Todos os carboidratos são compostos de "unidades" individuais, que são sacarídeos. Por capacidade dehidróliseemmonômeroscarboidratos são divididosem dois grupos: simples e complexo. Carboidratos contendo uma unidade são chamadosmonossacarídeos, duas unidades -dissacarídeos, duas a dez unidadesoligossacarídeos, e mais de dezpolissacarídeos.

Monossacarídeos aumentam rapidamente o açúcar no sangue e têm um alto índice glicêmico, por isso também são chamados de carboidratos rápidos. Eles se dissolvem facilmente em água e são sintetizados em plantas verdes.

Os carboidratos que consistem em 3 ou mais unidades são chamadoscomplexo. Os alimentos ricos em carboidratos complexos aumentam gradualmente seu teor de glicose e têm baixo índice glicêmico, por isso também são chamados de carboidratos lentos. Os carboidratos complexos são produtos da policondensação de açúcares simples (monossacarídeos) e, ao contrário dos simples, no processo de clivagem hidrolítica são capazes de se decompor em monômeros, com a formação de centenas e milharesmoléculasmonossacarídeos.

Estereoisomerismo de monossacarídeos: isômerogliceraldeídoem que, 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 imagem espelhada é L-gliceraldeído. Todos os isômeros de monossacarídeos são divididos em formas D e L de acordo com a similaridade da localização do grupo OH no último átomo de carbono assimétrico próximo a CH 2 Grupos OH (cetoses contêm um átomo de carbono assimétrico a menos que aldoses com o mesmo número de átomos de carbono). Naturalhexoses – glicose, frutose, manoseegalactose- de acordo com as configurações estereoquímicas, são classificados como compostos da série D.

Polissacarídeos - o nome geral da classe de carboidratos complexos de alto peso molecular,moléculasconsistindo em dezenas, centenas ou milharesmonômeros – monossacarídeos. Do ponto de vista dos princípios gerais de estrutura do grupo dos 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.

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1.6. Lípidos - nomenclatura e estrutura. Polimorfismo lipídico.

lipídios - um extenso grupo de compostos orgânicos naturais, incluindo gorduras e substâncias afins. Moléculas lipídicas simples são compostas de álcool eácidos graxos, complexo - de álcool, ácidos graxos de alto peso molecular e outros componentes.

classificação lipídica

lipídios simples são lipídios que incluem carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O) em sua estrutura.

Lipídios complexos - São lipídios que incluem em sua estrutura, além de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), e outros elementos químicos. Na maioria das vezes: fósforo (P), enxofre (S), nitrogênio (N).

https:// pt. wikipedia. organização/ wiki/ Lipídios

Literatura:

1) Cherkasova L.S., Merezhinsky M.F., Metabolismo de gorduras e lipídios, Minsk, 1961;

2) Markman A.L., Chemistry of lipides, v. 12, Tash., 1963-70;

3) Tyutyunnikov B. N., Chemistry of Fats, M., 1966;

4) Mahler G., Kordes K., Fundamentos de química biológica, trad. de English, M., 1970.

1.7. membranas biológicas. Formas de agregação lipídica. O conceito do estado de cristal líquido. Difusão lateral e chinelos.

membranas delimitam o citoplasma do ambiente, e também formam as membranas dos núcleos, mitocôndrias e plastídios. Eles formam um labirinto do retículo endoplasmático e vesículas achatadas empilhadas que compõem o complexo de Golgi. As membranas formam lisossomos, grandes e pequenos vacúolos de células vegetais e fúngicas, vacúolos pulsantes de protozoários. Todas essas estruturas são compartimentos (compartimentos) projetados para determinados processos e ciclos especializados. Portanto, sem membranas, a existência de uma célula é impossível.

Diagrama da estrutura da membrana: a – modelo tridimensional; b - imagem planar;

1 - proteínas adjacentes à camada lipídica (A), nela imersas (B) ou penetrando por ela (C); 2 - camadas de moléculas lipídicas; 3 - glicoproteínas; 4 - glicolipídeos; 5 - canal hidrofílico funcionando como um poro.

As funções das membranas biológicas são as seguintes:

1) Delimitar o conteúdo da célula do meio externo e o conteúdo das organelas do citoplasma.

2) Proporcionar o transporte de substâncias para dentro e para fora da célula, do citoplasma para as organelas e vice-versa.

3) Atuam como receptores (recepção e conversão de sinais do ambiente, reconhecimento de substâncias celulares, etc.).

4) São catalisadores (garantindo processos químicos próximos à membrana).

5) Participar da transformação de energia.

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difusão lateral é o movimento térmico caótico de moléculas de lipídeos e proteínas no plano da membrana. Com a difusão lateral, as moléculas lipídicas adjacentes saltam e, como resultado de tais saltos sucessivos de um lugar para outro, a molécula se move ao longo da superfície da membrana.

O movimento das moléculas ao longo da superfície da membrana celular durante o tempo t foi determinado experimentalmente pelo método dos marcadores fluorescentes - grupos moleculares fluorescentes. Marcadores fluorescentes produzem moléculas fluorescentes, cujo movimento na superfície da célula pode ser estudado, por exemplo, examinando ao microscópio a taxa de propagação do ponto fluorescente criado por tais moléculas na superfície da célula.

chinelo de dedo é a difusão de moléculas fosfolipídicas de membrana através da membrana.

A taxa de saltos de moléculas de uma superfície de membrana para outra (flip-flop) foi determinada pelo método spin label em experimentos em membranas lipídicas modelo - lipossomas.

Algumas das moléculas fosfolipídicas a partir das quais os lipossomas foram formados foram marcadas com rótulos de spin ligados a eles. Os lipossomas foram expostos ao ácido ascórbico, resultando no desaparecimento de elétrons não pareados nas moléculas: as moléculas paramagnéticas tornaram-se diamagnéticas, o que pode ser detectado por uma diminuição na área sob a curva do espectro EPR.

Assim, os saltos de moléculas de uma superfície da bicamada para outra (flip-flop) ocorrem muito mais lentamente do que os saltos durante a difusão lateral. O tempo médio para uma molécula de fosfolipídio virar (T ~ 1 hora) é dezenas de bilhões de vezes maior que o tempo médio para uma molécula pular de um lugar para outro no plano da membrana.

O conceito do estado de cristal líquido

O corpo sólido pode sercristalino , eamorfo. No primeiro caso, há uma ordem de longo alcance no arranjo das partículas a distâncias muito maiores que as distâncias intermoleculares (rede cristalina). No segundo, não há ordem de longo alcance no arranjo de átomos e moléculas.

A diferença entre um corpo amorfo e um líquido não está na presença ou ausência de ordem de longo alcance, mas na natureza do movimento das partículas. As moléculas de um líquido e um sólido fazem movimentos oscilatórios (às vezes rotacionais) em torno da posição de equilíbrio. Depois de algum tempo médio (“tempo de vida estabelecido”), as moléculas saltam para outra posição de equilíbrio. A diferença é que o "tempo de estabilização" em um líquido é muito menor do que em um estado sólido.

As membranas de bicamada lipídica são líquidas em condições fisiológicas, o “tempo de vida estabelecido” de uma molécula de fosfolipídio na membrana é de 10 −7 – 10 −8 Com.

As moléculas na membrana não são dispostas aleatoriamente; a ordem de longo alcance é observada em seu arranjo. As moléculas de fosfolipídios estão em uma camada dupla e suas caudas hidrofóbicas são aproximadamente paralelas entre si. Também há ordem na orientação das cabeças hidrofílicas polares.

O estado fisiológico no qual existe uma ordem de longo alcance na orientação mútua e no arranjo das moléculas, mas o estado de agregação é líquido, é chamadoestado de cristal líquido. Os cristais líquidos podem se formar não em todas as substâncias, mas em substâncias de "moléculas longas" (cujas dimensões transversais são menores que as longitudinais). Pode haver várias estruturas de cristal líquido: nemáticas (filamentosas), quando moléculas longas são orientadas paralelamente umas às outras; esmético - as moléculas são paralelas umas às outras e dispostas em camadas; colético - as moléculas são paralelas umas às outras no mesmo plano, mas em planos diferentes as orientações das moléculas são diferentes.

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Literatura: EM. Lemeza, L.V. Kamlyuk, N.D. Lisov. "Manual de biologia para candidatos a universidades."

1.8. Ácidos nucleicos. Bases heterocíclicas, nucleósidos, nucleótidos, nomenclatura. Estrutura espacial dos ácidos nucléicos - DNA, RNA (tRNA, rRNA, mRNA). Ribossomos e núcleo celular. Métodos de determinação da estrutura primária e secundária de ácidos nucleicos (sequenciação, hibridação).

Ácidos nucleicos - biopolímeros contendo fósforo de organismos vivos que fornecem armazenamento e transmissão de informações hereditárias.

Os ácidos nucleicos são biopolímeros. Suas macromoléculas consistem em unidades repetidamente repetidas, que são representadas por nucleotídeos. E eles são logicamente nomeadospolinucleotídeos. Uma das principais características dos ácidos nucléicos é sua composição de nucleotídeos. A composição de um nucleotídeo (uma unidade estrutural de ácidos nucleicos) incluitrês componentes:

– Base nitrogenada. Pode ser pirimidina ou purina. Os ácidos nucleicos contêm 4 tipos diferentes de bases: duas delas pertencem à classe das purinas e duas pertencem à classe das pirimidinas.

– resto de ácido fosfórico.

– Monossacarídeo - ribose ou 2-desoxirribose. O açúcar, que faz parte do nucleotídeo, contém cinco átomos de carbono, ou seja, é uma pentose. Dependendo do tipo de pentose presente no nucleotídeo, distinguem-se dois tipos de ácidos nucleicos- ácidos ribonucleicos (RNA), que contêm ribose eácidos desoxirribonucléicos (DNA), contendo desoxirribose.

Nucleotídeo em seu núcleo, é o éster de fosfato do nucleosídeo.A composição do nucleosídeo Existem dois componentes: um monossacarídeo (ribose ou desoxirribose) e uma base nitrogenada.

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bases nitrogenadas – heterocíclicocompostos orgânicos, derivadospirimidinaepurina, incluído emácidos nucleicos. Para a designação abreviada, são usadas letras latinas maiúsculas. As bases nitrogenadas sãoadenina(UMA)guanina(G)citosina(C) que fazem parte do DNA e do RNA.Timin(T) é apenas parte do DNA, euracilo(U) ocorre apenas no RNA.

Lembrar!

Quais substâncias são chamadas de polímeros biológicos?

Estes são polímeros - compostos de alto peso molecular 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 doce às frutas e ao mel das plantas. O dissacarídeo mais comum na natureza - sacarose ou açúcar de cana - consiste em glicose e frutose. É obtido da cana-de-açúcar ou da beterraba. 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 está muito próxima da celulose, que forma a base do esqueleto externo dos artrópodes e faz parte da parede celular dos fungos.

Cite as proteínas que você conhece. Que funções eles 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

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 representam não mais que 5% da massa seca e, em algumas células vegetais (por exemplo, tubérculos ou batatas), seu conteúdo chega a 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 de monômeros, substâncias orgânicas de baixo peso molecular. Os monossacarídeos ribose e desoxirribose são constituintes dos ácidos nucléicos. 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 são constituídas as proteínas?

Cadeias longas 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?

Torcido em forma de espiral, o fio de proteína adquire um nível superior 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 voltas 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 que você conhece. Como você pode explicar a diversidade existente das funções das 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 nos organismos vivos. O trabalho das enzimas é estritamente específico, cada enzima possui seu próprio substrato, que ela 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, a expressão "especificidade de ação" é usada.

As proteínas também desempenham várias outras funções nos organismos: estruturais, de transporte, motoras, reguladoras, protetoras, energéticas. As funções das proteínas são bastante numerosas, pois fundamentam a 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 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 quaisquer produtos químicos em proteínas: solventes, ácidos, álcalis, substâncias concentradas e assim por diante. Fatores mecânicos - agitação, pressão, alongamento, torção, etc.

Pensar! Lembrar!

1. Usando o conhecimento adquirido no estudo da biologia vegetal, explique por que há significativamente mais carboidratos nos organismos vegetais do que nos 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 para as células dos tecidos, a insulina o acelera; a adrenalina estimula o processo de formação de açúcar a partir do glicogênio no fígado. O córtex cerebral também desempenha certo papel na regulação do metabolismo dos 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 atinge rapidamente a norma. Distúrbios do metabolismo de carboidratos ocorrem em várias doenças. Assim, com a falta de insulina, ocorre o diabetes mellitus.

A diminuição da atividade de uma das enzimas do metabolismo dos 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 para nos animais, 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, formam diferentes moléculas de proteínas 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 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, com base no conhecimento da especificidade das moléculas de proteína em cada organismo.

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

Características gerais, estrutura e propriedades dos hidratos de carbono.

Carboidratos - São álcoois polihídricos que contêm, além dos grupos alcoólicos, um grupo aldeído ou ceto.

Dependendo do tipo de grupo na composição da molécula, distinguem-se aldoses e cetoses.

Os carboidratos são muito difundidos na natureza, especialmente no mundo vegetal, onde constituem 70-80% da massa de matéria seca das células. No corpo animal, eles representam apenas cerca de 2% do peso corporal, mas aqui seu papel não é menos importante.

Os carboidratos podem ser armazenados como amido nas plantas e glicogênio em animais e humanos. Essas reservas são usadas quando necessário. No corpo humano, os carboidratos são depositados principalmente no fígado e nos músculos, que são seu depósito.

Entre outros componentes do organismo de animais superiores e humanos, os carboidratos representam 0,5% do peso corporal. No entanto, os carboidratos são de grande importância para o corpo. Essas substâncias, juntamente com as proteínas na forma proteoglicanos subjacente ao tecido conjuntivo. As proteínas que contêm carboidratos (glicoproteínas e mucoproteínas) são parte integrante do muco do corpo (funções protetoras e envolventes), proteínas de transporte plasmáticas e compostos imunologicamente ativos (substâncias sanguíneas específicas do grupo). Parte dos carboidratos atua como um "combustível de reserva" para os organismos energéticos.

Funções dos carboidratos:

• Energia - Os hidratos de carbono são uma das principais fontes de energia para o organismo, representando pelo menos 60% das despesas energéticas. Para a atividade do cérebro, células sanguíneas, medula dos rins, quase toda a energia é fornecida pela oxidação da glicose. Com a quebra completa de 1 g de carboidratos, 4,1 kcal/mol(17,15 kJ/mol).

• Plástico Carboidratos ou seus derivados são encontrados em todas as células do corpo. Eles fazem parte das membranas biológicas e organelas das células, participam da formação de enzimas, nucleoproteínas, etc. Nas plantas, os carboidratos servem principalmente como material de suporte.

• protetor - os segredos viscosos (muco) secretados por várias glândulas são ricos em carboidratos ou seus derivados (mucopolissacarídeos, etc.). Eles protegem as paredes internas dos órgãos ocos do trato gastrointestinal, as vias aéreas de influências mecânicas e químicas, a penetração de micróbios patogênicos.

• Regulatório - a alimentação humana contém uma quantidade significativa de fibras, cuja estrutura áspera causa irritação mecânica da mucosa do estômago e intestinos, participando assim da regulação do ato do peristaltismo.

• específico - os carboidratos individuais desempenham funções especiais no corpo: estão envolvidos na condução dos impulsos nervosos, na formação de anticorpos, garantindo a especificidade dos grupos sanguíneos, etc.

O significado funcional dos carboidratos determina a necessidade de fornecer ao corpo esses nutrientes. A necessidade diária de carboidratos para uma pessoa é em média de 400 a 450 g, levando em consideração idade, tipo de trabalho, sexo e alguns outros fatores.

composição elementar. Os carboidratos são formados pelos seguintes elementos químicos: carbono, hidrogênio e oxigênio. A maioria dos carboidratos tem a fórmula geral C n (H 2 O ) n. Carboidratos são compostos compostos de carbono e água, que é a base de seu nome. Porém, entre os carboidratos existem substâncias que não correspondem à fórmula acima, por exemplo, ramnose C 6 H 12 O 5, etc. Ao mesmo tempo, são conhecidas substâncias cuja composição corresponde à fórmula geral dos carboidratos, mas por sua propriedades que não lhes pertencem (ácido acético C 2 H 12 O 2). Portanto, o nome "carboidratos" é bastante arbitrário e nem sempre corresponde à estrutura química dessas substâncias.

Carboidratos- São substâncias orgânicas que são aldeídos ou cetonas de álcoois polihídricos.

Monossacarídeos

Monossacarídeos - São álcoois alifáticos polihídricos que contêm em sua composição um grupo aldeído (aldoses) ou um grupo ceto (cetoses).

Os monossacarídeos são substâncias sólidas, cristalinas, solúveis em água e de sabor doce. Sob certas condições, eles são facilmente oxidados, como resultado, os álcoois aldeídos são convertidos em ácidos, como resultado, os álcoois aldeídos são convertidos em ácidos e, após a redução, nos álcoois correspondentes.

Propriedades químicas dos monossacarídeos :

• Oxidação a ácidos mono-, dicarboxílicos e glicurônicos;

• Recuperação para álcoois;

• Formação de ésteres;

• A formação de glicosídeos;

• Fermentação: álcool, ácido láctico, ácido cítrico e butírico.

Monossacarídeos que não podem ser hidrolisados ​​em açúcares mais simples. O tipo de monossacarídeo depende do comprimento da cadeia de hidrocarbonetos. Dependendo do número de átomos de carbono, eles são divididos em trioses, tetroses, pentoses, hexoses.

Trioses: gliceraldeído e diidroxiacetona, são produtos intermediários da degradação da glicose e estão envolvidos na síntese de gorduras. ambas as trioses podem ser obtidas a partir do álcool glicerol por sua desidrogenação ou hidrogenação.

Tetroses: eritrose - ativamente envolvido em processos metabólicos.

Pentoses: ribose e desoxirribose são componentes dos ácidos nucléicos, ribulose e xilulose são produtos intermediários da oxidação da glicose.

Hexoses: eles são mais amplamente representados no mundo animal e vegetal e desempenham um papel importante nos processos metabólicos. Estes incluem glicose, galactose, frutose, etc.

Glicose (açúcar de uva) . É o principal carboidrato em plantas e animais. O importante papel da glicose é explicado pelo fato de ser a principal fonte de energia, formar a base de muitos oligo e polissacarídeos e estar envolvida na manutenção da pressão osmótica. O transporte de glicose para as células é regulado em muitos tecidos pelo hormônio pancreático insulina. Na célula, no decorrer de reações químicas de vários estágios, a glicose é convertida em outras substâncias (os produtos intermediários formados durante a quebra da glicose são usados ​​para sintetizar aminoácidos e gorduras), que são finalmente oxidados em dióxido de carbono e água, enquanto libera a energia usada pelo corpo para garantir a vida. O nível de glicose no sangue geralmente é avaliado pelo estado do metabolismo de carboidratos no corpo. Com a diminuição do nível de glicose no sangue ou sua alta concentração e a impossibilidade de utilizá-la, como acontece com o diabetes, ocorre sonolência, pode ocorrer perda de consciência (coma hipoglicêmico). A taxa de entrada de glicose no cérebro e nos tecidos hepáticos não depende da insulina e é determinada apenas por sua concentração no sangue. Esses tecidos são chamados de independentes de insulina. Sem a presença da insulina, a glicose não entrará na célula e não será utilizada como combustível..

Galactose. Isômero espacial da glicose, caracterizado pela localização do grupo OH no quarto átomo de carbono. Faz parte da lactose, alguns polissacarídeos e glicolipídios. A galactose pode se isomerizar em glicose (no fígado, glândula mamária).

Frutose (açúcar da fruta). É encontrado em grandes quantidades nas plantas, principalmente nas frutas. Muito disso em frutas, beterraba, mel. Facilmente isomeriza a glicose. A via de degradação da frutose é mais curta e energeticamente mais favorável do que a da glicose. 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 de carboidratos mais segura para os diabéticos. Parte da frutose entra nas células do fígado, que a transformam em um "combustível" mais versátil - a glicose, de modo que a frutose também é capaz de aumentar os níveis de açúcar no sangue, embora em muito menor grau do que outros açúcares simples.

De acordo com a estrutura química, a glicose e a galactose são álcoois aldeídos, a frutose é um cetoálcool. As diferenças na estrutura da glicose e da frutose caracterizam as diferenças e algumas de suas propriedades. A glicose restaura os metais de seus óxidos, a frutose não possui essa propriedade. A frutose é aproximadamente 2 vezes mais lentamente absorvida pelo intestino em comparação com a glicose.

Quando o sexto átomo de carbono na molécula de hexose é oxidado, ácidos hexurônicos (urônicos) : da glicose - glicurônico, da galactose - galacturônico.

Ácido glucurónico participa ativamente dos processos metabólicos do corpo, por exemplo, na neutralização de produtos tóxicos, faz parte dos mucopolissacarídeos, etc. Sua função é combinar no órgão com substâncias pouco solúveis em água. Como resultado, o aglutinante torna-se solúvel em água e é excretado na urina. Esta via de excreção é especialmente importante para a água hormônios esteróides solúveis, seus produtos de degradação e também para o isolamento de produtos de degradação de substâncias medicinais. Sem interação com o ácido glucurônico, a quebra e a excreção dos pigmentos biliares do corpo são interrompidas.

Monossacarídeos podem ter um grupo amino .

Quando a molécula de hexose do grupo OH do segundo átomo de carbono é substituída por um grupo amino, formam-se aminoaçúcares - hexosaminas: a glucosamina é sintetizada a partir da glicose, a galactosamina é sintetizada a partir da galactose, que fazem parte das membranas celulares e mucosas polissacarídeos tanto na forma livre quanto em combinação com ácido acético.

Açúcares de aminoácidos chamados monossacarídeos, quelugar do grupo OH carrega um grupo amino (- N H 2).

Os aminoácidos são os constituintes mais importantes glicosaminoglicanos.

Monossacarídeos formam ésteres . grupo OH de uma molécula de monossacarídeo; como qualquer álcool grupo, pode interagir com o ácido. no meio intercâmbioos ésteres de açúcar são de grande importância. para habilitarpara ser metabolizado, o açúcar deve tornar-seéter fosfórico. Neste caso, os átomos de carbono terminais são fosforilados. Para hexoses, estes são C-1 e C-6, para pentoses, C-1 e C-5, etc. DorMais de dois grupos OH não estão sujeitos à fosforilação. Portanto, o papel principal é desempenhado por mono e difosfatos de açúcares. no títuloéster de fósforo geralmente indicam a posição da ligação éster.

Oligossacarídeos

Oligossacarídeos ter dois ou mais monossacarídeo. Eles são encontrados em células e fluidos biológicos, tanto na forma livre quanto em combinação com proteínas. Os dissacarídeos são de grande importância para o corpo: sacarose, maltose, lactose, etc. Esses carboidratos desempenham uma função energética. Supõe-se que, fazendo parte das células, participem do processo de "reconhecimento" das células.

sacarose(açúcar de beterraba ou cana). Consiste em moléculas de glicose e frutose. Ela é é um produto vegetal e o componente mais importante alimento nutritivo, tem o sabor mais doce em comparação com outros dissacarídeos e glicose.

O teor de sacarose no açúcar é de 95%. 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 mais importante precursor de glicogênio e gorduras. Muitas vezes é referido como um "portador de calorias vazias", uma vez que o açúcar é um carboidrato puro e não contém outros nutrientes, como vitaminas, sais minerais, por exemplo.

Lactose(Leite doce) consiste em glicose e galactose, sintetizadas nas glândulas mamárias durante a lactação. No trato gastrointestinal, é decomposto pela ação da enzima lactase. A deficiência dessa enzima em algumas pessoas leva à intolerância ao leite. A deficiência dessa enzima é observada em aproximadamente 40% da população adulta. 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, então 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.

Maltose consiste em dois moléculas de glicose e é o principal componente estrutural do amido e do glicogênio.

Polissacarídeos

Polissacarídeos - carboidratos de alto peso molecular, composto por um grande número de monossacarídeos. Eles têm propriedades hidrofílicas e formam soluções coloidais quando dissolvidos em água.

Os polissacarídeos são divididos em homo e gete ropossacarídeos.

Homopolissacarídeos. Contém monossacarídeos apenas um tipo. Jejum de gak, amido e glicogênio enxames apenas de moléculas de glicose, inulina - frutose. Os homopolissacarídeos são altamente ramificados estrutura e são uma mistura de dois polímeros - amilose e amilopectina. A amilose consiste em 60-300 resíduos de glicose conectados em cadeia através de uma ponte de oxigênio, formado entre o primeiro átomo de carbono de uma molécula e o quarto átomo de carbono de outra (ligação 1,4).

amilose solúvel em água quente e dá uma cor azul com iodo.

amilopectina - um polímero ramificado que consiste em cadeias lineares (ligação 1.4) e cadeias ramificadas, formadas devido a ligações entre o primeiro átomo de carbono de uma molécula de glicose e o sexto átomo de carbono de outra com a ajuda de uma ponte de oxigênio (ligação 1.6) .

Representantes de homopolissacarídeos são amido, fibra e glicogênio.

Amido(polissacarídeo vegetal)- consiste em vários milhares de resíduos de glicose, 10-20% dos quais são representados por amilose e 80-90% por amilopectina. O amido é insolúvel em água fria, mas em água quente forma uma solução coloidal, comumente chamada de pasta de amido. O amido representa até 80% dos carboidratos consumidos com alimentos. A fonte de amido são os produtos vegetais, principalmente cereais: cereais, farinha, pão e batatas. Os cereais contêm mais amido (de 60% no trigo sarraceno (grão) e até 70% no arroz).

Celulose, ou celulose,- o carboidrato vegetal mais comum na Terra, formado em uma quantidade de aproximadamente 50 kg por habitante da Terra. A celulose é um polissacarídeo linear que consiste em 1000 ou mais resíduos de glicose. No corpo, a fibra está envolvida na ativação da motilidade do estômago e intestinos, estimula a secreção de sucos digestivos e cria uma sensação de saciedade.

Glicogênio(amido animal)é o principal carboidrato de reserva do corpo humano, composto por aproximadamente 30.000 resíduos de glicose, que formam uma estrutura ramificada. Na quantidade mais significativa, o glicogênio se acumula no fígado e no tecido muscular, incluindo o músculo cardíaco. A função do glicogênio muscular é que ele é uma fonte prontamente disponível de glicose usada em processos de energia no próprio músculo. O glicogênio hepático é usado para manter as concentrações fisiológicas de glicose no sangue, principalmente entre as refeições. Após 12-18 horas após uma refeição, o estoque de glicogênio no fígado está quase completamente esgotado. O conteúdo de glicogênio muscular diminui acentuadamente somente após trabalho físico prolongado e extenuante. Com a falta de glicose, ela se decompõe rapidamente e restaura seu nível normal no sangue. Nas células, o glicogênio está associado às proteínas citoplasmáticas e parcialmente às membranas intracelulares.

Heteropolissacarídeos (glicosaminoglicanos ou mucopolissacarídeos) (o prefixo "muco-" indica que foram obtidos pela primeira vez a partir da mucina). Eles consistem em vários tipos de monossacarídeos (glicose, galactose) e seus derivados (aminoaçúcares, ácidos hexurônicos). Outras substâncias também foram encontradas em sua composição: bases nitrogenadas, ácidos orgânicos e algumas outras.

Glicosaminoglicanos são substâncias gelatinosas e pegajosas. Eles desempenham várias funções, incluindo estruturais, protetoras, reguladoras, etc. Os glicosaminoglicanos, por exemplo, constituem a maior parte da substância intercelular dos tecidos, fazem parte da pele, cartilagem, líquido sinovial e corpo vítreo do olho. No corpo, eles são encontrados em combinação com proteínas (proteoglicanos e glicoproteínas) e gorduras (glicolipídios), nas quais os polissacarídeos representam a maior parte da molécula (até 90% ou mais). Os seguintes são importantes para o corpo.

Ácido hialurônico- a parte principal da substância intercelular, uma espécie de "cimento biológico" que liga as células, preenchendo todo o espaço intercelular. Ele também atua como um filtro biológico que retém os micróbios e impede sua penetração na célula, e está envolvido na troca de água no corpo.

Deve-se notar que o ácido hialurônico se decompõe sob a ação de uma enzima específica hialuronidase. Nesse caso, a estrutura da substância intercelular é perturbada, formam-se “rachaduras” em sua composição, o que leva a um aumento de sua permeabilidade à água e outras substâncias. Isso é importante no processo de fertilização do óvulo pelos espermatozóides, que são ricos nessa enzima. Algumas bactérias também contêm hialuronidase, o que facilita muito sua penetração na célula.

X ondroitina sulfatos- ácidos condroitina sulfúrico, servem como componentes estruturais da cartilagem, ligamentos, válvulas cardíacas, cordão umbilical, etc. Eles contribuem para a deposição de cálcio nos ossos.

heparinaé formado nos mastócitos, que se encontram nos pulmões, fígado e outros órgãos, e é liberado por eles no sangue e no meio intercelular. No sangue, liga-se a proteínas e impede a coagulação do sangue, atuando como um anticoagulante. Além disso, a heparina tem efeito antiinflamatório, afeta a troca de potássio e sódio e desempenha uma função anti-hipóxica.

Um grupo especial de glicosaminoglicanos são compostos contendo ácidos neuramínicos e derivados de carboidratos. Compostos de ácido neuramínico com ácido acético são chamados de ácidos opalinos. Eles são encontrados nas membranas celulares, saliva e outros fluidos biológicos.

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

A necessidade média diária 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, na qual sua quantidade é mantida em um nível constante (0,1-0,12%). Após a absorção no intestino, os monossacarídeos são levados pelo sangue para onde ocorre a síntese de glicogênio a partir dos monossacarídeos, que faz parte do citoplasma. Os estoques de glicogênio são armazenados principalmente nos músculos e no fígado.

A quantidade total de glicogênio no corpo de uma pessoa de 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 No corpo de uma pessoa treinada, o glicogênio é de 40 a 50% a mais do que destreinado.

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. Esse processo é chamado de glicólise. Com a participação do oxigênio (condições aeróbicas), eles são divididos em dióxido de carbono e 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, formam-se 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 degradação do glicogênio no fígado e nos músculos esqueléticos durante o jejum e o trabalho muscular é acompanhada pela síntese simultânea de glicogênio. A glicose, formada no fígado, entra e é entregue com ele a todas as células e tecidos.

Apenas uma pequena parte das proteínas e gorduras libera energia no processo de degradação 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 os aminoácidos e gorduras são convertidos em glicose. Este 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 a 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 hidratos de carbono decompõem-se facilmente, pelo que são rapidamente mobilizados pelo corpo com elevados custos energéticos (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 hidratos de carbono são essenciais para o funcionamento normal do sistema nervoso. Uma diminuição no 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 liberada 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 fornecida aos músculos pelo sangue. Isso consome glicose, formada a partir dos estoques de glicogênio no fígado. Após o trabalho, os músculos renovam seu suprimento de glicogênio, sintetizando-o a partir da glicose no sangue, e o 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 denominado hiperglicemia alimentar, é excretado do corpo pela urina - glicosúria.

Por outro lado, mesmo com jejum prolongado, o nível de glicose no sangue não diminui, pois a glicose entra no sangue a partir 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, possuindo 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

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 possuem uma classificação complexa de acordo com vários critérios:

1) de acordo com o número de carbonos contidos em uma molécula de monossacarídeo, distinguem-se tetroses, pentoses, hexoses, heptoses; 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 as piranoses (contêm 6 átomos) e as furanoses (contêm 5 átomos);

4) com base no arranjo espacial do hidróxido "glucosídico" (este hidróxido é obtido ligando um átomo de hidrogênio ao oxigênio do grupo carbonila), os monossacarídeos são divididos em formas alfa e beta. Vamos dar uma olhada em alguns dos mais importantes monossacarídeos de 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 cíclica, aldoses e cetoses, compostos alfa e beta. Entre eles, ribose e desoxirribose são os de maior importância prática.

Fórmula da 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 se obtêm vários ácidos ribonucleicos (ARN). Portanto, a forma alfa furanose (5 membros) da ribose é de 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; os últimos são os materiais de partida para a síntese de ácidos desoxirribonucléicos (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 a 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, formas alfa e beta de moléculas, formas cíclicas e de cadeia aberta, formas cíclicas de moléculas 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 (característicos dos álcoois), portanto, a glicose é um álcool aldeído polihídrico (esses grupos estão contidos na 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 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 doce (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 possuem atividade óptica, portanto, distinguem-se D-glicose e L-glicose, que possuem atividade biológica diferente.

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

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

A glicose é um composto biologicamente importante, pois é utilizada pelo organismo através de sua oxidação como um nutriente universal e uma fonte de energia de fácil acesso.

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 a beta-B-frutofuranose ou beta-frutose para abreviar. 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 do que ela.

Breve descrição dos dissacarídeos

Os dissacarídeos são produtos da reação de dicondensação 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 (açúcar de beterraba ou cana). A sacarose é um produto da interação de alfa-D-glucopiranose (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 finas são formados. Soluções concentradas de sacarose são capazes de formar sistemas vítreos especiais - o caramelo, que é usado pelos humanos 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 são formadas a alfa-glicose e a beta-frutose, que entram nas reações do metabolismo dos carboidratos.

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

Características gerais dos polissacarídeos

Os polissacarídeos são chamados de polímeros naturais, que são produtos da reação de policondensação de monossacarídeos. Como monômeros para a formação de polissacarídeos, podem ser utilizadas pentoses, hexoses e outros monossacarídeos. 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. O mais importante 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-glicopiranose). Por origem, distinguem-se os amidos vegetais e animais. 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. Portanto, 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 sol (por exemplo, geléia líquida) quanto géis (por exemplo, geléia 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, o volume da molécula aumenta e a densidade da substância diminui, o que leva à transição das moléculas de amido para um estado móvel característico dos sistemas coloidais. A fórmula geral do amido é: (C 6 H 10 O 5) n, as moléculas dessa substância possuem duas variedades, uma das quais se chama amilose (não há cadeias laterais nessa molécula) e a outra é amilopectina (o moléculas possuem cadeias laterais nas quais a ligação ocorre através de 1 a 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 finalmente o dissacarídeo maltose ou a alfa-glicose (este é o produto final da hidrólise do amido):

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

O processo ocorre em organismos sob a ação de todo um grupo de enzimas. Devido a esse 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, 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 possuem 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 digerível pela maioria dos organismos (a exceção são 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-glicopiranose). Na natureza, o papel desse processo é relativamente pequeno (mas permite que a biosfera “assimile” 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, formação de um dissacarídeo solúvel é possível - celobiose).

Em condições naturais, a fibra (após a morte das plantas) sofre decomposição, pelo que é 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 de restos mortos de vários organismos animais e vegetais na ausência, ou seja, em condições anaeróbicas, todo o complexo de substâncias orgânicas está envolvida em sua formação, incluindo carboidratos).

O papel ecológico e biológico da fibra é que ela é: a) protetora; b) mecânica; c) um composto formativo (para algumas bactérias desempenha uma função trófica). Os restos mortais 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. Eles desempenham uma função de construção tanto nas células quanto no corpo como um todo devido ao fato de fazerem 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 nucléicos que formam a base dos cromossomos; os carboidratos fazem parte de proteínas complexas - glicoproteínas, que são de particular importância na formação de estruturas celulares e substâncias intercelulares.

2. A função mais importante dos hidratos de carbono é a função trófica, que consiste no facto de muitos deles serem produtos alimentares de organismos heterotróficos (glucose, frutose, amido, sacarose, maltose, lactose, etc.). Essas substâncias, em combinação com outros compostos, formam produtos alimentícios utilizados pelo homem (vários cereais; frutas e sementes de plantas individuais, que incluem carboidratos em sua composição, são alimentos para pássaros e monossacarídeos, entrando em um ciclo de várias transformações, contribuem à formação de carboidratos próprios, característicos de um determinado organismo, e 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 liberada, acompanhada pela síntese de ATP.

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

5. Um papel importante é desempenhado pelas funções mecânicas e de modelagem dos carboidratos, que são a capacidade das estruturas formadas por carboidratos ou em combinação com outros compostos para dar ao corpo uma certa forma e torná-los mecanicamente fortes; assim, as membranas celulares do tecido mecânico e vasos do xilema criam a moldura (esqueleto interno) de plantas lenhosas, arbustivas e herbáceas, o esqueleto externo de 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 eliminadas excretadas nas fezes).

Na cavidade oral, o alimento é triturado e homogeneizado (torna-se mais homogêneo do que antes de entrar). A comida é afetada pela saliva secretada pelas glândulas salivares. Contém ptialina e possui uma reação alcalina do meio ambiente, devido à qual se inicia a hidrólise primária dos polissacarídeos, levando à formação de oligossacarídeos (carboidratos com baixo valor n).

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

Alimentos mastigados, ricamente tratados com saliva e triturados pelos dentes, entram no estômago pelo esôfago na forma de um pedaço de comida, onde são expostos ao suco gástrico com reação ácida do meio contendo enzimas que atuam sobre proteínas e ácidos nucléicos. Quase nada acontece no estômago com carboidratos.

Em seguida, o mingau de comida entra na primeira seção do intestino (intestino delgado), começando com o duodeno. Recebe o 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 dietéticos são finalmente digeridos no intestino delgado e, na parte onde estão as vilosidades, 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 nocivos). 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 estiver abaixo do 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 (na mitocôndria), 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 as 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 autotróficos, o metabolismo de carboidratos é um pouco diferente. Os carboidratos (monoaçúcares) são sintetizados pelo próprio corpo a partir do dióxido de carbono e da água usando energia solar. Di-, oligo- e polissacarídeos são sintetizados a partir de monossacarídeos. Parte dos monossacarídeos está incluída na síntese de ácidos nucléicos. Os organismos vegetais usam uma certa quantidade de monossacarídeos (glicose) nos processos de respiração para oxidação, nos quais (como nos 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. Aplicativo.

Carboidratos - compostos orgânicos contendo grupos de átomos carbonila e hidroxila, tendo 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 dos números de átomos de hidrogênio e oxigênio nelas é a mesma que na água, ou seja, Existe um átomo de oxigênio para cada 2 átomos de hidrogênio. No século passado, eles foram considerados como hidratos de carbono. Daí o nome russo de 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. Tirando “n” dos colchetes, obtém-se a fórmula C m (H 2 O) n, que reflete muito claramente o nome “ carboidrato”. O estudo dos hidratos de carbono demonstrou que existem compostos que, segundo todas as propriedades, devem ser atribuídos ao grupo dos hidratos de carbono, embora tenham uma composição que não corresponde exactamente à fórmula C m H 2p O p. No entanto, a antiga O nome "carboidratos" sobreviveu até hoje, embora junto com esse nome, um nome mais novo, glicídios, 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. Monossacarídeos são compostos heterofuncionais. Suas moléculas contêm simultaneamente carbonila (aldeído ou cetona) e vários grupos hidroxila, ou seja, monossacarídeos são compostos 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 predominantemente encontrada na forma livre na natureza. É também uma unidade estrutural de muitos polissacarídeos. Outros monossacarídeos no estado livre são raros e são principalmente conhecidos como componentes de oligo e polissacarídeos. Na natureza, a glicose é obtida como resultado da reação da 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 do formaldeído em meio alcalino foi proposta por A.M. Butlerov