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

1. KLASIFIKASI DAN FUNGSI KARBOHIDRAT

Bahkan di zaman kuno, umat manusia mengenal karbohidrat dan belajar menggunakannya dalam kehidupan sehari-hari. Kapas, rami, kayu, pati, madu, gula tebu hanyalah beberapa dari karbohidrat yang memainkan peran penting dalam perkembangan peradaban. Karbohidrat adalah salah satu senyawa organik yang paling umum di alam. Mereka adalah komponen integral dari sel-sel organisme apa pun, termasuk bakteri, tumbuhan, dan hewan. Pada tumbuhan, karbohidrat menyumbang 80 - 90% dari berat kering, pada hewan - sekitar 2% dari berat badan. Sintesis mereka dari karbon dioksida dan air dilakukan oleh tanaman hijau menggunakan energi sinar matahari ( fotosintesis ). Persamaan stoikiometri total untuk proses ini adalah:

Glukosa dan karbohidrat sederhana lainnya kemudian diubah menjadi karbohidrat yang lebih kompleks seperti pati dan selulosa. Tumbuhan menggunakan karbohidrat ini untuk melepaskan energi melalui proses respirasi. Proses ini pada dasarnya adalah kebalikan dari proses fotosintesis:

Menarik untuk diketahui! Tumbuhan hijau dan bakteri dalam proses fotosintesis setiap tahunnya menyerap sekitar 200 miliar ton karbon dioksida dari atmosfer. Dalam hal ini, sekitar 130 miliar ton oksigen dilepaskan ke atmosfer dan 50 miliar ton senyawa karbon organik, terutama karbohidrat, disintesis.

Hewan tidak dapat mensintesis karbohidrat dari karbon dioksida dan air. Dengan mengonsumsi karbohidrat dengan makanan, hewan menghabiskan energi yang terkumpul di dalamnya untuk mempertahankan proses vital. Makanan kita tinggi karbohidrat, seperti makanan yang dipanggang, kentang, sereal, dll.

Nama "karbohidrat" adalah sejarah. Perwakilan pertama dari zat ini dijelaskan oleh rumus ringkasan C m H 2 n O n atau C m (H 2 O) n . Nama lain dari karbohidrat adalah Sahara - karena rasa manis dari karbohidrat paling sederhana. Menurut struktur kimianya, karbohidrat adalah kelompok senyawa yang kompleks dan beragam. Di antara mereka, ada senyawa yang cukup sederhana dengan berat molekul sekitar 200, dan polimer raksasa, yang berat molekulnya mencapai beberapa juta. Seiring dengan atom karbon, hidrogen, dan oksigen, karbohidrat dapat mengandung atom fosfor, nitrogen, belerang, dan, jarang, elemen lainnya.

Klasifikasi karbohidrat

Semua karbohidrat yang diketahui dapat dibagi menjadi dua kelompok besar - karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks. Kelompok terpisah terdiri dari polimer campuran yang mengandung karbohidrat, misalnya, glikoprotein- kompleks dengan molekul protein, glikolipid - kompleks dengan lipid, dll.

Karbohidrat sederhana (monosakarida, atau monosa) adalah senyawa polihidroksikarbonil yang tidak mampu membentuk molekul karbohidrat sederhana pada hidrolisis. Jika monosakarida mengandung gugus aldehida, maka mereka termasuk dalam kelas aldosa (alkohol aldehida), jika keton - ke kelas ketosa (alkohol keto). Tergantung pada jumlah atom karbon dalam molekul monosakarida, triosa (C 3), tetrosa (C 4), pentosa (C 5), heksosa (C 6), dll. dibedakan:

Yang paling umum di alam adalah pentosa dan heksosa.

Kompleks karbohidrat ( polisakarida, atau polioses) adalah polimer yang dibangun dari residu monosakarida. Mereka terhidrolisis untuk membentuk karbohidrat sederhana. Tergantung pada tingkat polimerisasi, mereka dibagi menjadi berat molekul rendah ( oligosakarida, tingkat polimerisasi yang, sebagai suatu peraturan, kurang dari 10) dan makromolekul. Oligosakarida adalah karbohidrat seperti gula yang larut dalam air dan memiliki rasa manis. Menurut kemampuannya untuk mereduksi ion logam (Cu 2+, Ag +), mereka dibagi menjadi: regenerasi dan tidak mengurangi. Polisakarida, tergantung pada komposisinya, juga dapat dibagi menjadi dua kelompok: homopolisakarida dan heteropolisakarida. Homopolisakarida dibangun dari residu monosakarida dari jenis yang sama, dan heteropolisakarida dibangun dari residu monosakarida yang berbeda.

Apa yang dikatakan dengan contoh perwakilan paling umum dari setiap kelompok karbohidrat dapat direpresentasikan sebagai diagram berikut:

Fungsi karbohidrat

Fungsi biologis polisakarida sangat beragam.

Fungsi energi dan penyimpanan

Karbohidrat mengandung jumlah kalori utama yang dikonsumsi seseorang dengan makanan. Pati merupakan karbohidrat utama dalam makanan. Ini ditemukan dalam produk roti, kentang, sebagai bagian dari sereal. Makanan manusia juga mengandung glikogen (dalam hati dan daging), sukrosa (sebagai aditif untuk berbagai hidangan), fruktosa (dalam buah-buahan dan madu), laktosa (dalam susu). Polisakarida, sebelum diserap oleh tubuh, harus dihidrolisis oleh enzim pencernaan menjadi monosakarida. Hanya dalam bentuk ini mereka diserap ke dalam darah. Dengan aliran darah, monosakarida memasuki organ dan jaringan, di mana mereka digunakan untuk mensintesis karbohidrat mereka sendiri atau zat lain, atau mengalami pemecahan untuk mengekstrak energi dari mereka.

Energi yang dilepaskan dari pemecahan glukosa disimpan dalam bentuk ATP. Ada dua proses pemecahan glukosa: anaerobik (tanpa adanya oksigen) dan aerobik (dengan adanya oksigen). Asam laktat terbentuk sebagai hasil dari proses anaerobik

yang, selama aktivitas fisik yang berat, menumpuk di otot dan menyebabkan rasa sakit.

Sebagai hasil dari proses aerobik, glukosa dioksidasi menjadi karbon monoksida (IV) dan air:

Sebagai hasil pemecahan glukosa secara aerobik, lebih banyak energi yang dilepaskan daripada hasil pemecahan anaerobik. Secara umum, oksidasi 1 g karbohidrat melepaskan energi 16,9 kJ.

Glukosa dapat mengalami fermentasi alkohol. Proses ini dilakukan oleh ragi dalam kondisi anaerobik:

Fermentasi alkohol banyak digunakan dalam industri untuk produksi anggur dan etil alkohol.

Manusia belajar tidak hanya menggunakan fermentasi alkohol, tetapi juga menemukan penggunaan fermentasi asam laktat, misalnya, untuk mendapatkan produk asam laktat dan acar sayuran.

Pada manusia dan hewan tidak ada enzim yang mampu menghidrolisis selulosa, namun selulosa merupakan komponen makanan utama bagi banyak hewan, khususnya untuk ruminansia. Perut hewan-hewan ini mengandung sejumlah besar bakteri dan protozoa yang menghasilkan enzim selulase mengkatalis hidrolisis selulosa menjadi glukosa. Yang terakhir dapat mengalami transformasi lebih lanjut, sebagai akibatnya asam butirat, asetat, propionat terbentuk, yang dapat diserap ke dalam darah ruminansia.

Karbohidrat juga melakukan fungsi cadangan. Jadi, pati, sukrosa, glukosa pada tumbuhan dan glikogen pada hewan mereka adalah cadangan energi sel mereka.

Fungsi struktural, pendukung dan pelindung

Selulosa pada tumbuhan dan kitin pada invertebrata dan jamur, mereka melakukan fungsi pendukung dan pelindung. Polisakarida membentuk kapsul dalam mikroorganisme, sehingga memperkuat membran. Lipopolisakarida bakteri dan glikoprotein permukaan sel hewan memberikan selektivitas interaksi antar sel dan reaksi imunologis organisme. Ribosa adalah blok bangunan RNA, sedangkan deoksiribosa adalah blok bangunan DNA.

Melakukan fungsi pelindung heparin. Karbohidrat ini, menjadi penghambat pembekuan darah, mencegah pembentukan bekuan darah. Ini ditemukan dalam darah dan jaringan ikat mamalia. Dinding sel bakteri, dibentuk oleh polisakarida, diikat dengan rantai asam amino pendek, melindungi sel bakteri dari efek samping. Karbohidrat terlibat dalam krustasea dan serangga dalam pembangunan kerangka eksternal, yang melakukan fungsi pelindung.

Fungsi pengaturan

Serat meningkatkan motilitas usus, sehingga meningkatkan pencernaan.

Kemungkinan yang menarik adalah penggunaan karbohidrat sebagai sumber bahan bakar cair – etanol. Sejak zaman kuno, kayu telah digunakan untuk memanaskan rumah dan memasak. Dalam masyarakat modern, jenis bahan bakar ini digantikan oleh jenis lain - minyak dan batu bara, yang lebih murah dan lebih nyaman untuk digunakan. Namun, bahan baku nabati, meskipun ada beberapa ketidaknyamanan dalam penggunaannya, tidak seperti minyak dan batu bara, merupakan sumber energi terbarukan. Tetapi penggunaannya dalam mesin pembakaran internal sulit. Untuk tujuan ini, lebih baik menggunakan bahan bakar cair atau gas. Dari kayu bermutu rendah, jerami atau bahan tanaman lain yang mengandung selulosa atau pati, Anda bisa mendapatkan bahan bakar cair - etil alkohol. Untuk melakukan ini, Anda harus terlebih dahulu menghidrolisis selulosa atau pati dan mendapatkan glukosa:

dan kemudian glukosa yang dihasilkan menjadi fermentasi alkohol dan mendapatkan etil alkohol. Setelah halus, dapat digunakan sebagai bahan bakar di mesin pembakaran internal. Perlu dicatat bahwa di Brasil, untuk tujuan ini, setiap tahun miliaran liter alkohol diperoleh dari tebu, sorgum dan singkong dan digunakan dalam mesin pembakaran internal.

, tergantung pada asalnya, mengandung gula 70-80%. Selain itu, kelompok karbohidrat yang sulit dicerna oleh tubuh manusia. 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 melakukan 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, putih, tidak larut dalam air.
	glikogen	Cadangan pati 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

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 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 dimainkan oleh gula 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 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 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

Beralih ke pertimbangan zat organik, tidak mungkin untuk tidak memperhatikan pentingnya karbon bagi kehidupan. Memasuki reaksi kimia, karbon membentuk ikatan kovalen yang kuat, mensosialisasikan empat elektron. Atom karbon, yang terhubung satu sama lain, mampu membentuk rantai dan cincin stabil yang berfungsi sebagai kerangka makromolekul. Karbon juga dapat membentuk beberapa ikatan kovalen dengan atom karbon lain, serta dengan nitrogen dan oksigen. Semua sifat ini menyediakan berbagai molekul organik yang unik.

Makromolekul, yang membentuk sekitar 90% dari massa sel dehidrasi, disintesis dari molekul sederhana yang disebut monomer. Ada tiga jenis utama makromolekul: polisakarida, protein, dan asam nukleat; monomer untuk mereka adalah, masing-masing, monosakarida, asam amino dan nukleotida.

Karbohidrat adalah zat dengan rumus umum C x (H 2 O) y, di mana x dan y adalah bilangan asli. Nama "karbohidrat" menunjukkan bahwa dalam molekulnya hidrogen dan oksigen memiliki perbandingan yang sama seperti dalam air.

Sel hewan mengandung sejumlah kecil karbohidrat, dan sel tumbuhan mengandung hampir 70% dari jumlah total bahan organik.

Monosakarida memainkan peran produk antara dalam proses respirasi dan fotosintesis, terlibat dalam sintesis asam nukleat, koenzim, ATP dan polisakarida, dan dilepaskan selama oksidasi selama respirasi. Turunan monosakarida - gula alkohol, asam gula, deoxysugars dan gula amino - penting dalam proses respirasi, dan juga digunakan dalam sintesis lipid, DNA, dan makromolekul lainnya.

Disakarida dibentuk oleh reaksi kondensasi antara dua monosakarida. Mereka kadang-kadang digunakan sebagai nutrisi cadangan. Yang paling umum adalah maltosa (glukosa + glukosa), laktosa (glukosa + galaktosa) dan sukrosa (glukosa + fruktosa). hanya ditemukan dalam susu. (gula tebu) paling banyak terdapat pada tumbuhan; ini adalah "gula" yang sama yang biasa kita makan.

Selulosa juga merupakan polimer glukosa. Ini mengandung sekitar 50% dari karbon yang terkandung dalam tanaman. Dalam hal massa total di Bumi, selulosa menempati urutan pertama di antara senyawa organik. Bentuk molekul (rantai panjang dengan gugus –OH yang menonjol) memberikan ikatan yang kuat antara rantai yang berdekatan. Dengan segala kekuatannya, makrofibril yang terdiri dari rantai seperti itu dengan mudah melewatkan air dan zat terlarut di dalamnya dan karenanya berfungsi sebagai bahan bangunan yang ideal untuk dinding sel tumbuhan. Selulosa adalah sumber glukosa yang berharga, tetapi pemecahannya membutuhkan enzim selulase, yang relatif jarang ditemukan di alam. Oleh karena itu, hanya beberapa hewan (misalnya, ruminansia) yang memakan selulosa. Nilai industri selulosa juga bagus - kain katun dan kertas dibuat dari bahan ini.