Tine minte!

Ce substanțe se numesc polimeri biologici?

Aceștia sunt polimeri - compuși cu molecule înalte care fac parte din organismele vii. Proteine, unii carbohidrați, acizi nucleici.

Care este importanța carbohidraților în natură?

Fructoza este larg distribuită în natură - zahărul din fructe, care este mult mai dulce decât alte zaharuri. Această monozaharidă conferă un gust dulce fructelor plantelor și mierii. Cea mai comună dizaharidă din natură - zaharoza sau zahărul din trestie - constă din glucoză și fructoză. Se obține din trestie de zahăr sau sfeclă de zahăr. Amidonul pentru plante și glicogenul pentru animale și ciuperci sunt o rezervă de nutrienți și energie. Celuloza și chitina îndeplinesc funcții structurale și de protecție în organism. Celuloza sau fibrele formează pereții celulelor vegetale. În ceea ce privește masa totală, se află pe primul loc pe Pământ între toți compușii organici. În structura sa, chitina este foarte apropiată de celuloză, care formează baza scheletului extern al artropodelor și face parte din peretele celular al ciupercilor.

Numiți proteinele pe care le cunoașteți. Ce funcții îndeplinesc?

Hemoglobina este o proteină din sânge care transportă gazele în sânge

Miozina - proteină musculară, contracție musculară

Colagen - proteina tendoanelor, pielii, elasticitate, extensibilitate

Cazeina este o proteină din lapte

Revizuiți întrebările și temele

1. Ce compuși chimici se numesc carbohidrați?

Acesta este un grup extins de compuși organici naturali. În celulele animale, carbohidrații reprezintă nu mai mult de 5% din masa uscată, iar în unele celule vegetale (de exemplu, tuberculi sau cartofi), conținutul lor ajunge la 90% din reziduul uscat. Carbohidrații sunt împărțiți în trei clase principale: monozaharide, dizaharide și polizaharide.

2. Ce sunt mono- și dizaharidele? Dă exemple.

Monozaharidele sunt compuse din monomeri, substanțe organice cu greutate moleculară mică. Monozaharidele riboza și deoxiriboza sunt constituenți ai acizilor nucleici. Cea mai comună monozaharidă este glucoza. Glucoza este prezentă în celulele tuturor organismelor și este una dintre principalele surse de energie pentru animale. Dacă două monozaharide se combină într-o moleculă, un astfel de compus se numește dizaharidă. Cea mai comună dizaharidă în natură este zaharoza sau zahărul din trestie.

3. Ce carbohidrat simplu servește ca monomer de amidon, glicogen, celuloză?

4. Din ce compuși organici constau proteinele?

Lanțurile lungi de proteine ​​sunt construite din doar 20 de tipuri diferite de aminoacizi care au un plan structural comun, dar diferă între ele în structura radicalului. Conectându-se, moleculele de aminoacizi formează așa-numitele legături peptidice. Cele două lanțuri polipeptidice care alcătuiesc hormonul pancreatic insulina conțin 21 și 30 de reziduuri de aminoacizi. Acestea sunt unele dintre cele mai scurte „cuvinte” din „limbaj” proteic. Mioglobina este o proteină care leagă oxigenul în țesutul muscular și constă din 153 de aminoacizi. Proteina de colagen, care formează baza fibrelor de colagen ale țesutului conjunctiv și îi asigură rezistența, este formată din trei lanțuri polipeptidice, fiecare conținând aproximativ 1000 de resturi de aminoacizi.

5. Cum se formează structurile proteice secundare și terțiare?

Răsucindu-se sub formă de spirală, firul proteic capătă un nivel superior de organizare - o structură secundară. În cele din urmă, polipeptida se înfășoară pentru a forma o bobină (globul). Această structură terțiară a proteinei este forma sa biologic activă, care are specificitate individuală. Cu toate acestea, pentru un număr de proteine, structura terțiară nu este definitivă. Structura secundară este un lanț polipeptidic răsucit într-o spirală. Pentru o interacțiune mai puternică în structura secundară, are loc o interacțiune intramoleculară cu ajutorul punților de sulfuri –S–S– între spirele helixului. Acest lucru asigură rezistența acestei structuri. Structura terțiară este o structură spirală secundară răsucită în globule - bulgări compacte. Aceste structuri oferă rezistență maximă și abundență mai mare în celule în comparație cu alte molecule organice.

6. Numiți funcțiile proteinelor cunoscute de dvs. Cum puteți explica diversitatea existentă a funcțiilor proteinelor?

Una dintre funcțiile principale ale proteinelor este enzimatică. Enzimele sunt proteine ​​care catalizează reacțiile chimice în organismele vii. O reacție enzimatică este o reacție chimică care are loc numai în prezența unei enzime. Fără o enzimă, nici o reacție nu are loc în organismele vii. Lucrarea enzimelor este strict specifică, fiecare enzimă are propriul substrat, pe care îl scindează. Enzima se apropie de substratul său ca o „cheie a unui lacăt”. Deci, enzima urează reglează descompunerea ureei, enzima amilază reglează amidonul, iar enzimele protează reglează proteinele. Prin urmare, pentru enzime se folosește expresia „specificitatea acțiunii”.

Proteinele îndeplinesc, de asemenea, diverse alte funcții în organisme: structurale, de transport, motorii, de reglare, de protecție, energetice. Funcțiile proteinelor sunt destul de numeroase, deoarece ele stau la baza varietății de manifestări ale vieții. Este o componentă a membranelor biologice, transportul nutrienților, cum ar fi hemoglobina, funcția musculară, funcția hormonală, apărarea organismului - activitatea antigenelor și anticorpilor și alte funcții importante în organism.

7. Ce este denaturarea proteinelor? Ce poate provoca denaturarea?

Denaturarea este o încălcare a structurii spațiale terțiare a moleculelor de proteine ​​sub influența diverșilor factori fizici, chimici, mecanici și alți factori. Factorii fizici sunt temperatura, radiațiile Factorii chimici sunt acțiunea oricăror substanțe chimice asupra proteinelor: solvenți, acizi, alcalii, substanțe concentrate și așa mai departe. Factori mecanici - scuturare, presiune, întindere, răsucire etc.

Gândi! Tine minte!

1. Folosind cunoștințele acumulate în studiul biologiei plantelor, explicați de ce există semnificativ mai mulți carbohidrați în organismele vegetale decât la animale.

Deoarece baza vieții - nutriția plantelor este fotosinteza, acesta este procesul de formare a compușilor organici complecși ai carbohidraților din dioxid de carbon anorganic mai simplu și apă. Principalul carbohidrat sintetizat de plante pentru alimentatia aerului este glucoza, poate fi si amidon.

2. Ce boli pot duce la o încălcare a conversiei carbohidraților în corpul uman?

Reglarea metabolismului carbohidraților este realizată în principal de hormoni și de sistemul nervos central. Glucocorticosteroizii (cortizon, hidrocortizon) încetinesc viteza de transport a glucozei în celulele tisulare, insulina o accelerează; adrenalina stimulează procesul de formare a zahărului din glicogen din ficat. Cortexul cerebral joacă, de asemenea, un anumit rol în reglarea metabolismului carbohidraților, deoarece factorii psihogene cresc formarea zahărului în ficat și provoacă hiperglicemie.

Starea metabolismului carbohidraților poate fi judecată după conținutul de zahăr din sânge (în mod normal 70-120 mg%). Cu o încărcătură de zahăr, această valoare crește, dar apoi ajunge rapid la normă. Tulburările metabolismului carbohidraților apar în diferite boli. Deci, cu o lipsă de insulină, apare diabetul zaharat.

O scădere a activității uneia dintre enzimele metabolismului carbohidraților - fosforilaza musculară - duce la distrofie musculară.

3. Se știe că, dacă nu există proteine ​​în dietă, chiar și în ciuda conținutului caloric suficient al alimentelor, creșterea se oprește la animale, compoziția sângelui se modifică și apar alte fenomene patologice. Care este motivul unor astfel de încălcări?

Există doar 20 de tipuri diferite de aminoacizi în organism care au un plan structural comun, dar diferă între ei în structura radicalului, formează diferite molecule de proteine ​​dacă nu folosiți proteine, de exemplu, cele esențiale care nu pot. se formează în organism pe cont propriu, dar trebuie consumate cu alimente. Astfel, dacă nu există proteine, multe molecule de proteine ​​nu se pot forma în interiorul organismului însuși și nu pot apărea modificări patologice. Creșterea este controlată de creșterea celulelor osoase, baza oricărei celule fiind proteinele; hemoglobina este principala proteină din sânge, care asigură transportul principalelor gaze din organism (oxigen, dioxid de carbon).

4. Explicați dificultățile care apar în timpul transplantului de organe, pe baza cunoașterii specificității moleculelor proteice din fiecare organism.

Proteinele sunt materialul genetic, deoarece conțin structura ADN-ului și ARN-ului organismului. Astfel, proteinele au caracteristici genetice în fiecare organism, informațiile genelor sunt criptate în ele, aceasta este dificultatea la transplantarea din organisme străine (neînrudite), deoarece au gene diferite și, prin urmare, proteine.

Carbohidrații sunt compuși organici formați din carbon și oxigen. Există carbohidrați simpli, sau monozaharide, cum ar fi glucoza, și complexe, sau polizaharide, care sunt împărțite în mai mici, care conțin puține reziduuri simple de carbohidrați, cum ar fi dizaharide, și mai mari, având molecule foarte mari de multe resturi de carbohidrați simpli. La organismele animale, conținutul de carbohidrați este de aproximativ 2% greutate uscată.

Necesarul zilnic mediu al unui adult în carbohidrați este de 500 g, iar cu muncă musculară intensivă - 700-1000 g.

Cantitatea de carbohidrați pe zi ar trebui să fie de 60% din greutate și de 56% din greutatea cantității totale de alimente.

Glucoza este conținută în sânge, în care cantitatea sa este menținută la un nivel constant (0,1-0,12%). După absorbția în intestin, monozaharidele sunt livrate de sânge acolo unde are loc sinteza glicogenului din monozaharide, care face parte din citoplasmă. Rezervele de glicogen sunt stocate în principal în mușchi și în ficat.

Cantitatea totală de glicogen dintr-un corp uman care cântărește 70 kg este de aproximativ 375 g, din care 245 g sunt conținute în mușchi, 110 g (până la 150 g) în ficat, 20 g în sânge și alte fluide corporale. organismul unei persoane antrenate, glicogenul este cu 40 -50% mai mult decât neantrenat.

Carbohidrații sunt principala sursă de energie pentru viața și munca organismului.

În organism, în condiții fără oxigen (anaerobe), carbohidrații se descompun în acid lactic, eliberând energie. Acest proces se numește glicoliză. Cu participarea oxigenului (condiții aerobe), ele sunt împărțite în dioxid de carbon și, în același timp, eliberează mult mai multă energie. De o mare importanță biologică este descompunerea anaerobă a carbohidraților cu participarea acidului fosforic - fosforilarea.

Fosforilarea glucozei are loc în ficat cu participarea enzimelor. Sursa de glucoză poate fi aminoacizii și grăsimile. În ficat, din glucoză prefosforilată, se formează molecule uriașe de polizaharide, glicogen. Cantitatea de glicogen din ficatul uman depinde de natura nutriției și de activitatea musculară. Odată cu participarea altor enzime în ficat, glicogenul este descompus în formarea glucozei - zahăr. Defalcarea glicogenului în ficat și mușchii scheletici în timpul postului și a muncii musculare este însoțită de sinteza simultană a glicogenului. Glucoza, formată în ficat, intră și este livrată cu ea în toate celulele și țesuturile.

Doar o mică parte din proteine ​​și grăsimi eliberează energie în procesul de descompunere desmolitică și, prin urmare, servește ca sursă directă de energie. O parte semnificativă a proteinelor și grăsimilor, chiar înainte de dezintegrarea completă, este mai întâi transformată în carbohidrați în mușchi. În plus, din canalul digestiv, produsele hidrolizei proteinelor și grăsimilor intră în ficat, unde aminoacizii și grăsimile sunt transformate în glucoză. Acest proces este denumit gluconeogeneză. Principala sursă de formare a glucozei în ficat este glicogenul, o parte mult mai mică de glucoză este obținută prin gluconeogeneză, timp în care formarea corpilor cetonici este întârziată. Astfel, metabolismul carbohidraților afectează semnificativ metabolismul și apa.

Când consumul de glucoză de către mușchii care lucrează crește de 5-8 ori, glicogenul se formează în ficat din grăsimi și proteine.

Spre deosebire de proteine ​​și grăsimi, carbohidrații se descompun ușor, astfel încât sunt rapid mobilizați de organism cu costuri energetice mari (muncă musculară, emoții de durere, frică, furie etc.). Descompunerea carbohidraților menține organismul stabil și este principala sursă de energie pentru mușchi. Carbohidrații sunt esențiali pentru funcționarea normală a sistemului nervos. Scăderea zahărului din sânge duce la scăderea temperaturii corpului, slăbiciune și oboseală a mușchilor și tulburări ale activității nervoase.

În țesuturi, doar o parte foarte mică din glucoza furnizată de sânge este utilizată cu eliberarea de energie. Principala sursă a metabolismului carbohidraților în țesuturi este glicogenul, sintetizat anterior din glucoză.

În timpul lucrului mușchilor - principalii consumatori de carbohidrați - sunt utilizate rezervele de glicogen din ei și numai după ce aceste rezerve sunt complet epuizate, începe utilizarea directă a glucozei livrate mușchilor de către sânge. Aceasta consumă glucoză, formată din depozitele de glicogen din ficat. După muncă, mușchii își reînnoiesc aportul de glicogen, sintetizându-l din glucoza din sânge, iar ficatul - datorită monozaharidelor absorbite în tractul digestiv și descompunerii proteinelor și grăsimilor.

De exemplu, cu o creștere a glicemiei peste 0,15-0,16% datorită conținutului său abundent în alimente, care se numește hiperglicemie alimentară, este excretată din organism cu urină - glicozurie.

Pe de altă parte, chiar și cu postul prelungit, nivelul de glucoză din sânge nu scade, deoarece glucoza intră în sânge din țesuturi în timpul descompunerii glicogenului din acestea.

Scurtă descriere a compoziției, structurii și rolului ecologic al carbohidraților

Carbohidrații sunt substanțe organice formate din carbon, hidrogen și oxigen, având formula generală C n (H 2 O) m (pentru marea majoritate a acestor substanțe).

Valoarea lui n este fie egală cu m (pentru monozaharide), fie mai mare decât aceasta (pentru alte clase de carbohidrați). Formula generală de mai sus nu corespunde dezoxiribozei.

Carbohidrații sunt împărțiți în monozaharide, di (oligo)zaharide și polizaharide. Mai jos este o scurtă descriere a reprezentanților individuali ai fiecărei clase de carbohidrați.

Scurtă descriere a monozaharidelor

Monozaharidele sunt carbohidrați a căror formulă generală este C n (H 2 O) n (excepția este deoxiriboza).

Clasificarea monozaharidelor

Monozaharidele sunt un grup destul de extins și complex de compuși, deci au o clasificare complexă în funcție de diferite criterii:

1) după numărul de carbon conținut într-o moleculă de monozaharidă se disting tetroze, pentoze, hexoze, heptoze; Pentozele și hexozele sunt de cea mai mare importanță practică;

2) în funcție de grupele funcționale, monozaharidele se împart în cetoze și aldoze;

3) după numărul de atomi conținuți în molecula de monozaharidă ciclică se disting piranoze (conțin 6 atomi) și furanoze (conțin 5 atomi);

4) pe baza aranjamentului spațial al hidroxidului „glucozidic” (acest hidroxid se obține prin atașarea unui atom de hidrogen la oxigenul grupei carbonil), monozaharidele se împart în forme alfa și beta. Să aruncăm o privire asupra unora dintre cele mai importante monozaharide de cea mai mare importanță biologică și ecologică din natură.

Scurtă descriere a pentozelor

Pentozele sunt monozaharide, a căror moleculă conține 5 atomi de carbon. Aceste substanțe pot fi atât cu lanț deschis, cât și ciclice, aldoze și cetoze, compuși alfa și beta. Dintre acestea, riboza și deoxiriboza au cea mai mare importanță practică.

Formula ribozei în formă generală C5H10O5. Riboza este una dintre substanțele din care se sintetizează ribonucleotidele, din care se obțin ulterior diverși acizi ribonucleici (ARN). Prin urmare, forma alfa furanoză (5-membri) a ribozei este de cea mai mare importanță (în formule, ARN-ul este reprezentat sub forma unui pentagon obișnuit).

Formula dezoxiribozei în formă generală este C5H10O4. Deoxiriboza este una dintre substanțele din care se sintetizează dezoxiribonucleotidele în organism; acestea din urmă sunt materiile prime pentru sinteza acizilor dezoxiribonucleici (ADN). Prin urmare, forma ciclică alfa a deoxiribozei, care nu are un hidroxid la al doilea atom de carbon din ciclu, este de cea mai mare importanță.

Formele cu lanț deschis ale ribozei și dezoxiribozei sunt aldoze, adică conțin 4 (3) grupări hidroxid și o grupare aldehidă. Odată cu descompunerea completă a acizilor nucleici, riboza și deoxiriboza sunt oxidate la dioxid de carbon și apă; Acest proces este însoțit de eliberarea de energie.

Scurtă descriere a hexozelor

Hexozele sunt monozaharide ale căror molecule conțin șase atomi de carbon. Formula generală a hexozelor este C 6 (H 2 O) 6 sau C 6 H 12 O 6. Toate soiurile de hexoze sunt izomeri care corespund formulei de mai sus. Printre hexoze, există cetoze și aldoze și forme alfa și beta de molecule, forme ciclice și cu lanț deschis, forme ciclice de piranoză și furanoză. De cea mai mare importanță în natură sunt glucoza și fructoza, care sunt discutate pe scurt mai jos.

1. Glucoză. Ca orice hexoză, are formula generală C 6 H 12 O 6 . Aparține aldozelor, adică conține o grupă funcțională aldehidă și 5 grupări hidroxid (caracteristice alcoolilor), prin urmare, glucoza este un alcool aldehidic poliatomic (aceste grupe sunt conținute într-o formă cu lanț deschis, gruparea aldehidă este absentă în ciclul ciclic). formează, deoarece transformă într-un hidroxid o grupă numită „hidroxid glucozidic”). Forma ciclică poate fi fie cu cinci membri (furanoză), fie cu șase membri (piranoză). Cea mai importantă în natură este forma piranoză a moleculei de glucoză. Formele ciclice de piranoză și furanoză pot fi fie alfa, fie beta, în funcție de locația hidroxidului glucozidic față de alte grupări de hidroxid din moleculă.

După proprietățile sale fizice, glucoza este un solid cristalin alb cu gust dulce (intensitatea acestui gust este asemănătoare zaharozei), foarte solubil în apă și capabil să formeze soluții suprasaturate („siropuri”). Deoarece molecula de glucoză conține atomi de carbon asimetrici (adică atomi legați la patru radicali diferiți), soluțiile de glucoză au activitate optică, prin urmare, se disting D-glucoza și L-glucoza, care au activitate biologică diferită.

Din punct de vedere biologic, capacitatea glucozei de a se oxida cu ușurință conform schemei este cea mai importantă:

С 6 Н 12 O 6 (glucoză) → (stadii intermediare) → 6СO 2 + 6Н 2 O.

Glucoza este un compus important din punct de vedere biologic, deoarece este folosit de organism prin oxidare ca nutrient universal și o sursă de energie ușor accesibilă.

2. Fructoza. Aceasta este cetoza, formula sa generală este C 6 H 12 O 6, adică este un izomer al glucozei, se caracterizează prin lanț deschis și forme ciclice. Cea mai importantă este beta-B-fructofuranoza sau pe scurt beta-fructoza. Zaharoza este făcută din beta-fructoză și alfa-glucoză. În anumite condiții, fructoza este capabilă să se transforme în glucoză în timpul reacției de izomerizare. Fructoza este similară ca proprietăți fizice cu glucoza, dar mai dulce decât aceasta.

Scurtă descriere a dizaharidelor

Dizaharidele sunt produse ale reacției de dicondensare a acelorași sau diferite molecule de monozaharide.

Dizaharidele sunt una dintre varietățile de oligozaharide (un număr mic de molecule de monozaharide (la fel sau diferite) sunt implicate în formarea moleculelor lor.

Cel mai important reprezentant al dizaharidelor este zaharoza (zahărul din sfeclă sau trestie). Zaharoza este un produs al interacțiunii alfa-D-glucopiranozei (alfa-glucoză) și beta-D-fructofuranozei (beta-fructozei). Formula sa generală este C 12 H 22 O 11. Zaharoza este unul dintre numeroșii izomeri ai dizaharidelor.

Aceasta este o substanță cristalină albă, care există în diferite stări: granulație grosieră („capete de zahăr”), cristalină fină (zahăr granulat), amorf (zahăr pudră). Se dizolvă bine în apă, în special în apă fierbinte (comparativ cu apa fierbinte, solubilitatea zaharozei în apă rece este relativ scăzută), astfel încât zaharoza este capabilă să formeze „soluții suprasaturate” - siropuri care pot „confia”, adică fin- se formează suspensii cristaline. Soluțiile concentrate de zaharoză sunt capabile să formeze sisteme sticloase speciale - caramel, care este folosit de oameni pentru a obține anumite soiuri de dulciuri. Zaharoza este o substanță dulce, dar intensitatea gustului dulce este mai mică decât cea a fructozei.

Cea mai importantă proprietate chimică a zaharozei este capacitatea sa de a se hidroliza, în care se formează alfa-glucoză și beta-fructoză, care intră în reacții de metabolism al carbohidraților.

Pentru oameni, zaharoza este unul dintre cele mai importante produse alimentare, deoarece este o sursă de glucoză. Cu toate acestea, consumul excesiv de zaharoză este dăunător, deoarece duce la o încălcare a metabolismului carbohidraților, care este însoțită de apariția unor boli: diabet, boli dentare, obezitate.

Caracteristicile generale ale polizaharidelor

Polizaharidele sunt numite polimeri naturali, care sunt produse ale reacției de policondensare a monozaharidelor. Ca monomeri pentru formarea polizaharidelor se pot folosi pentoze, hexoze și alte monozaharide. În termeni practici, cei mai importanți sunt produsele de policondensare cu hexoză. Sunt cunoscute și polizaharide ale căror molecule conțin atomi de azot, cum ar fi chitina.

Polizaharidele pe bază de hexoză au formula generală (C6H10O5)n. Sunt insolubile în apă, în timp ce unele dintre ele sunt capabile să formeze soluții coloidale. Cele mai importante dintre aceste polizaharide sunt diversele soiuri de amidon vegetal și animal (acestea din urmă se numesc glicogeni), precum și soiurile de celuloză (fibră).

Caracteristicile generale ale proprietăților și rolul ecologic al amidonului

Amidonul este o polizaharidă care este un produs al reacției de policondensare a alfa-glucozei (alfa-D-glucopiranoză). După origine, se disting amidonul vegetal și cel animal. Amidonurile animale se numesc glicogeni. Deși, în general, moleculele de amidon au o structură comună, aceeași compoziție, dar proprietățile individuale ale amidonului obținut din diferite plante sunt diferite. Deci, amidonul de cartofi este diferit de amidonul de porumb etc. Dar toate soiurile de amidon au proprietăți comune. Acestea sunt substanțe solide, albe, fin cristaline sau amorfe, „casabile” la atingere, insolubile în apă, dar în apă fierbinte sunt capabile să formeze soluții coloidale care își păstrează stabilitatea chiar și la răcire. Amidonul formează atât soluri (de exemplu, jeleu lichid), cât și geluri (de exemplu, jeleu preparat cu un conținut ridicat de amidon este o masă gelatinoasă care poate fi tăiată cu un cuțit).

Capacitatea amidonului de a forma soluții coloidale este asociată cu globularitatea moleculelor sale (molecula este, așa cum spunea, rulată într-o minge). La contactul cu apa caldă sau fierbinte, moleculele de apă pătrund între spirele moleculelor de amidon, molecula crește în volum și densitatea substanței scade, ceea ce duce la trecerea moleculelor de amidon la o stare mobilă caracteristică sistemelor coloidale. Formula generală a amidonului este: (C 6 H 10 O 5) n, moleculele acestei substanțe au două varietăți, dintre care una se numește amiloză (nu există lanțuri laterale în această moleculă), iar cealaltă este amilopectină moleculele au catene laterale în care legătura are loc prin 1 - 6 atomi de carbon printr-o punte de oxigen).

Cea mai importantă proprietate chimică care determină rolul biologic și ecologic al amidonului este capacitatea acestuia de a suferi hidroliză, formând în cele din urmă fie maltoza dizaharidă, fie alfa-glucoză (acesta este produsul final al hidrolizei amidonului):

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

Procesul are loc în organisme sub acțiunea unui întreg grup de enzime. Datorită acestui proces, organismul este îmbogățit cu glucoză - cel mai important compus nutritiv.

O reacție calitativă la amidon este interacțiunea acestuia cu iodul, în care apare o culoare roșu-violet. Această reacție este utilizată pentru a detecta amidonul în diferite sisteme.

Rolul biologic și ecologic al amidonului este destul de mare. Acesta este unul dintre cei mai importanți compuși de depozitare în organismele vegetale, de exemplu, în plantele din familia cerealelor. Pentru animale, amidonul este cea mai importantă substanță trofică.

Scurtă descriere a proprietăților și rolului ecologic și biologic al celulozei (fibrei)

Celuloza (fibre) este o polizaharidă, care este un produs al reacției de policondensare a beta-glucozei (beta-D-glucopiranoză). Formula sa generală este (C 6 H 10 O 5) n. Spre deosebire de amidon, moleculele de celuloză sunt strict liniare și au o structură fibrilă („filamentoasă”). Diferența dintre structurile moleculelor de amidon și celuloză explică diferența dintre rolurile lor biologice și ecologice. Celuloza nu este nici o substanță de rezervă, nici trofică, deoarece nu este capabilă să fie digerată de majoritatea organismelor (cu excepția unor tipuri de bacterii care pot hidroliza celuloza și asimila beta-glucoza). Celuloza nu este capabilă să formeze soluții coloidale, dar poate forma structuri filamentoase puternice din punct de vedere mecanic, care oferă protecție pentru organele celulare individuale și rezistența mecanică a diferitelor țesuturi ale plantelor. Ca și amidonul, celuloza este hidrolizată în anumite condiții, iar produsul final al hidrolizei sale este beta-glucoza (beta-D-glucopiranoza). În natură, rolul acestui proces este relativ mic (dar permite biosferei să „asimileze” celuloza).

(C 6 H 10 O 5) n (fibre) + n (H 2 O) → n (C 6 H 12 O 6) (beta-glucoză sau beta-D-glucopiranoză) (cu hidroliza incompletă a fibrei, formarea de este posibilă o dizaharidă solubilă - celobioză).

În condiții naturale, fibra (după moartea plantelor) suferă descompunere, în urma căreia este posibilă formarea diferiților compuși. Datorită acestui proces, se formează humus (o componentă organică a solului), se formează diferite tipuri de cărbuni (se formează ulei și cărbune din resturile moarte ale diferitelor organisme animale și vegetale în absență, adică, în condiții anaerobe, întregul complex). de substanțe organice este implicată în formarea lor, inclusiv carbohidrați).

Rolul ecologic şi biologic al fibrei este că este: a) protectoare; b) mecanic; c) un compus formativ (pentru unele bacterii îndeplinește o funcție trofică). Rămășițele moarte ale organismelor vegetale sunt un substrat pentru unele organisme - insecte, ciuperci, diverse microorganisme.

Scurtă descriere a rolului ecologic și biologic al carbohidraților

Rezumând materialul de mai sus legat de caracteristicile carbohidraților, putem trage următoarele concluzii despre rolul lor ecologic și biologic.

1. Îndeplinesc o funcție de construcție atât în ​​celule, cât și în organism în ansamblu, datorită faptului că fac parte din structurile care formează celule și țesuturi (acest lucru este valabil mai ales pentru plante și ciuperci), de exemplu, membranele celulare, diverse membrane etc., în plus, carbohidrații sunt implicați în formarea substanțelor necesare biologic care formează o serie de structuri, de exemplu, în formarea acizilor nucleici care formează baza cromozomilor; carbohidrații fac parte din proteine ​​complexe - glicoproteine, care au o importanță deosebită în formarea structurilor celulare și a substanței intercelulare.

2. Funcția cea mai importantă a carbohidraților este funcția trofică, care constă în faptul că multe dintre ele sunt produse alimentare ale organismelor heterotrofe (glucoză, fructoză, amidon, zaharoză, maltoză, lactoză etc.). Aceste substanțe, în combinație cu alți compuși, formează produse alimentare folosite de om (diverse cereale; fructe și semințe de plante individuale, care includ carbohidrați în compoziția lor, sunt hrană pentru păsări, iar monozaharidele, intrând într-un ciclu de diverse transformări, contribuie la formarea atât a propriilor carbohidrați, caracteristici unui organism dat, cât și a altor compuși organo-biochimici (grăsimi, aminoacizi (dar nu și proteinele acestora), acizi nucleici etc.).

3. Glucidele se caracterizează și printr-o funcție energetică, care constă în faptul că monozaharidele (în special glucoza) se oxidează ușor în organism (produsul final al oxidării este CO 2 și H 2 O), în timp ce o cantitate mare de energie este eliberat, însoțit de sinteza ATP.

4. Au și o funcție protectoare, constând în faptul că structurile (și anumite organele din celulă) iau naștere din carbohidrați care protejează fie celula, fie corpul în ansamblu de diverse daune, inclusiv mecanice (de exemplu, învelișurile chitinoase). de insecte care formează scheletul extern, membranele celulare ale plantelor și multe ciuperci, inclusiv celuloza etc.).

5. Un rol important îl au funcțiile mecanice și de modelare ale carbohidraților, care sunt capacitatea structurilor formate fie din carbohidrați, fie în combinație cu alți compuși de a da corpului o anumită formă și de a le face mecanic puternice; astfel, membranele celulare ale tesutului mecanic si vaselor xilemului creeaza cadrul (scheletul intern) al plantelor lemnoase, arbustive si erbacee, scheletul extern al insectelor este format din chitina etc.

Scurtă descriere a metabolismului carbohidraților într-un organism heterotrof (pe exemplul unui corp uman)

Un rol important în înțelegerea proceselor metabolice îl joacă cunoașterea transformărilor pe care le suferă carbohidrații în organismele heterotrofe. În corpul uman, acest proces este caracterizat de următoarea descriere schematică.

Carbohidrații din alimente intră în organism prin gură. Monozaharidele din sistemul digestiv practic nu suferă transformări, dizaharidele sunt hidrolizate în monozaharide, iar polizaharidele suferă transformări destul de semnificative (acest lucru se aplică acelor polizaharide care sunt consumate de organism și carbohidraților care nu sunt substanțe alimentare, de exemplu, celuloza, unele pectinele, sunt eliminate excretate în fecale).

În cavitatea bucală, alimentele sunt zdrobite și omogenizate (devin mai omogene decât înainte de a intra în ea). Alimentele sunt afectate de saliva secretată de glandele salivare. Conține ptialină și are o reacție alcalină a mediului, datorită căreia începe hidroliza primară a polizaharidelor, ducând la formarea oligozaharidelor (glucide cu o valoare n mică).

O parte din amidon se poate transforma chiar în dizaharide, care pot fi observate la mestecat prelungit a pâinii (pâinea neagră acru devine dulce).

Alimentele mestecate, bogat tratate cu salivă și zdrobite de dinți, intră în stomac prin esofag sub formă de bulgăre alimentară, unde sunt expuse la sucul gastric cu o reacție acidă a mediului care conține enzime care acționează asupra proteinelor și acizilor nucleici. Aproape nimic nu se întâmplă în stomac cu carbohidrații.

Apoi, carnea de mâncare intră în prima secțiune a intestinului (intestinul subțire), începând cu duodenul. Primește sucul pancreatic (secreția pancreatică), care conține un complex de enzime care favorizează digestia carbohidraților. Carbohidrații sunt transformați în monozaharide, care sunt solubile în apă și absorbabile. Carbohidrații din dietă sunt în cele din urmă digerați în intestinul subțire, iar în partea în care sunt conținute vilozitățile, sunt absorbiți în fluxul sanguin și intră în sistemul circulator.

Odată cu fluxul de sânge, monozaharidele sunt transportate în diferite țesuturi și celule ale corpului, dar mai întâi tot sângele trece prin ficat (unde este curățat de produsele metabolice dăunătoare). În sânge, monozaharidele sunt prezente în principal sub formă de alfa-glucoză (dar sunt posibili și alți izomeri de hexoză, cum ar fi fructoza).

Dacă glicemia este mai mică decât în ​​mod normal, atunci o parte din glicogenul conținut în ficat este hidrolizată în glucoză. Un exces de carbohidrați caracterizează o boală gravă a omului - diabetul.

Din sânge, monozaharidele intră în celule, unde majoritatea sunt cheltuite pentru oxidare (în mitocondrii), timp în care este sintetizat ATP, care conține energie într-o formă „convenabilă” pentru organism. ATP este cheltuit pe diferite procese care necesită energie (sinteza substanțelor necesare organismului, implementarea proceselor fiziologice și de altă natură).

O parte din carbohidrații din alimente sunt folosite pentru a sintetiza carbohidrații unui anumit organism, care sunt necesari pentru formarea structurilor celulare, sau compuși necesari pentru formarea de substanțe din alte clase de compuși (așa se face că grăsimile, acizii nucleici etc. . se poate obtine din carbohidrati). Capacitatea carbohidraților de a se transforma în grăsimi este una dintre cauzele obezității - o boală care implică un complex de alte boli.

Prin urmare, consumul de carbohidrați în exces este dăunător pentru organismul uman, de care trebuie luat în considerare atunci când se organizează o alimentație echilibrată.

În organismele vegetale care sunt autotrofe, metabolismul carbohidraților este oarecum diferit. Carbohidrații (monozahăr) sunt sintetizați de organismul însuși din dioxid de carbon și apă folosind energia solară. Di-, oligo- și polizaharidele sunt sintetizate din monozaharide. O parte din monozaharide este inclusă în sinteza acizilor nucleici. Organismele vegetale folosesc o anumită cantitate de monozaharide (glucoză) în procesele de respirație pentru oxidare, în care (ca și în organismele heterotrofe) este sintetizat ATP.

Plan:

1. Definiția conceptului: carbohidrați. Clasificare.

2. Compoziția, proprietățile fizice și chimice ale carbohidraților.

3. Distribuția în natură. chitanta. Aplicație.

Carbohidrați - compuși organici care conțin grupări carbonil și hidroxil ale atomilor, având formula generală C n (H 2 O) m, (unde n și m> 3).

Carbohidrați Substanțele de importanță biochimică primordială sunt larg distribuite în viața sălbatică și joacă un rol important în viața umană. Denumirea carbohidrați a apărut pe baza datelor din analiza primilor reprezentanți cunoscuți ai acestui grup de compuși. Substanțele din acest grup constau din carbon, hidrogen și oxigen, iar raportul dintre numărul de atomi de hidrogen și oxigen din ele este același ca în apă, adică. Există un atom de oxigen pentru fiecare 2 atomi de hidrogen. În secolul trecut au fost considerați hidrați de carbon. De aici și denumirea rusă de carbohidrați, propusă în 1844. K. Schmidt. Formula generală pentru carbohidrați, conform celor spuse, este C m H 2p O p. La scoaterea „n” din paranteze se obține formula C m (H 2 O) n, care reflectă foarte clar denumirea „ carbohidrați”. Studiul carbohidraților a arătat că există compuși care, după toate proprietățile, trebuie atribuiți grupului de glucide, deși au o compoziție care nu corespunde exact cu formula C m H 2p O p. Cu toate acestea, vechiul Numele „carbohidrați” a supraviețuit până în zilele noastre, deși împreună cu acest nume, o denumire mai nouă, glicide, este uneori folosită pentru a se referi la grupul de substanțe luate în considerare.

Carbohidrați poate fi împărțit în trei grupuri : 1) Monozaharide - carbohidrați care pot fi hidrolizați pentru a forma carbohidrați mai simpli. Acest grup include hexoze (glucoză și fructoză), precum și pentoză (riboză). 2) Oligozaharide - produse de condensare a mai multor monozaharide (de exemplu, zaharoza). 3) Polizaharide - compuși polimerici care conțin un număr mare de molecule de monozaharide.

Monozaharide. Monozaharidele sunt compuși heterofuncționali. Moleculele lor conțin simultan atât carbonil (aldehidă sau cetonă) cât și mai multe grupări hidroxil, adică. monozaharidele sunt compuși polihidroxicarbonilici - polihidroxialdehide și polihidroxicetone. În funcție de aceasta, monozaharidele se împart în aldoze (monozaharida conține o grupă aldehidă) și cetoze (grupa ceto este conținută). De exemplu, glucoza este o aldoză, iar fructoza este o cetoză.

chitanta. Glucoza se găsește predominant sub formă liberă în natură. Este, de asemenea, o unitate structurală a multor polizaharide. Alte monozaharide în stare liberă sunt rare și sunt cunoscute în principal ca componente ale oligo- și polizaharidelor. În natură, glucoza este obținută ca rezultat al reacției de fotosinteză: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glucoză) + 6O 2 Pentru prima dată, glucoza a fost obținută în 1811 de chimistul rus G.E. Kirchhoff în timpul hidrolizei amidonului. Mai târziu, sinteza monozaharidelor din formaldehidă într-un mediu alcalin a fost propusă de A.M. Butlerov

Pentru cei care vor sa se ingrase.

Carbohidrații vă vor ajuta.

După cum știți, o moleculă de grăsime reprezintă patru molecule de glucoză plus patru molecule de apă. Adică, cu un aport crescut de carbohidrați în combinație cu aportul de apă, vei obține rezultatul așteptat. Voi nota un singur lucru, este de dorit să consumăm carbohidrați mai complecși, deoarece carbohidrații simpli pot duce la diabet, hipertensiune arterială. Sper că cu alimentația modernă (un set de produse în magazine), nu veți avea dificultăți pe parcurs. Principalul lucru despre carbohidrați este mai jos, datorită „Wikipedia”

(zaharuri, zaharide) - substanțe organice care conțin o grupare carbonil și mai multe grupări hidroxil. Numele clasei de compuși provine de la cuvintele „hidrați de carbon”, a fost propus pentru prima dată de K. Schmidt în 1844. Apariția unui astfel de nume se datorează faptului că primii carbohidrați cunoscuți de știință au fost descriși prin formula brută Cx(H2O)y, formal fiind compuși ai carbonului și apei.
Carbohidrații sunt o clasă foarte largă de compuși organici, printre aceștia se numără substanțe cu proprietăți foarte diferite. Acest lucru permite carbohidraților să îndeplinească o varietate de funcții în organismele vii. Compușii din această clasă reprezintă aproximativ 80% din masa uscată a plantelor și 2-3% din masa animalelor.

Carbohidrați simpli și complecși

În stânga este D-gliceraldehida, în dreapta este dihidroxiacetona.

Carbohidrații sunt o componentă integrantă a celulelor și țesuturilor tuturor organismelor vii ale florei și faunei, formând (în masă) cea mai mare parte a materiei organice de pe Pământ. Sursa de carbohidrați pentru toate organismele vii este procesul de fotosinteză efectuat de plante. În funcție de capacitatea de hidroliza în monomeri, carbohidrații sunt împărțiți în două grupe: simpli (monozaharide) și complecși (dizaharide și polizaharide). Carbohidrații complecși, spre deosebire de cei simpli, sunt capabili să se hidrolizeze pentru a forma monozaharide, monomeri. Carbohidrații simpli sunt ușor solubili în apă și sintetizati în plantele verzi. Carbohidrații complecși sunt produse ale policondensării zaharurilor simple (monozaharide), iar în procesul de scindare hidrolitică formează sute și mii de molecule de monozaharide.

Monozaharide

Cea mai comună monozaharidă în natură este beta-D-glucoza.

Monozaharide(din grecescul monos - singurul, zahar - zahar) - cei mai simpli carbohidrati care nu se hidrolizeaza pentru a forma carbohidrati mai simpli - sunt de obicei incolori, usor solubili in apa, slab in alcool si complet insolubili in eter, compusi organici solizi transparenti , una dintre principalele grupe de carbohidrați, cea mai simplă formă de zahăr. Soluțiile apoase au un pH neutru. Unele monozaharide au un gust dulce. Monozaharidele conțin o grupare carbonil (aldehidă sau cetonă), deci pot fi considerate derivați ai alcoolilor polihidroxilici. O monozaharidă cu o grupare carbonil la capătul lanțului este o aldehidă și se numește aldoză. În orice altă poziție a grupării carbonil, monozaharida este o cetonă și se numește cetoză. În funcție de lungimea lanțului de carbon (de la trei la zece atomi), se disting trioze, tetroze, pentoze, hexoze, heptoze și așa mai departe. Dintre acestea, pentozele și hexozele sunt cele mai răspândite în natură. Monozaharidele sunt blocurile de construcție din care sunt sintetizate dizaharidele, oligozaharidele și polizaharidele.
În natură, în formă liberă, D-glucoza (zahăr din struguri sau dextroză, C6H12O6) este cea mai comună - un zahăr cu șase atomi (hexoză), o unitate structurală (monomer) a multor polizaharide (polimeri) - dizaharide: (maltoză, zaharoză și lactoză) și polizaharide (celuloză, amidon). Alte monozaharide sunt în general cunoscute ca componente ale di-, oligo- sau polizaharide și sunt rare în stare liberă. Polizaharidele naturale servesc ca surse principale de monozaharide

dizaharide

Maltoza (zaharul de malt) este o dizaharida naturala formata din doua reziduuri de glucoza.

Maltoză(zahăr de malț) - o dizaharidă naturală constând din două reziduuri de glucoză
Dizaharide (din di - doi, zahar - zahăr) - compuși organici complecși, una dintre principalele grupe de carbohidrați, în timpul hidrolizei, fiecare moleculă se descompune în două molecule de monozaharide, sunt astfel de amoligozaharide private. După structură, dizaharidele sunt glicozide, în care două molecule de monozaharide sunt legate între ele printr-o legătură glicozidică formată ca urmare a interacțiunii grupărilor hidroxil (două hemiacetal sau un hemiacetal și un alcool). În funcție de structură, dizaharidele se împart în două grupe: reducătoare și nereducătoare. De exemplu, în molecula de maltoză, al doilea reziduu al monozaharidei (glucoză) are un hemiacetal hidroxil liber, care conferă acestei proprietăți de reducere a dizaharidei. Dizaharidele, împreună cu polizaharidele, sunt una dintre principalele surse de carbohidrați din dieta oamenilor și animalelor.

Oligozaharide

Rafinose- trizaharidă naturală, constând din reziduuri de D-galactoză, D-glucoză și D-fructoză.
Oligozaharide- carbohidrați, ale căror molecule sunt sintetizate din 2-10 resturi de monozaharide legate prin legături glicozidice. În consecință, ei disting: dizaharide, trizaharide și așa mai departe. Oligozaharidele formate din resturi de monozaharide identice se numesc homopolizaharide, iar cele care constau din monozaharide diferite se numesc heteropolizaharide. Dizaharidele sunt cele mai comune dintre oligozaharide.
Dintre trizaharidele naturale, rafinoza este cea mai comună - o oligozaharidă nereducătoare care conține reziduuri de fructoză, glucoză și galactoză - găsită în cantități mari în sfecla de zahăr și în multe alte plante.

Polizaharide

Polizaharide- denumirea generală a clasei de carbohidrați complexi cu molecul mare, ale căror molecule constau din zeci, sute sau mii de monomeri - monozaharide. Din punctul de vedere al principiilor generale de structură în grupul polizaharidelor, se poate face distincția între homopolizaharide sintetizate din același tip de unități monozaharide și heteropolizaharide, care se caracterizează prin prezența a două sau mai multe tipuri de reziduuri monomerice.
Homopolizaharidele (glicanii), constând din reziduuri ale unei monozaharide, pot fi hexoze sau pentoze, adică hexoza sau pentoza pot fi utilizate ca monomer. În funcție de natura chimică a polizaharidei, se disting glucanii (din reziduuri de glucoză), mananii (din manoză), galactanii (din galactoză) și alți compuși similari. Grupul de homopolizaharide include compuși organici de origine vegetală (amidon, celuloză, pectină), animal (glicogen, chitină) și bacteriană (dextrans).
Polizaharidele sunt esențiale pentru viața animalelor și a plantelor. Este una dintre principalele surse de energie ale organismului rezultată din metabolism. Polizaharidele participă la procesele imunitare, asigură aderența celulelor în țesuturi și reprezintă cea mai mare parte a materiei organice din biosferă.

În stânga este amidonul, în dreapta este glicogenul.

Amidon

(C6H10O5) n - un amestec de două homopolizaharide: liniară - amiloză și ramificată - amilopectină, al cărei monomer este alfa-glucoza. Substanță amorfă albă, insolubilă în apă rece, capabilă să se umfle și parțial solubilă în apă fierbinte. Greutate moleculară 105-107 Daltoni. Amidonul, sintetizat de diferite plante în cloroplaste, sub acțiunea luminii în timpul fotosintezei, diferă oarecum prin structura boabelor, gradul de polimerizare a moleculelor, structura lanțurilor polimerice și proprietățile fizico-chimice. De regulă, conținutul de amiloză în amidon este de 10-30%, amilopectina - 70-90%. Molecula de amiloză conține, în medie, aproximativ 1.000 de reziduuri de glucoză legate prin legături alfa-1,4. Secțiunile liniare separate ale moleculei de amilopectină constau din 20-30 de astfel de unități, iar la punctele de ramificare ale amilopectinei, reziduurile de glucoză sunt legate prin legături alfa-1,6 intercatenare. Cu hidroliza acidă parțială a amidonului se formează polizaharide cu un grad mai scăzut de polimerizare - dextrine (C6H10O5)p, iar cu hidroliza completă - glucoză.
Glicogenul (C6H10O5) n este o polizaharidă construită din reziduuri de alfa-D-glucoză - principala rezervă polizaharidă a animalelor superioare și a oamenilor, este conținută sub formă de granule în citoplasma celulelor în aproape toate organele și țesuturile, cu toate acestea, cea mai mare. cantitatea se acumulează în mușchi și ficat. Molecula de glicogen este construită din lanțuri de poliglucozide ramificate, într-o secvență liniară a cărora, reziduurile de glucoză sunt conectate prin legături alfa-1,4, iar la punctele de ramificare prin legături alfa-1,6 intercatenare. Formula empirică a glicogenului este identică cu cea a amidonului. În structura chimică, glicogenul este aproape de amilopectina cu ramificare a lanțului mai pronunțată, de aceea este numit uneori termenul inexact „amidon animal”. Greutate moleculară 105-108 Daltoni și peste. În organismele animale, este un analog structural și funcțional al polizaharidei vegetale - amidon. Glicogenul formează o rezervă de energie, care, dacă este necesar, pentru a compensa o lipsă bruscă de glucoză poate fi mobilizată rapid - o ramificare puternică a moleculelor sale duce la prezența unui număr mare de reziduuri terminale, care oferă capacitatea de a scinda rapid cantitatea necesară de molecule de glucoză. Spre deosebire de depozitul de trigliceride (grăsimi), stocul de glicogen nu este atât de încăpător (în calorii pe gram). Doar glicogenul stocat în celulele hepatice (hepatocite) poate fi transformat în glucoză pentru a hrăni întregul organism, în timp ce hepatocitele sunt capabile să stocheze până la 8% din greutatea lor sub formă de glicogen, care este cea mai mare concentrație dintre toate tipurile de celule. Masa totală de glicogen din ficatul adulților poate ajunge la 100-120 de grame. În mușchi, glicogenul este descompus în glucoză exclusiv pentru consumul local și se acumulează în concentrații mult mai mici (nu mai mult de 1% din masa musculară totală), cu toate acestea, stocul total din mușchi poate depăși stocul acumulat în hepatocite.

Celuloza (fibra) este cea mai comună polizaharidă structurală din lumea plantelor, constând din reziduuri de alfa-glucoză prezentate sub formă de beta-piranoză. Astfel, în molecula de celuloză, unitățile monomerice de beta-glucopiranoză sunt conectate liniar între ele prin legături beta-1,4. Prin hidroliza parțială a celulozei se formează celobioza dizaharidă, iar cu hidroliza completă, D-glucoză. În tractul gastrointestinal uman, celuloza nu este digerată deoarece setul de enzime digestive nu conține beta-glucozidază. Cu toate acestea, prezența unei cantități optime de fibre vegetale în alimente contribuie la formarea normală a fecalelor. Cu o rezistență mecanică ridicată, celuloza acționează ca material de susținere pentru plante, de exemplu, în compoziția lemnului, ponderea sa variază de la 50 la 70%, iar bumbacul este aproape sută la sută celuloză.
Chitina este o polizaharidă structurală a plantelor inferioare, ciupercilor și nevertebratelor (în principal corneele artropodelor - insecte și crustacee). Chitina, ca și celuloza din plante, îndeplinește funcții de susținere și mecanice în organismele ciupercilor și animalelor. Molecula de chitină este construită din reziduuri de N-acetil-D-glucozamină legate prin legături beta-1,4-glicoziului. Macromoleculele de chitină sunt neramificate și aranjarea lor spațială nu are nimic de-a face cu celuloza.
Substante pectice - acid poligalacturonic, gasit in fructe si legume, reziduurile de acid D-galacturonic sunt legate prin legaturi alfa-1,4-glicozidice. În prezența acizilor organici, sunt capabili de gelificare, sunt utilizați în industria alimentară pentru prepararea jeleului și a marmeladei. Unele substanțe pectinice au efect antiulcer și sunt o componentă activă a unui număr de preparate farmaceutice, de exemplu, un derivat al plantaglucidului de pătlagină.
Muramina este o polizaharidă, un material mecanic suport al peretelui celular bacterian. Conform structurii sale chimice, este un lanț neramificat construit din reziduuri alternative de N-acetilglucozamină și acid N-acetilmuramic conectate printr-o legătură beta-1,4-glicozidică. Muramina este foarte apropiată de chitină și celuloză din punct de vedere al organizării structurale (lanțul neramificat al scheletului de beta-1,4-poliglucopiranoză) și al rolului funcțional.
Semizaharidele de dextran de origine bacteriană sunt sintetizate în condiții industriale prin mijloace microbiologice (prin acțiunea microorganismelor Leuconostoc mesenteroides asupra unei soluții de zaharoză) și sunt utilizate ca înlocuitori ai plasmei sanguine (așa-numitii „dextrani” clinici: Poliglukin și alții).

În stânga este D-gliceraldehida, în dreapta este L-gliceraldehida.

Izomerie spațială

Izomerie - existența unor compuși chimici (izomeri), identici ca compoziție și greutate moleculară, diferiți prin structura sau aranjarea atomilor în spațiu și, ca urmare, prin proprietăți.
Stereoizomeria monozaharidelor: izomerul gliceraldehidei în care, atunci când modelul este proiectat în plan, gruparea OH la atomul de carbon asimetric este situată în partea dreaptă este considerată a fi D-gliceraldehidă, iar reflexia în oglindă este L-gliceraldehida . Toți izomerii monozaharidelor sunt împărțiți în forme D și L în funcție de asemănarea locației grupei OH la ultimul atom de carbon asimetric din apropierea grupării CH2OH (cetozele conțin un atom de carbon asimetric mai puțin decât aldozele cu același număr de carbon atomi). Hexozele naturale - glucoza, fructoza, manoza si galactoza - conform configuratiilor stereochimice, sunt clasificate ca compusi din seria D.

Rolul biologic
În organismele vii, carbohidrații îndeplinesc următoarele funcții:
Funcții structurale și suport. Carbohidrații sunt implicați în construcția diferitelor structuri de susținere. Deoarece celuloza este componenta structurală principală a pereților celulelor vegetale, chitina îndeplinește o funcție similară în ciuperci și oferă, de asemenea, rigiditate exoscheletului artropodelor.
Rol protector în plante. Unele plante au formațiuni protectoare (spini, țepi, etc.) formate din pereții celulari ai celulelor moarte.
funcția plastică. Carbohidrații fac parte din molecule complexe (de exemplu, pentozele (riboză și dezoxiriboză) sunt implicate în construcția ATP, ADN și ARN).
Funcția energetică. Carbohidrații servesc ca sursă de energie: atunci când 1 gram de carbohidrați sunt oxidați, se eliberează 4,1 kcal de energie și 0,4 g de apă.
functie de stocare. Carbohidrații acționează ca nutrienți de rezervă: glicogen la animale, amidon și inulină la plante.
funcția osmotică. Carbohidrații sunt implicați în reglarea presiunii osmotice în organism. Astfel, sângele conține 100-110 mg /% glucoză, presiunea osmotică a sângelui depinde de concentrația de glucoză.
funcția receptorului. Oligozaharidele fac parte din partea receptivă a multor receptori celulari sau molecule de ligand Biosinteza
Carbohidrații predomină în alimentația zilnică a oamenilor și animalelor. Erbivorele primesc amidon, fibre, zaharoză. Carnivorele primesc glicogen din carne.
Organismele animale nu sunt capabile să sintetizeze carbohidrați din substanțe anorganice. Ei le obțin din plante cu alimente și le folosesc ca sursă principală de energie obținută în procesul de oxidare: În frunzele verzi ale plantelor, carbohidrații se formează în timpul fotosintezei - un proces biologic unic de transformare a substanțelor anorganice în zaharuri - monoxid de carbon ( IV) și apă, care are loc cu participarea clorofilei din cauza energiei solare: metabolismul carbohidraților în corpul uman și animalele superioare constă în mai multe procese:
Hidroliza (defalcarea) în tractul gastrointestinal a polizaharidelor alimentare și dizaharidelor la monozaharide, urmată de absorbția din lumenul intestinal în fluxul sanguin.
Glicogenogeneza (sinteza) și glicogenoliza (defalcarea) glicogenului în țesuturi, în principal în ficat.
Glicoliza aerobă (calea de oxidare a glucozei sau ciclul pentozei) și anaerobă (fără consum de oxigen) sunt modalități de descompunere a glucozei în organism.
Interconversia hexozelor.
Oxidarea aerobă a produsului de glicoliză - piruvat (etapa finală a metabolismului carbohidraților).
Gluconeogeneza este sinteza carbohidraților din materii prime non-carbohidrate (piruvic, acid lactic, glicerol, aminoacizi și alți compuși organici).
[editează] Surse cheie
Principalele surse de carbohidrați din alimente sunt: ​​pâinea, cartofii, pastele, cerealele, dulciurile. Carbohidratul net este zahărul. Mierea, in functie de provenienta, contine 70-80% glucoza si fructoza.
Pentru a indica cantitatea de carbohidrați din alimente, se folosește o unitate specială de pâine.
În plus, fibrele și pectinele care sunt prost digerate de corpul uman se alătură grupului de carbohidrați.

Lista celor mai comuni carbohidrați

• Monozaharide

• Oligozaharide

• zaharoză (zahăr obișnuit, trestie sau sfeclă)

• Polizaharide

• galactomanani

• Glicozaminoglicani (mucopolizaharide)

• condroitin sulfat

• acid hialuronic

• sulfat de heparan

• sulfat de dermatan

• sulfat de keratan

Glucoza este cea mai importantă dintre toate monozaharidele, deoarece este unitatea structurală a majorității di- și polizaharidelor alimentare. În procesul de metabolism, ele sunt descompuse în molecule individuale de monozaharide, care, în cursul reacțiilor chimice în mai multe etape, sunt transformate în alte substanțe și în cele din urmă oxidate în dioxid de carbon și apă - folosite ca „combustibil” pentru celule. Glucoza este o componentă esențială a metabolismului carbohidrați. Odată cu scăderea nivelului său în sânge sau cu o concentrație mare și cu incapacitatea de utilizare, așa cum se întâmplă cu diabetul, apare somnolență, pierderea conștienței (comă hipoglicemică). Glucoza „în forma sa pură”, ca monozaharid, se găsește în legume și fructe. Deosebit de bogați în glucoză sunt strugurii - 7,8%, cireșele, cireșele - 5.5%, zmeura - 3.9%, căpșunile - 2.7%, prunele - 2.5%, pepenele verde - 2.4%. Dintre legume, cea mai mare parte a glucozei se găsește în dovleac - 2,6%, în varza albă - 2,6%, în morcovi - 2,5%.

Glucoza este mai puțin dulce decât cea mai cunoscută dizaharidă, zaharoza. Dacă luăm dulceața zaharozei ca 100 de unități, atunci dulceața glucozei va fi de 74 de unități.

Fructoză este una dintre cele mai comune carbohidrați fructe. Spre deosebire de glucoză, aceasta poate pătrunde din sânge în celulele țesuturilor fără participarea insulinei. Din acest motiv, fructoza este recomandată ca cea mai sigură sursă. carbohidrați pentru pacientii diabetici. O parte din fructoză pătrunde în celulele hepatice, care o transformă într-un „combustibil” mai universal - glucoza, astfel încât fructoza este, de asemenea, capabilă să crească glicemia, deși într-o măsură mult mai mică decât alte zaharuri simple. Fructoza este mai ușor transformată în grăsimi decât glucoza. Principalul avantaj al fructozei este că este de 2,5 ori mai dulce decât glucoza și de 1,7 ori mai dulce decât zaharoza. Utilizarea lui în loc de zahăr poate reduce aportul total carbohidrați.

Principalele surse de fructoză din alimente sunt strugurii - 7,7%, merele - 5,5%, perele - 5,2%, cireșe, cireșe dulci - 4,5%, pepenii verzi - 4,3%, coacăze negre - 4,2%, zmeura - 3,9%, căpșunile - 2,4%. %, pepeni - 2,0%. În legume, conținutul de fructoză este scăzut - de la 0,1% la sfeclă până la 1,6% la varza albă. Fructoza se găsește în miere - aproximativ 3,7%. Fructoza, care are o dulceață mult mai mare decât zaharoza, s-a dovedit bine că nu provoacă carii, care sunt promovate de consumul de zahăr.

Galactoză nu apare sub formă liberă în produse. Formează o dizaharidă cu glucoză - lactoză (zahăr din lapte) - principala carbohidrati lapte si produse lactate.

Lactoza este descompusă în tractul gastrointestinal în glucoză și galactoză prin acțiunea unei enzime. lactază. Deficitul acestei enzime la unii oameni duce la intoleranță la lapte. Lactoza nedigerată servește ca un bun nutrient pentru microflora intestinală. În același timp, este posibilă formarea abundentă de gaze, stomacul se „umflă”. În produsele lactate fermentate, cea mai mare parte a lactozei este fermentată până la acid lactic, astfel încât persoanele cu deficit de lactază pot tolera produsele lactate fermentate fără consecințe neplăcute. În plus, bacteriile lactice din produsele lactate fermentate inhibă activitatea microflorei intestinale și reduc efectele adverse ale lactozei.

Galactoza, formată în timpul descompunerii lactozei, este transformată în glucoză în ficat. Cu o deficiență ereditară congenitală sau absența unei enzime care transformă galactoza în glucoză, se dezvoltă o boală gravă - galactozemie, ceea ce duce la retard mintal.

O dizaharidă formată din molecule de glucoză și fructoză este zaharoza. Conținutul de zaharoză în zahăr este de 99,5%. Acel zahăr este „moartea albă”, iubitorii de dulciuri știu la fel de bine ca și fumătorii că o picătură de nicotină ucide un cal. Din păcate, ambele adevăruri comune sunt mai des un prilej de glume decât de reflecție serioasă și concluzii practice.

Zahărul este descompus rapid în tractul gastrointestinal, glucoza și fructoza sunt absorbite în sânge și servesc ca sursă de energie și cel mai important precursor al glicogenului și al grăsimilor. Este adesea numit „purtător de calorii gol”, deoarece zahărul este pur carbohidratiși nu conține alți nutrienți, cum ar fi, de exemplu, vitamine, săruri minerale. Dintre produsele vegetale, cea mai mare cantitate de zaharoză se găsește în sfeclă - 8,6%, piersici - 6,0%, pepeni - 5,9%, prune - 4,8%, mandarine - 4,5%. În legume, cu excepția sfeclei, se observă un conținut semnificativ de zaharoză în morcovi - 3,5%. La alte legume, conținutul de zaharoză variază de la 0,4 la 0,7%. Pe lângă zahărul în sine, principalele surse de zaharoză din alimente sunt dulceața, mierea, produsele de cofetărie, băuturile dulci, înghețata.

Când două molecule de glucoză se combină, se formează maltoză- zahăr de malț. Contine miere, malt, bere, melasa si produse de panificatie si patiserie realizate cu adaos de melasa.

Toate polizaharidele prezente în alimentele umane, cu rare excepții, sunt polimeri ai glucozei.

Amidonul este principala polizaharidă digerabilă. Reprezintă până la 80% din aportul alimentar. carbohidrați.

Sursa de amidon o constituie produsele vegetale, în principal cerealele: cereale, făină, pâine și cartofi. Cerealele conțin cel mai mult amidon: de la 60% în hrișcă (sâmbure) până la 70% în orez. Dintre cereale, cel mai puțin amidon se găsește în fulgii de ovăz și produsele sale procesate: fulgi de ovăz, fulgi de ovăz „Hercules” - 49%. Pastele conțin de la 62 la 68% amidon, pâine cu făină de secară, în funcție de soi, de la 33% la 49%, pâine de grâu și alte produse din făină de grâu - de la 35 la 51% amidon, făină - de la 56 (secara) la 68% (prima de grâu). De asemenea, există mult amidon în leguminoase - de la 40% în linte până la 44% în mazăre. Din acest motiv, mazărea uscată, fasolea, lintea, năutul sunt clasificate ca leguminoase. Se deosebesc soia, care conține doar 3,5% amidon și făina de soia (10-15,5%). Datorită conținutului ridicat de amidon din cartofi (15-18%) în nutriție, acesta nu este clasificat ca legumă, unde principalul carbohidrați reprezentate de monozaharide și dizaharide, și la alimente cu amidon împreună cu cereale și leguminoase.

În anghinare și alte câteva plante carbohidrați stocat sub formă de polimer de fructoză - inulină. Produsele alimentare cu adaos de inulină sunt recomandate pentru diabet și mai ales pentru prevenirea acestuia (amintim că fructoza pune mai puțin stres asupra pancreasului decât alte zaharuri).

Glicogen- „Amidon animal” – constă din lanțuri foarte ramificate de molecule de glucoză. Se găsește în cantități mici în produsele de origine animală (2-10% în ficat, 0,3-1% în țesutul muscular).

Diabet zaharat (DM)- o boală endocrină caracterizată printr-un sindrom de hiperglicemie cronică, care este rezultatul producției sau acțiunii insuficiente a insulinei, care duce la perturbarea tuturor tipurilor de metabolism, în primul rând metabolismul glucidic, afectarea vasculară (angiopatie), sistemul nervos (neuropatie), precum și alte organe și sisteme. Conform definiției OMS (1985) - diabetul zaharat este o stare cronică...

, in functie de provenienta, contine 70-80% zahar.In plus, slab digerabil de organismul uman se alatura grupului carbohidratilor. fibre și pectine.

Dintre toate substanțele alimentare consumate de oameni, carbohidrații sunt, fără îndoială, principala sursă de energie. În medie, acestea reprezintă 50 până la 70% din aportul caloric zilnic. În ciuda faptului că o persoană consumă mult mai mulți carbohidrați decât grăsimi și proteine, rezervele lor în organism sunt mici. Aceasta înseamnă că furnizarea acestora către organism trebuie să fie regulată.

Nevoia de carbohidrați depinde într-o foarte mare măsură de consumul de energie al organismului. În medie, la un bărbat adult angajat în principal în muncă mentală sau fizică ușoară, necesarul zilnic de carbohidrați variază de la 300 la 500 g. La muncitorii manuali și la sportivi, este mult mai mare. Spre deosebire de proteine ​​și, într-o anumită măsură, de grăsimi, cantitatea de carbohidrați din diete poate fi redusă semnificativ fără a dăuna sănătății. Cei care doresc să slăbească ar trebui să acorde atenție acestui lucru: carbohidrații sunt în principal valoare energetică. Când 1 g de carbohidrați este oxidat în organism, se eliberează 4,0 - 4,2 kcal. Prin urmare, pe cheltuiala lor, este mai ușor să reglați aportul de calorii.

Carbohidrați(zaharide) este numele comun pentru o clasă mare de compuși organici naturali. Formula generală a monozaharidelor poate fi scrisă ca C n (H 2 O) n. În organismele vii, zaharurile cu 5 (pentoze) și 6 (hexoze) atomi de carbon sunt cele mai comune.

Carbohidrații sunt împărțiți în grupuri:

Carbohidrații simpli sunt ușor solubili în apă și sintetizati în plantele verzi. Pe lângă moleculele mici, în celulă se găsesc și cele mari, sunt polimeri. Polimerii sunt molecule complexe care sunt formate din „unități” separate conectate între ele. Astfel de „legături” sunt numite monomeri. Substante precum amidonul, celuloza si chitina sunt polizaharide - polimeri biologici.

Monozaharidele includ glucoza și fructoza, care adaugă dulceață fructelor și fructelor de pădure. Zaharoza alimentară este formată din glucoză și fructoză atașate covalent între ele. Compușii asemănători zaharozei se numesc dizaharide. Poli-, di- și monozaharidele sunt denumite colectiv carbohidrați. Carbohidrații sunt compuși care au proprietăți diverse și adesea complet diferite.

Masa: Varietate de carbohidrați și proprietățile acestora.

grupa de carbohidrați	Exemple de carbohidrați	Unde se întâlnesc	proprietăți
monozahar	riboza	ARN
	dezoxiriboză	ADN
	glucoză	sfeclă de zahăr
	fructoză	Fructe, miere
	galactoza	Compoziția lactozei din lapte
oligozaharide	maltoză	zahăr de malț	Dulce la gust, solubil în apă, cristalin,
	zaharoza	Trestie de zahăr
	Lactoză	Zahăr din lapte în lapte
Polizaharide (construite din monozaharide liniare sau ramificate)	Amidon	Carbohidrați de depozitare a legumelor	Nu dulce, alb, insolubil în apă.
	glicogen	Rezervați amidonul animal în ficat și mușchi
	Fibre (celuloză)
	chitină
	murein	apă . Pentru multe celule umane (de exemplu, celulele creierului și celulelor musculare), glucoza adusă de sânge servește ca principală sursă de energie.Amidonul și o substanță foarte asemănătoare din celulele animale - glicogenul - sunt polimeri de glucoză, servesc pentru a o stoca în interior. celula. 2. functie structurala, adică participă la construirea diferitelor structuri celulare. Polizaharidă celuloză formează pereții celulari ai celulelor vegetale, caracterizați prin duritate și rigiditate, este unul dintre componentele principale ale lemnului. Alte componente sunt hemiceluloza, de asemenea, aparținând polizaharidelor și lignina (are natură non-carbohidrată). Chitinăîndeplinește și funcții structurale. Chitina îndeplinește funcții de susținere și de protecție.Pereții celulari ai majorității bacteriilor constau din peptidoglicanul murein- compoziția acestui compus include reziduuri atât de monozaharide, cât și de aminoacizi. 3. Carbohidrații joacă un rol protector la plante (pereții celulari, formați din pereții celulari ai celulelor moarte, formațiuni protectoare - țepi, țepi etc.). Formula generală a glucozei este C 6 H 12 O 6, este un alcool aldehidic. Glucoza se găsește în multe fructe, sucuri de plante și nectar de flori, precum și în sângele oamenilor și animalelor. Conținutul de glucoză din sânge este menținut la un anumit nivel (0,65-1,1 g per l). Dacă este redusă artificial, atunci celulele creierului încep să sufere de foame acută, care poate duce la leșin, comă și chiar moarte. De asemenea, o creștere pe termen lung a glicemiei nu este deloc utilă: în același timp, se dezvoltă diabetul zaharat. Mamiferele, inclusiv oamenii, pot sintetiza glucoza din anumiți aminoacizi și produși de descompunere ai glucozei în sine, cum ar fi acidul lactic. Ei nu știu cum să obțină glucoză din acizii grași, spre deosebire de plante și microbi. Interconversii de substante. Excesul de proteine------carbohidrați Excesul de grăsimi--------------carbohidrați