Ingat!

Zat apa yang disebut polimer biologis?

Ini adalah polimer - senyawa molekul tinggi yang merupakan bagian dari organisme hidup. Protein, beberapa karbohidrat, asam nukleat.

Apa pentingnya karbohidrat di alam?

Fruktosa tersebar luas di alam - gula buah, yang jauh lebih manis daripada gula lainnya. Monosakarida ini memberikan rasa manis untuk menanam buah-buahan dan madu. Disakarida yang paling umum di alam - sukrosa, atau gula tebu - terdiri dari glukosa dan fruktosa. Itu diperoleh dari tebu atau bit gula. Pati untuk tanaman dan glikogen untuk hewan dan jamur merupakan cadangan nutrisi dan energi. Selulosa dan kitin melakukan fungsi struktural dan protektif pada organisme. Selulosa, atau serat, membentuk dinding sel tumbuhan. Dalam hal massa total, ia menempati urutan pertama di Bumi di antara semua senyawa organik. Dalam strukturnya, kitin sangat dekat dengan selulosa, yang membentuk dasar kerangka luar arthropoda dan merupakan bagian dari dinding sel jamur.

Sebutkan protein yang kamu ketahui. Fungsi apa yang mereka lakukan?

Hemoglobin adalah protein darah yang mengangkut gas dalam darah

Myosin - protein otot, kontraksi otot

Kolagen - protein tendon, kulit, elastisitas, ekstensibilitas

Kasein adalah protein susu

Tinjau pertanyaan dan tugas

1. Senyawa kimia apa yang disebut karbohidrat?

Ini adalah kelompok luas senyawa organik alami. Dalam sel hewan, karbohidrat membentuk tidak lebih dari 5% dari massa kering, dan di beberapa sel tumbuhan (misalnya, umbi atau kentang), kandungannya mencapai 90% dari residu kering. Karbohidrat dibagi menjadi tiga kelas utama: monosakarida, disakarida dan polisakarida.

2. Apa yang dimaksud dengan mono dan disakarida? Berikan contoh.

Monosakarida terdiri dari monomer, zat organik dengan berat molekul rendah. Monosakarida ribosa dan deoksiribosa adalah penyusun asam nukleat. Monosakarida yang paling umum adalah glukosa. Glukosa hadir dalam sel semua organisme dan merupakan salah satu sumber energi utama bagi hewan. Jika dua monosakarida bergabung dalam satu molekul, senyawa seperti itu disebut disakarida. Disakarida yang paling umum di alam adalah sukrosa, atau gula tebu.

3. Karbohidrat sederhana apa yang berfungsi sebagai monomer pati, glikogen, selulosa?

4. Terdiri dari senyawa organik apa protein?

Rantai protein panjang dibangun dari hanya 20 jenis asam amino yang berbeda yang memiliki rencana struktural yang sama, tetapi berbeda satu sama lain dalam struktur radikal. Menghubungkan, molekul asam amino membentuk apa yang disebut ikatan peptida. Dua rantai polipeptida yang membentuk hormon insulin pankreas mengandung 21 dan 30 residu asam amino. Ini adalah beberapa "kata" terpendek dalam "bahasa" protein. Mioglobin adalah protein yang mengikat oksigen dalam jaringan otot dan terdiri dari 153 asam amino. Protein kolagen, yang membentuk dasar serat kolagen jaringan ikat dan memastikan kekuatannya, terdiri dari tiga rantai polipeptida, yang masing-masing mengandung sekitar 1000 residu asam amino.

5. Bagaimana struktur protein sekunder dan tersier terbentuk?

Memutar dalam bentuk spiral, benang protein memperoleh tingkat organisasi yang lebih tinggi - struktur sekunder. Akhirnya, polipeptida menggulung membentuk gulungan (globul). Struktur tersier protein inilah yang merupakan bentuk aktif biologisnya, yang memiliki kekhususan individu. Namun, untuk sejumlah protein, struktur tersier tidak final. Struktur sekunder adalah rantai polipeptida yang dipilin menjadi heliks. Untuk interaksi yang lebih kuat dalam struktur sekunder, interaksi intramolekul terjadi dengan bantuan jembatan –S–S– sulfida antara belokan heliks. Ini memastikan kekuatan struktur ini. Struktur tersier adalah struktur spiral sekunder yang dipelintir menjadi butiran - gumpalan kompak. Struktur ini memberikan kekuatan maksimum dan kelimpahan yang lebih besar dalam sel dibandingkan dengan molekul organik lainnya.

6. Sebutkan fungsi protein yang Anda ketahui. Bagaimana Anda bisa menjelaskan keragaman fungsi protein yang ada?

Salah satu fungsi utama protein adalah enzimatik. Enzim adalah protein yang mengkatalisis reaksi kimia dalam organisme hidup. Reaksi enzimatis adalah reaksi kimia yang terjadi hanya dengan adanya enzim. Tanpa enzim, tidak ada satu reaksi pun yang terjadi pada organisme hidup. Kerja enzim sangat spesifik, setiap enzim memiliki substratnya sendiri, yang dibelahnya. Enzim mendekati substratnya seperti "kunci gembok". Jadi, enzim urease mengatur pemecahan urea, enzim amilase mengatur pati, dan enzim protease mengatur protein. Oleh karena itu, untuk enzim, istilah "kekhususan aksi" digunakan.

Protein juga melakukan berbagai fungsi lain dalam organisme: struktural, transportasi, motorik, pengatur, pelindung, energi. Fungsi protein cukup banyak, karena mendasari berbagai manifestasi kehidupan. Ini adalah komponen membran biologis, pengangkutan nutrisi, seperti hemoglobin, fungsi otot, fungsi hormonal, pertahanan tubuh - kerja antigen dan antibodi, dan fungsi penting lainnya dalam tubuh.

7. Apa yang dimaksud dengan denaturasi protein? Apa yang bisa menyebabkan denaturasi?

Denaturasi adalah pelanggaran struktur spasial tersier molekul protein di bawah pengaruh berbagai faktor fisik, kimia, mekanik, dan lainnya. Faktor fisik adalah suhu, radiasi.Faktor kimia adalah tindakan bahan kimia apa pun pada protein: pelarut, asam, alkali, zat pekat, dan sebagainya. Faktor mekanis - gemetar, tekanan, peregangan, puntiran, dll.

Memikirkan! Ingat!

1. Dengan menggunakan pengetahuan yang diperoleh dalam studi biologi tumbuhan, jelaskan mengapa ada lebih banyak karbohidrat pada organisme tumbuhan daripada pada hewan.

Karena dasar kehidupan - nutrisi tanaman adalah fotosintesis, ini adalah proses pembentukan senyawa organik kompleks karbohidrat dari karbon dioksida anorganik dan air yang lebih sederhana. Karbohidrat utama yang disintesis oleh tanaman untuk nutrisi udara adalah glukosa, dapat juga berupa pati.

2. Penyakit apa yang dapat menyebabkan pelanggaran konversi karbohidrat dalam tubuh manusia?

Pengaturan metabolisme karbohidrat terutama dilakukan oleh hormon dan sistem saraf pusat. Glukokortikosteroid (kortison, hidrokortison) memperlambat laju transportasi glukosa ke dalam sel jaringan, insulin mempercepatnya; adrenalin merangsang proses pembentukan gula dari glikogen di hati. Korteks serebral juga memainkan peran tertentu dalam pengaturan metabolisme karbohidrat, karena faktor psikogenik meningkatkan pembentukan gula di hati dan menyebabkan hiperglikemia.

Keadaan metabolisme karbohidrat dapat dinilai dari kandungan gula dalam darah (normalnya 70-120 mg%). Dengan beban gula, nilai ini meningkat, tetapi kemudian dengan cepat mencapai norma. Gangguan metabolisme karbohidrat terjadi pada berbagai penyakit. Jadi, dengan kekurangan insulin, diabetes mellitus terjadi.

Penurunan aktivitas salah satu enzim metabolisme karbohidrat - fosforilase otot - menyebabkan distrofi otot.

3. Diketahui bahwa jika tidak ada protein dalam makanan, meskipun kandungan kalori makanan cukup, pertumbuhan berhenti pada hewan, komposisi darah berubah dan fenomena patologis lainnya terjadi. Apa alasan pelanggaran seperti itu?

Hanya ada 20 jenis asam amino dalam tubuh yang memiliki rencana struktural yang sama, tetapi berbeda satu sama lain dalam struktur radikal, mereka membentuk molekul protein yang berbeda jika Anda tidak menggunakan protein, misalnya, yang esensial yang tidak dapat digunakan. dibentuk di dalam tubuh sendiri, tetapi harus dikonsumsi bersama makanan. Jadi, jika tidak ada protein, banyak molekul protein tidak dapat terbentuk di dalam tubuh itu sendiri dan perubahan patologis tidak dapat terjadi. Pertumbuhan dikendalikan oleh pertumbuhan sel-sel tulang, dasar dari setiap sel adalah protein; hemoglobin adalah protein utama dalam darah, yang memastikan pengangkutan gas utama dalam tubuh (oksigen, karbon dioksida).

4. Jelaskan kesulitan-kesulitan yang timbul selama transplantasi organ, berdasarkan pengetahuan tentang kekhususan molekul protein pada setiap organisme.

Protein adalah materi genetik, karena mengandung struktur DNA dan RNA tubuh. Dengan demikian, protein memiliki karakteristik genetik di setiap organisme, informasi gen dienkripsi di dalamnya, ini adalah kesulitan ketika transplantasi dari organisme asing (tidak terkait), karena mereka memiliki gen yang berbeda, dan karenanya protein.

Karbohidrat adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon dan oksigen. Ada karbohidrat sederhana, atau monosakarida, seperti glukosa, dan kompleks, atau polisakarida, yang dibagi menjadi lebih rendah, mengandung sedikit residu karbohidrat sederhana, seperti disakarida, dan lebih tinggi, memiliki molekul yang sangat besar dari banyak residu karbohidrat sederhana. Pada organisme hewan, kandungan karbohidrat sekitar 2% berat kering.

Kebutuhan harian rata-rata orang dewasa dalam karbohidrat adalah 500 g, dan dengan kerja otot yang intensif - 700-1000 g.

Jumlah karbohidrat per hari harus 60% berat, dan 56% berat dari jumlah total makanan.

Glukosa terkandung dalam darah, di mana jumlahnya dipertahankan pada tingkat yang konstan (0,1-0,12%). Setelah penyerapan di usus, monosakarida dikirim oleh darah ke tempat sintesis glikogen dari monosakarida, yang merupakan bagian dari sitoplasma, berlangsung. Toko glikogen disimpan terutama di otot dan di hati.

Jumlah total glikogen dalam tubuh manusia dengan berat 70 kg kira-kira 375 g, di mana 245 g terkandung dalam otot, 110 g (hingga 150 g) di hati, 20 g dalam darah dan cairan tubuh lainnya. tubuh orang yang terlatih, glikogen 40 -50% lebih banyak daripada yang tidak terlatih.

Karbohidrat merupakan sumber energi utama bagi kehidupan dan kerja tubuh.

Di dalam tubuh, dalam kondisi bebas oksigen (anaerob), karbohidrat terurai menjadi asam laktat, melepaskan energi. Proses ini disebut glikolisis. Dengan partisipasi oksigen (kondisi aerobik), mereka dipecah menjadi karbon dioksida dan, sambil melepaskan lebih banyak energi. Yang sangat penting secara biologis adalah pemecahan karbohidrat secara anaerobik dengan partisipasi asam fosfat - fosforilasi.

Fosforilasi glukosa terjadi di hati dengan partisipasi enzim. Sumber glukosa dapat berupa asam amino dan lemak. Di hati, dari glukosa pra-fosforilasi, molekul polisakarida besar, glikogen, terbentuk. Jumlah glikogen dalam hati manusia tergantung pada sifat nutrisi dan aktivitas otot. Dengan partisipasi enzim lain di hati, glikogen dipecah menjadi glukosa - pembentukan gula. Pemecahan glikogen di hati dan otot rangka selama puasa dan kerja otot disertai dengan sintesis glikogen secara simultan. Glukosa, yang dibentuk di hati, masuk dan dibawa bersamanya ke semua sel dan jaringan.

Hanya sebagian kecil protein dan lemak yang melepaskan energi dalam proses penghancuran desmolitik dan, oleh karena itu, berfungsi sebagai sumber energi langsung. Sebagian besar protein dan lemak, bahkan sebelum hancur total, pertama kali diubah menjadi karbohidrat di otot. Selain itu, dari saluran pencernaan, produk hidrolisis protein dan lemak masuk ke hati, di mana asam amino dan lemak diubah menjadi glukosa. Proses ini disebut sebagai glukoneogenesis. Sumber utama pembentukan glukosa di hati adalah glikogen, bagian yang jauh lebih kecil dari glukosa diperoleh dengan glukoneogenesis, di mana pembentukan badan keton tertunda. Dengan demikian, metabolisme karbohidrat secara signifikan mempengaruhi metabolisme, dan air.

Ketika konsumsi glukosa oleh otot yang bekerja meningkat 5-8 kali, glikogen terbentuk di hati dari lemak dan protein.

Tidak seperti protein dan lemak, karbohidrat mudah terurai, sehingga cepat dimobilisasi oleh tubuh dengan biaya energi yang tinggi (kerja otot, emosi sakit, takut, marah, dll.). Pemecahan karbohidrat membuat tubuh tetap stabil dan merupakan sumber energi utama bagi otot. Karbohidrat sangat penting untuk fungsi normal sistem saraf. Penurunan gula darah menyebabkan penurunan suhu tubuh, kelemahan dan kelelahan otot, serta gangguan aktivitas saraf.

Dalam jaringan, hanya sebagian kecil dari glukosa yang dibawa oleh darah yang digunakan untuk pelepasan energi. Sumber utama metabolisme karbohidrat dalam jaringan adalah glikogen, yang sebelumnya disintesis dari glukosa.

Selama kerja otot - konsumen utama karbohidrat - cadangan glikogen di dalamnya digunakan, dan hanya setelah cadangan ini benar-benar habis, penggunaan langsung glukosa yang dikirim ke otot oleh darah dimulai. Ini mengkonsumsi glukosa, yang terbentuk dari simpanan glikogen di hati. Setelah bekerja, otot memperbaharui pasokan glikogen mereka, mensintesisnya dari glukosa darah, dan hati - karena monosakarida yang diserap di saluran pencernaan dan pemecahan protein dan lemak.

Misalnya, dengan peningkatan glukosa darah di atas 0,15-0,16% karena kandungannya yang melimpah dalam makanan, yang disebut sebagai hiperglikemia makanan, dikeluarkan dari tubuh dengan urin - glikosuria.

Di sisi lain, bahkan dengan puasa yang berkepanjangan, tingkat glukosa dalam darah tidak berkurang, karena glukosa memasuki darah dari jaringan selama pemecahan glikogen di dalamnya.

Deskripsi singkat tentang komposisi, struktur, dan peran ekologis karbohidrat

Karbohidrat adalah zat organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, memiliki rumus umum C n (H 2 O) m (untuk sebagian besar zat ini).

Nilai n sama dengan m (untuk monosakarida), atau lebih besar darinya (untuk kelas karbohidrat lain). Rumus umum di atas tidak sesuai dengan deoksiribosa.

Karbohidrat dibagi menjadi monosakarida, di (oligo) sakarida dan polisakarida. Di bawah ini adalah deskripsi singkat dari masing-masing perwakilan dari setiap kelas karbohidrat.

Deskripsi singkat tentang monosakarida

Monosakarida adalah karbohidrat yang rumus umumnya adalah C n (H 2 O) n (pengecualian adalah deoksiribosa).

Klasifikasi monosakarida

Monosakarida adalah kelompok senyawa yang cukup luas dan kompleks, sehingga memiliki klasifikasi yang kompleks menurut berbagai kriteria:

1) menurut jumlah karbon yang terkandung dalam molekul monosakarida, tetrosa, pentosa, heksosa, heptosa dibedakan; Pentosa dan heksosa adalah kepentingan praktis terbesar;

2) menurut gugus fungsinya, monosakarida dibagi menjadi ketosa dan aldosa;

3) menurut jumlah atom yang terkandung dalam molekul monosakarida siklik, piranosa (mengandung 6 atom) dan furanosa (mengandung 5 atom) dibedakan;

4) berdasarkan pengaturan spasial hidroksida "glukosidik" (hidroksida ini diperoleh dengan menempelkan atom hidrogen ke oksigen dari gugus karbonil), monosakarida dibagi menjadi bentuk alfa dan beta. Mari kita lihat beberapa monosakarida terpenting yang paling penting secara biologis dan ekologis di alam.

Deskripsi singkat tentang pentosa

Pentosa adalah monosakarida, molekul yang mengandung 5 atom karbon. Zat-zat ini dapat berupa rantai terbuka dan siklik, aldosa dan ketosa, senyawa alfa dan beta. Di antara mereka, ribosa dan deoksiribosa adalah yang paling penting secara praktis.

Rumus ribosa secara umum berbentuk C 5 H 10 O 5. Ribosa adalah salah satu zat dari mana ribonukleotida disintesis, dari mana berbagai asam ribonukleat (RNA) kemudian diperoleh. Oleh karena itu, bentuk alfa furanosa (5 anggota) dari ribosa adalah yang paling penting (dalam formula, RNA digambarkan dalam bentuk segi lima biasa).

Rumus deoksiribosa dalam bentuk umum adalah C 5 H 10 O 4. Deoksiribosa adalah salah satu zat dari mana deoksiribonukleotida disintesis dalam organisme; yang terakhir adalah bahan awal untuk sintesis asam deoksiribonukleat (DNA). Oleh karena itu, bentuk alfa siklik dari deoksiribosa, yang tidak memiliki hidroksida pada atom karbon kedua dalam siklus, adalah yang paling penting.

Bentuk rantai terbuka ribosa dan deoksiribosa adalah aldosa, yaitu mengandung 4 (3) gugus hidroksida dan satu gugus aldehida. Dengan pemecahan lengkap asam nukleat, ribosa dan deoksiribosa dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air; Proses ini disertai dengan pelepasan energi.

Deskripsi singkat tentang heksosa

Heksosa adalah monosakarida yang molekulnya mengandung enam atom karbon. Rumus umum heksosa adalah C 6 (H 2 O) 6 atau C 6 H 12 O 6. Semua varietas heksosa adalah isomer yang sesuai dengan rumus di atas. Di antara heksosa, ada ketosa, dan aldosa, dan bentuk molekul alfa dan beta, bentuk rantai terbuka dan siklik, bentuk molekul siklik piranosa dan furanosa. Yang paling penting di alam adalah glukosa dan fruktosa, yang dibahas secara singkat di bawah ini.

1. Glukosa. Seperti heksosa lainnya, ia memiliki rumus umum C 6 H 12 O 6 . Itu milik aldosa, yaitu mengandung gugus fungsi aldehida dan 5 gugus hidroksida (karakteristik alkohol), oleh karena itu, glukosa adalah alkohol aldehida poliatomik (gugus-gugus ini terkandung dalam bentuk rantai terbuka, gugus aldehida tidak ada dalam siklik bentuk, karena berubah menjadi hidroksida kelompok yang disebut "hidroksida glukosidik"). Bentuk siklik dapat berupa beranggota lima (furanosa) atau beranggota enam (piranosa). Yang paling penting di alam adalah bentuk piranosa dari molekul glukosa. Bentuk siklik piranosa dan furanosa dapat berupa alfa atau beta, tergantung pada lokasi hidroksida glukosidik relatif terhadap gugus hidroksida lain dalam molekul.

Menurut sifat fisiknya, glukosa adalah padatan kristal putih dengan rasa manis (intensitas rasa ini mirip dengan sukrosa), sangat larut dalam air dan mampu membentuk larutan lewat jenuh (“sirup”). Karena molekul glukosa mengandung atom karbon asimetris (yaitu, atom yang terhubung ke empat radikal berbeda), larutan glukosa memiliki aktivitas optik, oleh karena itu, D-glukosa dan L-glukosa dibedakan, yang memiliki aktivitas biologis berbeda.

Dari sudut pandang biologis, kemampuan glukosa untuk dengan mudah teroksidasi menurut skema adalah yang paling penting:

6 12 O 6 (glukosa) → (tahap menengah) → 6СO 2 + 6Н 2 O.

Glukosa adalah senyawa penting secara biologis, karena digunakan oleh tubuh melalui oksidasinya sebagai nutrisi universal dan sumber energi yang tersedia.

2. Fruktosa. Ini adalah ketosis, rumus umumnya adalah C 6 H 12 O 6, yaitu isomer glukosa, ditandai dengan rantai terbuka dan bentuk siklik. Yang paling penting adalah beta-B-fructofuranose atau singkatnya beta-fruktosa. Sukrosa terbuat dari beta-fruktosa dan alfa-glukosa. Dalam kondisi tertentu, fruktosa mampu berubah menjadi glukosa selama reaksi isomerisasi. Fruktosa memiliki sifat fisik yang mirip dengan glukosa, tetapi lebih manis dari itu.

Deskripsi singkat tentang disakarida

Disakarida adalah produk dari reaksi dikondensasi dari molekul monosakarida yang sama atau berbeda.

Disakarida adalah salah satu varietas oligosakarida (sejumlah kecil molekul monosakarida (sama atau berbeda) terlibat dalam pembentukan molekulnya.

Perwakilan disakarida yang paling penting adalah sukrosa (bit atau gula tebu). Sukrosa adalah produk interaksi alfa-D-glukopiranosa (alfa-glukosa) dan beta-D-fruktofuranosa (beta-fruktosa). Rumus umumnya adalah C 12 H 22 O 11. Sukrosa adalah salah satu dari banyak isomer disakarida.

Ini adalah zat kristal putih yang ada di berbagai keadaan: berbutir kasar ("kepala gula"), kristal halus (gula pasir), amorf (gula bubuk). Ini larut dengan baik dalam air, terutama dalam air panas (dibandingkan dengan air panas, kelarutan sukrosa dalam air dingin relatif rendah), sehingga sukrosa mampu membentuk "larutan lewat jenuh" - sirup yang dapat "manisan", yaitu, halus- suspensi kristal terbentuk. Larutan sukrosa yang terkonsentrasi mampu membentuk sistem kaca khusus - karamel, yang digunakan oleh manusia untuk mendapatkan varietas manisan tertentu. Sukrosa adalah zat yang manis, tetapi intensitas rasa manisnya kurang dari fruktosa.

Sifat kimia sukrosa yang paling penting adalah kemampuannya untuk menghidrolisis, di mana alfa-glukosa dan beta-fruktosa terbentuk, yang masuk ke dalam reaksi metabolisme karbohidrat.

Bagi manusia, sukrosa adalah salah satu produk makanan terpenting, karena merupakan sumber glukosa. Namun, konsumsi sukrosa yang berlebihan berbahaya, karena menyebabkan pelanggaran metabolisme karbohidrat, yang disertai dengan munculnya penyakit: diabetes, penyakit gigi, obesitas.

Karakteristik umum polisakarida

Polisakarida disebut polimer alami, yang merupakan produk dari reaksi polikondensasi monosakarida. Sebagai monomer untuk pembentukan polisakarida, pentosa, heksosa dan monosakarida lainnya dapat digunakan. Dalam istilah praktis, produk polikondensasi heksosa adalah yang paling penting. Polisakarida juga dikenal, molekul yang mengandung atom nitrogen, seperti kitin.

Polisakarida berbasis heksosa memiliki rumus umum (C 6 H 10 O 5)n. Mereka tidak larut dalam air, sementara beberapa di antaranya mampu membentuk larutan koloid. Yang paling penting dari polisakarida ini adalah berbagai varietas pati nabati dan hewani (yang terakhir disebut glikogen), serta varietas selulosa (serat).

Karakteristik umum sifat dan peran ekologis pati

Pati merupakan polisakarida yang merupakan produk dari reaksi polikondensasi alfa-glukosa (alpha-D-glucopyranose). Berdasarkan asalnya, pati nabati dan hewani dibedakan. Pati hewan disebut glikogen. Meskipun secara umum molekul pati memiliki struktur yang sama, komposisi yang sama, tetapi sifat individu pati yang diperoleh dari tanaman yang berbeda berbeda. Jadi, tepung kentang berbeda dengan tepung jagung, dll. Tetapi semua jenis tepung memiliki sifat yang sama. Ini adalah zat padat, putih, kristal halus atau amorf, "rapuh" saat disentuh, tidak larut dalam air, tetapi dalam air panas mereka mampu membentuk larutan koloid yang mempertahankan stabilitasnya bahkan ketika didinginkan. Bentuk pati baik sol (misalnya, jeli cair) dan gel (misalnya, agar-agar yang dibuat dengan kandungan pati tinggi adalah massa agar-agar yang dapat dipotong dengan pisau).

Kemampuan pati untuk membentuk larutan koloid dikaitkan dengan globularitas molekulnya (molekul itu, seolah-olah, digulung menjadi bola). Setelah kontak dengan air hangat atau panas, molekul air menembus di antara belokan molekul pati, volume molekul meningkat dan kepadatan zat berkurang, yang mengarah pada transisi molekul pati ke karakteristik keadaan gerak sistem koloid. Rumus umum pati adalah: (C 6 H 10 O 5) n, molekul zat ini memiliki dua varietas, salah satunya disebut amilosa (tidak ada rantai samping dalam molekul ini), dan yang lainnya adalah amilopektin ( molekul memiliki rantai samping di mana koneksi terjadi melalui 1 - 6 atom karbon oleh jembatan oksigen).

Sifat kimia terpenting yang menentukan peran biologis dan ekologis pati adalah kemampuannya untuk menjalani hidrolisis, yang akhirnya membentuk disakarida maltosa atau alfa-glukosa (ini adalah produk akhir dari hidrolisis pati):

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

Proses ini terjadi pada organisme di bawah aksi seluruh kelompok enzim. Karena proses ini, tubuh diperkaya dengan glukosa - senyawa nutrisi terpenting.

Reaksi kualitatif terhadap pati adalah interaksinya dengan yodium, di mana terjadi warna merah-ungu. Reaksi ini digunakan untuk mendeteksi pati dalam berbagai sistem.

Peran biologis dan ekologis pati cukup besar. Ini adalah salah satu senyawa penyimpanan terpenting dalam organisme tanaman, misalnya, pada tanaman dari keluarga sereal. Untuk hewan, pati adalah zat trofik yang paling penting.

Deskripsi singkat tentang sifat dan peran ekologis dan biologis selulosa (serat)

Selulosa (serat) adalah polisakarida, yang merupakan produk dari reaksi polikondensasi beta-glukosa (beta-D-glukopiranosa). Rumus umumnya adalah (C 6 H 10 O 5) n. Tidak seperti pati, molekul selulosa sangat linier dan memiliki struktur fibrillar ("filamen"). Perbedaan struktur molekul pati dan selulosa menjelaskan perbedaan peran biologis dan ekologisnya. Selulosa bukanlah cadangan atau zat trofik, karena tidak dapat dicerna oleh sebagian besar organisme (dengan pengecualian beberapa jenis bakteri yang dapat menghidrolisis selulosa dan mengasimilasi beta-glukosa). Selulosa tidak mampu membentuk larutan koloid, tetapi dapat membentuk struktur filamen yang kuat secara mekanis yang memberikan perlindungan bagi organel sel individu dan kekuatan mekanis berbagai jaringan tanaman. Seperti pati, selulosa dihidrolisis dalam kondisi tertentu, dan produk akhir hidrolisisnya adalah beta-glukosa (beta-D-glucopyranose). Di alam, peran proses ini relatif kecil (tetapi memungkinkan biosfer untuk "mengasimilasikan" selulosa).

(C 6 H 10 O 5) n (serat) + n (H 2 O) → n (C 6 H 12 O 6) (beta-glukosa atau beta-D-glukopiranosa) (dengan hidrolisis serat yang tidak lengkap, pembentukan disakarida larut adalah mungkin - selobiosa).

Dalam kondisi alami, serat (setelah kematian tanaman) mengalami dekomposisi, akibatnya pembentukan berbagai senyawa dimungkinkan. Karena proses ini, humus (komponen organik tanah), berbagai jenis batu bara terbentuk (minyak dan batu bara terbentuk dari sisa-sisa berbagai organisme hewan dan tumbuhan yang mati tanpa adanya, mis., dalam kondisi anaerobik, seluruh kompleks zat organik terlibat dalam pembentukannya, termasuk karbohidrat).

Peran ekologis dan biologis serat adalah: a) pelindung; b) mekanis; c) senyawa formatif (untuk beberapa bakteri ia melakukan fungsi trofik). Sisa-sisa organisme tumbuhan yang mati adalah substrat untuk beberapa organisme - serangga, jamur, berbagai mikroorganisme.

Deskripsi singkat tentang peran ekologi dan biologis karbohidrat

Meringkas materi di atas terkait dengan karakteristik karbohidrat, kita dapat menarik kesimpulan berikut tentang peran ekologis dan biologisnya.

1. Mereka melakukan fungsi bangunan baik di dalam sel maupun di dalam tubuh secara keseluruhan karena fakta bahwa mereka adalah bagian dari struktur yang membentuk sel dan jaringan (ini terutama berlaku untuk tumbuhan dan jamur), misalnya, membran sel, berbagai membran, dll. Selain itu, karbohidrat terlibat dalam pembentukan zat yang diperlukan secara biologis yang membentuk sejumlah struktur, misalnya, dalam pembentukan asam nukleat yang membentuk dasar kromosom; karbohidrat adalah bagian dari protein kompleks - glikoprotein, yang sangat penting dalam pembentukan struktur seluler dan zat antar sel.

2. Fungsi karbohidrat yang paling penting adalah fungsi trofik, yang terdiri dari fakta bahwa banyak di antaranya adalah produk makanan organisme heterotrofik (glukosa, fruktosa, pati, sukrosa, maltosa, laktosa, dll.). Zat-zat ini, dalam kombinasi dengan senyawa lain, membentuk produk makanan yang digunakan oleh manusia (berbagai sereal; buah-buahan dan biji-bijian tanaman individu, yang termasuk karbohidrat dalam komposisinya, adalah makanan untuk burung, dan monosakarida, memasuki siklus berbagai transformasi, berkontribusi untuk pembentukan karbohidrat mereka sendiri, karakteristik untuk organisme tertentu, dan senyawa organo-biokimia lainnya (lemak, asam amino (tetapi bukan proteinnya), asam nukleat, dll.).

3. Karbohidrat juga dicirikan oleh fungsi energi, yang terdiri dari fakta bahwa monosakarida (khususnya glukosa) mudah teroksidasi dalam organisme (produk akhir oksidasi adalah CO 2 dan H 2 O), sedangkan sejumlah besar energi adalah dilepaskan, disertai dengan sintesis ATP.

4. Mereka juga memiliki fungsi pelindung, terdiri dari fakta bahwa struktur (dan organel tertentu dalam sel) muncul dari karbohidrat yang melindungi sel atau tubuh secara keseluruhan dari berbagai kerusakan, termasuk kerusakan mekanis (misalnya, penutup chitinous serangga yang membentuk kerangka luar, membran sel tumbuhan dan banyak jamur, termasuk selulosa, dll.).

5. Peran penting dimainkan oleh fungsi mekanis dan pembentukan karbohidrat, yaitu kemampuan struktur yang dibentuk baik oleh karbohidrat atau dalam kombinasi dengan senyawa lain untuk memberikan bentuk tertentu pada tubuh dan membuatnya kuat secara mekanis; dengan demikian, membran sel dari jaringan mekanis dan pembuluh xilem membuat kerangka (kerangka internal) tanaman berkayu, semak dan herba, kerangka luar serangga dibentuk oleh kitin, dll.

Deskripsi singkat metabolisme karbohidrat pada organisme heterotrofik (pada contoh tubuh manusia)

Peran penting dalam memahami proses metabolisme dimainkan oleh pengetahuan tentang transformasi yang dialami karbohidrat dalam organisme heterotrofik. Dalam tubuh manusia, proses ini ditandai dengan deskripsi skema berikut.

Karbohidrat dalam makanan masuk ke dalam tubuh melalui mulut. Monosakarida dalam sistem pencernaan praktis tidak mengalami transformasi, disakarida dihidrolisis menjadi monosakarida, dan polisakarida mengalami transformasi yang cukup signifikan (ini berlaku untuk polisakarida yang dikonsumsi oleh tubuh, dan karbohidrat yang bukan zat makanan, misalnya selulosa, beberapa pektin, dikeluarkan diekskresikan dalam tinja).

Di rongga mulut, makanan dihancurkan dan dihomogenkan (menjadi lebih homogen dari sebelum masuk). Makanan dipengaruhi oleh air liur yang dikeluarkan oleh kelenjar ludah. Ini mengandung ptyalin dan memiliki reaksi basa lingkungan, yang menyebabkan hidrolisis primer polisakarida dimulai, yang mengarah pada pembentukan oligosakarida (karbohidrat dengan nilai n kecil).

Sebagian pati bahkan bisa berubah menjadi disakarida, yang terlihat dengan mengunyah roti dalam waktu lama (roti hitam asam menjadi manis).

Makanan yang dikunyah, kaya akan air liur dan dihancurkan oleh gigi, masuk ke perut melalui kerongkongan dalam bentuk gumpalan makanan, di mana ia terkena jus lambung dengan reaksi asam dari media yang mengandung enzim yang bekerja pada protein dan asam nukleat. Hampir tidak ada yang terjadi di perut dengan karbohidrat.

Kemudian bubur makanan memasuki bagian pertama dari usus (usus kecil), dimulai dengan duodenum. Ini menerima jus pankreas (sekresi pankreas), yang mengandung kompleks enzim yang mempromosikan pencernaan karbohidrat. Karbohidrat diubah menjadi monosakarida, yang larut dalam air dan dapat diserap. Karbohidrat makanan akhirnya dicerna di usus kecil, dan di bagian di mana vili terkandung, mereka diserap ke dalam aliran darah dan memasuki sistem peredaran darah.

Dengan aliran darah, monosakarida dibawa ke berbagai jaringan dan sel-sel tubuh, tetapi pertama-tama semua darah melewati hati (di mana ia dibersihkan dari produk metabolisme yang berbahaya). Dalam darah, monosakarida hadir terutama dalam bentuk alfa-glukosa (tetapi isomer heksosa lainnya, seperti fruktosa, juga mungkin).

Jika glukosa darah kurang dari normal, maka bagian dari glikogen yang terkandung dalam hati dihidrolisis menjadi glukosa. Kelebihan karbohidrat mencirikan penyakit manusia yang serius - diabetes.

Dari darah, monosakarida memasuki sel, di mana sebagian besar dihabiskan untuk oksidasi (di mitokondria), di mana ATP disintesis, yang mengandung energi dalam bentuk "nyaman" bagi tubuh. ATP dihabiskan untuk berbagai proses yang membutuhkan energi (sintesis zat-zat yang dibutuhkan tubuh, pelaksanaan fisiologis dan proses lainnya).

Bagian dari karbohidrat dalam makanan digunakan untuk mensintesis karbohidrat dari organisme tertentu, yang diperlukan untuk pembentukan struktur sel, atau senyawa yang diperlukan untuk pembentukan zat dari kelas senyawa lain (ini adalah bagaimana lemak, asam nukleat, dll. .dapat diperoleh dari karbohidrat). Kemampuan karbohidrat untuk berubah menjadi lemak adalah salah satu penyebab obesitas - penyakit yang melibatkan kompleks penyakit lain.

Karena itu, konsumsi karbohidrat berlebih berbahaya bagi tubuh manusia, yang harus diperhitungkan saat mengatur diet seimbang.

Pada organisme tumbuhan yang autotrof, metabolisme karbohidrat agak berbeda. Karbohidrat (monosugar) disintesis oleh tubuh sendiri dari karbon dioksida dan air menggunakan energi matahari. Di-, oligo- dan polisakarida disintesis dari monosakarida. Bagian dari monosakarida termasuk dalam sintesis asam nukleat. Organisme tumbuhan menggunakan sejumlah monosakarida (glukosa) dalam proses respirasi untuk oksidasi, di mana (seperti pada organisme heterotrofik) ATP disintesis.

Rencana:

1. Definisi konsep: karbohidrat. Klasifikasi.

2. Komposisi, sifat fisik dan kimia karbohidrat.

3. Distribusi di alam. Resi. Aplikasi.

Karbohidrat - senyawa organik yang mengandung gugus atom karbonil dan hidroksil, dengan rumus umum C n (H 2 O) m, (di mana n dan m > 3).

Karbohidrat Zat-zat penting secara biokimia tersebar luas di alam liar dan memainkan peran penting dalam kehidupan manusia. Nama karbohidrat muncul berdasarkan data dari analisis perwakilan pertama yang diketahui dari kelompok senyawa ini. Zat-zat dari kelompok ini terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, dan rasio jumlah atom hidrogen dan oksigen di dalamnya sama dengan di dalam air, yaitu. Ada satu atom oksigen untuk setiap 2 atom hidrogen. Pada abad terakhir mereka dianggap sebagai hidrat karbon. Karenanya nama Rusia karbohidrat, diusulkan pada tahun 1844. K.Schmidt. Rumus umum untuk karbohidrat, menurut apa yang telah dikatakan, adalah C m H 2p O p. Ketika mengeluarkan “n” dari tanda kurung, diperoleh rumus C m (H 2 O) n, yang dengan sangat jelas mencerminkan nama “ karbohidrat". Studi tentang karbohidrat telah menunjukkan bahwa ada senyawa yang, menurut semua sifat, harus dikaitkan dengan kelompok karbohidrat, meskipun mereka memiliki komposisi yang tidak persis sesuai dengan rumus C m H 2p O p. nama "karbohidrat" bertahan sampai hari ini, meskipun bersama dengan nama ini, nama yang lebih baru, glisida, kadang-kadang digunakan untuk merujuk pada kelompok zat yang dipertimbangkan.

Karbohidrat dapat dibagi menjadi tiga kelompok : 1) Monosakarida - Karbohidrat yang dapat dihidrolisis menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. Kelompok ini termasuk heksosa (glukosa dan fruktosa), serta pentosa (ribosa). 2) Oligosakarida - produk kondensasi dari beberapa monosakarida (misalnya, sukrosa). 3) Polisakarida - senyawa polimer yang mengandung sejumlah besar molekul monosakarida.

Monosakarida. Monosakarida adalah senyawa heterofungsional. Molekul mereka secara bersamaan mengandung karbonil (aldehida atau keton) dan beberapa gugus hidroksil, mis. monosakarida adalah senyawa polihidroksikarbonil - polihidroksialdehida dan polihidroksiketon. Tergantung pada ini, monosakarida dibagi menjadi aldosa (monosakarida mengandung gugus aldehida) dan ketosa (mengandung gugus keto). Misalnya, glukosa adalah aldosa dan fruktosa adalah ketosa.

Resi. Glukosa sebagian besar ditemukan dalam bentuk bebas di alam. Ini juga merupakan unit struktural dari banyak polisakarida. Monosakarida lain dalam keadaan bebas jarang terjadi dan terutama dikenal sebagai komponen oligo- dan polisakarida. Di alam, glukosa diperoleh sebagai hasil dari reaksi fotosintesis: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glukosa) + 6O 2 Untuk pertama kalinya, glukosa diperoleh pada tahun 1811 oleh ahli kimia Rusia G.E. Kirchhoff selama hidrolisis pati. Kemudian, sintesis monosakarida dari formaldehida dalam media basa diusulkan oleh A.M. Butlerov

Bagi yang ingin gemuk.

Karbohidrat akan membantu Anda.

Seperti yang Anda ketahui, satu molekul lemak adalah empat molekul glukosa ditambah empat molekul air. Artinya, dengan peningkatan asupan karbohidrat yang dikombinasikan dengan asupan air, Anda akan mendapatkan hasil yang diharapkan. Saya hanya akan mencatat satu hal, diinginkan untuk mengkonsumsi lebih banyak karbohidrat kompleks, karena karbohidrat sederhana dapat menyebabkan diabetes, hipertensi. Saya berharap dengan nutrisi modern (satu set produk di toko), Anda tidak akan mengalami kesulitan di sepanjang jalan. Hal utama tentang karbohidrat ada di bawah, berkat "Wikipedia"

(gula, sakarida) - zat organik yang mengandung gugus karbonil dan beberapa gugus hidroksil. Nama golongan senyawa berasal dari kata “karbon hidrat”, pertama kali dikemukakan oleh K. Schmidt pada tahun 1844. Munculnya nama tersebut disebabkan oleh fakta bahwa karbohidrat pertama yang diketahui sains dijelaskan dengan rumus kasar Cx(H2O)y, yang secara formal merupakan senyawa karbon dan air.
Karbohidrat merupakan golongan senyawa organik yang sangat luas, di antaranya terdapat zat-zat dengan sifat yang sangat berbeda. Hal ini memungkinkan karbohidrat untuk melakukan berbagai fungsi dalam organisme hidup. Senyawa kelas ini membentuk sekitar 80% dari massa kering tumbuhan dan 2-3% dari massa hewan.

Karbohidrat sederhana dan kompleks

Di sebelah kiri adalah D-gliseraldehida, di sebelah kanan adalah dihidroksiaseton.

Karbohidrat adalah komponen integral dari sel dan jaringan semua organisme hidup flora dan fauna, yang membentuk (berdasarkan massa) bagian utama bahan organik di Bumi. Sumber karbohidrat bagi semua makhluk hidup adalah proses fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan. Menurut kemampuannya untuk menghidrolisis menjadi monomer, karbohidrat dibagi menjadi dua kelompok: sederhana (monosakarida) dan kompleks (disakarida dan polisakarida). Karbohidrat kompleks, tidak seperti yang sederhana, mampu menghidrolisis membentuk monosakarida, monomer. Karbohidrat sederhana mudah larut dalam air dan disintesis dalam tumbuhan hijau. Karbohidrat kompleks adalah produk dari polikondensasi gula sederhana (monosakarida), dan dalam proses pembelahan hidrolitik mereka membentuk ratusan dan ribuan molekul monosakarida.

Monosakarida

Monosakarida yang paling umum di alam adalah beta-D-glukosa.

Monosakarida(dari bahasa Yunani monos - satu-satunya, sacchar - gula) - karbohidrat paling sederhana yang tidak terhidrolisis menjadi karbohidrat sederhana - mereka biasanya tidak berwarna, mudah larut dalam air, buruk dalam alkohol dan benar-benar tidak larut dalam eter, senyawa organik transparan padat , salah satu kelompok utama karbohidrat, bentuk gula paling sederhana. Larutan berair memiliki bsp netral; pH. Beberapa monosakarida memiliki rasa manis. Monosakarida mengandung gugus karbonil (aldehida atau keton), sehingga dapat dianggap sebagai turunan dari alkohol polihidrat. Monosakarida dengan gugus karbonil di ujung rantai adalah aldehida dan disebut aldosa. Pada posisi lain dari gugus karbonil, monosakarida adalah keton dan disebut ketosa. Tergantung pada panjang rantai karbon (dari tiga hingga sepuluh atom), triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, heptosa, dan sebagainya dibedakan. Di antara mereka, pentosa dan heksosa adalah yang paling luas di alam. Monosakarida adalah blok bangunan dari mana disakarida, oligosakarida dan polisakarida disintesis.
Di alam, dalam bentuk bebas, D-glukosa (gula anggur atau dekstrosa, C6H12O6) adalah yang paling umum - gula enam atom (heksosa), unit struktural (monomer) dari banyak polisakarida (polimer) -disakarida: (maltosa, sukrosa dan laktosa) dan polisakarida (selulosa, pati). Monosakarida lain umumnya dikenal sebagai komponen di-, oligo- atau polisakarida dan jarang dalam keadaan bebas. Polisakarida alami berfungsi sebagai sumber utama monosakarida

disakarida

Maltosa (gula malt) adalah disakarida alami yang terdiri dari dua residu glukosa.

Maltosa(gula malt) - disakarida alami yang terdiri dari dua residu glukosa
Disakarida (dari di - dua, sakar - gula) - senyawa organik kompleks, salah satu kelompok utama karbohidrat, selama hidrolisis, setiap molekul dipecah menjadi dua molekul monosakarida, adalah amolygosakarida pribadi. Secara struktur, disakarida adalah glikosida, di mana dua molekul monosakarida dihubungkan satu sama lain oleh ikatan glikosidik yang terbentuk sebagai hasil interaksi gugus hidroksil (dua hemiasetal atau satu hemiasetal dan satu alkohol). Tergantung pada strukturnya, disakarida dibagi menjadi dua kelompok: pereduksi dan non-pereduksi. Misalnya, dalam molekul maltosa, residu kedua dari monosakarida (glukosa) memiliki hidroksil hemiasetal bebas, yang memberikan sifat pereduksi disakarida ini. Disakarida, bersama dengan polisakarida, adalah salah satu sumber utama karbohidrat dalam makanan manusia dan hewan.

Oligosakarida

Rafinosa- trisakarida alami, terdiri dari residu D-galaktosa, D-glukosa dan D-fruktosa.
Oligosakarida- karbohidrat, molekul yang disintesis dari 2-10 residu monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Dengan demikian, mereka membedakan: disakarida, trisakarida, dan sebagainya. Oligosakarida yang terdiri dari residu monosakarida yang identik disebut homopolisakarida, dan oligosakarida yang terdiri dari monosakarida yang berbeda disebut heteropolisakarida. Disakarida adalah yang paling umum di antara oligosakarida.
Di antara trisakarida alami, rafinosa adalah yang paling umum - oligosakarida non-pereduksi yang mengandung residu fruktosa, glukosa dan galaktosa - ditemukan dalam jumlah besar dalam bit gula dan di banyak tanaman lainnya.

Polisakarida

Polisakarida- nama umum kelas karbohidrat molekul tinggi kompleks, yang molekulnya terdiri dari puluhan, ratusan atau ribuan monomer - monosakarida. Dari sudut pandang prinsip-prinsip umum struktur dalam kelompok polisakarida, adalah mungkin untuk membedakan antara homopolisakarida yang disintesis dari jenis unit monosakarida yang sama dan heteropolisakarida, yang dicirikan oleh adanya dua atau lebih jenis residu monomer.
Homopolisakarida (glikan), yang terdiri dari residu satu monosakarida, dapat berupa heksosa atau pentosa, yaitu heksosa atau pentosa dapat digunakan sebagai monomer. Tergantung pada sifat kimia polisakarida, glukan (dari residu glukosa), mannan (dari manosa), galaktan (dari galaktosa) dan senyawa serupa lainnya dibedakan. Kelompok homopolisakarida meliputi senyawa organik tumbuhan (pati, selulosa, pektin), hewan (glikogen, kitin) dan bakteri (dekstrans).
Polisakarida sangat penting untuk kehidupan hewan dan tumbuhan. Ini adalah salah satu sumber energi utama tubuh yang dihasilkan dari metabolisme. Polisakarida mengambil bagian dalam proses kekebalan, memberikan adhesi sel dalam jaringan, dan merupakan bagian terbesar dari bahan organik di biosfer.

Di sebelah kiri adalah pati, di sebelah kanan adalah glikogen.

Pati

(C6H10O5) n - campuran dua homopolisakarida: linier - amilosa dan bercabang - amilopektin, monomernya adalah alfa-glukosa. Zat amorf putih, tidak larut dalam air dingin, mampu mengembang dan sebagian larut dalam air panas. Berat molekul 105-107 Dalton. Pati, disintesis oleh tanaman yang berbeda dalam kloroplas, di bawah aksi cahaya selama fotosintesis, agak berbeda dalam struktur butir, tingkat polimerisasi molekul, struktur rantai polimer, dan sifat fisikokimia. Sebagai aturan, kandungan amilosa dalam pati adalah 10-30%, amilopektin - 70-90%. Molekul amilosa mengandung, rata-rata, sekitar 1.000 residu glukosa yang dihubungkan oleh ikatan alfa-1,4. Bagian linier terpisah dari molekul amilopektin terdiri dari 20-30 unit tersebut, dan pada titik cabang amilopektin, residu glukosa dihubungkan oleh ikatan alfa-1,6 antar rantai. Dengan hidrolisis asam parsial pati, polisakarida dengan tingkat polimerisasi yang lebih rendah terbentuk - dekstrin (C6H10O5)p, dan dengan hidrolisis lengkap - glukosa.
Glikogen (C6H10O5) n adalah polisakarida yang dibangun dari residu alfa-D-glukosa - polisakarida cadangan utama hewan dan manusia tingkat tinggi, terkandung dalam bentuk butiran di sitoplasma sel di hampir semua organ dan jaringan, namun yang terbesar adalah jumlah terakumulasi di otot dan hati. Molekul glikogen dibangun dari rantai poliglukosida bercabang, dalam urutan linier di mana residu glukosa dihubungkan oleh ikatan alfa-1,4, dan pada titik cabang oleh ikatan alfa-1,6 antarrantai. Rumus empiris glikogen identik dengan pati. Dalam struktur kimia, glikogen dekat dengan amilopektin dengan percabangan rantai yang lebih jelas, oleh karena itu kadang-kadang disebut istilah "pati hewan" yang tidak tepat. Berat molekul 105-108 Dalton ke atas. Pada organisme hewan, ini adalah analog struktural dan fungsional dari polisakarida tanaman - pati. Glikogen membentuk cadangan energi, yang, jika perlu, untuk mengkompensasi kekurangan glukosa yang tiba-tiba dapat dengan cepat dimobilisasi - percabangan yang kuat dari molekulnya mengarah pada keberadaan sejumlah besar residu terminal, yang memberikan kemampuan untuk dengan cepat membelah jumlah molekul glukosa yang dibutuhkan. Tidak seperti simpanan trigliserida (lemak), simpanan glikogen tidak begitu banyak (dalam kalori per gram). Hanya glikogen yang disimpan dalam sel hati (hepatosit) yang dapat diubah menjadi glukosa untuk memberi makan seluruh tubuh, sementara hepatosit mampu menyimpan hingga 8 persen dari beratnya dalam bentuk glikogen, yang merupakan konsentrasi tertinggi di antara semua jenis sel. Total massa glikogen di hati orang dewasa bisa mencapai 100-120 gram. Di otot, glikogen dipecah menjadi glukosa secara eksklusif untuk konsumsi lokal dan terakumulasi dalam konsentrasi yang jauh lebih rendah (tidak lebih dari 1% dari total massa otot), namun, total stok di otot dapat melebihi stok yang terakumulasi di hepatosit.

Selulosa (serat) adalah polisakarida struktural paling umum dari dunia tumbuhan, terdiri dari residu alfa-glukosa yang disajikan dalam bentuk beta-piranosa. Jadi, dalam molekul selulosa, unit monomer beta-glukopiranosa terhubung secara linier satu sama lain melalui ikatan beta-1,4. Dengan hidrolisis parsial selulosa, selobiosa disakarida terbentuk, dan dengan hidrolisis lengkap, D-glukosa. Dalam saluran pencernaan manusia, selulosa tidak dicerna karena rangkaian enzim pencernaan tidak mengandung beta-glukosidase. Namun, adanya jumlah serat tumbuhan yang optimal dalam makanan berkontribusi pada pembentukan feses yang normal. Memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, selulosa bertindak sebagai bahan pendukung bagi tanaman, misalnya, dalam komposisi kayu, bagiannya bervariasi dari 50 hingga 70%, dan kapas hampir seratus persen selulosa.
Kitin adalah polisakarida struktural tumbuhan tingkat rendah, jamur dan invertebrata (terutama kornea artropoda - serangga dan krustasea). Kitin, seperti selulosa pada tumbuhan, melakukan fungsi pendukung dan mekanis dalam organisme jamur dan hewan. Molekul kitin dibangun dari residu N-asetil-D-glukosamin yang dihubungkan oleh ikatan beta-1,4-glikosium. Makromolekul kitin tidak bercabang dan pengaturan spasialnya tidak ada hubungannya dengan selulosa.
Zat pektik - asam poligalakturonat, ditemukan dalam buah-buahan dan sayuran, residu asam D-galakturonat dihubungkan oleh ikatan alfa-1,4-glikosidik. Di hadapan asam organik, mereka mampu gelasi, mereka digunakan dalam industri makanan untuk persiapan jeli dan selai jeruk. Beberapa zat pektin memiliki efek antiulkus dan merupakan komponen aktif dari sejumlah sediaan farmasi, misalnya, turunan dari plantaglucid pisang raja.
Muramine adalah polisakarida, bahan mekanik pendukung dinding sel bakteri. Menurut struktur kimianya, itu adalah rantai tidak bercabang yang dibangun dari residu bergantian N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat yang dihubungkan oleh ikatan beta-1,4-glikosidik. Muramine sangat dekat dengan kitin dan selulosa dalam hal organisasi struktural (rantai tidak bercabang dari kerangka beta-1,4-poliglukopiranosa) dan peran fungsional.
Setengah sakarida dekstran yang berasal dari bakteri disintesis dalam kondisi industri dengan cara mikrobiologis (dengan aksi mikroorganisme Leuconostoc mesenteroides pada larutan sukrosa) dan digunakan sebagai pengganti plasma darah (yang disebut "dekstrans" klinis: Poliglukin dan lainnya).

Di sebelah kiri adalah D-gliseraldehida, di sebelah kanan adalah L-gliseraldehida.

Isomerisme spasial

Isomerisme - keberadaan senyawa kimia (isomer), identik dalam komposisi dan berat molekul, berbeda dalam struktur atau susunan atom dalam ruang dan, sebagai akibatnya, dalam sifat.
Stereoisomerisme monosakarida: isomer gliseraldehida di mana, ketika model diproyeksikan ke bidang, gugus OH pada atom karbon asimetris yang terletak di sisi kanan dianggap D-gliseraldehida, dan pantulan cerminnya adalah L-gliseraldehida . Semua isomer monosakarida dibagi menjadi bentuk D dan L sesuai dengan kesamaan lokasi gugus OH pada atom karbon asimetris terakhir di dekat gugus CH2OH (ketosa mengandung satu atom karbon asimetris yang lebih sedikit daripada aldosa dengan jumlah karbon yang sama atom). Heksosa alami - glukosa, fruktosa, manosa dan galaktosa - menurut konfigurasi stereokimia, diklasifikasikan sebagai senyawa seri-D.

Peran biologis
Dalam organisme hidup, karbohidrat melakukan fungsi-fungsi berikut:
Fungsi struktural dan pendukung. Karbohidrat terlibat dalam konstruksi berbagai struktur pendukung. Karena selulosa adalah komponen struktural utama dari dinding sel tumbuhan, kitin melakukan fungsi serupa pada jamur, dan juga memberikan kekakuan pada kerangka luar arthropoda.
Peran pelindung pada tanaman. Beberapa tanaman memiliki formasi pelindung (duri, duri, dll.) yang terdiri dari dinding sel sel mati.
fungsi plastik. Karbohidrat adalah bagian dari molekul kompleks (misalnya, pentosa (ribosa dan deoksiribosa) yang terlibat dalam konstruksi ATP, DNA dan RNA).
Fungsi energi. Karbohidrat berfungsi sebagai sumber energi: ketika 1 gram karbohidrat dioksidasi, 4,1 kkal energi dan 0,4 g air dilepaskan.
fungsi penyimpanan. Karbohidrat bertindak sebagai nutrisi cadangan: glikogen pada hewan, pati dan inulin pada tumbuhan.
fungsi osmotik. Karbohidrat terlibat dalam pengaturan tekanan osmotik dalam tubuh. Jadi, darah mengandung 100-110 mg /% glukosa, tekanan osmotik darah tergantung pada konsentrasi glukosa.
fungsi reseptor. Oligosakarida adalah bagian dari bagian reseptif dari banyak reseptor sel atau molekul ligan Biosintesis
Karbohidrat mendominasi dalam makanan sehari-hari manusia dan hewan. Herbivora mendapatkan pati, serat, sukrosa. Karnivora mendapatkan glikogen dari daging.
Organisme hewan tidak dapat mensintesis karbohidrat dari zat anorganik. Mereka mendapatkannya dari tanaman dengan makanan dan menggunakannya sebagai sumber energi utama yang diperoleh dalam proses oksidasi: Di ​​daun hijau tanaman, karbohidrat terbentuk selama fotosintesis - proses biologis unik untuk mengubah zat anorganik menjadi gula - karbon monoksida ( IV) dan air, yang terjadi dengan partisipasi klorofil karena energi matahari: Metabolisme karbohidrat dalam tubuh manusia dan hewan tingkat tinggi terdiri dari beberapa proses:
Hidrolisis (pemecahan) di saluran cerna makanan polisakarida dan disakarida menjadi monosakarida, diikuti dengan penyerapan dari lumen usus ke dalam aliran darah.
Glikogenogenesis (sintesis) dan glikogenolisis (pemecahan) glikogen dalam jaringan, terutama di hati.
Glikolisis aerobik (jalur pentosa fosfat dari oksidasi glukosa atau siklus pentosa) dan anaerobik (tanpa konsumsi oksigen) adalah cara untuk memecah glukosa dalam tubuh.
Interkonversi heksosa.
Oksidasi aerobik dari produk glikolisis - piruvat (tahap akhir metabolisme karbohidrat).
Glukoneogenesis adalah sintesis karbohidrat dari bahan baku non-karbohidrat (piruvat, asam laktat, gliserol, asam amino dan senyawa organik lainnya).
[sunting] Sumber utama
Sumber utama karbohidrat dari makanan adalah: roti, kentang, pasta, sereal, permen. Karbohidrat bersihnya adalah gula. Madu, tergantung pada asalnya, mengandung 70-80% glukosa dan fruktosa.
Untuk menunjukkan jumlah karbohidrat dalam makanan, unit roti khusus digunakan.
Selain itu, serat dan pektin yang dicerna dengan buruk oleh tubuh manusia bergabung dengan kelompok karbohidrat.

Daftar karbohidrat yang paling umum

• Monosakarida

• Oligosakarida

• sukrosa (gula biasa, tebu atau bit)

• Polisakarida

• galaktomanan

• Glikosaminoglikan (Mukopolisakarida)

• kondroitin sulfat

• asam hialuronat

• heparan sulfat

• dermatan sulfat

• keratan sulfat

Glukosa adalah yang paling penting dari semua monosakarida, karena merupakan unit struktural dari sebagian besar di- dan polisakarida makanan. Dalam proses metabolisme, mereka dipecah menjadi molekul monosakarida individu, yang, dalam reaksi kimia multi-tahap, diubah menjadi zat lain dan akhirnya dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air - digunakan sebagai "bahan bakar" untuk sel. Glukosa merupakan komponen penting dari metabolisme karbohidrat. Dengan penurunan kadarnya dalam darah atau konsentrasi tinggi dan ketidakmampuan untuk menggunakan, seperti yang terjadi pada diabetes, kantuk terjadi, kehilangan kesadaran (koma hipoglikemik) dapat terjadi. Glukosa "dalam bentuknya yang murni", sebagai monosakarida, ditemukan dalam sayuran dan buah-buahan. Terutama kaya glukosa adalah anggur - 7,8%, ceri, ceri - 5,5%, raspberry - 3,9%, stroberi - 2,7%, plum - 2,5%, semangka - 2,4%. Dari sayuran, sebagian besar glukosa ditemukan di labu - 2,6%, di kol putih - 2,6%, di wortel - 2,5%.

Glukosa kurang manis dibandingkan disakarida yang paling terkenal, sukrosa. Jika kita ambil manisnya sukrosa 100 satuan, maka manisnya glukosa menjadi 74 satuan.

Fruktosa adalah salah satu yang paling umum karbohidrat buah-buahan. Tidak seperti glukosa, ia dapat menembus dari darah ke dalam sel jaringan tanpa partisipasi insulin. Untuk alasan ini, fruktosa direkomendasikan sebagai sumber yang paling aman. karbohidrat untuk pasien diabetes. Bagian dari fruktosa memasuki sel-sel hati, yang mengubahnya menjadi "bahan bakar" yang lebih universal - glukosa, sehingga fruktosa juga mampu meningkatkan gula darah, meskipun pada tingkat yang jauh lebih rendah daripada gula sederhana lainnya. Fruktosa lebih mudah diubah menjadi lemak daripada glukosa. Keuntungan utama fruktosa adalah 2,5 kali lebih manis dari glukosa dan 1,7 kali lebih manis dari sukrosa. Penggunaannya sebagai pengganti gula dapat mengurangi asupan secara keseluruhan karbohidrat.

Sumber utama fruktosa dalam makanan adalah anggur - 7,7%, apel - 5,5%, pir - 5,2%, ceri, ceri manis - 4,5%, semangka - 4,3%, kismis hitam - 4,2% , raspberry - 3,9%, stroberi - 2,4 %, melon - 2,0%. Dalam sayuran, kandungan fruktosa rendah - dari 0,1% pada bit hingga 1,6% pada kubis putih. Fruktosa ditemukan dalam madu - sekitar 3,7%. Fruktosa, yang memiliki rasa manis yang jauh lebih tinggi daripada sukrosa, telah terbukti tidak menyebabkan kerusakan gigi, yang didorong oleh konsumsi gula.

galaktosa tidak terjadi dalam bentuk bebas dalam produk. Ini membentuk disakarida dengan glukosa - laktosa (gula susu) - yang utama karbohidrat susu dan produk susu.

Laktosa dipecah di saluran pencernaan menjadi glukosa dan galaktosa oleh aksi enzim. laktase. Kekurangan enzim ini pada beberapa orang menyebabkan intoleransi susu. Laktosa yang tidak tercerna berfungsi sebagai nutrisi yang baik untuk mikroflora usus. Pada saat yang sama, pembentukan gas yang melimpah dimungkinkan, perut "membengkak". Dalam produk susu fermentasi, sebagian besar laktosa difermentasi menjadi asam laktat, sehingga penderita defisiensi laktase dapat mentolerir produk susu fermentasi tanpa konsekuensi yang tidak menyenangkan. Selain itu, bakteri asam laktat dalam produk susu fermentasi menekan aktivitas mikroflora usus dan mengurangi efek samping laktosa.

Galaktosa, yang terbentuk selama pemecahan laktosa, diubah menjadi glukosa di hati. Dengan defisiensi herediter bawaan atau tidak adanya enzim yang mengubah galaktosa menjadi glukosa, penyakit serius berkembang - galaktosemia, yang mengarah pada keterbelakangan mental.

Disakarida yang tersusun dari molekul glukosa dan fruktosa adalah sukrosa. Kandungan sukrosa dalam gula adalah 99,5%. Gula itu adalah "kematian putih", pecinta manis tahu serta perokok bahwa setetes nikotin membunuh seekor kuda. Sayangnya, kedua kebenaran umum ini lebih sering menjadi alasan untuk lelucon daripada untuk refleksi serius dan kesimpulan praktis.

Gula dengan cepat dipecah di saluran pencernaan, glukosa dan fruktosa diserap ke dalam darah dan berfungsi sebagai sumber energi dan prekursor glikogen dan lemak yang paling penting. Ini sering disebut sebagai "pembawa kalori kosong" karena gula itu murni karbohidrat dan tidak mengandung zat gizi lain, seperti misalnya vitamin, garam mineral. Dari produk nabati, sukrosa paling banyak ditemukan dalam bit - 8,6%, persik - 6,0%, melon - 5,9%, prem - 4,8%, jeruk keprok - 4,5%. Dalam sayuran, kecuali bit, kandungan sukrosa yang signifikan dicatat dalam wortel - 3,5%. Pada sayuran lain, kandungan sukrosa berkisar antara 0,4 hingga 0,7%. Selain gula itu sendiri, sumber utama sukrosa dalam makanan adalah selai, madu, kembang gula, minuman manis, es krim.

Ketika dua molekul glukosa bergabung, mereka membentuk maltosa- gula malt. Ini berisi madu, malt, bir, molase dan produk roti dan kembang gula yang dibuat dengan tambahan molase.

Semua polisakarida yang ada dalam makanan manusia, dengan pengecualian yang jarang, adalah polimer glukosa.

Pati adalah polisakarida utama yang dapat dicerna. Ini menyumbang hingga 80% dari asupan makanan. karbohidrat.

Sumber pati adalah produk nabati, terutama sereal: sereal, tepung, roti, dan kentang. Sereal mengandung paling banyak pati: dari 60% dalam soba (kernel) hingga 70% dalam beras. Dari sereal, pati paling sedikit ditemukan dalam oatmeal dan produk olahannya: oatmeal, oatmeal "Hercules" - 49%. Pasta mengandung 62 hingga 68% pati, roti tepung gandum hitam, tergantung pada varietasnya, dari 33% hingga 49%, roti gandum dan produk lain yang terbuat dari tepung terigu - dari 35 hingga 51% pati, tepung - dari 56 (gandum hitam) hingga 68% (premi gandum). Ada juga banyak pati dalam kacang-kacangan - dari 40% dalam lentil hingga 44% dalam kacang polong. Untuk alasan ini, kacang polong kering, buncis, lentil, buncis diklasifikasikan sebagai: kacang-kacangan. Kedelai, yang hanya mengandung 3,5% pati, dan tepung kedelai (10-15,5%) berdiri terpisah. Karena kandungan pati yang tinggi pada kentang (15-18%) dalam nutrisi, itu tidak diklasifikasikan sebagai sayuran, di mana utama karbohidrat diwakili oleh monosakarida dan disakarida, dan untuk makanan bertepung bersama dengan sereal dan kacang-kacangan.

Di Yerusalem artichoke dan beberapa tanaman lainnya karbohidrat disimpan dalam bentuk polimer fruktosa - inulin. Produk makanan dengan tambahan inulin direkomendasikan untuk diabetes dan terutama untuk pencegahannya (ingat bahwa fruktosa memberi tekanan lebih sedikit pada pankreas daripada gula lainnya).

Glikogen- "pati hewan" - terdiri dari rantai molekul glukosa yang sangat bercabang. Ini ditemukan dalam jumlah kecil dalam produk hewani (2-10% di hati, 0,3-1% di jaringan otot).

Diabetes Mellitus (DM)- penyakit endokrin yang ditandai dengan sindrom hiperglikemia kronis, yang merupakan akibat dari produksi atau kerja insulin yang tidak mencukupi, yang menyebabkan gangguan pada semua jenis metabolisme, terutama karbohidrat, kerusakan pembuluh darah (angiopati), sistem saraf (neuropati), sebagai serta organ dan sistem lainnya. Menurut definisi WHO (1985) - diabetes melitus adalah suatu keadaan menahun...

, tergantung pada asalnya, mengandung 70-80% gula.Selain itu, sulit dicerna oleh tubuh manusia berdampingan dengan kelompok karbohidrat serat dan pektin.

Dari semua zat makanan yang dikonsumsi manusia, karbohidrat tidak diragukan lagi merupakan sumber energi utama. Rata-rata, mereka menyumbang 50 hingga 70% dari asupan kalori harian. Terlepas dari kenyataan bahwa seseorang mengkonsumsi lebih banyak karbohidrat secara signifikan daripada lemak dan protein, cadangannya dalam tubuh kecil. Ini berarti bahwa pasokan mereka ke tubuh harus teratur.

Kebutuhan karbohidrat sangat besar tergantung pada pengeluaran energi tubuh. Rata-rata, pada pria dewasa yang terutama terlibat dalam pekerjaan mental atau fisik ringan, kebutuhan harian akan karbohidrat berkisar antara 300 hingga 500 g. Pada pekerja manual dan atlet, jauh lebih tinggi. Tidak seperti protein dan, sampai batas tertentu, lemak, jumlah karbohidrat dalam makanan dapat dikurangi secara signifikan tanpa membahayakan kesehatan. Mereka yang ingin menurunkan berat badan harus memperhatikan ini: karbohidrat terutama nilai energi. Ketika 1 g karbohidrat dioksidasi dalam tubuh, 4,0 - 4,2 kkal dilepaskan. Karena itu, dengan biaya mereka, paling mudah mengatur asupan kalori.

Karbohidrat(sakarida) adalah nama umum untuk kelas besar senyawa organik alami. Rumus umum monosakarida dapat ditulis sebagai C n (H 2 O) n. Dalam organisme hidup, gula dengan atom karbon 5 (pentosa) dan 6 (heksosa) paling umum.

Karbohidrat dibagi menjadi beberapa kelompok:

Karbohidrat sederhana mudah larut dalam air dan disintesis dalam tumbuhan hijau. Selain molekul kecil, yang besar juga ditemukan di dalam sel, yaitu polimer. Polimer adalah molekul kompleks yang terdiri dari "unit" terpisah yang terhubung satu sama lain. "Tautan" semacam itu disebut monomer. Zat seperti pati, selulosa dan kitin adalah polisakarida - polimer biologis.

Monosakarida termasuk glukosa dan fruktosa, yang menambah rasa manis pada buah-buahan dan beri. Gula makanan sukrosa terdiri dari glukosa dan fruktosa yang terikat secara kovalen. Senyawa seperti sukrosa disebut disakarida. Poli-, di- dan monosakarida secara kolektif disebut sebagai karbohidrat. Karbohidrat merupakan senyawa yang memiliki sifat yang beragam dan seringkali sama sekali berbeda.

Meja: Macam-macam Karbohidrat dan Sifatnya.

kelompok karbohidrat	Contoh karbohidrat	Dimana mereka bertemu?	properti
gula tunggal	ribosa	RNA
	deoksiribosa	DNA
	glukosa	gula bit
	fruktosa	Buah, sayang
	galaktosa	Komposisi laktosa susu
oligosakarida	maltosa	gula malt	Manis rasanya, larut dalam air, kristal,
	sukrosa	Gula tebu
	Laktosa	Gula susu dalam susu
Polisakarida (dibangun dari monosakarida linier atau bercabang)	Pati	Karbohidrat penyimpanan sayuran	Tidak manis, berwarna putih, tidak larut dalam air.
	glikogen	Cadangan tepung hewani di hati dan otot
	Serat (selulosa)
	kitin
	murein	air . Bagi banyak sel manusia (misalnya, sel otak dan otot), glukosa yang dibawa oleh darah berfungsi sebagai sumber energi utama Pati dan zat yang sangat mirip dengan sel hewan - glikogen - adalah polimer glukosa, mereka berfungsi untuk menyimpannya di dalam sel. 2. fungsi struktural, yaitu, mereka berpartisipasi dalam pembangunan berbagai struktur seluler. Polisakarida selulosa membentuk dinding sel sel tumbuhan, ditandai dengan kekerasan dan kekakuan, itu adalah salah satu komponen utama kayu. Komponen lainnya adalah hemiselulosa, juga termasuk polisakarida, dan lignin (memiliki sifat non-karbohidrat). kitin juga menjalankan fungsi struktural. Kitin melakukan fungsi pendukung dan pelindung.Dinding sel sebagian besar bakteri terdiri dari: murein peptidoglikan- komposisi senyawa ini mencakup residu monosakarida dan asam amino. 3. Karbohidrat memainkan peran protektif pada tumbuhan (dinding sel, terdiri dari dinding sel sel mati, formasi pelindung - paku, duri, dll.). Rumus umum glukosa adalah C 6 H 12 O 6, itu adalah alkohol aldehida. Glukosa ditemukan dalam banyak buah-buahan, jus tanaman dan nektar bunga, serta dalam darah manusia dan hewan. Kandungan glukosa dalam darah dipertahankan pada tingkat tertentu (0,65-1,1 g per l). Jika diturunkan secara artifisial, maka sel-sel otak mulai mengalami kelaparan akut, yang dapat mengakibatkan pingsan, koma, dan bahkan kematian. Peningkatan glukosa darah jangka panjang juga sama sekali tidak berguna: pada saat yang sama, diabetes mellitus berkembang. Mamalia, termasuk manusia, dapat mensintesis glukosa dari asam amino tertentu dan produk pemecahan glukosa itu sendiri, seperti asam laktat. Mereka tidak tahu bagaimana mendapatkan glukosa dari asam lemak, tidak seperti tanaman dan mikroba. Interkonversi zat. Kelebihan protein------karbohidrat Kelebihan lemak -------------- karbohidrat