Lembrar!

Quais substâncias são chamadas de polímeros biológicos?

Estes são polímeros - compostos altamente moleculares que fazem parte de organismos vivos. Proteínas, alguns carboidratos, ácidos nucléicos.

Qual a importância dos carboidratos na natureza?

A frutose é amplamente distribuída na natureza - açúcar de frutas, que é muito mais doce que outros açúcares. Este monossacarídeo confere um sabor adocicado aos frutos das plantas e ao mel. O dissacarídeo mais comum na natureza - sacarose, ou açúcar de cana - consiste em glicose e frutose. É obtido a partir da cana-de-açúcar ou da beterraba açucareira. Amido para plantas e glicogênio para animais e fungos são uma reserva de nutrientes e energia. A celulose e a quitina desempenham funções estruturais e protetoras nos organismos. A celulose, ou fibra, forma as paredes das células vegetais. Em termos de massa total, ocupa o primeiro lugar na Terra entre todos os compostos orgânicos. Em sua estrutura, a quitina é muito próxima da celulose, que forma a base do esqueleto externo dos artrópodes e faz parte da parede celular dos fungos.

Nomeie as proteínas que você conhece. Que funções desempenham?

A hemoglobina é uma proteína do sangue que transporta gases no sangue

Miosina - proteína muscular, contração muscular

Colágeno - proteína dos tendões, pele, elasticidade, extensibilidade

A caseína é uma proteína do leite

Revisar perguntas e tarefas

1. Quais compostos químicos são chamados de carboidratos?

Este é um extenso grupo de compostos orgânicos naturais. Nas células animais, os carboidratos não representam mais de 5% da massa seca e, em algumas células vegetais (por exemplo, tubérculos ou batatas), seu conteúdo atinge 90% do resíduo seco. Os carboidratos são divididos em três classes principais: monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos.

2. O que são mono e dissacarídeos? Dar exemplos.

Os monossacarídeos são compostos por monômeros, substâncias orgânicas de baixo peso molecular. Os monossacarídeos ribose e desoxirribose são constituintes dos ácidos nucleicos. O monossacarídeo mais comum é a glicose. A glicose está presente nas células de todos os organismos e é uma das principais fontes de energia para os animais. Se dois monossacarídeos se combinam em uma molécula, esse composto é chamado de dissacarídeo. O dissacarídeo mais comum na natureza é a sacarose, ou açúcar de cana.

3. Que carboidrato simples serve como monômero de amido, glicogênio, celulose?

4. De que compostos orgânicos consistem as proteínas?

As longas cadeias de proteínas são construídas a partir de apenas 20 tipos diferentes de aminoácidos que possuem um plano estrutural comum, mas diferem entre si na estrutura do radical. Conectando-se, as moléculas de aminoácidos formam as chamadas ligações peptídicas. As duas cadeias polipeptídicas que compõem o hormônio pancreático insulina contêm 21 e 30 resíduos de aminoácidos. Estas são algumas das "palavras" mais curtas na "linguagem" da proteína. A mioglobina é uma proteína que se liga ao oxigênio no tecido muscular e consiste em 153 aminoácidos. A proteína de colágeno, que forma a base das fibras de colágeno do tecido conjuntivo e garante sua força, consiste em três cadeias polipeptídicas, cada uma contendo cerca de 1.000 resíduos de aminoácidos.

5. Como são formadas as estruturas proteicas secundárias e terciárias?

Torcendo na forma de uma espiral, o fio de proteína adquire um nível mais alto de organização - uma estrutura secundária. Finalmente, o polipeptídeo se enrola para formar uma espiral (glóbulo). É essa estrutura terciária da proteína que é sua forma biologicamente ativa, que possui especificidade individual. No entanto, para várias proteínas, a estrutura terciária não é final. A estrutura secundária é uma cadeia polipeptídica torcida em uma hélice. Para uma interação mais forte na estrutura secundária, ocorre uma interação intramolecular com a ajuda de pontes de sulfeto –S–S– entre as espiras da hélice. Isso garante a resistência dessa estrutura. A estrutura terciária é uma estrutura espiral secundária torcida em glóbulos - pedaços compactos. Essas estruturas fornecem força máxima e maior abundância nas células em comparação com outras moléculas orgânicas.

6. Cite as funções das proteínas conhecidas por você. Como você pode explicar a diversidade existente de funções de proteínas?

Uma das principais funções das proteínas é enzimática. Enzimas são proteínas que catalisam reações químicas em organismos vivos. Uma reação enzimática é uma reação química que ocorre apenas na presença de uma enzima. Sem uma enzima, nenhuma reação ocorre em organismos vivos. O trabalho das enzimas é estritamente específico, cada enzima tem seu próprio substrato, que cliva. A enzima se aproxima de seu substrato como uma "chave para uma fechadura". Assim, a enzima urease regula a degradação da ureia, a enzima amilase regula o amido e as enzimas protease regulam as proteínas. Portanto, para enzimas, é utilizada a expressão "especificidade de ação".

As proteínas também desempenham várias outras funções nos organismos: estruturais, de transporte, motoras, reguladoras, protetoras, energéticas. As funções das proteínas são bastante numerosas, pois estão subjacentes à variedade de manifestações da vida. É um componente das membranas biológicas, o transporte de nutrientes, como hemoglobina, função muscular, função hormonal, defesa do corpo - o trabalho de antígenos e anticorpos, e outras funções importantes no corpo.

7. O que é desnaturação de proteínas? O que pode causar a desnaturação?

A desnaturação é uma violação da estrutura espacial terciária das moléculas de proteína sob a influência de vários fatores físicos, químicos, mecânicos e outros. Fatores físicos são temperatura, radiação, fatores químicos são a ação de qualquer produto químico sobre proteínas: solventes, ácidos, álcalis, substâncias concentradas e assim por diante. Fatores mecânicos - agitação, pressão, alongamento, torção, etc.

Acho! Lembrar!

1. Usando o conhecimento adquirido no estudo da biologia vegetal, explique por que existem significativamente mais carboidratos em organismos vegetais do que em animais.

Como a base da vida - a nutrição das plantas é a fotossíntese, este é o processo de formação de compostos orgânicos complexos de carboidratos a partir de dióxido de carbono inorgânico mais simples e água. O principal carboidrato sintetizado pelas plantas para nutrição do ar é a glicose, também pode ser o amido.

2. Quais doenças podem levar a uma violação da conversão de carboidratos no corpo humano?

A regulação do metabolismo de carboidratos é realizada principalmente por hormônios e pelo sistema nervoso central. Os glicocorticosteróides (cortisona, hidrocortisona) diminuem a taxa de transporte de glicose nas células do tecido, a insulina o acelera; a adrenalina estimula o processo de formação de açúcar a partir do glicogênio no fígado. O córtex cerebral também desempenha um certo papel na regulação do metabolismo de carboidratos, uma vez que fatores psicogênicos aumentam a formação de açúcar no fígado e causam hiperglicemia.

O estado do metabolismo dos carboidratos pode ser avaliado pelo teor de açúcar no sangue (normalmente 70-120 mg%). Com uma carga de açúcar, esse valor aumenta, mas rapidamente atinge a norma. Distúrbios do metabolismo de carboidratos ocorrem em várias doenças. Assim, com a falta de insulina, ocorre o diabetes mellitus.

Uma diminuição na atividade de uma das enzimas do metabolismo de carboidratos - a fosforilase muscular - leva à distrofia muscular.

3. Sabe-se que se não houver proteína na dieta, mesmo apesar do conteúdo calórico suficiente dos alimentos, o crescimento dos animais pára, a composição do sangue muda e outros fenômenos patológicos ocorrem. Qual é a razão para tais violações?

Existem apenas 20 tipos diferentes de aminoácidos no corpo que possuem um plano estrutural comum, mas diferem entre si na estrutura do radical, eles formam moléculas de proteínas diferentes se você não usar proteínas, por exemplo, essenciais que não podem ser formado no corpo por conta própria, mas deve ser consumido com alimentos. Assim, se não houver proteínas, muitas moléculas de proteína não podem se formar dentro do próprio corpo e as alterações patológicas não podem ocorrer. O crescimento é controlado pelo crescimento das células ósseas, a base de qualquer célula é a proteína; a hemoglobina é a principal proteína do sangue, que garante o transporte dos principais gases do corpo (oxigênio, dióxido de carbono).

4. Explicar as dificuldades que surgem durante o transplante de órgãos, a partir do conhecimento da especificidade das moléculas proteicas de cada organismo.

As proteínas são o material genético, pois contêm a estrutura do DNA e RNA do corpo. Assim, as proteínas possuem características genéticas em cada organismo, a informação dos genes é criptografada nelas, essa é a dificuldade ao transplantar de organismos alienígenas (não relacionados), pois eles possuem genes diferentes e, portanto, proteínas.

Carboidratos são compostos orgânicos formados por carbono e oxigênio. Existem carboidratos simples, ou monossacarídeos, como glicose, e complexos, ou polissacarídeos, que são divididos em inferiores, contendo poucos resíduos de carboidratos simples, como dissacarídeos, e superiores, com moléculas muito grandes de muitos resíduos de carboidratos simples. Em organismos animais, o teor de carboidratos é de cerca de 2% do peso seco.

A necessidade diária média de um adulto em carboidratos é de 500 g e com trabalho muscular intensivo - 700-1000 g.

A quantidade de carboidratos por dia deve ser de 60% em peso e 56% em peso da quantidade total de alimentos.

A glicose está contida no sangue, em que sua quantidade é mantida em um nível constante (0,1-0,12%). Após a absorção no intestino, os monossacarídeos são transportados pelo sangue para onde ocorre a síntese de glicogênio a partir de monossacarídeos, que faz parte do citoplasma. As reservas de glicogênio são armazenadas principalmente nos músculos e no fígado.

A quantidade total de glicogênio em um corpo humano pesando 70 kg é de aproximadamente 375 g, dos quais 245 g estão contidos nos músculos, 110 g (até 150 g) no fígado, 20 g no sangue e outros fluidos corporais. corpo de uma pessoa treinada, o glicogênio é 40 -50% mais do que não treinado.

Os carboidratos são a principal fonte de energia para a vida e o trabalho do corpo.

No corpo, em condições sem oxigênio (anaeróbicas), os carboidratos se decompõem em ácido lático, liberando energia. Este processo é chamado de glicólise. Com a participação do oxigênio (condições aeróbicas), eles são divididos em dióxido de carbono e, ao mesmo tempo, liberam muito mais energia. De grande importância biológica é a quebra anaeróbica de carboidratos com a participação do ácido fosfórico - fosforilação.

A fosforilação da glicose ocorre no fígado com a participação de enzimas. A fonte de glicose pode ser aminoácidos e gorduras. No fígado, a partir da glicose pré-fosforilada, são formadas enormes moléculas de polissacarídeos, o glicogênio. A quantidade de glicogênio no fígado humano depende da natureza da nutrição e da atividade muscular. Com a participação de outras enzimas no fígado, o glicogênio é decomposto em glicose - formação de açúcar. A quebra de glicogênio no fígado e nos músculos esqueléticos durante a inanição e o trabalho muscular é acompanhada pela síntese simultânea de glicogênio. A glicose, formada no fígado, entra e é entregue com ela a todas as células e tecidos.

Apenas uma pequena parte das proteínas e gorduras libera energia no processo de quebra desmolítica e, portanto, serve como fonte direta de energia. Uma parte significativa das proteínas e gorduras, mesmo antes da desintegração completa, é primeiro convertida em carboidratos nos músculos. Além disso, do canal digestivo, os produtos da hidrólise de proteínas e gorduras entram no fígado, onde aminoácidos e gorduras são convertidos em glicose. Esse processo é conhecido como gliconeogênese. A principal fonte de formação de glicose no fígado é o glicogênio, uma parte muito menor da glicose é obtida pela gliconeogênese, durante a qual a formação de corpos cetônicos é retardada. Assim, o metabolismo de carboidratos afeta significativamente o metabolismo e água.

Quando o consumo de glicose pelos músculos em atividade aumenta de 5 a 8 vezes, o glicogênio é formado no fígado a partir de gorduras e proteínas.

Ao contrário das proteínas e gorduras, os carboidratos são facilmente decompostos, por isso são rapidamente mobilizados pelo corpo com altos custos de energia (trabalho muscular, emoções de dor, medo, raiva, etc.). A quebra de carboidratos mantém o corpo estável e é a principal fonte de energia para os músculos. Os carboidratos são essenciais para o funcionamento normal do sistema nervoso. Uma diminuição do açúcar no sangue leva a uma queda na temperatura corporal, fraqueza e fadiga dos músculos e distúrbios da atividade nervosa.

Nos tecidos, apenas uma parte muito pequena da glicose fornecida pelo sangue é utilizada com a liberação de energia. A principal fonte do metabolismo de carboidratos nos tecidos é o glicogênio, previamente sintetizado a partir da glicose.

Durante o trabalho dos músculos - os principais consumidores de carboidratos - as reservas de glicogênio neles são usadas, e somente depois que essas reservas são completamente esgotadas, começa o uso direto da glicose entregue aos músculos pelo sangue. Isso consome glicose, formada a partir das reservas de glicogênio no fígado. Após o trabalho, os músculos renovam seu suprimento de glicogênio, sintetizando-o a partir da glicose do sangue e do fígado - devido aos monossacarídeos absorvidos no trato digestivo e à quebra de proteínas e gorduras.

Por exemplo, com um aumento da glicose no sangue acima de 0,15-0,16% devido ao seu conteúdo abundante nos alimentos, que é chamado de hiperglicemia alimentar, é excretado do corpo com a urina - glicosúria.

Por outro lado, mesmo com jejum prolongado, o nível de glicose no sangue não diminui, pois a glicose entra no sangue dos tecidos durante a quebra do glicogênio neles.

Breve descrição da composição, estrutura e papel ecológico dos carboidratos

Os carboidratos são substâncias orgânicas constituídas por carbono, hidrogênio e oxigênio, tendo a fórmula geral C n (H 2 O) m (para a grande maioria dessas substâncias).

O valor de n é igual a m (para monossacarídeos) ou maior que ele (para outras classes de carboidratos). A fórmula geral acima não corresponde à desoxirribose.

Os carboidratos são divididos em monossacarídeos, di (oligo) sacarídeos e polissacarídeos. Abaixo está uma breve descrição dos representantes individuais de cada classe de carboidratos.

Breve descrição dos monossacarídeos

Os monossacarídeos são carboidratos cuja fórmula geral é C n (H 2 O) n (a exceção é a desoxirribose).

Classificações de monossacarídeos

Os monossacarídeos são um grupo bastante extenso e complexo de compostos, por isso têm uma classificação complexa de acordo com vários critérios:

1) de acordo com o número de carbono contido em uma molécula de monossacarídeo, distinguem-se tetroses, pentoses, hexoses, heptoses; As pentoses e hexoses são da maior importância prática;

2) de acordo com os grupos funcionais, os monossacarídeos são divididos em cetoses e aldoses;

3) de acordo com o número de átomos contidos na molécula de monossacarídeo cíclico, distinguem-se piranoses (contêm 6 átomos) e furanoses (contêm 5 átomos);

4) com base no arranjo espacial do hidróxido "glicosídico" (este hidróxido é obtido ligando um átomo de hidrogênio ao oxigênio do grupo carbonila), os monossacarídeos são divididos nas formas alfa e beta. Vamos dar uma olhada em alguns dos monossacarídeos mais importantes que têm a maior importância biológica e ecológica na natureza.

Breve descrição das pentoses

As pentoses são monossacarídeos, cuja molécula contém 5 átomos de carbono. Essas substâncias podem ser de cadeia aberta e cíclicas, aldoses e cetoses, compostos alfa e beta. Entre eles, a ribose e a desoxirribose são de importância prática.

Fórmula de ribose na forma geral C 5 H 10 O 5. A ribose é uma das substâncias a partir das quais são sintetizados os ribonucleótidos, dos quais são posteriormente obtidos vários ácidos ribonucleicos (ARN). Portanto, a forma alfa furanose (5 membros) da ribose é da maior importância (nas fórmulas, o RNA é representado na forma de um pentágono regular).

A fórmula da desoxirribose na forma geral é C 5 H 10 O 4. A desoxirribose é uma das substâncias a partir das quais os desoxirribonucleotídeos são sintetizados nos organismos; estes últimos são os materiais de partida para a síntese de ácidos desoxirribonucleicos (DNA). Portanto, a forma alfa cíclica da desoxirribose, que não possui um hidróxido no segundo átomo de carbono do ciclo, é de grande importância.

As formas de cadeia aberta de ribose e desoxirribose são aldoses, ou seja, contêm 4 (3) grupos hidróxido e um grupo aldeído. Com a quebra completa dos ácidos nucléicos, a ribose e a desoxirribose são oxidadas em dióxido de carbono e água; Este processo é acompanhado pela liberação de energia.

Breve descrição das hexoses

As hexoses são monossacarídeos cujas moléculas contêm seis átomos de carbono. A fórmula geral das hexoses é C 6 (H 2 O) 6 ou C 6 H 12 O 6. Todas as variedades de hexoses são isômeros correspondentes à fórmula acima. Entre as hexoses, existem cetoses e aldoses, e formas alfa e beta de moléculas, formas de cadeia aberta e cíclicas, formas cíclicas de piranose e furanose. De maior importância na natureza são a glicose e a frutose, que são brevemente discutidas abaixo.

1. Glicose. Como qualquer hexose, tem a fórmula geral C 6 H 12 O 6 . Pertence às aldoses, ou seja, contém um grupo funcional aldeído e 5 grupos hidróxido (característico dos álcoois), portanto, a glicose é um álcool aldeído polihídrico (esses grupos estão contidos em uma forma de cadeia aberta, o grupo aldeído está ausente em a forma cíclica, pois transforma em hidróxido um grupo denominado "hidróxido glicosídico"). A forma cíclica pode ser de cinco membros (furanose) ou de seis membros (piranose). O mais importante na natureza é a forma de piranose da molécula de glicose. As formas cíclicas de piranose e furanose podem ser formas alfa ou beta, dependendo da localização do hidróxido glicosídico em relação a outros grupos hidróxido na molécula.

De acordo com suas propriedades físicas, a glicose é um sólido cristalino branco com sabor adocicado (a intensidade desse sabor é semelhante à sacarose), altamente solúvel em água e capaz de formar soluções supersaturadas (“xaropes”). Como a molécula de glicose contém átomos de carbono assimétricos (ou seja, átomos ligados a quatro radicais diferentes), as soluções de glicose têm atividade óptica, portanto, D-glicose e L-glicose são diferenciadas, que possuem atividade biológica diferente.

Do ponto de vista biológico, a capacidade da glicose de oxidar facilmente de acordo com o esquema é mais importante:

С 6 Н 12 O 6 (glicose) → (estágios intermediários) → 6СO 2 + 6Н 2 O.

A glicose é um composto biologicamente importante, pois é utilizado pelo organismo através de sua oxidação como um nutriente universal e uma fonte de energia prontamente disponível.

2. Frutose. Isso é cetose, sua fórmula geral é C 6 H 12 O 6, ou seja, é um isômero da glicose, é caracterizada por formas de cadeia aberta e cíclicas. O mais importante é beta-B-frutofuranose ou beta-frutose para breve. A sacarose é feita de beta-frutose e alfa-glicose. Sob certas condições, a frutose é capaz de se transformar em glicose durante a reação de isomerização. A frutose é semelhante em propriedades físicas à glicose, mas mais doce que ela.

Breve descrição dos dissacarídeos

Os dissacarídeos são produtos da reação de descondensação de moléculas iguais ou diferentes de monossacarídeos.

Os dissacarídeos são uma das variedades de oligossacarídeos (um pequeno número de moléculas de monossacarídeos (iguais ou diferentes) estão envolvidos na formação de suas moléculas.

O representante mais importante dos dissacarídeos é a sacarose (beterraba ou açúcar de cana). A sacarose é um produto da interação da alfa-D-glicopiranose (alfa-glicose) e beta-D-frutofuranose (beta-frutose). Sua fórmula geral é C 12 H 22 O 11. A sacarose é um dos muitos isômeros de dissacarídeos.

Esta é uma substância cristalina branca que existe em vários estados: granulado grosso ("cabeças de açúcar"), cristalino fino (açúcar granulado), amorfo (açúcar em pó). Dissolve-se bem em água, especialmente em água quente (em comparação com a água quente, a solubilidade da sacarose em água fria é relativamente baixa), de modo que a sacarose é capaz de formar "soluções supersaturadas" - xaropes que podem "cristalizar", ou seja, suspensões cristalinas são formadas. Soluções concentradas de sacarose são capazes de formar sistemas vítreos especiais - o caramelo, que é usado pelo homem para obter certas variedades de doces. A sacarose é uma substância doce, mas a intensidade do sabor doce é menor que a da frutose.

A propriedade química mais importante da sacarose é sua capacidade de hidrolisar, na qual se formam alfa-glicose e beta-frutose, que entram em reações de metabolismo de carboidratos.

Para os humanos, a sacarose é um dos produtos alimentícios mais importantes, pois é fonte de glicose. No entanto, o consumo excessivo de sacarose é prejudicial, porque leva a uma violação do metabolismo dos carboidratos, que é acompanhada pelo aparecimento de doenças: diabetes, doenças dentárias, obesidade.

Características gerais dos polissacarídeos

Os polissacarídeos são polímeros naturais que são produtos da reação de policondensação de monossacarídeos. Como monômeros para a formação de polissacarídeos, pentoses, hexoses e outros monossacarídeos podem ser usados. Em termos práticos, os produtos de policondensação de hexose são os mais importantes. Também são conhecidos polissacarídeos, cujas moléculas contêm átomos de nitrogênio, como a quitina.

Os polissacarídeos à base de hexose têm a fórmula geral (C 6 H 10 O 5)n. Eles são insolúveis em água, enquanto alguns deles são capazes de formar soluções coloidais. Os mais importantes desses polissacarídeos são várias variedades de amidos vegetais e animais (estes últimos são chamados de glicogênios), bem como variedades de celulose (fibra).

Características gerais das propriedades e papel ecológico do amido

O amido é um polissacarídeo que é um produto da reação de policondensação da alfa-glicose (alfa-D-glucopiranose). Por origem, distinguem-se os amidos vegetais e animais. Os amidos animais são chamados de glicogênios. Embora, em geral, as moléculas de amido tenham uma estrutura comum, a mesma composição, mas as propriedades individuais do amido obtido de diferentes plantas são diferentes. Assim, o amido de batata é diferente do amido de milho, etc. Mas todas as variedades de amido têm propriedades comuns. São substâncias sólidas, brancas, finamente cristalinas ou amorfas, “frágeis” ao toque, insolúveis em água, mas em água quente são capazes de formar soluções coloidais que mantêm sua estabilidade mesmo quando resfriadas. O amido forma tanto sóis (por exemplo, geleia líquida) quanto géis (por exemplo, geleia preparada com alto teor de amido é uma massa gelatinosa que pode ser cortada com uma faca).

A capacidade do amido de formar soluções coloidais está associada à globularidade de suas moléculas (a molécula é, por assim dizer, enrolada em uma bola). Ao entrar em contato com água morna ou quente, as moléculas de água penetram entre as voltas das moléculas de amido, a molécula aumenta de volume e a densidade da substância diminui, o que leva à transição das moléculas de amido para um estado móvel característico de sistemas coloidais. A fórmula geral do amido é: (C 6 H 10 O 5) n, as moléculas desta substância têm duas variedades, uma das quais é chamada de amilose (não há cadeias laterais nesta molécula), e a outra é a amilopectina (o moléculas têm cadeias laterais nas quais a conexão ocorre através de 1 - 6 átomos de carbono por uma ponte de oxigênio).

A propriedade química mais importante que determina o papel biológico e ecológico do amido é sua capacidade de sofrer hidrólise, formando o dissacarídeo maltose ou alfa-glicose (este é o produto final da hidrólise do amido):

(C6H10O5) n + nH2O → nC6H12O6 (alfa-glicose).

O processo ocorre em organismos sob a ação de todo um grupo de enzimas. Devido a este processo, o corpo é enriquecido com glicose - o composto nutriente mais importante.

Uma reação qualitativa ao amido é sua interação com o iodo, na qual ocorre uma cor vermelho-violeta. Esta reação é usada para detectar amido em vários sistemas.

O papel biológico e ecológico do amido é bastante grande. Este é um dos compostos de armazenamento mais importantes em organismos vegetais, por exemplo, em plantas da família dos cereais. Para os animais, o amido é a substância trófica mais importante.

Breve descrição das propriedades e papel ecológico e biológico da celulose (fibra)

A celulose (fibra) é um polissacarídeo, que é um produto da reação de policondensação da beta-glicose (beta-D-glucopiranose). Sua fórmula geral é (C 6 H 10 O 5) n. Ao contrário do amido, as moléculas de celulose são estritamente lineares e têm uma estrutura fibrilar (“filamentosa”). A diferença nas estruturas das moléculas de amido e celulose explica a diferença em seus papéis biológicos e ecológicos. A celulose não é uma reserva nem uma substância trófica, pois não é capaz de ser digerida pela maioria dos organismos (com exceção de alguns tipos de bactérias que podem hidrolisar a celulose e assimilar a beta-glicose). A celulose não é capaz de formar soluções coloidais, mas pode formar estruturas filamentosas mecanicamente fortes que fornecem proteção para organelas celulares individuais e a resistência mecânica de vários tecidos vegetais. Como o amido, a celulose é hidrolisada sob certas condições e o produto final de sua hidrólise é a beta-glicose (beta-D-glucopiranose). Na natureza, o papel desse processo é relativamente pequeno (mas permite que a biosfera “assimule” a celulose).

(C 6 H 10 O 5) n (fibra) + n (H 2 O) → n (C 6 H 12 O 6) (beta-glicose ou beta-D-glucopiranose) (com hidrólise incompleta da fibra, a formação de um dissacarídeo solúvel é possível - celobiose).

Em condições naturais, a fibra (após a morte das plantas) sofre decomposição, o que torna possível a formação de vários compostos. Devido a este processo, húmus (um componente orgânico do solo), vários tipos de carvão são formados (óleo e carvão são formados a partir dos restos mortos de vários organismos animais e vegetais na ausência, ou seja, em condições anaeróbicas, todo o complexo de substâncias orgânicas está envolvido em sua formação, incluindo carboidratos).

O papel ecológico e biológico da fibra é que ela é: a) protetora; b) mecânico; c) um composto formativo (para algumas bactérias desempenha uma função trófica). Os restos mortos de organismos vegetais são um substrato para alguns organismos - insetos, fungos, vários microorganismos.

Breve descrição do papel ecológico e biológico dos carboidratos

Resumindo o material acima relacionado às características dos carboidratos, podemos tirar as seguintes conclusões sobre seu papel ecológico e biológico.

1. Desempenham uma função de construção tanto nas células quanto no corpo como um todo devido ao fato de serem parte das estruturas que formam células e tecidos (isso é especialmente verdadeiro para plantas e fungos), por exemplo, membranas celulares, várias membranas, etc. além disso, os carboidratos estão envolvidos na formação de substâncias biologicamente necessárias que formam várias estruturas, por exemplo, na formação de ácidos nucleicos que formam a base dos cromossomos; carboidratos fazem parte de proteínas complexas - glicoproteínas, que são de particular importância na formação de estruturas celulares e substância intercelular.

2. A função mais importante dos carboidratos é a função trófica, que consiste no fato de que muitos deles são produtos alimentares de organismos heterotróficos (glicose, frutose, amido, sacarose, maltose, lactose, etc.). Essas substâncias, em combinação com outros compostos, formam produtos alimentares utilizados pelo homem (vários cereais; frutas e sementes de plantas individuais, que incluem carboidratos em sua composição, são alimentos para pássaros, e os monossacarídeos, entrando em um ciclo de várias transformações, contribuem à formação tanto de seus próprios carboidratos, característicos de um determinado organismo, quanto de outros compostos organobioquímicos (gorduras, aminoácidos (mas não suas proteínas), ácidos nucléicos, etc.).

3. Os carboidratos também são caracterizados por uma função energética, que consiste no fato de que os monossacarídeos (em particular a glicose) são facilmente oxidados nos organismos (o produto final da oxidação é CO 2 e H 2 O), enquanto uma grande quantidade de energia é liberado, acompanhado pela síntese de ATP.

4. Eles também têm uma função protetora, consistindo no fato de que estruturas (e certas organelas na célula) surgem de carboidratos que protegem a célula ou o corpo como um todo de vários danos, incluindo mecânicos (por exemplo, capas quitinosas de insetos que formam o esqueleto externo, membranas celulares de plantas e muitos fungos, incluindo celulose, etc.).

5. Um papel importante é desempenhado pelas funções mecânicas e modeladoras dos carboidratos, que são a capacidade das estruturas formadas por carboidratos ou em combinação com outros compostos de dar ao corpo uma certa forma e torná-los mecanicamente fortes; assim, as membranas celulares do tecido mecânico e os vasos do xilema formam a estrutura (esqueleto interno) das plantas lenhosas, arbustivas e herbáceas, o esqueleto externo dos insetos é formado por quitina, etc.

Breve descrição do metabolismo de carboidratos em um organismo heterotrófico (no exemplo de um corpo humano)

Um papel importante na compreensão dos processos metabólicos é desempenhado pelo conhecimento das transformações que os carboidratos sofrem em organismos heterotróficos. No corpo humano, este processo é caracterizado pela seguinte descrição esquemática.

Os carboidratos dos alimentos entram no corpo pela boca. Os monossacarídeos no sistema digestivo praticamente não sofrem transformações, os dissacarídeos são hidrolisados ​​em monossacarídeos e os polissacarídeos sofrem transformações bastante significativas (isso se aplica aos polissacarídeos que são consumidos pelo corpo e aos carboidratos que não são substâncias alimentares, por exemplo, celulose, alguns pectinas, são removidos excretados nas fezes).

Na cavidade oral, o alimento é triturado e homogeneizado (torna-se mais homogêneo do que antes de entrar). O alimento é afetado pela saliva secretada pelas glândulas salivares. Contém ptialina e tem uma reação alcalina do ambiente, devido à qual começa a hidrólise primária de polissacarídeos, levando à formação de oligossacarídeos (carboidratos com um valor n pequeno).

Parte do amido pode até se transformar em dissacarídeos, o que pode ser observado com a mastigação prolongada do pão (o pão preto azedo se torna doce).

O alimento mastigado, ricamente tratado com saliva e esmagado pelos dentes, entra no estômago pelo esôfago na forma de um bolo alimentar, onde é exposto ao suco gástrico com uma reação ácida do meio contendo enzimas que atuam nas proteínas e ácidos nucléicos. Quase nada acontece no estômago com carboidratos.

Em seguida, o mingau alimentar entra na primeira seção do intestino (intestino delgado), começando com o duodeno. Recebe suco pancreático (secreção pancreática), que contém um complexo de enzimas que promovem a digestão dos carboidratos. Os carboidratos são convertidos em monossacarídeos, que são solúveis em água e absorvíveis. Os carboidratos da dieta são finalmente digeridos no intestino delgado e, na parte onde as vilosidades estão contidas, são absorvidos pela corrente sanguínea e entram no sistema circulatório.

Com o fluxo sanguíneo, os monossacarídeos são transportados para vários tecidos e células do corpo, mas primeiro todo o sangue passa pelo fígado (onde é limpo de produtos metabólicos prejudiciais). No sangue, os monossacarídeos estão presentes principalmente na forma de alfa-glicose (mas outros isômeros de hexose, como a frutose, também são possíveis).

Se a glicose no sangue for menor que o normal, parte do glicogênio contido no fígado é hidrolisado em glicose. Um excesso de carboidratos caracteriza uma doença humana grave - diabetes.

Do sangue, os monossacarídeos entram nas células, onde a maior parte deles é gasta na oxidação (nas mitocôndrias), na qual é sintetizado o ATP, que contém energia de forma “conveniente” para o corpo. O ATP é gasto em vários processos que requerem energia (a síntese de substâncias necessárias ao corpo, a implementação de processos fisiológicos e outros).

Parte dos carboidratos dos alimentos é utilizada para sintetizar os carboidratos de um determinado organismo, que são necessários para a formação de estruturas celulares, ou compostos necessários para a formação de substâncias de outras classes de compostos (é assim que gorduras, ácidos nucléicos, etc.) . pode ser obtido a partir de carboidratos). A capacidade dos carboidratos de se transformarem em gorduras é uma das causas da obesidade - uma doença que envolve um complexo de outras doenças.

Portanto, o consumo de carboidratos em excesso é prejudicial ao corpo humano, o que deve ser levado em consideração na hora de organizar uma alimentação balanceada.

Em organismos vegetais que são autótrofos, o metabolismo de carboidratos é um pouco diferente. Carboidratos (monoaçúcar) são sintetizados pelo próprio corpo a partir de dióxido de carbono e água usando energia solar. Di-, oligo- e polissacarídeos são sintetizados a partir de monossacarídeos. Parte dos monossacarídeos está incluída na síntese de ácidos nucleicos. Os organismos vegetais usam uma certa quantidade de monossacarídeos (glicose) nos processos de respiração para oxidação, nos quais (como em organismos heterotróficos) o ATP é sintetizado.

Plano:

1. Definição do conceito: hidratos de carbono. Classificação.

2. Composição, propriedades físicas e químicas dos hidratos de carbono.

3. Distribuição na natureza. Recibo. Inscrição.

Carboidratos - compostos orgânicos contendo grupos de átomos carbonilo e hidroxilo, com a fórmula geral C n (H 2 O) m, (onde n e m> 3).

Carboidratos Substâncias de suma importância bioquímica são amplamente distribuídas na vida selvagem e desempenham um papel importante na vida humana. O nome carboidratos surgiu com base nos dados da análise dos primeiros representantes conhecidos desse grupo de compostos. As substâncias deste grupo consistem em carbono, hidrogênio e oxigênio, e a proporção do número de átomos de hidrogênio e oxigênio nelas é a mesma que na água, ou seja, Há um átomo de oxigênio para cada 2 átomos de hidrogênio. No século passado eram considerados hidratos de carbono. Daí o nome russo carboidratos, proposto em 1844. K. Schmidt. A fórmula geral dos hidratos de carbono, de acordo com o que foi dito, é C m H 2p O p. Ao tirar “n” dos parênteses, obtém-se a fórmula C m (H 2 O) n, que reflete muito claramente o nome “ carboidrato”. O estudo dos carboidratos mostrou que existem compostos que, segundo todas as propriedades, devem ser atribuídos ao grupo dos carboidratos, embora tenham uma composição que não corresponde exatamente à fórmula C m H 2p O p. O nome "carboidratos" sobreviveu até hoje, embora junto com esse nome, um nome mais novo, glicídeos, às vezes seja usado para se referir ao grupo de substâncias em consideração.

Carboidratos pode ser dividido em três grupos : 1) Monossacarídeos - carboidratos que podem ser hidrolisados ​​para formar carboidratos mais simples. Este grupo inclui hexoses (glicose e frutose), bem como pentose (ribose). 2) Oligossacarídeos - produtos de condensação de vários monossacarídeos (por exemplo, sacarose). 3) Polissacarídeos - compostos poliméricos contendo um grande número de moléculas de monossacarídeos.

Monossacarídeos. Os monossacarídeos são compostos heterofuncionais. Suas moléculas contêm simultaneamente carbonila (aldeído ou cetona) e vários grupos hidroxila, ou seja, monossacarídeos são compostos de polihidroxicarbonil - polihidroxialdeídos e polihidroxicetonas. Dependendo disso, os monossacarídeos são divididos em aldoses (o monossacarídeo contém um grupo aldeído) e cetoses (o grupo ceto está contido). Por exemplo, a glicose é uma aldose e a frutose é uma cetose.

Recibo. A glicose é encontrada predominantemente na forma livre na natureza. É também uma unidade estrutural de muitos polissacarídeos. Outros monossacarídeos no estado livre são raros e são conhecidos principalmente como componentes de oligo e polissacarídeos. Na natureza, a glicose é obtida como resultado da reação de fotossíntese: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glicose) + 6O 2 Pela primeira vez, a glicose foi obtida em 1811 pelo químico russo G.E. Kirchhoff durante a hidrólise do amido. Mais tarde, a síntese de monossacarídeos a partir de formaldeído em meio alcalino foi proposta por A.M. Butlerov

Para quem quer engordar.

Carboidratos irão ajudá-lo.

Como você sabe, uma molécula de gordura são quatro moléculas de glicose mais quatro moléculas de água. Ou seja, com um aumento da ingestão de carboidratos em combinação com a ingestão de água, você obterá o resultado esperado. Vou observar apenas uma coisa, é desejável consumir carboidratos mais complexos, porque carboidratos simples podem levar a diabetes, hipertensão. Espero que com a nutrição moderna (um conjunto de produtos nas lojas), você não tenha dificuldades ao longo do caminho. A principal coisa sobre carboidratos está abaixo, graças à "Wikipedia"

(açúcares, sacarídeos) - substâncias orgânicas contendo um grupo carbonila e vários grupos hidroxila. O nome da classe de compostos vem das palavras "hidratos de carbono", foi proposto pela primeira vez por K. Schmidt em 1844. O surgimento de tal nome se deve ao fato de que os primeiros carboidratos conhecidos pela ciência foram descritos pela fórmula bruta Cx(H2O)y, sendo formalmente compostos de carbono e água.
Os carboidratos são uma classe muito ampla de compostos orgânicos, entre eles existem substâncias com propriedades muito diferentes. Isso permite que os carboidratos desempenhem uma variedade de funções nos organismos vivos. Os compostos desta classe constituem cerca de 80% da massa seca das plantas e 2-3% da massa dos animais.

Carboidratos simples e complexos

À esquerda está o D-gliceraldeído, à direita está a dihidroxiacetona.

Os carboidratos são um componente integral das células e tecidos de todos os organismos vivos da flora e da fauna, constituindo (em massa) a parte principal da matéria orgânica da Terra. A fonte de carboidratos para todos os organismos vivos é o processo de fotossíntese realizado pelas plantas. De acordo com a capacidade de hidrolisar em monômeros, os carboidratos são divididos em dois grupos: simples (monossacarídeos) e complexos (dissacarídeos e polissacarídeos). Os carboidratos complexos, ao contrário dos simples, são capazes de hidrolisar para formar monossacarídeos, monômeros. Os carboidratos simples são facilmente solúveis em água e sintetizados em plantas verdes. Os carboidratos complexos são produtos da policondensação de açúcares simples (monossacarídeos), e no processo de clivagem hidrolítica formam centenas e milhares de moléculas de monossacarídeos.

Monossacarídeos

O monossacarídeo mais comum na natureza é a beta-D-glicose.

Monossacarídeos(do grego monos - o único, sacar - açúcar) - os carboidratos mais simples que não se hidrolisam para formar carboidratos mais simples - geralmente são incolores, facilmente solúveis em água, pobres em álcool e completamente insolúveis em éter, compostos orgânicos transparentes sólidos , um dos principais grupos de carboidratos, a forma mais simples de açúcar. As soluções aquosas têm um bsp neutro; pH. Alguns monossacarídeos têm um sabor doce. Os monossacarídeos contêm um grupo carbonil (aldeído ou cetona), de modo que podem ser considerados como derivados de álcoois polihídricos. Um monossacarídeo com um grupo carbonila no final da cadeia é um aldeído e é chamado de aldose. Em qualquer outra posição do grupo carbonila, o monossacarídeo é uma cetona e é chamado de cetose. Dependendo do comprimento da cadeia de carbono (de três a dez átomos), trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses e assim por diante são distinguidas. Dentre elas, pentoses e hexoses são as mais difundidas na natureza. Os monossacarídeos são os blocos de construção a partir dos quais dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos são sintetizados.
Na natureza, na forma livre, a D-glicose (açúcar de uva ou dextrose, C6H12O6) é a mais comum - um açúcar de seis átomos (hexose), uma unidade estrutural (monômero) de muitos polissacarídeos (polímeros) -dissacarídeos: (maltose, sacarose e lactose) e polissacarídeos (celulose, amido). Outros monossacarídeos são geralmente conhecidos como componentes de di, oligo ou polissacarídeos e são raros no estado livre. Os polissacarídeos naturais servem como as principais fontes de monossacarídeos

dissacarídeos

A maltose (açúcar do malte) é um dissacarídeo natural que consiste em dois resíduos de glicose.

Maltose(açúcar de malte) - um dissacarídeo natural que consiste em dois resíduos de glicose
Dissacarídeos (de di - dois, sacar - açúcar) - compostos orgânicos complexos, um dos principais grupos de carboidratos, durante a hidrólise, cada molécula se decompõe em duas moléculas de monossacarídeos, são taisamoligossacarídeos privados. Por estrutura, os dissacarídeos são glicosídeos, nos quais duas moléculas de monossacarídeos estão conectadas entre si por uma ligação glicosídica formada como resultado da interação de grupos hidroxila (dois hemiacetal ou um hemiacetal e um álcool). Dependendo da estrutura, os dissacarídeos são divididos em dois grupos: redutores e não redutores. Por exemplo, na molécula de maltose, o segundo resíduo do monossacarídeo (glicose) possui uma hidroxila hemiacetal livre, que confere a esse dissacarídeo propriedades redutoras. Os dissacarídeos, juntamente com os polissacarídeos, são uma das principais fontes de carboidratos na dieta de humanos e animais.

Oligossacarídeos

Rafinose- trissacarídeo natural, constituído por resíduos de D-galactose, D-glicose e D-frutose.
Oligossacarídeos- carboidratos, cujas moléculas são sintetizadas a partir de 2-10 resíduos de monossacarídeos conectados por ligações glicosídicas. Assim, eles distinguem: dissacarídeos, trissacarídeos e assim por diante. Os oligossacarídeos que consistem em resíduos de monossacarídeos idênticos são chamados de homopolissacarídeos, e aqueles que consistem em diferentes monossacarídeos são chamados de heteropolissacarídeos. Os dissacarídeos são os mais comuns entre os oligossacarídeos.
Entre os trissacarídeos naturais, a rafinose é o mais comum - um oligossacarídeo não redutor contendo resíduos de frutose, glicose e galactose - encontrado em grandes quantidades na beterraba sacarina e em muitas outras plantas.

Polissacarídeos

Polissacarídeos- o nome geral da classe de carboidratos complexos de alto peso molecular, cujas moléculas consistem em dezenas, centenas ou milhares de monômeros - monossacarídeos. Do ponto de vista dos princípios gerais de estrutura no grupo de polissacarídeos, é possível distinguir entre homopolissacarídeos sintetizados a partir do mesmo tipo de unidades monossacarídicas e heteropolissacarídeos, que se caracterizam pela presença de dois ou mais tipos de resíduos monoméricos.
Os homopolissacarídeos (glicanos), constituídos por resíduos de um monossacarídeo, podem ser hexoses ou pentoses, ou seja, hexose ou pentose podem ser utilizadas como monômero. Dependendo da natureza química do polissacarídeo, distinguem-se glucanos (de resíduos de glicose), mananos (de manose), galactanos (de galactose) e outros compostos semelhantes. O grupo dos homopolissacarídeos inclui compostos orgânicos de origem vegetal (amido, celulose, pectina), animal (glicogênio, quitina) e bacteriana (dextranos).
Os polissacarídeos são essenciais para a vida de animais e plantas. É uma das principais fontes de energia do organismo resultante do metabolismo. Os polissacarídeos participam de processos imunológicos, proporcionam adesão de células nos tecidos e são a maior parte da matéria orgânica na biosfera.

À esquerda está o amido, à direita está o glicogênio.

Amido

(C6H10O5) n é uma mistura de dois homopolissacarídeos: linear - amilose e ramificado - amilopectina, cujo monômero é a alfa-glicose. Substância amorfa branca, insolúvel em água fria, capaz de inchar e parcialmente solúvel em água quente. Peso molecular 105-107 Daltons. O amido, sintetizado por diferentes plantas nos cloroplastos, sob a ação da luz durante a fotossíntese, difere um pouco na estrutura dos grãos, no grau de polimerização das moléculas, na estrutura das cadeias poliméricas e nas propriedades físico-químicas. Como regra, o conteúdo de amilose no amido é de 10-30%, amilopectina - 70-90%. A molécula de amilose contém, em média, cerca de 1.000 resíduos de glicose ligados por ligações alfa-1,4. Seções lineares separadas da molécula de amilopectina consistem em 20-30 dessas unidades e, nos pontos de ramificação da amilopectina, os resíduos de glicose são ligados por ligações alfa-1,6 intercadeias. Com a hidrólise ácida parcial do amido, são formados polissacarídeos de menor grau de polimerização - dextrinas (C6H10O5)p, e com hidrólise completa - glicose.
O glicogênio (C6H10O5) n é um polissacarídeo construído a partir de resíduos de alfa-D-glicose - principal polissacarídeo de reserva de animais superiores e humanos, está contido na forma de grânulos no citoplasma das células em quase todos os órgãos e tecidos, porém, sua maior quantidade se acumula nos músculos e no fígado. A molécula de glicogênio é construída a partir de cadeias ramificadas de poliglicosídeos, em uma sequência linear em que os resíduos de glicose são conectados por ligações alfa-1,4 e nos pontos de ramificação por ligações intercadeias alfa-1,6. A fórmula empírica do glicogênio é idêntica à do amido. Na estrutura química, o glicogênio é próximo da amilopectina com ramificação de cadeia mais pronunciada, por isso às vezes é chamado de termo impreciso "amido animal". Peso molecular 105-108 Daltons e acima. Em organismos animais, é um análogo estrutural e funcional do polissacarídeo vegetal - amido. O glicogênio forma uma reserva de energia, que, se necessário, para compensar uma súbita falta de glicose pode ser rapidamente mobilizada - uma forte ramificação de suas moléculas leva à presença de um grande número de resíduos terminais, que fornecem a capacidade de clivar rapidamente a quantidade necessária de moléculas de glicose. Ao contrário do estoque de triglicerídeos (gorduras), o estoque de glicogênio não é tão amplo (em calorias por grama). Apenas o glicogênio armazenado nas células do fígado (hepatócitos) pode ser convertido em glicose para alimentar todo o corpo, enquanto os hepatócitos são capazes de armazenar até 8% de seu peso na forma de glicogênio, que é a concentração mais alta entre todos os tipos de células. A massa total de glicogênio no fígado de adultos pode chegar a 100-120 gramas. Nos músculos, o glicogênio é decomposto em glicose exclusivamente para consumo local e se acumula em concentrações muito mais baixas (não mais que 1% da massa muscular total), entretanto, o estoque total nos músculos pode exceder o estoque acumulado nos hepatócitos.

A celulose (fibra) é o polissacarídeo estrutural mais comum do mundo vegetal, constituído por resíduos de alfa-glicose apresentados na forma de beta-piranose. Assim, na molécula de celulose, as unidades monoméricas de beta-glucopiranose são linearmente conectadas umas às outras por ligações beta-1,4. Com a hidrólise parcial da celulose, forma-se o dissacarídeo celobiose e, com a hidrólise completa, a D-glicose. No trato gastrointestinal humano, a celulose não é digerida porque o conjunto de enzimas digestivas não contém beta-glicosidase. No entanto, a presença de uma quantidade ideal de fibra vegetal nos alimentos contribui para a formação normal das fezes. Possuindo alta resistência mecânica, a celulose atua como material de suporte para plantas, por exemplo, na composição da madeira, sua participação varia de 50 a 70%, e o algodão é quase cem por cento celulose.
A quitina é um polissacarídeo estrutural de plantas inferiores, fungos e invertebrados (principalmente as córneas de artrópodes - insetos e crustáceos). A quitina, como a celulose nas plantas, desempenha funções mecânicas e de suporte nos organismos de fungos e animais. A molécula de quitina é construída a partir de resíduos de N-acetil-D-glucosamina ligados por ligações beta-1,4-glicosium. As macromoléculas de quitina não são ramificadas e seu arranjo espacial não tem nada a ver com a celulose.
Substâncias pécticas - ácido poligalacturônico, encontrado em frutas e vegetais, os resíduos de ácido D-galacturônico estão ligados por ligações alfa-1,4-glicosídicas. Na presença de ácidos orgânicos, são capazes de gelificar, são utilizados na indústria alimentícia para a preparação de geleias e marmeladas. Algumas substâncias de pectina têm um efeito antiúlcera e são um componente ativo de várias preparações farmacêuticas, por exemplo, um derivado do plantaglucid de banana.
A muramina é um polissacarídeo, um material mecânico de suporte da parede celular bacteriana. De acordo com sua estrutura química, é uma cadeia não ramificada construída a partir de resíduos alternados de N-acetilglucosamina e ácido N-acetilmurâmico ligados por uma ligação beta-1,4-glicosídica. A muramina está muito próxima da quitina e da celulose em termos de organização estrutural (cadeia não ramificada do esqueleto beta-1,4-poliglucopiranose) e papel funcional.
Os semissacarídeos dextranos de origem bacteriana são sintetizados em condições industriais por meios microbiológicos (pela ação de microrganismos Leuconostoc mesenteroides em uma solução de sacarose) e são usados ​​como substitutos do plasma sanguíneo (os chamados "dextrans" clínicos: Poliglukin e outros).

À esquerda está o D-gliceraldeído, à direita está o L-gliceraldeído.

Isomeria espacial

Isomerismo - a existência de compostos químicos (isômeros), idênticos em composição e peso molecular, diferindo na estrutura ou arranjo dos átomos no espaço e, como resultado, nas propriedades.
Estereoisomerismo de monossacarídeos: o isômero do gliceraldeído no qual, quando o modelo é projetado no plano, o grupo OH no átomo de carbono assimétrico está localizado no lado direito é considerado D-gliceraldeído, e a reflexão no espelho é L-gliceraldeído . Todos os isômeros de monossacarídeos são divididos nas formas D e L de acordo com a similaridade da localização do grupo OH no último átomo de carbono assimétrico próximo ao grupo CH2OH (cetoses contêm um átomo de carbono assimétrico a menos que aldoses com o mesmo número de carbonos átomos). As hexoses naturais - glicose, frutose, manose e galactose - de acordo com as configurações estereoquímicas, são classificadas como compostos da série D.

Papel biológico
Nos organismos vivos, os carboidratos desempenham as seguintes funções:
Funções estruturais e de suporte. Os carboidratos estão envolvidos na construção de várias estruturas de suporte. Como a celulose é o principal componente estrutural das paredes celulares das plantas, a quitina desempenha uma função semelhante nos fungos e também confere rigidez ao exoesqueleto dos artrópodes.
Papel protetor nas plantas. Algumas plantas têm formações protetoras (espinhos, espinhos, etc.) que consistem em paredes celulares de células mortas.
função plástica. Os carboidratos fazem parte de moléculas complexas (por exemplo, pentoses (ribose e desoxirribose) estão envolvidas na construção de ATP, DNA e RNA).
Função de energia. Os carboidratos servem como fonte de energia: quando 1 grama de carboidrato é oxidado, 4,1 kcal de energia e 0,4 g de água são liberados.
função de armazenamento. Os carboidratos atuam como nutrientes de reserva: glicogênio nos animais, amido e inulina nas plantas.
função osmótica. Os carboidratos estão envolvidos na regulação da pressão osmótica no corpo. Assim, o sangue contém 100-110 mg/% de glicose, a pressão osmótica do sangue depende da concentração de glicose.
função do receptor. Os oligossacarídeos fazem parte da parte receptiva de muitos receptores celulares ou moléculas de ligantes Biossíntese
Os carboidratos predominam na dieta diária de humanos e animais. Os herbívoros obtêm amido, fibra, sacarose. Os carnívoros obtêm glicogênio da carne.
Os organismos animais não são capazes de sintetizar carboidratos a partir de substâncias inorgânicas. Eles os obtêm das plantas com alimentos e os usam como principal fonte de energia obtida no processo de oxidação: Nas folhas verdes das plantas, os carboidratos são formados durante a fotossíntese - um processo biológico único de conversão de substâncias inorgânicas em açúcares - monóxido de carbono ( IV) e água, que ocorre com a participação da clorofila devido à energia solar: O metabolismo dos carboidratos no corpo humano e nos animais superiores consiste em vários processos:
Hidrólise (degradação) no trato gastrointestinal de polissacarídeos e dissacarídeos alimentares em monossacarídeos, seguido de absorção do lúmen intestinal para a corrente sanguínea.
Glicogenogênese (síntese) e glicogenólise (quebra) do glicogênio nos tecidos, principalmente no fígado.
A glicólise aeróbica (via pentose fosfato da oxidação da glicose ou ciclo das pentose) e anaeróbica (sem consumo de oxigênio) são vias para a quebra da glicose no corpo.
Interconversão de hexoses.
Oxidação aeróbica do produto da glicólise - piruvato (o estágio final do metabolismo de carboidratos).
A gliconeogênese é a síntese de carboidratos a partir de matérias-primas não-carboidratos (pirúvico, ácido lático, glicerol, aminoácidos e outros compostos orgânicos).
[editar] Fontes chave
As principais fontes de carboidratos dos alimentos são: pão, batatas, massas, cereais, doces. O carboidrato líquido é o açúcar. O mel, dependendo de sua origem, contém 70-80% de glicose e frutose.
Para indicar a quantidade de carboidratos nos alimentos, é usada uma unidade de pão especial.
Além disso, fibras e pectinas que são mal digeridas pelo corpo humano se juntam ao grupo de carboidratos.

Lista dos carboidratos mais comuns

• Monossacarídeos

• Oligossacarídeos

• sacarose (açúcar normal, cana ou beterraba)

• Polissacarídeos

• galactomananas

• Glicosaminoglicanos (Mucopolissacarídeos)

• sulfato de condroitina

• ácido hialurônico

• sulfato de heparano

• sulfato de dermatano

• sulfato de queratan

A glicose é o mais importante de todos os monossacarídeos, uma vez que é a unidade estrutural da maioria dos di e polissacarídeos alimentares. No processo de metabolismo, eles são decompostos em moléculas individuais de monossacarídeos, que, no decorrer de reações químicas de vários estágios, são convertidas em outras substâncias e, finalmente, oxidadas em dióxido de carbono e água - usadas como "combustível" para as células. A glicose é um componente essencial do metabolismo carboidratos. Com uma diminuição do seu nível no sangue ou uma alta concentração e a incapacidade de usar, como acontece com o diabetes, ocorre sonolência, pode ocorrer perda de consciência (coma hipoglicêmico). A glicose "em sua forma pura", como monossacarídeo, é encontrada em vegetais e frutas. Especialmente ricos em glicose são uvas - 7,8%, cerejas, cerejas - 5,5%, framboesas - 3,9%, morangos - 2,7%, ameixas - 2,5%, melancia - 2,4%. Dos vegetais, a maior parte da glicose é encontrada na abóbora - 2,6%, no repolho branco - 2,6%, na cenoura - 2,5%.

A glicose é menos doce que o dissacarídeo mais famoso, a sacarose. Se tomarmos a doçura da sacarose como 100 unidades, a doçura da glicose será de 74 unidades.

Frutoseé um dos mais comuns carboidratos frutas. Ao contrário da glicose, ela pode penetrar do sangue nas células dos tecidos sem a participação da insulina. Por esta razão, a frutose é recomendada como a fonte mais segura. carboidratos para pacientes diabéticos. Parte da frutose entra nas células do fígado, que a transformam em um "combustível" mais universal - glicose, de modo que a frutose também é capaz de aumentar o açúcar no sangue, embora em muito menor grau do que outros açúcares simples. A frutose é mais facilmente convertida em gordura do que a glicose. A principal vantagem da frutose é que ela é 2,5 vezes mais doce que a glicose e 1,7 vezes mais doce que a sacarose. Seu uso em vez de açúcar pode reduzir a ingestão geral carboidratos.

As principais fontes de frutose nos alimentos são uvas - 7,7%, maçãs - 5,5%, peras - 5,2%, cerejas, cerejas doces - 4,5%, melancias - 4,3%, groselhas pretas - 4,2% , framboesas - 3,9%, morangos - 2,4 %, melões - 2,0%. Nos vegetais, o teor de frutose é baixo - de 0,1% na beterraba a 1,6% no repolho branco. A frutose é encontrada no mel - cerca de 3,7%. A frutose, que tem uma doçura muito maior do que a sacarose, provou não causar cárie dentária, que é promovida pelo consumo de açúcar.

Galactose não ocorre de forma livre nos produtos. Forma um dissacarídeo com glicose - lactose (açúcar do leite) - o principal carboidrato leite e produtos lácteos.

A lactose é quebrada no trato gastrointestinal em glicose e galactose pela ação de uma enzima. lactase. A deficiência desta enzima em algumas pessoas leva à intolerância ao leite. A lactose não digerida serve como um bom nutriente para a microflora intestinal. Ao mesmo tempo, é possível a formação abundante de gás, o estômago “incha”. Em produtos lácteos fermentados, a maior parte da lactose é fermentada em ácido lático, de modo que pessoas com deficiência de lactase podem tolerar produtos lácteos fermentados sem consequências desagradáveis. Além disso, as bactérias do ácido lático em produtos lácteos fermentados inibem a atividade da microflora intestinal e reduzem os efeitos adversos da lactose.

A galactose, formada durante a quebra da lactose, é convertida em glicose no fígado. Com uma deficiência hereditária congênita ou ausência de uma enzima que converte galactose em glicose, desenvolve-se uma doença grave - galactosemia, que leva ao retardo mental.

Um dissacarídeo formado por moléculas de glicose e frutose é sacarose. O teor de sacarose no açúcar é de 99,5%. Que o açúcar é a "morte branca", os amantes de doces sabem tão bem quanto os fumantes que uma gota de nicotina mata um cavalo. Infelizmente, essas duas verdades comuns são mais frequentemente uma ocasião para piadas do que para reflexões sérias e conclusões práticas.

O açúcar é rapidamente decomposto no trato gastrointestinal, a glicose e a frutose são absorvidas pelo sangue e servem como fonte de energia e o precursor mais importante do glicogênio e das gorduras. É muitas vezes referido como o "transportador de calorias vazias", uma vez que o açúcar é puro carboidrato e não contém outros nutrientes, como, por exemplo, vitaminas, sais minerais. Dos produtos vegetais, a maior sacarose é encontrada nas beterrabas - 8,6%, pêssegos - 6,0%, melões - 5,9%, ameixas - 4,8%, tangerinas - 4,5%. Nos vegetais, exceto na beterraba, observa-se um teor significativo de sacarose nas cenouras - 3,5%. Em outras hortaliças, o teor de sacarose varia de 0,4 a 0,7%. Além do próprio açúcar, as principais fontes de sacarose nos alimentos são geleias, mel, confeitaria, bebidas doces, sorvetes.

Quando duas moléculas de glicose se combinam, elas formam maltose- açúcar de malte. Contém mel, malte, cerveja, melado e produtos de panificação e confeitaria feitos com adição de melaço.

Todos os polissacarídeos presentes na alimentação humana, com raras exceções, são polímeros de glicose.

O amido é o principal polissacarídeo digestível.É responsável por até 80% da ingestão de alimentos. carboidratos.

A fonte de amido são produtos vegetais, principalmente cereais: cereais, farinha, pão e batatas. Os cereais contêm mais amido: de 60% no trigo sarraceno (semente) a 70% no arroz. Dos cereais, o menos amido é encontrado na aveia e seus produtos processados: aveia, aveia "Hercules" - 49%. A massa contém de 62 a 68% de amido, pão de farinha de centeio, dependendo da variedade, de 33% a 49%, pão de trigo e outros produtos feitos de farinha de trigo - de 35 a 51% de amido, farinha - de 56 (centeio) a 68% (prêmio de trigo). Há também muito amido nas leguminosas - de 40% nas lentilhas a 44% nas ervilhas. Por esta razão, ervilhas secas, feijões, lentilhas, grão de bico são classificados como leguminosas. A soja, que contém apenas 3,5% de amido, e a farinha de soja (10-15,5%) se destacam. Devido ao alto teor de amido na batata (15-18%) na nutrição, não é classificada como hortaliça, onde o principal carboidratos representados por monossacarídeos e dissacarídeos, e por alimentos amiláceos juntamente com cereais e leguminosas.

Em alcachofra de Jerusalém e algumas outras plantas carboidratos armazenado na forma de um polímero de frutose - inulina. Alimentos com adição de inulina são recomendados para diabetes e principalmente para sua prevenção (lembre-se que a frutose exerce menos estresse sobre o pâncreas do que outros açúcares).

Glicogênio- "Amido animal" - consiste em cadeias altamente ramificadas de moléculas de glicose. É encontrado em pequenas quantidades em produtos de origem animal (2-10% no fígado, 0,3-1% no tecido muscular).

Diabetes melito (DM)- uma doença endócrina caracterizada por uma síndrome de hiperglicemia crônica, que é o resultado da produção ou ação insuficiente da insulina, que leva à interrupção de todos os tipos de metabolismo, principalmente metabolismo de carboidratos, dano vascular (angiopatia), sistema nervoso (neuropatia), assim como outros órgãos e sistemas. De acordo com a definição da OMS (1985) - diabetes mellitus é um estado de doença crônica ...

, dependendo de sua origem, contém 70-80% de açúcar. Além disso, mal digerível pelo corpo humano é contíguo ao grupo de carboidratos fibras e pectinas.

De todas as substâncias alimentares consumidas pelo homem, os hidratos de carbono são, sem dúvida, a principal fonte de energia. Em média, eles representam 50 a 70% da ingestão calórica diária. Apesar do fato de uma pessoa consumir significativamente mais carboidratos do que gorduras e proteínas, suas reservas no corpo são pequenas. Isso significa que o fornecimento deles ao corpo deve ser regular.

A necessidade de carboidratos depende em grande parte do gasto de energia do corpo. Em média, em um homem adulto engajado principalmente em trabalho mental ou físico leve, a necessidade diária de carboidratos varia de 300 a 500 g. Em trabalhadores braçais e atletas, é muito maior. Ao contrário das proteínas e, em certa medida, das gorduras, a quantidade de carboidratos nas dietas pode ser significativamente reduzida sem prejudicar a saúde. Quem quer perder peso deve prestar atenção nisso: os carboidratos são principalmente valor energético. Quando 1 g de carboidratos é oxidado no corpo, 4,0 - 4,2 kcal são liberados. Portanto, às suas custas, é mais fácil regular a ingestão de calorias.

Carboidratos(sacarídeos) é o nome comum para uma grande classe de compostos orgânicos que ocorrem naturalmente. A fórmula geral dos monossacarídeos pode ser escrita como C n (H 2 O) n. Nos organismos vivos, os açúcares com 5 (pentoses) e 6 (hexoses) átomos de carbono são os mais comuns.

Os carboidratos são divididos em grupos:

Os carboidratos simples são facilmente solúveis em água e sintetizados em plantas verdes. Além das pequenas moléculas, as grandes também são encontradas na célula, são polímeros. Polímeros são moléculas complexas compostas de "links" individuais conectados uns aos outros. Tais "links" são chamados de monômeros. Substâncias como amido, celulose e quitina são polissacarídeos - polímeros biológicos.

Os monossacarídeos incluem glicose e frutose, que adicionam doçura às frutas e bagas. A sacarose do açúcar alimentar consiste em glicose e frutose ligadas covalentemente umas às outras. Os compostos semelhantes à sacarose são chamados de dissacarídeos. Poli-, di- e monossacarídeos são coletivamente referidos como carboidratos. Carboidratos são compostos que possuem propriedades diversas e muitas vezes completamente diferentes.

Mesa: Variedade de carboidratos e suas propriedades.

grupo de carboidratos	Exemplos de carboidratos	Onde eles se encontram	propriedades
monoaçúcar	ribose	RNA
	desoxirribose	ADN
	glicose	açúcar de beterraba
	frutose	Fruta, mel
	galactose	A composição da lactose do leite
oligossacarídeos	maltose	açúcar de malte	Doce no sabor, solúvel em água, cristalino,
	sacarose	Cana de açúcar
	Lactose	Açúcar do leite no leite
Polissacarídeos (construídos a partir de monossacarídeos lineares ou ramificados)	Amido	Carboidrato de armazenamento vegetal	Não doce, branco, insolúvel em água.
	glicogênio	Reserve amido animal no fígado e nos músculos
	Fibra (celulose)
	quitina
	mureína	agua . Para muitas células humanas (por exemplo, células cerebrais e musculares), a glicose trazida pelo sangue serve como principal fonte de energia. O amido e uma substância muito semelhante das células animais - o glicogênio - são polímeros de glicose, servem para armazená-la dentro a célula. 2. função estrutural, ou seja, participam da construção de várias estruturas celulares. Polissacarideo celulose forma as paredes celulares das células vegetais, caracterizadas pela dureza e rigidez, é um dos principais componentes da madeira. Outros componentes são a hemicelulose, também pertencente aos polissacarídeos, e a lignina (de natureza não carboidratada). Quitina também desempenha funções estruturais. A quitina desempenha funções de suporte e proteção. As paredes celulares da maioria das bactérias consistem em peptidoglicano de mureína- a composição deste composto inclui resíduos de monossacarídeos e aminoácidos. 3. Carboidratos desempenham um papel protetor em plantas (paredes celulares, constituídas por paredes celulares de células mortas, formações protetoras - espigas, espinhos, etc.). A fórmula geral da glicose é C 6 H 12 O 6, é um álcool aldeído. A glicose é encontrada em muitas frutas, sucos de plantas e néctar de flores, bem como no sangue de humanos e animais. O conteúdo de glicose no sangue é mantido em um determinado nível (0,65-1,1 g por l). Se for reduzido artificialmente, as células cerebrais começam a passar fome aguda, o que pode resultar em desmaios, coma e até morte. Um aumento a longo prazo da glicose no sangue também não é útil: ao mesmo tempo, desenvolve-se diabetes mellitus. Mamíferos, incluindo humanos, podem sintetizar glicose a partir de certos aminoácidos e produtos de degradação da própria glicose, como o ácido lático. Eles não sabem como obter glicose de ácidos graxos, ao contrário de plantas e micróbios. Interconversões de substâncias. Excesso de proteína------carboidratos Excesso de gordura -------------- carboidratos