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

§ 1. CLASSIFICAÇÃO E FUNÇÕES DOS CARBOIDRATOS

Mesmo nos tempos antigos, a humanidade se familiarizou com os carboidratos e aprendeu a usá-los em sua vida diária. Algodão, linho, madeira, amido, mel, cana-de-açúcar são apenas alguns dos carboidratos que desempenharam um papel importante no desenvolvimento da civilização. Os carboidratos estão entre os compostos orgânicos mais comuns na natureza. Eles são componentes integrais das células de qualquer organismo, incluindo bactérias, plantas e animais. Nas plantas, os carboidratos representam 80 - 90% do peso seco, nos animais - cerca de 2% do peso corporal. Sua síntese a partir de dióxido de carbono e água é realizada por plantas verdes usando a energia da luz solar ( fotossíntese ). A equação estequiométrica total para este processo é:

A glicose e outros carboidratos simples são então convertidos em carboidratos mais complexos, como amido e celulose. As plantas usam esses carboidratos para liberar energia através do processo de respiração. Este processo é essencialmente o inverso do processo de fotossíntese:

Interessante saber! Plantas verdes e bactérias em processo de fotossíntese absorvem anualmente cerca de 200 bilhões de toneladas de dióxido de carbono da atmosfera. Nesse caso, cerca de 130 bilhões de toneladas de oxigênio são liberados na atmosfera e 50 bilhões de toneladas de compostos orgânicos de carbono, principalmente carboidratos, são sintetizados.

Os animais são incapazes de sintetizar carboidratos a partir de dióxido de carbono e água. Ao consumir carboidratos com alimentos, os animais gastam a energia acumulada neles para manter os processos vitais. Nossos alimentos são ricos em carboidratos, como assados, batatas, cereais, etc.

O nome "carboidratos" é histórico. Os primeiros representantes dessas substâncias foram descritos pela fórmula resumo C m H 2 n O n ou C m (H 2 O) n . Outro nome para carboidratos é Saara - devido ao sabor doce dos carboidratos mais simples. De acordo com sua estrutura química, os carboidratos são um grupo complexo e diversificado de compostos. Entre eles, existem compostos bastante simples com um peso molecular de cerca de 200 e polímeros gigantes, cujo peso molecular atinge vários milhões. Junto com átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, os carboidratos podem conter átomos de fósforo, nitrogênio, enxofre e, raramente, outros elementos.

Classificação dos carboidratos

Todos os carboidratos conhecidos podem ser divididos em dois grandes grupos - carboidratos simples e carboidratos complexos. Um grupo separado consiste em polímeros mistos contendo carboidratos, por exemplo, glicoproteínas- um complexo com uma molécula de proteína, glicolipídios - complexo com lipídio, etc.

Carboidratos simples (monossacarídeos ou monoses) são compostos de polihidroxicarbonil que não são capazes de formar moléculas de carboidratos mais simples por hidrólise. Se os monossacarídeos contêm um grupo aldeído, eles pertencem à classe das aldoses (álcoois aldeídos), se cetona - à classe das cetoses (ceto-álcoois). Dependendo do número de átomos de carbono em uma molécula de monossacarídeo, trioses (C 3), tetroses (C 4), pentoses (C 5), hexoses (C 6), etc. são distinguidas:

As mais comuns na natureza são pentoses e hexoses.

Complexo carboidratos ( polissacarídeos, ou polioses) são polímeros construídos a partir de resíduos de monossacarídeos. Eles hidrolisam para formar carboidratos simples. Dependendo do grau de polimerização, eles são divididos em baixo peso molecular ( oligossacarídeos, cujo grau de polimerização, como regra, é inferior a 10) e macromolecular. Os oligossacarídeos são carboidratos semelhantes ao açúcar que são solúveis em água e têm um sabor doce. De acordo com sua capacidade de reduzir íons metálicos (Cu 2+, Ag +), eles são divididos em regenerando e não redutor. Os polissacarídeos, dependendo da composição, também podem ser divididos em dois grupos: homopolissacarídeos e heteropolissacarídeos. Os homopolissacarídeos são construídos a partir de resíduos de monossacarídeos do mesmo tipo, e os heteropolissacarídeos são construídos a partir de resíduos de diferentes monossacarídeos.

O que foi dito com exemplos dos representantes mais comuns de cada grupo de carboidratos pode ser representado como o seguinte diagrama:

Funções dos carboidratos

As funções biológicas dos polissacarídeos são muito diversas.

Função de energia e armazenamento

Os carboidratos contêm a principal quantidade de calorias consumidas por uma pessoa com alimentos. O amido é o principal carboidrato dos alimentos. É encontrado em produtos de panificação, batatas, como parte de cereais. A dieta humana também contém glicogênio (no fígado e na carne), sacarose (como aditivos para vários pratos), frutose (em frutas e mel), lactose (no leite). Os polissacarídeos, antes de serem absorvidos pelo organismo, devem ser hidrolisados ​​por enzimas digestivas em monossacarídeos. Somente nesta forma eles são absorvidos pelo sangue. Com o fluxo sanguíneo, os monossacarídeos entram nos órgãos e tecidos, onde são usados ​​para sintetizar seus próprios carboidratos ou outras substâncias, ou sofrem divisão para deles extrair energia.

A energia liberada da quebra da glicose é armazenada na forma de ATP. Existem dois processos de degradação da glicose: anaeróbico (na ausência de oxigênio) e aeróbio (na presença de oxigênio). O ácido lático é formado como resultado do processo anaeróbico

que, durante o esforço físico pesado, se acumula nos músculos e causa dor.

Como resultado do processo aeróbico, a glicose é oxidada em monóxido de carbono (IV) e água:

Como resultado da quebra aeróbica da glicose, muito mais energia é liberada do que como resultado da quebra anaeróbica. Em geral, a oxidação de 1 g de carboidratos libera 16,9 kJ de energia.

A glicose pode sofrer fermentação alcoólica. Este processo é realizado pela levedura em condições anaeróbicas:

A fermentação alcoólica é amplamente utilizada na indústria para a produção de vinhos e álcool etílico.

O homem aprendeu a usar não apenas a fermentação alcoólica, mas também descobriu o uso da fermentação láctica, por exemplo, para obter produtos de ácido lático e vegetais em conserva.

Em humanos e animais não existem enzimas capazes de hidrolisar a celulose; no entanto, a celulose é o principal componente alimentar de muitos animais, em particular dos ruminantes. O estômago desses animais contém grandes quantidades de bactérias e protozoários que produzem a enzima celulase catalisa a hidrólise da celulose em glicose. Este último pode sofrer outras transformações, como resultado da formação de ácidos butírico, acético e propiônico, que podem ser absorvidos pelo sangue de ruminantes.

Os carboidratos também desempenham uma função de reserva. Assim, amido, sacarose, glicose em plantas e glicogênio nos animais eles são a reserva de energia de suas células.

Funções estruturais, de suporte e de proteção

Celulose em plantas e quitina em invertebrados e fungos, desempenham funções de suporte e proteção. Os polissacarídeos formam uma cápsula nos microrganismos, fortalecendo assim a membrana. Lipopolissacarídeos de bactérias e glicoproteínas da superfície de células animais fornecem seletividade de interação intercelular e reações imunológicas do organismo. A ribose é o bloco de construção do RNA, enquanto a desoxirribose é o bloco de construção do DNA.

Desempenha uma função de proteção heparina. Este carboidrato, sendo um inibidor da coagulação do sangue, previne a formação de coágulos sanguíneos. É encontrado no sangue e no tecido conjuntivo de mamíferos. As paredes celulares das bactérias, formadas por polissacarídeos, presas com cadeias curtas de aminoácidos, protegem as células bacterianas dos efeitos adversos. Os carboidratos estão envolvidos em crustáceos e insetos na construção do esqueleto externo, que desempenha uma função protetora.

Função reguladora

A fibra aumenta a motilidade intestinal, melhorando assim a digestão.

Uma possibilidade interessante é a utilização de carboidratos como fonte de combustível líquido – etanol. Desde os tempos antigos, a madeira tem sido usada para aquecer casas e cozinhar. Na sociedade moderna, esse tipo de combustível está sendo substituído por outros tipos - petróleo e carvão, que são mais baratos e mais convenientes de usar. No entanto, as matérias-primas vegetais, apesar de alguns inconvenientes na utilização, ao contrário do petróleo e do carvão, são uma fonte de energia renovável. Mas seu uso em motores de combustão interna é difícil. Para estes fins, é preferível usar combustível líquido ou gás. De madeira de baixa qualidade, palha ou outros materiais vegetais contendo celulose ou amido, você pode obter combustível líquido - álcool etílico. Para fazer isso, você deve primeiro hidrolisar celulose ou amido e obter glicose:

e então submeter a glicose resultante à fermentação alcoólica e obter álcool etílico. Uma vez refinado, pode ser usado como combustível em motores de combustão interna. Ressalta-se que no Brasil, para esse fim, bilhões de litros de álcool são obtidos anualmente da cana-de-açúcar, sorgo e mandioca e utilizados em motores de combustão interna.

, 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 que são compostas de "unidades" separadas conectadas umas às outras. 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

Características gerais, estrutura e propriedades dos hidratos de carbono.

Carboidratos - São álcoois polihídricos que contêm, além dos grupos álcool, 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 das plantas, 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 em plantas e glicogênio em animais e humanos. Essas reservas são usadas conforme 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 proteínas na forma proteoglicanos subjacente ao tecido conjuntivo. As proteínas contendo carboidratos (glicoproteínas e mucoproteínas) são parte integrante do muco do corpo (funções protetoras e envolventes), proteínas de transporte do plasma e compostos imunologicamente ativos (substâncias sanguíneas específicas de um 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, fornecendo pelo menos 60% dos custos energéticos. 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.

• Protetora - 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 fibra, cuja estrutura áspera causa irritação mecânica da membrana mucosa do estômago e dos 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. Os carboidratos são compostos compostos de carbono e água, que é a base de seu nome. No entanto, 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 não não pertencem a eles em termos de propriedades (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 poli-hídricos.

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, pelo que os aldeídos álcoois são convertidos em ácidos, como resultado os aldeídos álcoois são convertidos em ácidos e, por redução, nos álcoois correspondentes.

Propriedades químicas dos monossacarídeos :

• Oxidação a ácidos mono-, dicarboxílicos e glicurônicos;

• Recuperação de álcoois;

• Formação de ésteres;

• A formação de glicosídeos;

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

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

Trioses: gliceraldeído e diidroxiacetona, são produtos intermediários da quebra 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 de ácidos nucleicos, 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 que ela é a principal fonte de energia, constitui a base de muitos oligo e polissacarídeos e está envolvida na manutenção da pressão osmótica. O transporte de glicose para dentro das células é regulado em muitos tecidos pelo hormônio pancreático insulina. Na célula, no decorrer de reações químicas em 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 usá-la, como acontece com o diabetes, ocorre sonolência, pode ocorrer perda de consciência (coma hipoglicêmico). A taxa de entrada de glicose nos tecidos do cérebro e do fígado não depende da insulina e é determinada apenas pela sua concentração no sangue. Esses tecidos são chamados de independentes de insulina. Sem a presença de insulina, a glicose não entrará na célula e não será usada como combustível..

Galactose. Um 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 isomerizar em glicose (no fígado, glândula mamária).

Frutose (açúcar da fruta). Encontra-se em grandes quantidades nas plantas, especialmente nas frutas. Muito disso em frutas, beterraba sacarina, 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 diabéticos. Parte da frutose entra nas células do fígado, que a transformam em um "combustível" mais versátil - 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 álcool ceto. As diferenças na estrutura da glicose e da frutose caracterizam tanto as diferenças quanto 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 - glucurônico, da galactose - galacturônico.

Ácido glucurónico participa ativamente de processos metabólicos no corpo, por exemplo, na neutralização de produtos tóxicos, faz parte de 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 de pigmentos biliares do corpo são interrompidas.

Os 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, são formados açúcares amino - hexosaminas: a glucosamina é sintetizada a partir da glicose, a galactosamina é sintetizada a partir da galactose, que fazem parte das membranas celulares e das mucosas. polissacarídeos tanto na forma livre quanto em combinação com ácido acético.

Amino açúcares chamados monossacarídeos, quelugar do grupo OH carregam um grupo amino (- N H 2).

Os aminoácidos são os constituintes mais importantes glicosaminoglicanos.

Os monossacarídeos formam ésteres . grupo OH de uma molécula de monossacarídeo; como qualquer álcool grupo, pode interagir com o ácido. No intermediário intercâmbioésteres de açúcar são de grande importância. Para ativarpara ser metabolizado, o açúcar deve tornar-seéter fosfórico. Neste caso, os átomos de carbono terminais são fosforilados. Para hexoses, 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 tem 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 organismo: 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(beterraba ou açúcar de 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 precursor mais importante do glicogênio e das gorduras. É muitas vezes referido como um "transportador de calorias vazias", pois 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, sintetizados nas glândulas mamárias durante a lactação. No trato gastrointestinal, é decomposto pela ação da enzima lactase. A deficiência desta enzima em algumas pessoas leva à intolerância ao leite. A deficiência desta 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, 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.

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. Gak, amido e jejum de 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 ligados 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, que são 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 é responsável por até 80% dos carboidratos consumidos com alimentos. A fonte de amido são produtos vegetais, principalmente cereais: cereais, farinha, pão e batatas. Os cereais contêm mais amido (de 60% no trigo mourisco (semente) 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 dos intestinos, estimula a secreção de sucos digestivos e cria uma sensação de saciedade.

Glicogênio(amido animal)é o principal carboidrato de armazenamento 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, ele rapidamente se decompõe e restaura seu nível normal no sangue. Nas células, o glicogênio está associado à proteína citoplasmática e parcialmente às membranas intracelulares.

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

Glicosaminoglicanos são substâncias gelatinosas e pegajosas. Desempenham várias funções, incluindo estruturais, protetoras, reguladoras, etc. Os glicosaminoglicanos, por exemplo, compõem 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 (glicolipídeos), nos 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 conecta 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, “rachaduras” são formadas em sua composição, o que leva a um aumento em 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 sulfatos de ondroitina- os ácidos sulfúricos condroitina, servem como componentes estruturais da cartilagem, ligamentos, válvulas cardíacas, cordão umbilical, etc. Eles contribuem para a deposição de cálcio nos ossos.

Heparinaé formado em mastócitos, que são encontrados nos pulmões, fígado e outros órgãos, e é liberado por eles no sangue e no ambiente intercelular. No sangue, liga-se a proteínas e previne a coagulação do sangue, atuando como anticoagulante. Além disso, a heparina tem um efeito anti-inflamatório, 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 opala. Eles são encontrados nas membranas celulares, saliva e outros fluidos biológicos.

Carboidratos

Voltando à consideração das substâncias orgânicas, é impossível não notar a importância do carbono para a vida. Entrando em reações químicas, o carbono forma fortes ligações covalentes, socializando quatro elétrons. Os átomos de carbono, conectando-se entre si, são capazes de formar cadeias e anéis estáveis ​​que servem como esqueletos de macromoléculas. O carbono também pode formar múltiplas ligações covalentes com outros átomos de carbono, bem como com nitrogênio e oxigênio. Todas essas propriedades fornecem uma variedade única de moléculas orgânicas.

As macromoléculas, que compõem cerca de 90% da massa de uma célula desidratada, são sintetizadas a partir de moléculas mais simples chamadas monômeros. Existem três tipos principais de macromoléculas: polissacarídeos, proteínas e ácidos nucleicos; monômeros para eles são, respectivamente, monossacarídeos, aminoácidos e nucleotídeos.

Carboidratos são substâncias com a fórmula geral C x (H 2 O) y, onde xey são números naturais. O nome "carboidratos" indica que em suas moléculas o hidrogênio e o oxigênio estão na mesma proporção que na água.

As células animais contêm uma pequena quantidade de carboidratos e as células vegetais contêm quase 70% da quantidade total de matéria orgânica.

Os monossacarídeos desempenham o papel de produtos intermediários nos processos de respiração e fotossíntese, estão envolvidos na síntese de ácidos nucléicos, coenzimas, ATP e polissacarídeos e são liberados durante a oxidação durante a respiração. Derivados de monossacarídeos - álcoois de açúcares, ácidos de açúcares, desoxiaçúcares e amino açúcares - são importantes no processo de respiração, e também são usados ​​na síntese de lipídios, DNA e outras macromoléculas.

Os dissacarídeos são formados por uma reação de condensação entre dois monossacarídeos. Às vezes são usados ​​como nutrientes de reserva. Os mais comuns são maltose (glicose + glicose), lactose (glicose + galactose) e sacarose (glicose + frutose). encontrada apenas no leite. (cana-de-açúcar) mais abundante nas plantas; este é o mesmo "açúcar" que costumamos comer.

A celulose também é um polímero de glicose. Ele contém cerca de 50% do carbono contido nas plantas. Em termos de massa total na Terra, a celulose ocupa o primeiro lugar entre os compostos orgânicos. A forma da molécula (cadeias longas com grupos –OH salientes) fornece uma forte ligação entre as cadeias adjacentes. Apesar de toda a sua força, as macrofibrilas que consistem em tais cadeias passam facilmente pela água e substâncias dissolvidas nela e, portanto, servem como material de construção ideal para as paredes celulares das plantas. A celulose é uma fonte valiosa de glicose, mas sua quebra requer a enzima celulase, que é relativamente rara na natureza. Portanto, apenas alguns animais (por exemplo, ruminantes) comem celulose. O valor industrial da celulose também é grande - tecidos de algodão e papel são feitos dessa substância.