Toți carbohidrații sunt formați din „unități” individuale, care sunt zaharide. Prin capacitatea de ahidrolizăpemonomericarbohidrații sunt împărțițiin doua grupe: simplu si complex. Se numesc carbohidrații care conțin o unitatemonozaharide, doua unitati -dizaharide, două până la zece unitățioligozaharide, și mai mult de zecepolizaharide.

Monozaharide cresc rapid glicemia și au un indice glicemic ridicat, așa că sunt numiți și carbohidrați rapizi. Se dizolvă ușor în apă și sunt sintetizate în plantele verzi.

Se numesc carbohidrați formați din 3 sau mai multe unitățicomplex. Alimentele bogate în carbohidrați complecși își cresc treptat conținutul de glucoză și au un indice glicemic scăzut, motiv pentru care sunt numite și carbohidrați lenți. Carbohidrații complecși sunt produse ale policondensării zaharurilor simple (monozaharide) și, spre deosebire de cele simple, în procesul de scindare hidrolitică sunt capabile să se descompună în monomeri, cu formarea a sute și mii.moleculemonozaharide.

Stereoizomeria monozaharidelor: izomergliceraldehidăîn care, atunci când modelul este proiectat în plan, grupa OH la atomul de carbon asimetric este situată în partea dreaptă, se obișnuiește să se ia în considerare D-gliceraldehida, iar imaginea 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 lângă CH 2 Grupări OH (cetozele conțin un atom de carbon asimetric mai puțin decât aldozele cu același număr de atomi de carbon). Naturalhexoze – glucoză, fructoză, manozașigalactoza- conform configurațiilor stereochimice, sunt clasificați ca compuși din seria D.

Polizaharide - denumirea generală a clasei de carbohidrați complecși cu molecule înalte,moleculeformat din zeci, sute sau miimonomeri – 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.

https :// ro . wikipedia . org / wiki /Carbohidrați

1.6. Lipide - nomenclatură și structură. Polimorfismul lipidic.

Lipidele - un grup extins de compuși organici naturali, inclusiv grăsimi și substanțe asemănătoare grăsimilor. Moleculele lipide simple sunt compuse din alcool șiacizi grași, complex - din alcool, acizi grași cu greutate moleculară mare și alte componente.

Clasificarea lipidelor

Lipide simple sunt lipide care includ carbon (C), hidrogen (H) și oxigen (O) în structura lor.

Lipide complexe - Acestea sunt lipide care includ în structura lor, pe lângă carbon (C), hidrogen (H) și oxigen (O), și alte elemente chimice. Cel mai adesea: fosfor (P), sulf (S), azot (N).

https:// ro. wikipedia. org/ wiki/Lipide

Literatură:

1) Cherkasova L. S., Merezhinsky M. F., Metabolismul grăsimilor și lipidelor, Minsk, 1961;

2) Markman A. L., Chimia lipidelor, v. 12, Tash., 1963 - 70;

3) Tyutyunnikov B. N., Chimia grăsimilor, M., 1966;

4) Mahler G., Kordes K., Fundamentele chimiei biologice, trad. din engleză, M., 1970.

1.7. membrane biologice. Forme de agregare a lipidelor. Conceptul de stare de cristal lichid. Difuziune laterală și șlapi.

membranelor delimitează citoplasma de mediu și formează, de asemenea, membranele nucleelor, mitocondriilor și plastidelor. Ele formează un labirint al reticulului endoplasmatic și vezicule stivuite aplatizate care alcătuiesc complexul Golgi. Membranele formează lizozomi, vacuole mari și mici de celule vegetale și fungice, vacuole pulsatorii ale protozoarelor. Toate aceste structuri sunt compartimente (compartimente) concepute pentru anumite procese și cicluri specializate. Prin urmare, fără membrane, existența unei celule este imposibilă.

Diagrama structurii membranei: a – model tridimensional; b - imagine plană;

1 - proteine ​​adiacente stratului lipidic (A), scufundate în acesta (B) sau pătrunzând prin (C); 2 - straturi de molecule lipidice; 3 - glicoproteine; 4 - glicolipide; 5 - canal hidrofil care funcționează ca un por.

Funcțiile membranelor biologice sunt următoarele:

1) Delimitează conținutul celulei din mediul extern și conținutul organelelor din citoplasmă.

2) Asigura transportul substantelor in si in afara celulei, de la citoplasma la organele si invers.

3) Acţionează ca receptori (primirea şi convertirea semnalelor din mediu, recunoaşterea substanţelor celulare etc.).

4) Sunt catalizatori (asigurând procese chimice aproape membranare).

5) Participa la transformarea energiei.

http:// sbio. info/ pagină. php? id=15

Difuziune laterală este mișcarea termică haotică a moleculelor de lipide și proteine ​​în planul membranei. Cu difuzia laterală, moleculele de lipide adiacente sar în jur și, ca urmare a unor astfel de salturi succesive dintr-un loc în altul, molecula se mișcă de-a lungul suprafeței membranei.

Mișcarea moleculelor de-a lungul suprafeței membranei celulare în timpul t a fost determinată experimental prin metoda etichetelor fluorescente - grupe moleculare fluorescente. Etichetele fluorescente produc molecule fluorescente, a căror mișcare pe suprafața celulei poate fi studiată, de exemplu, examinând la microscop viteza de răspândire a spotului fluorescent creat de astfel de molecule pe suprafața celulei.

flip-flop este difuzia moleculelor de fosfolipide membranare de-a lungul membranei.

Rata salturilor moleculelor de la o suprafață a membranei la alta (flip-flop) a fost determinată prin metoda spin label în experimente pe modele de membrane lipidice - lipozomi.

Unele dintre moleculele de fosfolipide din care s-au format lipozomii au fost marcate cu etichete de spin atașate la ele. Lipozomii au fost expuși la acid ascorbic, în urma căruia electronii neperechi de pe molecule au dispărut: moleculele paramagnetice au devenit diamagnetice, ceea ce putea fi detectat printr-o scădere a ariei de sub curba spectrului EPR.

Astfel, salturile de molecule de la o suprafață a stratului dublu la alta (flip-flop) au loc mult mai lent decât salturile în timpul difuziei laterale. Timpul mediu pentru ca o moleculă de fosfolipidă să treacă prin flip-flop (T ~ 1 oră) este de zeci de miliarde de ori mai mare decât timpul mediu pentru ca o moleculă să sară dintr-un loc în altul în planul membranei.

Conceptul de stare de cristal lichid

Corpul solid poate ficristalin , șiamorf. În primul caz, există o ordine pe distanță lungă în aranjarea particulelor la distanțe mult mai mari decât distanțele intermoleculare (rețea cristalină). În al doilea, nu există o ordine pe distanță lungă în aranjarea atomilor și a moleculelor.

Diferența dintre un corp amorf și un lichid nu este în prezența sau absența ordinului pe distanță lungă, ci în natura mișcării particulelor. Moleculele unui lichid și ale unui solid fac mișcări oscilatorii (uneori de rotație) în jurul poziției de echilibru. După un timp mediu („timpul vieții stabilite”), moleculele sar într-o altă poziție de echilibru. Diferența este că „timpul de stabilire” într-un lichid este mult mai scurt decât în ​​stare solidă.

Membranele cu două straturi lipidice sunt lichide în condiții fiziologice, „durata de viață stabilită” a unei molecule de fosfolipide din membrană este de 10 −7 – 10 −8 cu.

Moleculele din membrană nu sunt aranjate aleatoriu; ordinea pe distanță lungă este observată în aranjarea lor. Moleculele fosfolipide sunt într-un strat dublu, iar cozile lor hidrofobe sunt aproximativ paralele între ele. Există și ordine în orientarea capetelor hidrofile polare.

Starea fiziologică în care există o ordine pe distanță lungă în orientarea și aranjarea reciprocă a moleculelor, dar starea de agregare este lichidă, se numeștestare de cristal lichid. Cristalele lichide se pot forma nu în toate substanțele, ci în substanțele din „molecule lungi” (ale căror dimensiuni transversale sunt mai mici decât cele longitudinale). Pot exista diverse structuri de cristal lichid: nematice (filamentoase), când moleculele lungi sunt orientate paralel între ele; smectic - moleculele sunt paralele între ele și dispuse în straturi; colestic - moleculele sunt paralele între ele în același plan, dar în planuri diferite orientările moleculelor sunt diferite.

http:// www. studfiles. ro/ previzualizare/1350293/

Literatură: PE. Lemeza, L.V. Kamlyuk, N.D. Lisov. „Manual de biologie pentru solicitanții la universități”.

1.8. Acizi nucleici. Baze heterociclice, nucleozide, nucleotide, nomenclatură. Structura spațială a acizilor nucleici - ADN, ARN (ARNt, ARNr, ARNm). Ribozomii și nucleul celular. Metode de determinare a structurii primare și secundare a acizilor nucleici (secvențiere, hibridizare).

Acizi nucleici - biopolimeri ai organismelor vii care conțin fosfor care asigură stocarea și transmiterea informațiilor ereditare.

Acizii nucleici sunt biopolimeri. Macromoleculele lor constau din unități repetate în mod repetat, care sunt reprezentate de nucleotide. Și sunt denumite logicpolinucleotide. Una dintre principalele caracteristici ale acizilor nucleici este compoziția lor de nucleotide. Compoziția unei nucleotide (o unitate structurală a acizilor nucleici) includetrei componente:

– baza azotata. Poate fi pirimidină sau purină. Acizii nucleici conțin 4 tipuri diferite de baze: două dintre ele aparțin clasei purinelor și două aparțin clasei pirimidinelor.

– restul acidului fosforic.

– Monozaharidă - riboză sau 2-dezoxiriboză. Zahărul, care face parte din nucleotidă, conține cinci atomi de carbon, adică. este o pentoză. În funcție de tipul de pentoză prezent în nucleotidă, se disting două tipuri de acizi nucleici- acizi ribonucleici (ARN), care conțin riboză șiacizi dezoxiribonucleici (ADN), conţinând deoxiriboză.

Nucleotide în miezul său, este esterul fosfat al nucleozidei.Compoziția nucleozidei Există două componente: o monozaharidă (riboză sau dezoxiriboză) și o bază azotată.

http :// sbio . info / pagină . php ? id =11

Baze azotate – heterocicliccompuși organici, derivațipirimidinășipurină, inclus înacizi nucleici. Pentru denumirea prescurtată se folosesc litere mari latine. Bazele azotate suntadenina(A)guanina(G)citozină(C) care fac parte atât din ADN, cât și din ARN.Timin(T) este doar o parte a ADN-ului șiuracil(U) apare numai în ARN.

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 din țesutul conjunctiv și îi asigură rezistența, este formată din trei lanțuri polipeptidice, fiecare dintre ele conține 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, se produce 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 - munca 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.

Caracteristicile generale, structura și proprietățile carbohidraților.

Carbohidrați - Aceștia sunt alcooli polihidroxici care conțin, pe lângă grupări alcoolice, o grupare aldehidă sau ceto.

În funcție de tipul de grup din compoziția moleculei, se disting aldozele și cetozele.

Carbohidrații sunt foarte răspândiți în natură, mai ales în lumea vegetală, unde reprezintă 70-80% din masa de substanță uscată a celulelor. În corpul animalului, ele reprezintă doar aproximativ 2% din greutatea corporală, dar aici rolul lor nu este mai puțin important.

Carbohidrații pot fi stocați ca amidon în plante și glicogen la animale și oameni. Aceste rezerve sunt utilizate după cum este necesar. În corpul uman, carbohidrații se depun în principal în ficat și mușchi, care sunt depozitul acestuia.

Printre alte componente ale organismului animalelor superioare și ale oamenilor, carbohidrații reprezintă 0,5% din greutatea corporală. Cu toate acestea, carbohidrații sunt de mare importanță pentru organism. Aceste substanțe, împreună cu proteinele sub formă proteoglicani stau la baza țesutului conjunctiv. Proteinele care conțin carbohidrați (glicoproteine ​​și mucoproteine) sunt parte integrantă a mucusului organismului (funcții de protecție, învelitoare), proteinele de transport plasmatic și compușii activi imunologic (substanțe sanguine specifice grupului). O parte din carbohidrați acționează ca un „combustibil de rezervă” pentru organismele energetice.

Funcțiile carbohidraților:

• Energie - Carbohidratii sunt una dintre principalele surse de energie pentru organism, asigurand cel putin 60% din costurile energetice. Pentru activitatea creierului, a celulelor sanguine, a medularei rinichilor, aproape toată energia este furnizată de oxidarea glucozei. Cu descompunerea completă a 1 g de carbohidrați, 4,1 kcal/mol(17,15 kJ/mol) energie.

• Plastic Carbohidrații sau derivații lor se găsesc în toate celulele corpului. Ele fac parte din membranele biologice și organelele celulelor, participă la formarea enzimelor, nucleoproteinelor etc. În plante, carbohidrații servesc în principal ca material suport.

• De protecţie - secretele vâscoase (mucusul) secretate de diverse glande sunt bogate în carbohidrați sau în derivații acestora (mucopolizaharide etc.). Ele protejează pereții interiori ai organelor goale ale tractului gastrointestinal, căile respiratorii de influențele mecanice și chimice, pătrunderea microbilor patogeni.

• de reglementare - hrana umană conține o cantitate semnificativă de fibre, a căror structură aspră provoacă iritarea mecanică a membranei mucoase a stomacului și a intestinelor, participând astfel la reglarea actului de peristaltism.

• specific - carbohidrații individuali îndeplinesc funcții speciale în organism: sunt implicați în conducerea impulsurilor nervoase, formarea de anticorpi, asigurarea specificității grupelor sanguine etc.

Semnificația funcțională a carbohidraților determină necesitatea de a furniza organismului acești nutrienți. Necesarul zilnic de carbohidrați pentru o persoană este în medie de 400 - 450 g, luând în considerare vârsta, tipul de muncă, sexul și alți factori.

compoziție elementară. Carbohidrații sunt formați din următoarele elemente chimice: carbon, hidrogen și oxigen. Majoritatea carbohidraților au formula generală C n (H 2 O ) n. Glucidele sunt compuși compuși din carbon și apă, care stă la baza denumirii lor. Cu toate acestea, printre carbohidrați există substanțe care nu corespund formulei de mai sus, de exemplu, ramnoza C 6 H 12 O 5 etc. În același timp, se cunosc substanțe a căror compoziție corespunde formulei generale a carbohidraților, dar o fac. nu le aparțin din punct de vedere al proprietăților (acidul acetic C 2 H 12 O 2). Prin urmare, denumirea de „carbohidrați” este destul de arbitrară și nu corespunde întotdeauna structurii chimice a acestor substanțe.

Carbohidrați- Acestea sunt substanțe organice care sunt aldehide sau cetone ale alcoolilor polihidroxilici.

Monozaharide

Monozaharide - Sunt alcooli alifatici polihidroxici care contin in compozitia lor o grupa aldehidica (aldoze) sau o grupa ceto (cetoze).

Monozaharidele sunt substanțe solide, cristaline, solubile în apă și cu gust dulce. În anumite condiții, se oxidează cu ușurință, drept urmare alcoolii aldehidici sunt transformați în acizi, ca urmare a cărora alcoolii aldehidici sunt transformați în acizi, iar la reducere, în alcoolii corespunzători.

Proprietățile chimice ale monozaharidelor :

• Oxidarea la acizi mono-, dicarboxilici și glicuronici;

• Recuperare la alcool;

• Formarea esterilor;

• Formarea glicozidelor;

• Fermentație: alcool, acid lactic, acid citric și butiric.

Monozaharide care nu pot fi hidrolizate în zaharuri mai simple. Tipul de monozaharide depinde de lungimea lanțului de hidrocarburi. În funcție de numărul de atomi de carbon, aceștia se împart în trioze, tetroze, pentoze, hexoze.

Trioze: gliceraldehida si dihidroxiacetona, sunt produse intermediare ale descompunerii glucozei si sunt implicate in sinteza grasimilor. ambele trioze pot fi obţinute din alcool glicerol prin dehidrogenarea sau hidrogenarea acestuia.

Tetroze: eritroza – implicată activ în procesele metabolice.

Pentoze: riboza si deoxiriboza sunt componente ale acizilor nucleici, ribuloza si xiluloza sunt produse intermediare ai oxidarii glucozei.

Hexoses: sunt cel mai larg reprezentați în lumea animală și vegetală și joacă un rol important în procesele metabolice. Acestea includ glucoza, galactoza, fructoza etc.

Glucoză (zahăr din struguri) . Este principalul carbohidrat din plante și animale. Rolul important al glucozei se explică prin faptul că este principala sursă de energie, formează baza multor oligo- și polizaharide și este implicată în menținerea presiunii osmotice. Transportul glucozei în celule este reglat în multe țesuturi de hormonul pancreatic insulină. În celulă, în cursul reacțiilor chimice în mai multe etape, glucoza este transformată în alte substanțe (produșii intermediari formați în timpul descompunerii glucozei sunt utilizați pentru a sintetiza aminoacizi și grăsimi), care sunt în cele din urmă oxidați în dioxid de carbon și apă, în timp ce eliberează energia folosită de organism pentru a asigura viața. Nivelul de glucoză din sânge este de obicei judecat în funcție de starea metabolismului carbohidraților din organism. Odată cu scăderea nivelului de glucoză din sânge sau a concentrației sale ridicate și imposibilitatea utilizării acesteia, așa cum se întâmplă cu diabetul, apare somnolență, pierderea conștienței (comă hipoglicemică). Rata de intrare a glucozei în creier și țesuturi hepatice nu depinde de insulină și este determinată doar de concentrația acesteia în sânge. Aceste țesuturi sunt numite independente de insulină. Fără prezența insulinei, glucoza nu va intra în celulă și nu va fi folosită drept combustibil..

Galactoză. Un izomer spațial al glucozei, caracterizat prin localizarea grupării OH la al patrulea atom de carbon. Face parte din lactoză, unele polizaharide și glicolipide. Galactoza se poate izomeriza la glucoză (în ficat, glanda mamară).

Fructoză (zahăr din fructe). Se găsește în cantități mari în plante, în special în fructe. O mulțime din fructe, sfeclă de zahăr, miere. Se izomerizează cu ușurință la glucoză. Calea de descompunere a fructozei este mai scurtă și mai favorabilă din punct de vedere energetic decât cea a glucozei. 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 de carbohidrați pentru diabetici. O parte din fructoză ajunge în celulele hepatice, care o transformă într-un „combustibil” mai versatil - glucoza, astfel încât fructoza este, de asemenea, capabilă să crească nivelul zahărului din sânge, deși într-o măsură mult mai mică decât alte zaharuri simple.

După structura chimică, glucoza și galactoza sunt alcooli aldehidici, fructoza este un alcool ceto. Diferențele în structura glucozei și fructozei caracterizează atât diferențele, cât și unele dintre proprietățile acestora. Glucoza reface metalele din oxizii lor, fructoza nu are această proprietate. Fructoza este de aproximativ 2 ori mai lent absorbită din intestin în comparație cu glucoza.

Când al șaselea atom de carbon din molecula de hexoză este oxidat, acizi hexuronici (uronici). : din glucoza - glucuronic, din galactoză - galacturonic.

Acid glucuronic ia parte activ în procesele metabolice din organism, de exemplu, în neutralizarea produselor toxice, face parte din mucopolizaharide etc. Funcția sa este că se combină în organ cu substanţe care sunt slab solubile în apă. Ca urmare, liantul devine solubil în apă și este excretat în urină. Această cale de excreție este deosebit de importantă pentru apă hormoni steroizi solubili, produșii lor de degradare și de asemenea pentru izolarea produselor de degradare a substanţelor medicamentoase. Fără interacțiune cu acidul glucuronic, descompunerea și excreția ulterioară a pigmenților biliari din organism sunt perturbate.

Monozaharidele pot avea o grupare amino .

Când molecula de hexoză din grupa OH a celui de-al doilea atom de carbon este înlocuită cu o grupare amino, se formează amino zaharuri - hexozamine: glucozamina este sintetizată din glucoză, galactozamina este sintetizată din galactoză, care fac parte din membranele celulare și mucoase polizaharide atât în ​​formă liberă, cât și în combinație cu acid acetic.

Zaharuri amino numite monozaharide, carelocul grupei OH poartă o grupare amino (- NH2).

Aminozaharurile sunt cel mai important constituent glicozaminoglicani.

Monozaharidele formează esteri . gruparea OH a unei molecule de monozaharid; ca orice alcool grup, poate interacționa cu acidul. La intermediar schimb valutaresterii de zahăr sunt de mare importanță. Pentru a permitepentru a fi metabolizat, zahărul trebuie să devinăeter fosforic. În acest caz, atomii de carbon terminali sunt fosforilați. Pentru hexoze, acestea sunt C-1 și C-6, pentru pentoze, C-1 și C-5 etc. DurereMai mult de două grupări OH nu sunt supuse fosforilării. Prin urmare, rolul principal este jucat de mono- și difosfații de zaharuri. In numele esterul de fosfor indică de obicei poziția legăturii esterice.

Oligozaharide

Oligozaharide au două sau mai multe monozaharidă. Se găsesc în celule și fluide biologice, atât în ​​formă liberă, cât și în combinație cu proteine. Dizaharidele sunt de mare importanță pentru organism: zaharoză, maltoză, lactoză etc. Acești carbohidrați îndeplinesc o funcție energetică. Se presupune că, fiind parte a celulelor, ele participă la procesul de „recunoaștere” a celulelor.

zaharoza(zahăr din sfeclă sau trestie de zahăr). Constă din molecule de glucoză și fructoză. Ea este este un produs vegetal și cea mai importantă componentă hrana nutritiva, are cel mai dulce gust in comparatie cu alte dizaharide si glucoza.

Conținutul de zaharoză în zahăr este de 95%. 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 denumit „purtător de calorii goale”, deoarece zahărul este un carbohidrat pur și nu conține alți nutrienți, cum ar fi vitaminele, sărurile minerale, de exemplu.

Lactoză(zahăr din lapte) constă din glucoză și galactoză, sintetizate în glandele mamare în timpul alăptării.În tractul gastrointestinal, este descompus prin acțiunea enzimei lactază. Deficitul acestei enzime la unii oameni duce la intoleranță la lapte. Deficiența acestei enzime este observată la aproximativ 40% din populația adultă. 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 deficiență 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.

Maltoză constă din două molecule de glucoză și este principala componentă structurală a amidonului și a glicogenului.

Polizaharide

Polizaharide - carbohidrați cu greutate moleculară mare, compus dintr-un număr mare de monozaharide. Au proprietăți hidrofile și formează soluții coloidale când sunt dizolvate în apă.

Polizaharidele sunt împărțite în homo- și gete roposazaharide.

Homopolizaharide. Conține monozaharide un singur fel. Gak, amidon și glicogen post roiează numai din molecule de glucoză, inulină - fructoză. Homopolizaharidele sunt foarte ramificate structura și sunt un amestec de două polimeri - amiloza si amilopectina. Amiloza constă din 60-300 de reziduuri de glucoză conectate lanț printr-o punte de oxigen, format între primul atom de carbon al unei molecule și al patrulea atom de carbon al alteia (legătura 1,4).

amiloza solubil în apă fierbinte și dă o culoare albastră cu iod.

Amilopectina - un polimer ramificat format atât din lanțuri drepte (legatura 1,4) cât și din lanțuri ramificate, care se formează ca urmare a legăturilor dintre primul atom de carbon al unei molecule de glucoză și al șaselea atom de carbon al alteia cu ajutorul unei punți de oxigen (legatură 1,6).

Reprezentanți ai homopolizaharidelor sunt amidonul, fibrele și glicogenul.

Amidon(polizaharidă vegetală)- constă din câteva mii de reziduuri de glucoză, dintre care 10-20% sunt reprezentate de amiloză, iar 80-90% de amilopectină. Amidonul este insolubil în apă rece, dar în apa fierbinte formează o soluție coloidală, numită în mod obișnuit pastă de amidon. Amidonul reprezintă până la 80% din carbohidrații consumați cu alimente. 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) și până la 70% în orez).

Celuloză sau celuloza,- cel mai comun carbohidrat vegetal de pe pământ, format într-o cantitate de aproximativ 50 kg pe locuitor al Pământului. Celuloza este o polizaharidă liniară constând din 1000 sau mai multe reziduuri de glucoză. În organism, fibrele sunt implicate în activarea motilității stomacului și intestinelor, stimulează secreția de sucuri digestive și creează o senzație de sațietate.

Glicogen(amidon animal) este principalul carbohidrat de stocare al corpului uman.Este format din aproximativ 30.000 de reziduuri de glucoza, care formeaza o structura ramificata. În cea mai mare cantitate, glicogenul se acumulează în ficat și țesutul muscular, inclusiv în mușchiul inimii. Funcția glicogenului muscular este că este o sursă ușor disponibilă de glucoză utilizată în procesele energetice din mușchi. Glicogenul hepatic este utilizat pentru a menține concentrațiile fiziologice de glucoză din sânge, în primul rând între mese. După 12-18 ore după masă, depozitul de glicogen din ficat este aproape complet epuizat. Conținutul de glicogen muscular scade semnificativ numai după o muncă fizică prelungită și intensă. Cu o lipsă de glucoză, se descompune rapid și își restabilește nivelul normal în sânge. În celule, glicogenul este asociat cu proteina citoplasmatică și parțial cu membranele intracelulare.

Heteropolizaharide (glicozaminoglicani sau mucopolizaharide) (prefixul „muco-” indică faptul că au fost obținute mai întâi din mucină). Sunt compuse din diferite tipuri de monozaharide (glucoză, galactoză) și derivați ai acestora (aminozaharuri, acizi hexuronici). În compoziția lor s-au găsit și alte substanțe: baze azotate, acizi organici și altele.

Glicozaminoglicani sunt substanțe lipicioase, asemănătoare jeleului. Ele îndeplinesc diverse funcții, inclusiv structurale, protectoare, de reglare etc. Glicozaminoglicanii, de exemplu, alcătuiesc cea mai mare parte a substanței intercelulare a țesuturilor, fac parte din piele, cartilaj, lichid sinovial și corpul vitros al ochiului. În organism, se găsesc în combinație cu proteine ​​(proteoglicani și glicoproteine) și grăsimi (glicolipide), în care polizaharidele reprezintă cea mai mare parte a moleculei (până la 90% sau mai mult). Următoarele sunt importante pentru organism.

Acid hialuronic- partea principală a substanței intercelulare, un fel de „ciment biologic” care leagă celulele, umplând întreg spațiul intercelular. De asemenea, acționează ca un filtru biologic care prinde microbii și împiedică pătrunderea acestora în celulă și este implicat în schimbul de apă în organism.

Trebuie remarcat faptul că acidul hialuronic se descompune sub acțiunea unei enzime specifice hialuronidază. În acest caz, structura substanței intercelulare este perturbată, se formează „fisuri” în compoziția sa, ceea ce duce la creșterea permeabilității sale la apă și alte substanțe. Acest lucru este important în procesul de fertilizare a ovulului de către spermatozoizi, care sunt bogați în această enzimă. Unele bacterii conțin și hialuronidază, care facilitează foarte mult pătrunderea lor în celulă.

X sulfați de ondroitină- acizii condroitin sulfuric, servesc ca componente structurale ale cartilajelor, ligamentelor, valvelor cardiace, cordonului ombilical etc. Contribuie la depunerea de calciu in oase.

heparină se formează în mastocite, care se găsesc în plămâni, ficat și alte organe și este eliberat de acestea în sânge și mediul intercelular. În sânge, se leagă de proteine ​​și previne coagularea sângelui, acționând ca un anticoagulant. În plus, heparina are un efect antiinflamator, afectează schimbul de potasiu și sodiu și îndeplinește o funcție antihipoxică.

Un grup special de glicozaminoglicani sunt compuși care conțin acizi neuraminici și derivați de carbohidrați. Compușii acidului neuraminic cu acid acetic se numesc acizi opal. Se găsesc în membranele celulare, salivă și alte fluide biologice.

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 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 la unele 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 oxidarea sa ca nutrient universal și o sursă de energie ușor disponibilă.

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) sunt ușor oxidate în organism (produsul final al oxidării este CO 2 și H 2 O), în timp ce o mare cantitate 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