Semua karbohidrat terdiri dari "unit" individu, yang merupakan sakarida. Dengan kemampuan untukhidrolisispadamonomerkarbohidrat dibagimenjadi dua kelompok: sederhana dan kompleks. Karbohidrat yang mengandung satu satuan disebutmonosakarida, dua unit -disakarida, dua sampai sepuluh unitoligosakarida, dan lebih dari sepuluhpolisakarida.

Monosakarida cepat meningkatkan gula darah, dan memiliki indeks glikemik tinggi, sehingga disebut juga karbohidrat cepat. Mereka mudah larut dalam air dan disintesis di tumbuhan hijau.

Karbohidrat yang terdiri dari 3 satuan atau lebih disebutkompleks. Makanan kaya karbohidrat kompleks secara bertahap meningkatkan kandungan glukosa dan memiliki indeks glikemik rendah, itulah sebabnya mereka juga disebut karbohidrat lambat. Karbohidrat kompleks adalah produk dari polikondensasi gula sederhana (monosakarida) dan, tidak seperti yang sederhana, dalam proses pembelahan hidrolitik mereka dapat terurai menjadi monomer, dengan pembentukan ratusan dan ribuan.molekulmonosakarida.

Stereoisomerisme monosakarida: isomergliseraldehidadi mana, ketika model diproyeksikan ke bidang, gugus OH pada atom karbon asimetris terletak di sisi kanan, biasanya untuk mempertimbangkan D-gliseraldehida, dan bayangan cerminnya adalah L-gliseraldehida. Semua isomer monosakarida dibagi menjadi bentuk D dan L sesuai dengan kesamaan letak gugus OH pada atom karbon asimetris terakhir di dekat CH 2 Gugus OH (ketosa mengandung satu atom karbon asimetris lebih sedikit daripada aldosa dengan jumlah atom karbon yang sama). Alamiheksosa – glukosa, fruktosa, manosadangalaktosa- menurut konfigurasi stereokimia, mereka diklasifikasikan sebagai senyawa seri-D.

Polisakarida - nama umum kelas karbohidrat kompleks bermolekul tinggi,molekulterdiri dari puluhan, ratusan atau ribuanmonomer – 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.

https :// id . wikipedia . organisasi / wiki /Karbohidrat

1.6. Lipid - tata nama dan struktur. Polimorfisme lipid.

Lemak - kelompok luas senyawa organik alami, termasuk lemak dan zat mirip lemak. Molekul lipid sederhana terdiri dari alkohol danasam lemak, kompleks - dari alkohol, asam lemak dengan berat molekul tinggi dan komponen lainnya.

Klasifikasi lipid

Lipid sederhana adalah lipid yang mengandung karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O) dalam strukturnya.

Lipid kompleks - Ini adalah lipid yang termasuk dalam strukturnya, selain karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O), dan unsur kimia lainnya. Paling sering: fosfor (P), belerang (S), nitrogen (N).

https:// id. wikipedia. organisasi/ wiki/Lemak

Literatur:

1) Cherkasova L. S., Merezhinsky M. F., Metabolisme lemak dan lipid, Minsk, 1961;

2) Markman A. L., Kimia lipid, v. 12, Tash., 1963 - 70;

3) Tyutyunnikov B. N., Kimia lemak, M., 1966;

4) Mahler G., Kordes K., Dasar-dasar kimia biologi, trans. dari bahasa Inggris, M., 1970.

1.7. membran biologis. Bentuk agregasi lipid. Konsep keadaan kristal cair. Difusi lateral dan sandal jepit.

membran membatasi sitoplasma dari lingkungan, dan juga membentuk membran inti, mitokondria dan plastida. Mereka membentuk labirin retikulum endoplasma dan vesikel bertumpuk yang membentuk kompleks Golgi. Membran membentuk lisosom, vakuola besar dan kecil sel tumbuhan dan jamur, vakuola protozoa yang berdenyut. Semua struktur ini adalah kompartemen (kompartemen) yang dirancang untuk proses dan siklus khusus tertentu. Oleh karena itu, tanpa membran, keberadaan sel tidak mungkin ada.

Diagram struktur membran: a – model tiga dimensi; b - gambar planar;

1 - protein yang berdekatan dengan lapisan lipid (A), terbenam di dalamnya (B) atau menembusnya (C); 2 - lapisan molekul lipid; 3 - glikoprotein; 4 - glikolipid; 5 - saluran hidrofilik berfungsi sebagai pori.

Fungsi membran biologis adalah sebagai berikut:

1) Batasi isi sel dari lingkungan luar dan isi organel dari sitoplasma.

2) Menyediakan transportasi zat masuk dan keluar sel, dari sitoplasma ke organel dan sebaliknya.

3) Mereka bertindak sebagai reseptor (menerima dan mengubah sinyal dari lingkungan, pengenalan zat sel, dll.).

4) Mereka adalah katalis (memastikan proses kimia dekat membran).

5) Berpartisipasi dalam transformasi energi.

http:// sbio. informasi/ halaman. php? Indo=15

Difusi lateral adalah pergerakan termal yang kacau dari molekul lipid dan protein di bidang membran. Dengan difusi lateral, molekul lipid yang berdekatan melompat-lompat, dan sebagai akibat dari lompatan berturut-turut tersebut dari satu tempat ke tempat lain, molekul bergerak sepanjang permukaan membran.

Pergerakan molekul di sepanjang permukaan membran sel selama waktu t ditentukan secara eksperimental dengan metode label fluoresen - kelompok molekul fluoresen. Label fluoresen membuat molekul fluoresen, yang pergerakannya pada permukaan sel dapat dipelajari, misalnya, dengan memeriksa di bawah mikroskop laju penyebaran titik fluoresen yang dibuat oleh molekul-molekul tersebut pada permukaan sel.

sandal jepit adalah difusi molekul fosfolipid membran melintasi membran.

Laju lompatan molekul dari satu permukaan membran ke permukaan membran lainnya (flip-flop) ditentukan dengan metode label spin dalam percobaan pada model membran lipid - liposom.

Beberapa molekul fosfolipid dari mana liposom terbentuk diberi label dengan label spin yang melekat padanya. Liposom terkena asam askorbat, akibatnya elektron yang tidak berpasangan pada molekul menghilang: molekul paramagnetik menjadi diamagnetik, yang dapat dideteksi dengan penurunan area di bawah kurva spektrum EPR.

Jadi, lompatan molekul dari satu permukaan bilayer ke permukaan lain (flip-flop) terjadi jauh lebih lambat daripada lompatan selama difusi lateral. Waktu rata-rata untuk molekul fosfolipid untuk flip-flop (T ~ 1 jam) adalah puluhan miliar kali lebih lama dari waktu rata-rata untuk sebuah molekul untuk melompat dari satu tempat ke tempat lain di bidang membran.

Konsep keadaan kristal cair

Tubuh yang kokoh bisa menjadikristal , danamorf. Dalam kasus pertama, ada urutan jarak jauh dalam susunan partikel pada jarak yang jauh lebih besar daripada jarak antarmolekul (kisi kristal). Dalam yang kedua, tidak ada keteraturan jarak jauh dalam susunan atom dan molekul.

Perbedaan antara benda amorf dan cairan bukanlah pada ada atau tidak adanya keteraturan jarak jauh, tetapi pada sifat gerak partikel. Molekul zat cair dan zat padat membuat gerakan osilasi (terkadang rotasi) di sekitar posisi kesetimbangan. Setelah beberapa waktu rata-rata ("waktu kehidupan menetap"), molekul melompat ke posisi keseimbangan lain. Perbedaannya adalah bahwa "waktu menetap" dalam cairan jauh lebih pendek daripada dalam keadaan padat.

Membran bilayer lipid berbentuk cair dalam kondisi fisiologis, "waktu hidup menetap" dari molekul fosfolipid dalam membran adalah 10 −7 – 10 −8 dengan.

Molekul-molekul dalam membran tidak tersusun secara acak; keteraturan jarak jauh diamati dalam susunannya. Molekul fosfolipid berada dalam lapisan ganda, dan ekor hidrofobiknya kira-kira sejajar satu sama lain. Ada juga urutan dalam orientasi kepala hidrofilik polar.

Keadaan fisiologis di mana terdapat keteraturan jarak jauh dalam orientasi dan pengaturan molekul bersama, tetapi keadaan agregasinya cair, disebutkeadaan kristal cair. Kristal cair dapat terbentuk tidak di semua zat, tetapi dalam zat dari "molekul panjang" (dimensi transversalnya lebih kecil daripada yang memanjang). Mungkin ada berbagai struktur kristal cair: nematik (berfilamen), ketika molekul panjang berorientasi sejajar satu sama lain; smectic - molekul sejajar satu sama lain dan tersusun berlapis-lapis; kolestik - molekul sejajar satu sama lain di bidang yang sama, tetapi di bidang yang berbeda orientasi molekulnya berbeda.

http:// www. studfiles. id/ pratinjau/1350293/

Literatur: PADA. Lemeza, L.V. Kamlyuk, N.D. Lisov. "Manual biologi untuk pelamar ke universitas."

1.8. Asam nukleat. Basa heterosiklik, nukleosida, nukleotida, tata nama. Struktur spasial asam nukleat - DNA, RNA (tRNA, rRNA, mRNA). Ribosom dan inti sel. Metode untuk menentukan struktur primer dan sekunder asam nukleat (pengurutan, hibridisasi).

Asam nukleat - biopolimer organisme hidup yang mengandung fosfor yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi keturunan.

Asam nukleat adalah biopolimer. Makromolekul mereka terdiri dari unit berulang berulang, yang diwakili oleh nukleotida. Dan mereka secara logis dinamaipolinukleotida. Salah satu karakteristik utama asam nukleat adalah komposisi nukleotidanya. Komposisi nukleotida (satuan struktural asam nukleat) meliputi:tiga komponen:

– basa nitrogen. Mungkin pirimidin atau purin. Asam nukleat mengandung 4 jenis basa yang berbeda: dua di antaranya termasuk dalam kelas purin dan dua termasuk dalam kelas pirimidin.

– sisa asam fosfat.

– Monosakarida - ribosa atau 2-deoksiribosa. Gula, yang merupakan bagian dari nukleotida, mengandung lima atom karbon, yaitu. adalah pentosa. Tergantung pada jenis pentosa yang ada dalam nukleotida, dua jenis asam nukleat dibedakan- asam ribonukleat (RNA), yang mengandung ribosa, danasam deoksiribonukleat (DNA), mengandung deoksiribosa.

Nukleotida pada intinya, itu adalah ester fosfat dari nukleosida.Komposisi nukleosida Ada dua komponen: monosakarida (ribosa atau deoksiribosa) dan basa nitrogen.

http :// sbio . informasi / halaman . php ? Indo =11

Basa nitrogen – heterosikliksenyawa organik, turunanpirimidindanpurin, termasuk dalamasam nukleat. Untuk sebutan yang disingkat, digunakan huruf latin kapital. Basa nitrogen adalahadenin(A)guanin(G)sitosin(C) yang merupakan bagian dari DNA dan RNA.Timin(T) hanya bagian dari DNA, danurasil(U) hanya terjadi pada RNA.

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 hanya dari 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 tumbuhan 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.

Ciri-ciri umum, struktur dan sifat-sifat karbohidrat.

Karbohidrat - Ini adalah alkohol polihidrat yang mengandung, selain gugus alkohol, gugus aldehida atau keto.

Tergantung pada jenis kelompok dalam komposisi molekul, aldosa dan ketosa dibedakan.

Karbohidrat sangat tersebar luas di alam, terutama di dunia tumbuhan, di mana mereka menyusun 70-80% massa bahan kering sel. Dalam tubuh hewan, mereka hanya menyumbang sekitar 2% dari berat badan, tetapi di sini peran mereka tidak kalah penting.

Karbohidrat dapat disimpan sebagai pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan dan manusia. Cadangan ini digunakan sesuai kebutuhan. Dalam tubuh manusia, karbohidrat disimpan terutama di hati dan otot, yang merupakan depotnya.

Di antara komponen lain dari organisme hewan dan manusia tingkat tinggi, karbohidrat menyumbang 0,5% dari berat badan. Padahal, karbohidrat sangat penting bagi tubuh. Zat-zat ini, bersama-sama dengan protein dalam bentuk proteoglikan mendasari jaringan ikat. Protein yang mengandung karbohidrat (glikoprotein dan mukoprotein) merupakan bagian integral dari lendir tubuh (fungsi pelindung, pembungkus), protein transpor plasma dan senyawa aktif imunologis (zat darah spesifik kelompok). Bagian dari karbohidrat bertindak sebagai "bahan bakar cadangan" untuk organisme energi.

Fungsi karbohidrat :

• Energi - Karbohidrat adalah salah satu sumber energi utama bagi tubuh, menyediakan setidaknya 60% dari biaya energi. Untuk aktivitas otak, sel darah, medula ginjal, hampir semua energi disuplai oleh oksidasi glukosa. Dengan pemecahan lengkap 1 g karbohidrat, 4,1 kkal/mol(17,15 kJ/mol) energi.

• Plastik Karbohidrat atau turunannya terdapat di semua sel tubuh. Mereka adalah bagian dari membran biologis dan organel sel, berpartisipasi dalam pembentukan enzim, nukleoprotein, dll. Pada tumbuhan, karbohidrat berfungsi terutama sebagai bahan pendukung.

• pelindung - rahasia kental (lendir) yang disekresikan oleh berbagai kelenjar kaya akan karbohidrat atau turunannya (mukopolisakarida, dll.). Mereka melindungi dinding bagian dalam organ berongga pada saluran pencernaan, saluran udara dari pengaruh mekanis dan kimia, penetrasi mikroba patogen.

• Peraturan - makanan manusia mengandung sejumlah besar serat, struktur kasar yang menyebabkan iritasi mekanis pada selaput lendir lambung dan usus, sehingga berpartisipasi dalam pengaturan tindakan peristaltik.

• spesifik - karbohidrat individu melakukan fungsi khusus dalam tubuh: mereka terlibat dalam konduksi impuls saraf, pembentukan antibodi, memastikan kekhususan golongan darah, dll.

Signifikansi fungsional karbohidrat menentukan kebutuhan untuk menyediakan nutrisi ini bagi tubuh. Kebutuhan karbohidrat harian seseorang rata-rata 400 - 450 g, dengan mempertimbangkan usia, jenis pekerjaan, jenis kelamin dan beberapa faktor lainnya.

komposisi unsur. Karbohidrat terdiri dari unsur-unsur kimia berikut: karbon, hidrogen dan oksigen. Sebagian besar karbohidrat memiliki rumus umum C n (H 2 O ) n. Karbohidrat adalah senyawa yang tersusun dari karbon dan air, yang menjadi dasar penamaannya. Namun, di antara karbohidrat ada zat yang tidak sesuai dengan rumus di atas, misalnya, rhamnose C 6 H 12 O 5, dll. Pada saat yang sama, diketahui zat yang komposisinya sesuai dengan rumus umum karbohidrat, tetapi memang demikian. bukan milik mereka dalam hal sifat (asam asetat C 2 H 12 O 2). Oleh karena itu, nama "karbohidrat" agak sewenang-wenang dan tidak selalu sesuai dengan struktur kimia zat-zat ini.

Karbohidrat- Ini adalah zat organik yang merupakan aldehida atau keton dari alkohol polihidrat.

Monosakarida

Monosakarida - Ini adalah alkohol alifatik polihidrat yang dalam komposisinya mengandung gugus aldehida (aldosa) atau gugus keto (ketosa).

Monosakarida adalah zat padat, kristal, larut dalam air dan rasanya manis. Dalam kondisi tertentu, mereka mudah teroksidasi, akibatnya alkohol aldehida diubah menjadi asam, akibatnya alkohol aldehida diubah menjadi asam, dan setelah reduksi, menjadi alkohol yang sesuai.

Sifat kimia monosakarida :

• Oksidasi menjadi asam mono-, dikarboksilat dan glukuronat;

• Pemulihan alkohol;

• pembentukan ester;

• Pembentukan glikosida;

• Fermentasi: alkohol, asam laktat, asam sitrat dan butirat.

Monosakarida yang tidak dapat dihidrolisis menjadi gula yang lebih sederhana. Jenis monosakarida tergantung pada panjang rantai hidrokarbon. Tergantung pada jumlah atom karbon, mereka dibagi menjadi triosa, tetrosa, pentosa, heksosa.

triosa: gliseraldehida dan dihidroksiaseton, mereka adalah produk antara pemecahan glukosa dan terlibat dalam sintesis lemak. kedua triosa dapat diperoleh dari alkohol gliserol dengan dehidrogenasi atau hidrogenasi.

Tetrosa: eritrosis - terlibat aktif dalam proses metabolisme.

Pentosa: ribosa dan deoksiribosa adalah komponen asam nukleat, ribulosa dan xilulosa adalah produk antara oksidasi glukosa.

Heksosa: mereka paling banyak terwakili di dunia hewan dan tumbuhan dan memainkan peran penting dalam proses metabolisme. Ini termasuk glukosa, galaktosa, fruktosa, dll.

Glukosa (gula anggur) . Ini adalah karbohidrat utama pada tumbuhan dan hewan. Peran penting glukosa dijelaskan oleh fakta bahwa glukosa adalah sumber energi utama, membentuk dasar dari banyak oligo- dan polisakarida, dan terlibat dalam mempertahankan tekanan osmotik. Pengangkutan glukosa ke dalam sel diatur di banyak jaringan oleh hormon insulin pankreas. Di dalam sel, selama reaksi kimia multi-tahap, glukosa diubah menjadi zat lain (produk antara yang terbentuk selama pemecahan glukosa digunakan untuk mensintesis asam amino dan lemak), yang pada akhirnya dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air, sambil melepaskan energi yang digunakan oleh tubuh untuk memastikan kehidupan. Kadar glukosa dalam darah biasanya dinilai dari keadaan metabolisme karbohidrat dalam tubuh. Dengan penurunan kadar glukosa dalam darah atau konsentrasinya yang tinggi dan ketidakmungkinan menggunakannya, seperti yang terjadi pada diabetes, kantuk terjadi, kehilangan kesadaran (koma hipoglikemik) dapat terjadi. Kecepatan masuknya glukosa ke dalam otak dan jaringan hati tidak bergantung pada insulin dan hanya ditentukan oleh konsentrasinya dalam darah. Jaringan ini disebut insulin-independen. Tanpa adanya insulin, glukosa tidak akan masuk ke dalam sel dan tidak akan digunakan sebagai bahan bakar..

galaktosa. Sebuah isomer spasial glukosa, ditandai dengan lokasi gugus OH pada atom karbon keempat. Ini adalah bagian dari laktosa, beberapa polisakarida dan glikolipid. Galaktosa dapat mengalami isomerisasi menjadi glukosa (di hati, kelenjar susu).

Fruktosa (gula buah). Ini ditemukan dalam jumlah besar pada tanaman, terutama pada buah-buahan. Banyak dalam buah-buahan, bit gula, madu. Mudah terisomerisasi menjadi glukosa. Jalur pemecahan fruktosa lebih pendek dan lebih menguntungkan daripada jalur glukosa. Tidak seperti glukosa, ia dapat menembus dari darah ke dalam sel jaringan tanpa partisipasi insulin. Untuk alasan ini, fruktosa direkomendasikan sebagai sumber karbohidrat paling aman bagi penderita diabetes. Bagian dari fruktosa masuk ke sel-sel hati, yang mengubahnya menjadi "bahan bakar" yang lebih serbaguna - glukosa, sehingga fruktosa juga mampu meningkatkan kadar gula darah, meskipun pada tingkat yang jauh lebih rendah daripada gula sederhana lainnya.

Menurut struktur kimianya, glukosa dan galaktosa adalah alkohol aldehida, fruktosa adalah alkohol keto. Perbedaan struktur glukosa dan fruktosa mencirikan perbedaan dan beberapa sifat mereka. Glukosa mengembalikan logam dari oksidanya, fruktosa tidak memiliki sifat ini. Fruktosa kira-kira 2 kali lebih lambat diserap dari usus dibandingkan dengan glukosa.

Ketika atom karbon keenam dalam molekul heksosa dioksidasi, asam hexuronic (uronic) : dari glukosa - glukoronik, dari galaktosa - galakturonik.

Asam glukuronat mengambil bagian aktif dalam proses metabolisme dalam tubuh, misalnya, dalam netralisasi produk beracun, merupakan bagian dari mukopolisakarida, dll. Fungsinya adalah menggabungkan dalam organ dengan zat yang sukar larut dalam air. Akibatnya, pengikat menjadi larut dalam air dan diekskresikan dalam urin. Rute ekskresi ini sangat penting untuk air hormon steroid larut, produk degradasinya, dan juga untuk isolasi produk degradasi bahan obat. Tanpa interaksi dengan asam glukuronat, pemecahan lebih lanjut dan ekskresi pigmen empedu dari tubuh terganggu.

Monosakarida dapat memiliki gugus amino .

Ketika molekul heksosa dari gugus OH dari atom karbon kedua digantikan oleh gugus amino, gula amino - heksosamin terbentuk: glukosamin disintesis dari glukosa, galaktosamin disintesis dari galaktosa, yang merupakan bagian dari membran sel dan muco- polisakarida baik dalam bentuk bebas maupun dalam kombinasi dengan asam asetat.

gula amino disebut monosakarida, yangtempat gugus OH membawa gugus amino (- NH 2).

Gula amino adalah konstituen yang paling penting glikosaminoglikan.

Monosakarida membentuk ester . Gugus OH dari molekul monosakarida; seperti alkohol apa pun kelompok, dapat berinteraksi dengan asam. Di tengah menukarkangula ester sangat penting. Untuk mengaktifkanuntuk dimetabolisme, gula harus menjadieter fosfat. Dalam hal ini, atom karbon terminal terfosforilasi. Untuk heksosa, ini adalah C-1 dan C-6, untuk pentosa, C-1 dan C-5, dll. Rasa sakitLebih dari dua gugus OH tidak mengalami fosforilasi. Oleh karena itu, peran utama gula dimainkan oleh mono dan difosfat. Atas nama fosfor ester biasanya menunjukkan posisi ikatan ester.

Oligosakarida

Oligosakarida memiliki dua atau lebih monosakarida. Mereka ditemukan dalam sel dan cairan biologis, baik dalam bentuk bebas maupun dalam kombinasi dengan protein. Disakarida sangat penting bagi tubuh: sukrosa, maltosa, laktosa, dll. Karbohidrat ini melakukan fungsi energi. Diasumsikan bahwa, sebagai bagian dari sel, mereka berpartisipasi dalam proses "pengenalan" sel.

sukrosa(bit atau gula tebu). Terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa. Dia adalah adalah produk nabati dan komponen terpenting makanan bergizi, memiliki rasa paling manis dibandingkan dengan disakarida dan glukosa lainnya.

Kandungan sukrosa dalam gula pasir adalah 95%. Gula 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. Sering disebut sebagai “pembawa kalori kosong” karena gula adalah karbohidrat murni dan tidak mengandung nutrisi lain seperti vitamin, garam mineral, misalnya.

Laktosa(gula susu) terdiri dari glukosa dan galaktosa, disintesis di kelenjar susu selama menyusui. Di saluran pencernaan, itu dipecah oleh aksi enzim laktase. Kekurangan enzim ini pada beberapa orang menyebabkan intoleransi susu. Kekurangan enzim ini diamati pada sekitar 40% dari populasi orang dewasa. 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 menghambat aktivitas mikroflora usus dan mengurangi efek samping laktosa.

Maltosa terdiri dari dua molekul glukosa dan merupakan komponen struktural utama pati dan glikogen.

Polisakarida

Polisakarida - Karbohidrat dengan berat molekul tinggi, tersusun atas sejumlah besar monosakarida. Mereka memiliki sifat hidrofilik dan membentuk larutan koloid ketika dilarutkan dalam air.

Polisakarida dibagi menjadi homo- dan gete roposakarida.

Homopolisakarida. Mengandung monosakarida hanya satu jenis. Gak, puasa pati dan glikogen kawanan hanya dari molekul glukosa, inulin - fruktosa. Homopolisakarida sangat bercabang struktur dan merupakan campuran dari dua polimer - amilosa dan amilopektin. Amilosa terdiri dari 60-300 residu glukosa yang dihubungkan rantai melalui jembatan oksigen, terbentuk antara atom karbon pertama dari satu molekul dan atom karbon keempat dari yang lain (ikatan 1,4).

amilosa larut dalam air panas dan memberikan warna biru dengan yodium.

Amilopektin - polimer bercabang yang terdiri dari rantai lurus (ikatan 1,4) dan rantai bercabang, yang terbentuk karena ikatan antara atom karbon pertama dari satu molekul glukosa dan atom karbon keenam dari yang lain dengan bantuan jembatan oksigen (ikatan 1,6).

Perwakilan dari homopolisakarida adalah pati, serat dan glikogen.

Pati(polisakarida tumbuhan)- terdiri dari beberapa ribu residu glukosa, 10-20% di antaranya diwakili oleh amilosa, dan 80-90% oleh amilopektin. Pati tidak larut dalam air dingin, tetapi dalam air panas membentuk larutan koloid, biasa disebut pasta pati. Pati menyumbang hingga 80% dari karbohidrat yang dikonsumsi dengan makanan. Sumber pati adalah produk nabati, terutama sereal: sereal, tepung, roti, dan kentang. Sereal mengandung paling banyak pati (dari 60% dalam soba (kernel) dan hingga 70% dalam beras).

Selulosa, atau selulosa,- karbohidrat tanaman paling umum di bumi, terbentuk dalam jumlah sekitar 50 kg per penduduk Bumi. Selulosa adalah polisakarida linier yang terdiri dari 1000 atau lebih residu glukosa. Di dalam tubuh, serat terlibat dalam aktivasi motilitas lambung dan usus, merangsang sekresi cairan pencernaan, dan menciptakan rasa kenyang.

Glikogen(pati hewani) adalah karbohidrat penyimpanan utama tubuh manusia, terdiri dari sekitar 30.000 residu glukosa, yang membentuk struktur bercabang. Dalam jumlah yang paling signifikan, glikogen terakumulasi di hati dan jaringan otot, termasuk otot jantung. Fungsi glikogen otot adalah bahwa itu adalah sumber glukosa yang tersedia yang digunakan dalam proses energi di otot itu sendiri. Glikogen hati digunakan untuk mempertahankan konsentrasi glukosa darah fisiologis, terutama di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam setelah makan, simpanan glikogen di hati hampir habis seluruhnya. Kandungan glikogen otot menurun secara nyata hanya setelah kerja fisik yang lama dan berat. Dengan kekurangan glukosa, dengan cepat rusak dan mengembalikan tingkat normal dalam darah. Dalam sel, glikogen dikaitkan dengan protein sitoplasma dan sebagian dengan membran intraseluler.

Heteropolisakarida (glikosaminoglikan atau mukopolisakarida) (awalan "muco-" menunjukkan bahwa mereka pertama kali diperoleh dari musin). Mereka terdiri dari berbagai jenis monosakarida (glukosa, galaktosa) dan turunannya (gula amino, asam hexuronic). Zat lain juga ditemukan dalam komposisinya: basa nitrogen, asam organik dan beberapa lainnya.

Glikosaminoglikan adalah seperti jeli, zat lengket. Mereka melakukan berbagai fungsi, termasuk struktural, pelindung, pengatur, dll. Glikosaminoglikan, misalnya, membentuk sebagian besar zat antar sel jaringan, adalah bagian dari kulit, tulang rawan, cairan sinovial, dan badan vitreus mata. Di dalam tubuh, mereka ditemukan dalam kombinasi dengan protein (proteoglikan dan glikoprotein) dan lemak (glikolipid), di mana polisakarida merupakan bagian terbesar dari molekul (hingga 90% atau lebih). Berikut ini penting untuk tubuh.

asam hialuronat- bagian utama dari zat antar sel, semacam "semen biologis" yang menghubungkan sel, mengisi seluruh ruang antar sel. Ini juga bertindak sebagai filter biologis yang menjebak mikroba dan mencegah penetrasi mereka ke dalam sel, dan terlibat dalam pertukaran air dalam tubuh.

Perlu dicatat bahwa asam hialuronat terurai di bawah aksi enzim hyaluronidase tertentu. Dalam hal ini, struktur zat antar sel terganggu, "retak" terbentuk dalam komposisinya, yang mengarah pada peningkatan permeabilitasnya terhadap air dan zat lainnya. Hal ini penting dalam proses pembuahan sel telur oleh spermatozoa, yang kaya akan enzim ini. Beberapa bakteri juga mengandung hyaluronidase, yang sangat memudahkan penetrasi mereka ke dalam sel.

X ondroitin sulfat- asam sulfat kondroitin, berfungsi sebagai komponen struktural tulang rawan, ligamen, katup jantung, tali pusat, dll. Mereka berkontribusi pada pengendapan kalsium di tulang.

Heparin terbentuk di sel mast, yang ditemukan di paru-paru, hati dan organ lain, dan dilepaskan oleh mereka ke dalam darah dan lingkungan antar sel. Dalam darah, ia mengikat protein dan mencegah pembekuan darah, bertindak sebagai antikoagulan. Selain itu, heparin memiliki efek antiinflamasi, mempengaruhi pertukaran kalium dan natrium, dan melakukan fungsi antihipoksia.

Kelompok khusus glikosaminoglikan adalah senyawa yang mengandung asam neuraminik dan turunan karbohidrat. Senyawa asam neuraminic dengan asam asetat disebut asam opal. Mereka ditemukan di membran sel, air liur dan cairan biologis lainnya.

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 di antaranya terkandung di 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 dipecah, 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 bentuk 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 dari 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 berhubungan dengan globularitas molekulnya (molekul tersebut 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).

Bagian dari 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