriäisissä ja hyönteisissä ulkoisen luuston rakentamisessa, joka suorittaa suojaavan toiminnon.
Sääntelytoiminto
Kuitu tehostaa suolen motiliteettia, mikä parantaa ruoansulatusta.
Mielenkiintoinen mahdollisuus on hiilihydraattien käyttö nestemäisen polttoaineen - etanolin - lähteenä. Muinaisista ajoista lähtien puuta on käytetty kodin lämmittämiseen ja ruoanlaittoon. AT moderni yhteiskunta tämäntyyppinen polttoaine korvataan muilla tyypeillä - öljyllä ja hiilellä, jotka ovat halvempia ja helpompia käyttää. Kasviraaka-aineet ovat kuitenkin, toisin kuin öljy ja hiili, käyttövaikeuksista huolimatta uusiutuva energianlähde. Mutta sen käyttö moottoreissa sisäinen palaminen vaikea. Näihin tarkoituksiin on suositeltavaa käyttää nestemäistä polttoainetta tai kaasua. Heikkolaatuisesta puusta, oljesta tai muista selluloosaa tai tärkkelystä sisältävistä kasvimateriaaleista voidaan saada nestemäistä polttoainetta - etanoli. Tätä varten sinun on ensin hydrolysoitava selluloosa tai tärkkelys ja hankittava glukoosia:
ja sitten saatava glukoosi altistaa alkoholikäymiselle ja saada etyylialkoholia. Jalostettuaan sitä voidaan käyttää polttoaineena polttomoottoreissa. On huomattava, että Brasiliassa tätä tarkoitusta varten saadaan miljardeja litroja alkoholia vuosittain sokeriruo'osta, durrasta ja maniokista, jota käytetään polttomoottoreissa.
