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

§ 1. CLASIFICAREA ŞI FUNCŢIILE GLUCIZILOR

Chiar și în cele mai vechi timpuri, omenirea s-a familiarizat cu carbohidrații și a învățat cum să-i folosească în viața de zi cu zi. Bumbacul, inul, lemnul, amidonul, mierea, zahărul din trestie sunt doar câțiva dintre carbohidrații care au jucat un rol important în dezvoltarea civilizației. Carbohidrații sunt printre cei mai comuni compuși organici din natură. Ele sunt componente integrante ale celulelor oricărui organism, inclusiv bacterii, plante și animale. La plante, carbohidrații reprezintă 80 - 90% din greutatea uscată, la animale - aproximativ 2% din greutatea corporală. Sinteza lor din dioxid de carbon și apă este realizată de plante verzi folosind energia luminii solare ( fotosinteză ). Ecuația stoechiometrică totală pentru acest proces este:

Glucoza și alți carbohidrați simpli sunt apoi transformați în carbohidrați mai complecși, cum ar fi amidonul și celuloza. Plantele folosesc acești carbohidrați pentru a elibera energie prin procesul de respirație. Acest proces este în esență inversul procesului de fotosinteză:

Interesant de știut! Plantele verzi și bacteriile aflate în procesul de fotosinteză absorb anual aproximativ 200 de miliarde de tone de dioxid de carbon din atmosferă. În acest caz, aproximativ 130 de miliarde de tone de oxigen sunt eliberate în atmosferă și sunt sintetizați 50 de miliarde de tone de compuși organici ai carbonului, în principal carbohidrați.

Animalele nu sunt capabile să sintetizeze carbohidrați din dioxid de carbon și apă. Consumând carbohidrați cu alimente, animalele cheltuiesc energia acumulată în ei pentru a menține procesele vitale. Alimentele noastre sunt bogate în carbohidrați, cum ar fi produse de patiserie, cartofi, cereale etc.

Denumirea „carbohidrați” este istorică. Primii reprezentanți ai acestor substanțe au fost descriși prin formula sumară C m H 2 n O n sau C m (H 2 O) n . Un alt nume pentru carbohidrați este Sahara - datorita gustului dulce al celor mai simpli carbohidrati. Conform structurii lor chimice, carbohidrații sunt un grup complex și divers de compuși. Printre aceștia, există atât compuși destul de simpli, cu o greutate moleculară de aproximativ 200, cât și polimeri giganți, a căror greutate moleculară ajunge la câteva milioane. Alături de atomii de carbon, hidrogen și oxigen, carbohidrații pot conține atomi de fosfor, azot, sulf și, rar, alte elemente.

Clasificarea carbohidraților

Toți carbohidrații cunoscuți pot fi împărțiți în două grupuri mari - carbohidrați simpliși carbohidrați complecși. Un grup separat constă din polimeri amestecați care conțin carbohidrați, de exemplu, glicoproteine- un complex cu o moleculă proteică, glicolipide - complex cu lipide etc.

Carbohidrații simpli (monozaharide sau monoze) sunt compuși polihidroxicarbonilici care nu sunt capabili să formeze molecule de carbohidrați mai simple la hidroliză. Dacă monozaharidele conțin o grupă aldehidă, atunci ele aparțin clasei aldozelor (alcooli aldehidici), dacă cetonă - clasei cetozelor (alcooli ceto). În funcție de numărul de atomi de carbon dintr-o moleculă de monozaharidă, se disting trioze (C 3), tetroze (C 4), pentoze (C 5), hexoze (C 6) etc.:

Cele mai comune în natură sunt pentozele și hexozele.

Complex carbohidrați ( polizaharide, sau polioze) sunt polimeri formați din reziduuri de monozaharide. Se hidrolizează pentru a forma carbohidrați simpli. În funcție de gradul de polimerizare, acestea sunt împărțite în greutate moleculară mică ( oligozaharide, al cărui grad de polimerizare, de regulă, este mai mic de 10) și macromoleculară. Oligozaharidele sunt carbohidrați asemănătoare zahărului, care sunt solubili în apă și au un gust dulce. În funcție de capacitatea lor de a reduce ionii metalici (Cu 2+, Ag +), ei sunt împărțiți în regeneratorși nereducătoare. Polizaharidele, în funcție de compoziție, pot fi, de asemenea, împărțite în două grupe: homopolizaharideși heteropolizaharide. Homopolizaharidele sunt construite din resturi de monozaharide de același tip, iar heteropolizaharidele sunt construite din reziduuri de diferite monozaharide.

Ceea ce s-a spus cu exemple ale celor mai comuni reprezentanți ai fiecărui grup de carbohidrați poate fi reprezentat ca următoarea diagramă:

Funcțiile carbohidraților

Funcțiile biologice ale polizaharidelor sunt foarte diverse.

Funcția de energie și stocare

Carbohidrații conțin cantitatea principală de calorii consumate de o persoană cu alimente. Amidonul este principalul carbohidrat din alimente. Se găsește în produsele de panificație, cartofi, ca parte a cerealelor. Dieta umană mai conține glicogen (în ficat și carne), zaharoză (ca aditivi la diverse feluri de mâncare), fructoză (în fructe și miere), lactoză (în lapte). Polizaharidele, înainte de a fi absorbite de organism, trebuie hidrolizate de enzimele digestive la monozaharide. Numai în această formă ele sunt absorbite în sânge. Odată cu fluxul de sânge, monozaharidele pătrund în organe și țesuturi, unde sunt folosite pentru a sintetiza propriile glucide sau alte substanțe, sau sunt supuse divizării pentru a extrage energie din ele.

Energia eliberată din descompunerea glucozei este stocată sub formă de ATP. Există două procese de descompunere a glucozei: anaerobe (în absența oxigenului) și aerobe (în prezența oxigenului). Acidul lactic se formează ca urmare a procesului anaerob

care, în timpul efortului fizic intens, se acumulează în mușchi și provoacă durere.

Ca rezultat al procesului aerob, glucoza este oxidată în monoxid de carbon (IV) și apă:

Ca urmare a defalcării aerobe a glucozei, este eliberată mult mai multă energie decât ca urmare a defalcării anaerobe. În general, oxidarea a 1 g de carbohidrați eliberează 16,9 kJ de energie.

Glucoza poate suferi fermentație alcoolică. Acest proces este efectuat de drojdie în condiții anaerobe:

Fermentarea alcoolică este utilizată pe scară largă în industrie pentru producția de vinuri și alcool etilic.

Omul a învățat să folosească nu numai fermentația alcoolică, dar a găsit și utilizarea fermentației cu acid lactic, de exemplu, pentru a obține produse cu acid lactic și legume murate.

La oameni și animale nu există enzime capabile să hidrolice celuloza; cu toate acestea, celuloza este principala componentă alimentară pentru multe animale, în special pentru rumegătoare. Stomacul acestor animale conține cantități mari de bacterii și protozoare care produc enzima celulaza catalizează hidroliza celulozei în glucoză. Acesta din urmă poate suferi transformări ulterioare, în urma cărora se formează acizi butiric, acetic, propionic, care pot fi absorbiți în sângele rumegătoarelor.

Carbohidrații îndeplinesc și o funcție de rezervă. Deci, amidon, zaharoză, glucoză în plante și glicogen la animale sunt rezerva de energie a celulelor lor.

Funcții structurale, de susținere și de protecție

Celuloza din plante si chitină la nevertebrate și ciuperci, acestea îndeplinesc funcții de susținere și de protecție. Polizaharidele formează o capsulă în microorganisme, întărind astfel membrana. Lipopolizaharidele bacteriilor și glicoproteinele de pe suprafața celulelor animale asigură selectivitatea interacțiunii intercelulare și a reacțiilor imunologice ale organismului. Riboza este elementul de construcție al ARN-ului, în timp ce deoxiriboza este elementul de construcție al ADN-ului.

Îndeplinește o funcție de protecție heparină. Acest carbohidrat, fiind un inhibitor al coagularii sangelui, previne formarea cheagurilor de sange. Se găsește în sângele și țesutul conjunctiv al mamiferelor. Pereții celulari ai bacteriilor, formați din polizaharide, fixați cu lanțuri scurte de aminoacizi, protejează celulele bacteriene de efectele adverse. Carbohidrații sunt implicați în crustacee și insecte în construcția scheletului extern, care îndeplinește o funcție de protecție.

Funcția de reglementare

Fibrele îmbunătățesc motilitatea intestinală, îmbunătățind astfel digestia.

O posibilitate interesantă este utilizarea carbohidraților ca sursă de combustibil lichid - etanol. Din cele mai vechi timpuri, lemnul a fost folosit pentru încălzirea caselor și pentru gătit. În societatea modernă, acest tip de combustibil este înlocuit cu alte tipuri - petrol și cărbune, care sunt mai ieftine și mai convenabil de utilizat. Cu toate acestea, materiile prime vegetale, în ciuda unor inconveniente în utilizare, spre deosebire de petrol și cărbune, sunt o sursă regenerabilă de energie. Dar utilizarea sa în motoarele cu ardere internă este dificilă. În aceste scopuri, este de preferat să folosiți combustibil lichid sau gaz. Din lemn de calitate scăzută, paie sau alte materiale vegetale care conțin celuloză sau amidon, puteți obține combustibil lichid - alcool etilic. Pentru a face acest lucru, trebuie mai întâi să hidrolizați celuloza sau amidonul și să obțineți glucoză:

și apoi supuneți glucoza rezultată la fermentație alcoolică și obțineți alcool etilic. Odată rafinat, poate fi folosit ca combustibil în motoarele cu ardere internă. De remarcat că în Brazilia, în acest scop, miliarde de litri de alcool sunt obținute anual din trestie de zahăr, sorg și manioc și utilizate în motoarele cu ardere internă.

, 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

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 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 organismului 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 de glucoză ușor disponibilă, 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 ondroitină sulfați- 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.

Carbohidrați

Revenind la considerarea substanțelor organice, este imposibil să nu remarcăm importanța carbonului pentru viață. Intrând în reacții chimice, carbonul formează legături covalente puternice, socializând patru electroni. Atomii de carbon, care se conectează între ei, sunt capabili să formeze lanțuri și inele stabile care servesc ca schelete ale macromoleculelor. Carbonul poate forma, de asemenea, multiple legături covalente cu alți atomi de carbon, precum și cu azotul și oxigenul. Toate aceste proprietăți oferă o varietate unică de molecule organice.

Macromoleculele, care reprezintă aproximativ 90% din masa unei celule deshidratate, sunt sintetizate din molecule mai simple numite monomeri. Există trei tipuri principale de macromolecule: polizaharide, proteine ​​și acizi nucleici; monomerii pentru ei sunt, respectiv, monozaharidele, aminoacizii și nucleotidele.

Carbohidrații sunt substanțe cu formula generală C x (H 2 O) y, unde x și y sunt numere naturale. Denumirea „carbohidrați” indică faptul că în moleculele lor hidrogenul și oxigenul sunt în același raport ca în apă.

Celulele animale conțin o cantitate mică de carbohidrați, iar celulele vegetale conțin aproape 70% din cantitatea totală de materie organică.

Monozaharidele joacă rolul de produse intermediare în procesele de respirație și fotosinteză, sunt implicate în sinteza acizilor nucleici, coenzimelor, ATP și polizaharidelor și sunt eliberate în timpul oxidării în timpul respirației. Derivații de monozaharide - alcooli de zahăr, acizi de zahăr, deoxizaharuri și aminozaharuri - sunt importanți în procesul de respirație și sunt utilizați și în sinteza lipidelor, ADN-ului și a altor macromolecule.

Dizaharidele sunt formate printr-o reacție de condensare între două monozaharide. Acestea sunt uneori folosite ca nutrienți de rezervă. Cele mai frecvente dintre acestea sunt maltoza (glucoza + glucoza), lactoza (glucoza + galactoza) si zaharoza (glucoza + fructoza). găsit doar în lapte. (zahărul din trestie) cel mai abundent în plante; acesta este același „zahăr” pe care îl mâncăm de obicei.

Celuloza este, de asemenea, un polimer al glucozei. Conține aproximativ 50% din carbonul conținut de plante. În ceea ce privește masa totală pe Pământ, celuloza ocupă primul loc printre compușii organici. Forma moleculei (lanțuri lungi cu grupări –OH proeminente) asigură o legătură puternică între lanțurile adiacente. Cu toată puterea lor, macrofibrilele formate din astfel de lanțuri trec cu ușurință apa și substanțele dizolvate în ea și, prin urmare, servesc ca material de construcție ideal pentru pereții celulelor vegetale. Celuloza este o sursă valoroasă de glucoză, dar descompunerea ei necesită enzima celulază, care este relativ rară în natură. Prin urmare, doar unele animale (de exemplu, rumegătoarele) mănâncă celuloză. Valoarea industrială a celulozei este, de asemenea, mare - țesăturile de bumbac și hârtie sunt fabricate din această substanță.