Pamätajte!

Aké látky sa nazývajú biologické polyméry?

Ide o polyméry – vysokomolekulárne zlúčeniny, ktoré sú súčasťou živých organizmov. Bielkoviny, niektoré sacharidy, nukleové kyseliny.

Aký význam majú sacharidy v prírode?

V prírode je rozšírená fruktóza – ovocný cukor, ktorý je oveľa sladší ako ostatné cukry. Tento monosacharid dodáva ovociu a medu sladkú chuť. Najbežnejší disacharid v prírode – sacharóza, čiže trstinový cukor – pozostáva z glukózy a fruktózy. Získava sa z cukrovej trstiny alebo cukrovej repy. Škrob pre rastliny a glykogén pre zvieratá a huby sú zásobou živín a energie. Celulóza a chitín vykonávajú v organizmoch štrukturálne a ochranné funkcie. Celulóza alebo vláknina tvorí steny rastlinných buniek. Z hľadiska celkovej hmotnosti je na prvom mieste na Zemi medzi všetkými organickými zlúčeninami. Svojou štruktúrou je chitín veľmi blízky celulóze, ktorá tvorí základ vonkajšej kostry článkonožcov a je súčasťou bunkovej steny húb.

Vymenujte proteíny, ktoré poznáte. Aké funkcie vykonávajú?

Hemoglobín je krvný proteín, ktorý prenáša plyny v krvi

Myozín - svalová bielkovina, svalová kontrakcia

Kolagén - proteín šliach, kože, elasticita, rozťažnosť

Kazeín je mliečna bielkovina

Skontrolujte si otázky a úlohy

1. Aké chemické zlúčeniny sa nazývajú sacharidy?

Ide o rozsiahlu skupinu prírodných organických zlúčenín. V živočíšnych bunkách tvoria uhľohydráty nie viac ako 5% sušiny a v niektorých rastlinných bunkách (napríklad hľuzy alebo zemiaky) ich obsah dosahuje 90% sušiny. Sacharidy sa delia do troch hlavných tried: monosacharidy, disacharidy a polysacharidy.

2. Čo sú to mono- a disacharidy? Uveďte príklady.

Monosacharidy sú zložené z monomérov, organických látok s nízkou molekulovou hmotnosťou. Monosacharidy ribóza a deoxyribóza sú zložkami nukleových kyselín. Najbežnejším monosacharidom je glukóza. Glukóza je prítomná v bunkách všetkých organizmov a je jedným z hlavných zdrojov energie pre zvieratá. Ak sa dva monosacharidy spoja v jednej molekule, takáto zlúčenina sa nazýva disacharid. Najbežnejším disacharidom v prírode je sacharóza alebo trstinový cukor.

3. Aký jednoduchý sacharid slúži ako monomér škrobu, glykogénu, celulózy?

4. Z akých organických zlúčenín sa skladajú bielkoviny?

Dlhé proteínové reťazce sú postavené iba z 20 rôznych typov aminokyselín, ktoré majú spoločný štruktúrny plán, ale navzájom sa líšia štruktúrou radikálu. Prepojené molekuly aminokyselín vytvárajú takzvané peptidové väzby. Dva polypeptidové reťazce, ktoré tvoria pankreatický hormón inzulín, obsahujú 21 a 30 aminokyselinových zvyškov. Toto sú jedny z najkratších „slov“ v proteínovom „jazyku“. Myoglobín je proteín, ktorý viaže kyslík vo svalovom tkanive a pozostáva zo 153 aminokyselín. Kolagénový proteín, ktorý tvorí základ kolagénových vlákien spojivového tkaniva a zabezpečuje jeho pevnosť, pozostáva z troch polypeptidových reťazcov, z ktorých každý obsahuje asi 1000 aminokyselinových zvyškov.

5. Ako vznikajú sekundárne a terciárne proteínové štruktúry?

Krútením vo forme špirály získava proteínová niť vyššiu úroveň organizácie - sekundárnu štruktúru. Nakoniec sa polypeptid zvinie do zvitku (globule). Práve táto terciárna štruktúra proteínu je jeho biologicky aktívnou formou, ktorá má individuálnu špecifickosť. Avšak pre množstvo proteínov nie je terciárna štruktúra konečná. Sekundárnou štruktúrou je polypeptidový reťazec stočený do špirály. Pre silnejšiu interakciu v sekundárnej štruktúre dochádza k intramolekulárnej interakcii pomocou –S–S– sulfidových mostíkov medzi závitmi špirály. To zaisťuje pevnosť tejto konštrukcie. Terciárna štruktúra je sekundárna špirálová štruktúra stočená do guľôčok - kompaktných hrudiek. Tieto štruktúry poskytujú maximálnu pevnosť a väčšiu hojnosť v bunkách v porovnaní s inými organickými molekulami.

6. Vymenujte funkcie Vám známych bielkovín. Ako môžete vysvetliť existujúcu rozmanitosť funkcií bielkovín?

Jednou z hlavných funkcií bielkovín je enzymatická. Enzýmy sú bielkoviny, ktoré katalyzujú chemické reakcie v živých organizmoch. Enzymatická reakcia je chemická reakcia, ktorá prebieha iba v prítomnosti enzýmu. Bez enzýmu neprebehne v živých organizmoch ani jedna reakcia. Práca enzýmov je prísne špecifická, každý enzým má svoj substrát, ktorý štiepi. Enzým sa blíži k svojmu substrátu ako „kľúč od zámku“. Enzým ureáza teda reguluje rozklad močoviny, enzým amyláza reguluje škrob a enzýmy proteázy regulujú proteíny. Preto sa pre enzýmy používa výraz "špecifickosť účinku".

Proteíny plnia v organizmoch aj rôzne ďalšie funkcie: štrukturálnu, transportnú, motorickú, regulačnú, ochrannú, energetickú. Funkcie bielkovín sú pomerne početné, pretože sú základom rôznych prejavov života. Je súčasťou biologických membrán, transportu živín, ako je hemoglobín, funkcia svalov, hormonálna funkcia, obranyschopnosť organizmu – práca antigénov a protilátok a ďalšie dôležité funkcie v organizme.

7. Čo je denaturácia bielkovín? Čo môže spôsobiť denaturáciu?

Denaturácia je porušením terciárnej priestorovej štruktúry molekúl bielkovín pod vplyvom rôznych fyzikálnych, chemických, mechanických a iných faktorov. Fyzikálne faktory sú teplota, žiarenie Chemické faktory sú pôsobenie akýchkoľvek chemikálií na bielkoviny: rozpúšťadlá, kyseliny, zásady, koncentrované látky a pod. Mechanické faktory - trasenie, tlak, napínanie, krútenie atď.

Myslieť si! Pamätajte!

1. Pomocou poznatkov získaných štúdiom biológie rastlín vysvetlite, prečo je v rastlinných organizmoch podstatne viac sacharidov ako v živočíchoch.

Keďže základom života – výživy rastlín je fotosyntéza, ide o proces tvorby zložitých organických zlúčenín sacharidov z jednoduchšieho anorganického oxidu uhličitého a vody. Hlavným uhľohydrátom syntetizovaným rastlinami na výživu vzduchu je glukóza, môže to byť aj škrob.

2. Aké choroby môžu viesť k porušeniu premeny uhľohydrátov v ľudskom tele?

Reguláciu metabolizmu uhľohydrátov vykonávajú hlavne hormóny a centrálny nervový systém. Glukokortikosteroidy (kortizón, hydrokortizón) spomaľujú rýchlosť transportu glukózy do buniek tkaniva, inzulín ju urýchľuje; adrenalín stimuluje proces tvorby cukru z glykogénu v pečeni. Mozgová kôra tiež zohráva určitú úlohu pri regulácii metabolizmu uhľohydrátov, pretože psychogénne faktory zvyšujú tvorbu cukru v pečeni a spôsobujú hyperglykémiu.

Stav metabolizmu uhľohydrátov možno posúdiť podľa obsahu cukru v krvi (normálne 70-120 mg%). Pri zaťažení cukrom sa táto hodnota zvyšuje, ale potom rýchlo dosiahne normu. Poruchy metabolizmu sacharidov sa vyskytujú pri rôznych ochoreniach. Takže s nedostatkom inzulínu sa vyskytuje diabetes mellitus.

Zníženie aktivity jedného z enzýmov metabolizmu uhľohydrátov - svalovej fosforylázy - vedie k svalovej dystrofii.

3. Je známe, že ak sa v strave nenachádzajú bielkoviny, aj napriek dostatočnému kalorickému obsahu potravy sa u zvierat zastavuje rast, mení sa zloženie krvi a dochádza k iným patologickým javom. Aký je dôvod takýchto porušení?

V tele je len 20 rôznych druhov aminokyselín, ktoré majú spoločný štruktúrny plán, ale líšia sa od seba štruktúrou radikálu, tvoria rôzne molekuly bielkovín, ak nepoužívate bielkoviny, napríklad esenciálne, ktoré nedokážu sa tvoria v tele samostatne, ale musia sa konzumovať s jedlom. Ak teda neexistujú žiadne proteíny, mnohé proteínové molekuly sa nemôžu tvoriť v samotnom tele a nemôžu nastať patologické zmeny. Rast je riadený rastom kostných buniek, základom každej bunky je proteín; hemoglobín je hlavná bielkovina v krvi, ktorá zabezpečuje transport hlavných plynov v tele (kyslík, oxid uhličitý).

4. Vysvetlite ťažkosti, ktoré vznikajú pri transplantácii orgánov, na základe poznania špecifickosti molekúl bielkovín v každom organizme.

Proteíny sú genetickým materiálom, pretože obsahujú štruktúru DNA a RNA tela. Proteíny teda majú genetické vlastnosti v každom organizme, informácie o génoch sú v nich zakódované, to je problém pri transplantácii z cudzích (nepríbuzných) organizmov, pretože majú odlišné gény, a teda proteíny.

Sacharidy sú organické zlúčeniny tvorené uhlíkom a kyslíkom. Existujú jednoduché sacharidy alebo monosacharidy, ako je glukóza, a komplexné alebo polysacharidy, ktoré sa delia na nižšie, obsahujúce málo jednoduchých sacharidových zvyškov, ako sú disacharidy, a vyššie, ktoré majú veľmi veľké molekuly mnohých jednoduchých sacharidových zvyškov. V živočíšnych organizmoch je obsah sacharidov asi 2 % sušiny.

Priemerná denná potreba uhľohydrátov u dospelého človeka je 500 g a pri intenzívnej svalovej práci 700 - 1 000 g.

Množstvo uhľohydrátov za deň by malo byť 60% hmotnosti a 56% hmotnosti z celkového množstva jedla.

Glukóza je obsiahnutá v krvi, v ktorej sa jej množstvo udržiava na konštantnej úrovni (0,1 – 0,12 %). Po absorpcii v čreve sú monosacharidy dodávané krvou, kde prebieha syntéza glykogénu z monosacharidov, ktorý je súčasťou cytoplazmy. Zásoby glykogénu sa ukladajú najmä vo svaloch a v pečeni.

Celkové množstvo glykogénu v ľudskom tele s hmotnosťou 70 kg je približne 375 g, z toho 245 g je obsiahnutých vo svaloch, 110 g (až 150 g) v pečeni, 20 g v krvi a iných telesných tekutinách. telo trénovaného človeka je glykogénu o 40 -50% viac ako netrénovaného.

Sacharidy sú hlavným zdrojom energie pre život a prácu organizmu.

V tele sa v bezkyslíkových (anaeróbnych) podmienkach sacharidy rozkladajú na kyselinu mliečnu, čím sa uvoľňuje energia. Tento proces sa nazýva glykolýza. Za účasti kyslíka (aeróbne podmienky) sa štiepia na oxid uhličitý a pri tom uvoľňujú oveľa viac energie. Veľký biologický význam má anaeróbne štiepenie sacharidov za účasti kyseliny fosforečnej – fosforylácia.

Fosforylácia glukózy prebieha v pečeni za účasti enzýmov. Zdrojom glukózy môžu byť aminokyseliny a tuky. V pečeni sa z predfosforylovanej glukózy tvoria obrovské molekuly polysacharidov, glykogén. Množstvo glykogénu v ľudskej pečeni závisí od charakteru výživy a svalovej aktivity. Za účasti ďalších enzýmov v pečeni sa glykogén štiepi na glukózu – tvorba cukru. Rozklad glykogénu v pečeni a kostrových svaloch počas hladovania a svalovej práce je sprevádzaný súčasnou syntézou glykogénu. Glukóza, ktorá sa tvorí v pečeni, vstupuje a dodáva sa s ňou do všetkých buniek a tkanív.

Len malá časť bielkovín a tukov uvoľňuje energiu v procese desmolytického rozkladu, a preto slúži ako priamy zdroj energie. Značná časť bielkovín a tukov sa ešte pred úplným rozpadom najskôr vo svaloch premení na sacharidy. Okrem toho sa z tráviaceho traktu dostávajú produkty hydrolýzy bielkovín a tukov do pečene, kde sa aminokyseliny a tuky premieňajú na glukózu. Tento proces sa označuje ako glukoneogenéza. Hlavným zdrojom tvorby glukózy v pečeni je glykogén, oveľa menšia časť glukózy sa získava glukoneogenézou, pri ktorej dochádza k oneskoreniu tvorby ketolátok. Metabolizmus uhľohydrátov teda výrazne ovplyvňuje metabolizmus a vodu.

Keď sa spotreba glukózy pracujúcimi svalmi zvýši 5-8 krát, glykogén sa tvorí v pečeni z tukov a bielkovín.

Na rozdiel od bielkovín a tukov sa sacharidy ľahko štiepia, takže ich telo rýchlo mobilizuje pri vysokých nákladoch na energiu (svalová práca, emócie bolesti, strachu, hnevu atď.). Rozklad sacharidov udržuje telo stabilné a je hlavným zdrojom energie pre svaly. Sacharidy sú nevyhnutné pre normálne fungovanie nervového systému. Zníženie hladiny cukru v krvi vedie k poklesu telesnej teploty, slabosti a únave svalov a poruchám nervovej činnosti.

V tkanivách sa na uvoľnenie energie využíva len veľmi malá časť glukózy dodanej krvou. Hlavným zdrojom metabolizmu uhľohydrátov v tkanivách je glykogén, predtým syntetizovaný z glukózy.

Pri práci svalov – hlavných konzumentov sacharidov – sa využívajú zásoby glykogénu v nich a až po úplnom vyčerpaní týchto zásob nastáva priame využitie glukózy dodanej do svalov krvou. To spotrebúva glukózu, ktorá sa tvorí zo zásob glykogénu v pečeni. Svaly si po práci obnovia zásoby glykogénu, ktorý si ho syntetizujú z glukózy v krvi, a pečeň – vďaka absorbovaným monosacharidom v tráviacom trakte a rozkladu bielkovín a tukov.

Napríklad pri zvýšení glykémie nad 0,15-0,16% v dôsledku jej hojného obsahu v potrave, čo sa označuje ako potravinová hyperglykémia, sa vylučuje z tela močom – glykozúria.

Na druhej strane, ani pri dlhodobom hladovaní hladina glukózy v krvi neklesá, pretože glukóza vstupuje do krvi z tkanív počas rozkladu glykogénu v nich.

Stručný popis zloženia, štruktúry a ekologickej úlohy sacharidov

Sacharidy sú organické látky pozostávajúce z uhlíka, vodíka a kyslíka, ktoré majú všeobecný vzorec C n (H 2 O) m (pre veľkú väčšinu týchto látok).

Hodnota n je buď rovná m (pre monosacharidy), alebo väčšia ako ona (pre iné triedy uhľohydrátov). Vyššie uvedený všeobecný vzorec nezodpovedá deoxyribóze.

Sacharidy sa delia na monosacharidy, di (oligo)sacharidy a polysacharidy. Nižšie uvádzame stručný popis jednotlivých zástupcov jednotlivých tried sacharidov.

Stručný popis monosacharidov

Monosacharidy sú sacharidy, ktorých všeobecný vzorec je C n (H 2 O) n (výnimkou je deoxyribóza).

Klasifikácia monosacharidov

Monosacharidy sú pomerne rozsiahla a komplexná skupina zlúčenín, takže majú komplexnú klasifikáciu podľa rôznych kritérií:

1) podľa počtu uhlíkov obsiahnutých v molekule monosacharidu sa rozlišujú tetrózy, pentózy, hexózy, heptózy; Najväčší praktický význam majú pentózy a hexózy;

2) podľa funkčných skupín sa monosacharidy delia na ketózy a aldózy;

3) podľa počtu atómov obsiahnutých v molekule cyklického monosacharidu sa rozlišujú pyranózy (obsahujú 6 atómov) a furanózy (obsahujú 5 atómov);

4) na základe priestorového usporiadania „glukozidového“ hydroxidu (tento hydroxid sa získava naviazaním atómu vodíka na kyslík karbonylovej skupiny) sa monosacharidy delia na alfa a beta formy. Poďme sa pozrieť na niektoré z najdôležitejších monosacharidov s najväčším biologickým a ekologickým významom v prírode.

Stručný popis pentóz

Pentózy sú monosacharidy, ktorých molekula obsahuje 5 atómov uhlíka. Tieto látky môžu byť s otvoreným reťazcom aj cyklické, aldózy a ketózy, alfa a beta zlúčeniny. Spomedzi nich majú najväčší praktický význam ribóza a deoxyribóza.

Vzorec ribózy vo všeobecnej forme C5H10O5. Ribóza je jednou z látok, z ktorých sa syntetizujú ribonukleotidy, z ktorých sa následne získavajú rôzne ribonukleové kyseliny (RNA). Preto má najväčší význam furanózová (5-členná) alfa forma ribózy (vo vzorcoch je RNA znázornená vo forme pravidelného päťuholníka).

Vzorec deoxyribózy vo všeobecnej forme je C5H10O4. Deoxyribóza je jednou z látok, z ktorých sa v organizmoch syntetizujú deoxyribonukleotidy; posledné uvedené sú východiskovými materiálmi pre syntézu deoxyribonukleových kyselín (DNA). Preto má najväčší význam cyklická alfa forma deoxyribózy, ktorej chýba hydroxid na druhom atóme uhlíka v cykle.

Formy ribózy a deoxyribózy s otvoreným reťazcom sú aldózy, to znamená, že obsahujú 4 (3) hydroxidové skupiny a jednu aldehydovú skupinu. Pri úplnom rozklade nukleových kyselín sa ribóza a deoxyribóza oxidujú na oxid uhličitý a vodu; Tento proces je sprevádzaný uvoľňovaním energie.

Stručný popis hexóz

Hexózy sú monosacharidy, ktorých molekuly obsahujú šesť atómov uhlíka. Všeobecný vzorec hexóz je C6(H20)6 alebo C6H1206. Všetky odrody hexóz sú izoméry zodpovedajúce vyššie uvedenému vzorcu. Medzi hexózami sú ketózy a aldózy a alfa a beta formy molekúl, formy s otvoreným reťazcom a cyklické formy, pyranózové a furanózové cyklické formy molekúl. Najväčší význam v prírode majú glukóza a fruktóza, o ktorých sa stručne hovorí nižšie.

1. Glukóza. Ako každá hexóza má všeobecný vzorec C6H1206. Patrí medzi aldózy, t.j. obsahuje aldehydovú funkčnú skupinu a 5 hydroxidových skupín (charakteristické pre alkoholy), preto je glukóza polyatómový aldehydalkohol (tieto skupiny sú obsiahnuté vo forme s otvoreným reťazcom, aldehydová skupina chýba v cyklickom forma, pretože sa mení na hydroxid skupinu nazývanú "glukozidový hydroxid"). Cyklická forma môže byť buď päťčlenná (furanóza) alebo šesťčlenná (pyranóza). Najdôležitejšia v prírode je pyranózová forma molekuly glukózy. Cyklické formy pyranózy a furanózy môžu byť buď alfa alebo beta formy, v závislosti od umiestnenia glukozidového hydroxidu vzhľadom na iné hydroxidové skupiny v molekule.

Podľa fyzikálnych vlastností je glukóza biela kryštalická pevná látka sladkej chuti (intenzita tejto chuti je podobná sacharóze), vysoko rozpustná vo vode a schopná vytvárať presýtené roztoky („sirupy“). Keďže molekula glukózy obsahuje asymetrické atómy uhlíka (t.j. atómy spojené so štyrmi rôznymi radikálmi), roztoky glukózy majú optickú aktivitu, preto sa rozlišuje D-glukóza a L-glukóza, ktoré majú rozdielnu biologickú aktivitu.

Z biologického hľadiska je najdôležitejšia schopnosť glukózy ľahko oxidovať podľa schémy:

С 6 Н 12 O 6 (glukóza) → (medzistupne) → 6 СO 2 + 6 Н 2 O.

Glukóza je biologicky dôležitá zlúčenina, pretože ju telo využíva svojou oxidáciou ako univerzálnu živinu a ľahko dostupný zdroj energie.

2. Fruktóza. Toto je ketóza, jej všeobecný vzorec je C6H12O6, to znamená, že ide o izomér glukózy, vyznačuje sa otvoreným reťazcom a cyklickými formami. Najdôležitejšia je beta-B-fruktofuranóza alebo skrátene beta-fruktóza. Sacharóza sa vyrába z beta-fruktózy a alfa-glukózy. Za určitých podmienok je fruktóza schopná premeniť sa na glukózu počas izomerizačnej reakcie. Fruktóza má podobné fyzikálne vlastnosti ako glukóza, ale je sladšia ako ona.

Stručný popis disacharidov

Disacharidy sú produkty dikondenzačnej reakcie rovnakých alebo rôznych molekúl monosacharidov.

Disacharidy sú jednou z odrôd oligosacharidov (na tvorbe ich molekúl sa podieľa malý počet molekúl monosacharidov (rovnakých alebo rôznych).

Najvýznamnejším predstaviteľom disacharidov je sacharóza (repný alebo trstinový cukor). Sacharóza je produktom interakcie alfa-D-glukopyranózy (alfa-glukózy) a beta-D-fruktofuranózy (beta-fruktózy). Jeho všeobecný vzorec je C12H22O11. Sacharóza je jedným z mnohých izomérov disacharidov.

Ide o bielu kryštalickú látku, ktorá existuje v rôznych skupenstvách: hrubozrnná ("cukrové hlavy"), jemne kryštalická (granulovaný cukor), amorfná (práškový cukor). Dobre sa rozpúšťa vo vode, najmä v horúcej vode (v porovnaní s horúcou vodou je rozpustnosť sacharózy v studenej vode relatívne nízka), takže sacharóza je schopná vytvárať "presýtené roztoky" - sirupy, ktoré môžu "kandizovať", t.j. vznikajú kryštalické suspenzie. Koncentrované roztoky sacharózy sú schopné vytvárať špeciálne sklovité systémy - karamel, ktorý ľudia používajú na získavanie určitých druhov sladkostí. Sacharóza je sladká látka, ale intenzita sladkej chuti je menšia ako u fruktózy.

Najdôležitejšou chemickou vlastnosťou sacharózy je jej schopnosť hydrolýzy, pri ktorej vzniká alfa-glukóza a beta-fruktóza, ktoré vstupujú do reakcií metabolizmu uhľohydrátov.

Pre ľudí je sacharóza jedným z najdôležitejších potravinových produktov, pretože je zdrojom glukózy. Nadmerná konzumácia sacharózy je však škodlivá, pretože vedie k narušeniu metabolizmu uhľohydrátov, čo je sprevádzané výskytom chorôb: cukrovka, zubné choroby, obezita.

Všeobecná charakteristika polysacharidov

Polysacharidy sa nazývajú prírodné polyméry, ktoré sú produktmi reakcie polykondenzácie monosacharidov. Ako monoméry na tvorbu polysacharidov možno použiť pentózy, hexózy a iné monosacharidy. Z praktického hľadiska sú najdôležitejšie hexózové polykondenzačné produkty. Známe sú aj polysacharidy, ktorých molekuly obsahujú atómy dusíka, napríklad chitín.

Polysacharidy na báze hexózy majú všeobecný vzorec (C6H10O5)n. Sú nerozpustné vo vode, pričom niektoré z nich sú schopné vytvárať koloidné roztoky. Najdôležitejšie z týchto polysacharidov sú rôzne druhy rastlinných a živočíšnych škrobov (posledné sa nazývajú glykogény), ako aj odrody celulózy (vláknina).

Všeobecná charakteristika vlastností a ekologickej úlohy škrobu

Škrob je polysacharid, ktorý je produktom polykondenzačnej reakcie alfa-glukózy (alfa-D-glukopyranózy). Podľa pôvodu sa rozlišujú rastlinné a živočíšne škroby. Živočíšne škroby sa nazývajú glykogény. Hoci vo všeobecnosti majú molekuly škrobu spoločnú štruktúru, rovnaké zloženie, ale jednotlivé vlastnosti škrobu získaného z rôznych rastlín sú odlišné. Zemiakový škrob sa teda líši od kukuričného škrobu atď. Ale všetky druhy škrobu majú spoločné vlastnosti. Sú to pevné, biele, jemne kryštalické alebo amorfné látky, na dotyk „krehké“, vo vode nerozpustné, ale v horúcej vode sú schopné vytvárať koloidné roztoky, ktoré si zachovávajú stálosť aj po ochladení. Škrob tvorí sóly (napríklad tekuté želé) aj gély (napríklad želé pripravené s vysokým obsahom škrobu je želatínová hmota, ktorú možno krájať nožom).

Schopnosť škrobu vytvárať koloidné roztoky je spojená s globularitou jeho molekúl (molekula je akoby zvinutá do gule). Pri kontakte s teplou alebo horúcou vodou prenikajú molekuly vody medzi závity molekúl škrobu, molekula zväčšuje svoj objem a zmenšuje sa hustota látky, čo vedie k prechodu molekúl škrobu do mobilného stavu charakteristickém pre koloidné systémy. Všeobecný vzorec škrobu je: (C 6 H 10 O 5) n, molekuly tejto látky majú dve odrody, z ktorých jedna sa nazýva amylóza (v tejto molekule nie sú žiadne bočné reťazce) a druhá je amylopektín (tzv. molekuly majú bočné reťazce, v ktorých k spojeniu dochádza cez 1 - 6 atómov uhlíka kyslíkovým mostíkom).

Najdôležitejšou chemickou vlastnosťou, ktorá určuje biologickú a ekologickú úlohu škrobu, je jeho schopnosť hydrolýzy, pričom v konečnom dôsledku vzniká buď disacharid maltóza alebo alfa-glukóza (toto je konečný produkt hydrolýzy škrobu):

(C6H1005)n + nH20 -> nC6H1206 (alfa-glukóza).

Proces prebieha v organizmoch pôsobením celej skupiny enzýmov. Vďaka tomuto procesu je telo obohatené o glukózu - najdôležitejšiu živnú zlúčeninu.

Kvalitatívnou reakciou na škrob je jeho interakcia s jódom, pri ktorej dochádza k červenofialovému sfarbeniu. Táto reakcia sa používa na detekciu škrobu v rôznych systémoch.

Biologická a ekologická úloha škrobu je pomerne veľká. Ide o jednu z najdôležitejších zásobných látok v rastlinných organizmoch, napríklad v rastlinách z čeľade obilnín. Pre zvieratá je škrob najdôležitejšou trofickou látkou.

Stručný popis vlastností a ekologickej a biologickej úlohy celulózy (vlákna)

Celulóza (vláknina) je polysacharid, ktorý je produktom polykondenzačnej reakcie beta-glukózy (beta-D-glukopyranózy). Jeho všeobecný vzorec je (C6H1005)n. Na rozdiel od škrobu sú molekuly celulózy striktne lineárne a majú fibrilárnu („vláknitú“) štruktúru. Rozdiel v štruktúre molekúl škrobu a celulózy vysvetľuje rozdiel v ich biologických a ekologických úlohách. Celulóza nie je ani rezervná, ani trofická látka, pretože väčšina organizmov ju nedokáže stráviť (s výnimkou niektorých typov baktérií, ktoré dokážu hydrolyzovať celulózu a asimilovať beta-glukózu). Celulóza nie je schopná vytvárať koloidné roztoky, ale môže vytvárať mechanicky pevné vláknité štruktúry, ktoré poskytujú ochranu jednotlivým bunkovým organelám a mechanickú pevnosť rôznych rastlinných tkanív. Podobne ako škrob, aj celulóza sa za určitých podmienok hydrolyzuje a konečným produktom jej hydrolýzy je beta-glukóza (beta-D-glukopyranóza). V prírode je úloha tohto procesu relatívne malá (ale umožňuje biosfére „asimilovať“ celulózu).

(C 6 H 10 O 5) n (vláknina) + n (H 2 O) → n (C 6 H 12 O 6) (beta-glukóza alebo beta-D-glukopyranóza) (pri neúplnej hydrolýze vlákniny vznik tzv. možný je rozpustný disacharid – celobióza).

V prírodných podmienkach vlákno (po smrti rastlín) podlieha rozkladu, v dôsledku čoho je možná tvorba rôznych zlúčenín. Vďaka tomuto procesu vzniká humus (organická zložka pôdy), rôzne druhy uhlia (ropa a uhlie vznikajú z odumretých zvyškov rôznych živočíšnych a rastlinných organizmov v neprítomnosti, t.j. za anaeróbnych podmienok celý komplex na ich tvorbe sa podieľajú organické látky, vrátane sacharidov).

Ekologická a biologická úloha vlákniny spočíva v tom, že je: a) ochranná; b) mechanické; c) formujúca zlúčenina (pre niektoré baktérie plní trofickú funkciu). Mŕtve zvyšky rastlinných organizmov sú substrátom pre niektoré organizmy – hmyz, huby, rôzne mikroorganizmy.

Stručný popis ekologickej a biologickej úlohy sacharidov

Zhrnutím vyššie uvedeného materiálu týkajúceho sa charakteristík uhľohydrátov môžeme vyvodiť nasledujúce závery o ich ekologickej a biologickej úlohe.

1. Plnia stavebnú funkciu v bunkách aj v tele ako celku, pretože sú súčasťou štruktúr, ktoré tvoria bunky a tkanivá (to platí najmä pre rastliny a huby), napr. rôzne membrány atď okrem toho sa sacharidy podieľajú na tvorbe biologicky potrebných látok, ktoré tvoria množstvo štruktúr, napríklad na tvorbe nukleových kyselín, ktoré tvoria základ chromozómov; sacharidy sú súčasťou komplexných bielkovín - glykoproteínov, ktoré majú osobitný význam pri tvorbe bunkových štruktúr a medzibunkovej hmoty.

2. Najdôležitejšou funkciou sacharidov je trofická funkcia, ktorá spočíva v tom, že mnohé z nich sú potravinovými produktmi heterotrofných organizmov (glukóza, fruktóza, škrob, sacharóza, maltóza, laktóza atď.). Tieto látky v kombinácii s inými zlúčeninami tvoria potravinové produkty používané ľuďmi (rôzne obilniny; plody a semená jednotlivých rastlín, ktoré obsahujú vo svojom zložení uhľohydráty, sú potravou pre vtáky a monosacharidy, ktoré vstupujú do cyklu rôznych premien, prispievajú k tvorbe ako vlastných sacharidov, charakteristických pre daný organizmus, tak aj iných organo-biochemických zlúčenín (tukov, aminokyselín (nie však ich bielkovín), nukleových kyselín a pod.).

3. Sacharidy sa vyznačujú aj energetickou funkciou, ktorá spočíva v tom, že monosacharidy (najmä glukóza) sa v organizmoch ľahko oxidujú (konečným produktom oxidácie je CO 2 a H 2 O), pričom veľké množstvo energie uvoľnené, sprevádzané syntézou ATP.

4. Majú aj ochrannú funkciu, spočívajúcu v tom, že zo sacharidov vznikajú štruktúry (a určité organely v bunke), ktoré chránia buď bunku alebo telo ako celok pred rôznymi poškodeniami, vrátane mechanických (napríklad chitínové obaly hmyzu, ktorý tvorí vonkajšiu kostru, bunkové membrány rastlín a mnohých húb vrátane celulózy atď.).

5. Významnú úlohu zohrávajú mechanické a tvarovacie funkcie uhľohydrátov, ktorými sú schopnosť štruktúr tvorených buď uhľohydrátmi alebo v kombinácii s inými zlúčeninami dať telu určitý tvar a urobiť ich mechanicky pevnými; teda bunkové membrány mechanického tkaniva a ciev xylému vytvárajú kostru (vnútornú kostru) drevín, kríkov a bylín, vonkajšiu kostru hmyzu tvorí chitín atď.

Stručný popis metabolizmu sacharidov v heterotrofnom organizme (na príklade ľudského tela)

Dôležitú úlohu v pochopení metabolických procesov zohráva znalosť premien, ktorými sacharidy prechádzajú v heterotrofných organizmoch. V ľudskom tele je tento proces charakterizovaný nasledujúcim schematickým popisom.

Sacharidy v potrave vstupujú do tela cez ústa. Monosacharidy v tráviacom systéme prakticky neprechádzajú transformáciou, disacharidy sa hydrolyzujú na monosacharidy a polysacharidy prechádzajú pomerne významnými transformáciami (to platí pre tie polysacharidy, ktoré telo spotrebúva, a sacharidy, ktoré nie sú potravinovými látkami, napríklad celulóza, niektoré pektíny, sa vylučujú stolicou).

V ústnej dutine sa potrava drví a homogenizuje (stáva sa homogénnejšou ako pred vstupom do nej). Jedlo je ovplyvnené slinami vylučovanými slinnými žľazami. Obsahuje ptyalín a má alkalickú reakciu prostredia, vďaka čomu začína primárna hydrolýza polysacharidov, ktorá vedie k tvorbe oligosacharidov (sacharidy s malou hodnotou n).

Časť škrobu sa môže dokonca premeniť na disacharidy, čo možno vidieť pri dlhšom žuvaní chleba (kyslý čierny chlieb sa stáva sladkým).

Rozžutá potrava, bohato upravená slinami a rozdrvená zubami, sa dostáva cez pažerák v podobe hrudky potravy do žalúdka, kde je vystavená žalúdočnej šťave s kyslou reakciou média obsahujúceho enzýmy, ktoré pôsobia na bielkoviny a nukleové kyseliny. So sacharidmi sa v žalúdku takmer nič nedeje.

Potom potravinová kaša vstupuje do prvej časti čreva (tenkého čreva), počnúc dvanástnikom. Dostáva pankreatickú šťavu (pankreatický sekrét), ktorá obsahuje komplex enzýmov, ktoré podporujú trávenie sacharidov. Sacharidy sa premieňajú na monosacharidy, ktoré sú rozpustné vo vode a vstrebateľné. Potravinové sacharidy sú nakoniec strávené v tenkom čreve a v časti, kde sú obsiahnuté klky, sa vstrebávajú do krvného obehu a dostávajú sa do obehového systému.

S prietokom krvi sa monosacharidy dostávajú do rôznych tkanív a buniek tela, ale najskôr všetka krv prechádza pečeňou (kde sa zbavuje škodlivých produktov metabolizmu). V krvi sú monosacharidy prítomné hlavne vo forme alfa-glukózy (ale možné sú aj iné izoméry hexózy, napr. fruktóza).

Ak je hladina glukózy v krvi nižšia ako normálne, časť glykogénu obsiahnutého v pečeni sa hydrolyzuje na glukózu. Nadbytok sacharidov charakterizuje vážnu ľudskú chorobu – cukrovku.

Z krvi sa monosacharidy dostávajú do buniek, kde sa väčšina z nich minie na oxidáciu (v mitochondriách), v ktorej sa syntetizuje ATP, ktorý obsahuje energiu v pre telo „vhodnej“ forme. ATP sa vynakladá na rôzne procesy, ktoré vyžadujú energiu (syntéza látok potrebných pre telo, vykonávanie fyziologických a iných procesov).

Časť uhľohydrátov v potrave sa používa na syntézu uhľohydrátov daného organizmu, ktoré sú potrebné na tvorbu bunkových štruktúr, alebo zlúčenín potrebných na tvorbu látok iných tried zlúčenín (takto tuky, nukleové kyseliny atď. možno získať zo sacharidov). Schopnosť uhľohydrátov premeniť sa na tuky je jednou z príčin obezity - choroby, ktorá zahŕňa komplex ďalších chorôb.

Preto je konzumácia nadbytočných sacharidov pre ľudské telo škodlivá, čo je potrebné vziať do úvahy pri organizovaní vyváženej stravy.

V rastlinných organizmoch, ktoré sú autotrofmi, je metabolizmus uhľohydrátov trochu odlišný. Sacharidy (monocukor) si telo syntetizuje samo z oxidu uhličitého a vody pomocou slnečnej energie. Z monosacharidov sa syntetizujú di-, oligo- a polysacharidy. Časť monosacharidov je zahrnutá do syntézy nukleových kyselín. Rastlinné organizmy využívajú určité množstvo monosacharidov (glukózy) v procesoch dýchania na oxidáciu, pri ktorej sa (podobne ako u heterotrofných organizmov) syntetizuje ATP.

Plán:

1. Definícia pojmu: sacharidy. Klasifikácia.

2. Zloženie, fyzikálne a chemické vlastnosti sacharidov.

3. Rozšírenie v prírode. Potvrdenie. Aplikácia.

Sacharidy - organické zlúčeniny obsahujúce karbonylové a hydroxylové skupiny atómov, ktoré majú všeobecný vzorec C n (H 2 O) m, (kde n a m > 3).

Sacharidy Látky prvoradého biochemického významu sú vo voľnej prírode rozšírené a zohrávajú dôležitú úlohu v ľudskom živote. Názov sacharidy vznikol na základe údajov z analýzy prvých známych predstaviteľov tejto skupiny zlúčenín. Látky tejto skupiny pozostávajú z uhlíka, vodíka a kyslíka a pomer počtu atómov vodíka a kyslíka v nich je rovnaký ako vo vode, t.j. Na každé 2 atómy vodíka pripadá jeden atóm kyslíka. V minulom storočí boli považované za hydráty uhlíka. Odtiaľ pochádza ruský názov uhľohydráty, navrhnutý v roku 1844. K. Schmidt. Všeobecný vzorec pre uhľohydráty je podľa toho, čo už bolo povedané, C m H 2p O p. Pri vyňatí „n“ zo zátvoriek sa získa vzorec C m (H 2 O) n, ktorý veľmi jasne odráža názov „ uhľohydráty“. Štúdium uhľohydrátov ukázalo, že existujú zlúčeniny, ktoré podľa všetkých vlastností treba priradiť do skupiny uhľohydrátov, hoci majú zloženie, ktoré presne nezodpovedá vzorcu C m H 2p O p. Napriek tomu staré názov "sacharidy" sa zachoval dodnes, hoci spolu s týmto názvom sa niekedy používa aj novší názov, glycidy, na označenie skupiny látok, o ktorých sa uvažuje.

Sacharidy možno rozdeliť na tri skupiny : 1) Monosacharidy - sacharidy, ktoré možno hydrolyzovať za vzniku jednoduchších sacharidov. Do tejto skupiny patria hexózy (glukóza a fruktóza), ako aj pentóza (ribóza). 2) Oligosacharidy - kondenzačné produkty niekoľkých monosacharidov (napríklad sacharóza). 3) Polysacharidy - polymérne zlúčeniny obsahujúce veľké množstvo molekúl monosacharidov.

Monosacharidy. Monosacharidy sú heterofunkčné zlúčeniny. Ich molekuly súčasne obsahujú ako karbonyl (aldehyd alebo ketón), tak aj niekoľko hydroxylových skupín, t.j. monosacharidy sú polyhydroxykarbonylové zlúčeniny - polyhydroxyaldehydy a polyhydroxyketóny. Podľa toho sa monosacharidy delia na aldózy (monosacharid obsahuje aldehydovú skupinu) a ketózy (obsahuje ketoskupinu). Napríklad glukóza je aldóza a fruktóza je ketóza.

Potvrdenie. Glukóza sa v prírode vyskytuje prevažne vo voľnej forme. Je tiež štruktúrnou jednotkou mnohých polysacharidov. Ostatné monosacharidy vo voľnom stave sú zriedkavé a sú známe najmä ako zložky oligo- a polysacharidov. V prírode sa glukóza získava ako výsledok fotosyntézy: 6CO2 + 6H20® C6H1206 (glukóza) + 602 Prvýkrát glukózu získal v roku 1811 ruský chemik G.E. Kirchhoff počas hydrolýzy škrobu. Neskôr A.M. Butlerov navrhol syntézu monosacharidov z formaldehydu v alkalickom prostredí.

Pre tých, ktorí chcú pribrať.

Pomôžu vám sacharidy.

Ako viete, jedna molekula tuku sú štyri molekuly glukózy plus štyri molekuly vody. To znamená, že pri zvýšenom príjme sacharidov v kombinácii s príjmom vody sa dočkáte očakávaného výsledku. Poznamenám len jednu vec, je žiaduce konzumovať zložitejšie sacharidy, pretože jednoduché sacharidy môžu viesť k cukrovke, hypertenzii. Dúfam, že s modernou výživou (súbor produktov v obchodoch) nebudete mať na ceste ťažkosti. Hlavná vec o sacharidoch je uvedená nižšie, vďaka „Wikipedii“

(cukry, sacharidy) - organické látky obsahujúce karbonylovú skupinu a niekoľko hydroxylových skupín. Názov triedy zlúčenín pochádza zo slov „hydráty uhlíka“, prvýkrát ho navrhol K. Schmidt v roku 1844. Vznik takého názvu je spôsobený skutočnosťou, že prvé sacharidy známe vede boli opísané hrubým vzorcom Cx(H2O)y, formálne sú to zlúčeniny uhlíka a vody.
Sacharidy sú veľmi širokou triedou organických zlúčenín, medzi ktorými sú látky s veľmi odlišnými vlastnosťami. To umožňuje sacharidom vykonávať rôzne funkcie v živých organizmoch. Zlúčeniny tejto triedy tvoria asi 80 % sušiny rastlín a 2 – 3 % hmotnosti živočíchov.

Jednoduché a komplexné sacharidy

Vľavo je D-glyceraldehyd, vpravo dihydroxyacetón.

Sacharidy sú neoddeliteľnou súčasťou buniek a tkanív všetkých živých organizmov flóry a fauny a tvoria (hmotnostne) hlavnú časť organickej hmoty na Zemi. Zdrojom uhľohydrátov pre všetky živé organizmy je proces fotosyntézy uskutočňovaný rastlinami. Podľa schopnosti hydrolyzovať na monoméry sa sacharidy delia do dvoch skupín: jednoduché (monosacharidy) a komplexné (disacharidy a polysacharidy). Komplexné sacharidy, na rozdiel od jednoduchých, sú schopné hydrolyzovať za vzniku monosacharidov, monomérov. Jednoduché sacharidy sú ľahko rozpustné vo vode a syntetizujú sa v zelených rastlinách. Komplexné sacharidy sú produktmi polykondenzácie jednoduchých cukrov (monosacharidov) a v procese hydrolytického štiepenia tvoria stovky a tisíce molekúl monosacharidov.

Monosacharidy

Najbežnejším monosacharidom v prírode je beta-D-glukóza.

Monosacharidy(z gr. monos - jediný, sachar - cukor) - najjednoduchšie sacharidy, ktoré nehydrolyzujú na jednoduchšie sacharidy - sú zvyčajne bezfarebné, ľahko rozpustné vo vode, zle v alkohole a úplne nerozpustné v éteri, pevné priehľadné organické zlúčeniny , jedna z hlavných skupín sacharidov, najjednoduchšia forma cukru. Vodné roztoky majú neutrálny bsp; pH. Niektoré monosacharidy majú sladkú chuť. Monosacharidy obsahujú karbonylovú (aldehydovú alebo ketónovú) skupinu, preto ich možno považovať za deriváty viacsýtnych alkoholov. Monosacharid s karbonylovou skupinou na konci reťazca je aldehyd a nazýva sa aldóza. V ktorejkoľvek inej polohe karbonylovej skupiny je monosacharid ketón a nazýva sa ketóza. V závislosti od dĺžky uhlíkového reťazca (od troch do desiatich atómov) sa rozlišujú triózy, tetrózy, pentózy, hexózy, heptózy atď. Medzi nimi sú v prírode najrozšírenejšie pentózy a hexózy. Monosacharidy sú stavebné kamene, z ktorých sa syntetizujú disacharidy, oligosacharidy a polysacharidy.
V prírode sa vo voľnej forme najčastejšie vyskytuje D-glukóza (hroznový cukor alebo dextróza, C6H12O6) - šesťatómový cukor (hexóza), štruktúrna jednotka (monomér) mnohých polysacharidov (polymérov) - disacharidy: (maltóza, sacharóza a laktóza) a polysacharidy (celulóza, škrob). Ostatné monosacharidy sú všeobecne známe ako zložky di-, oligo- alebo polysacharidov a vo voľnom stave sú zriedkavé. Prírodné polysacharidy slúžia ako hlavné zdroje monosacharidov

disacharidy

Maltóza (sladový cukor) je prírodný disacharid pozostávajúci z dvoch zvyškov glukózy.

maltóza(sladový cukor) – prírodný disacharid pozostávajúci z dvoch zvyškov glukózy
Disacharidy (z di - dva, sacharid - cukor) - komplexné organické zlúčeniny, jedna z hlavných skupín uhľohydrátov, pri hydrolýze sa každá molekula rozpadne na dve molekuly monosacharidov, sú to súkromné ​​také amolygosacharidy. Podľa štruktúry sú disacharidy glykozidy, v ktorých sú dve molekuly monosacharidov navzájom spojené glykozidickou väzbou vytvorenou v dôsledku interakcie hydroxylových skupín (dve poloacetálové alebo jedna poloacetálová a jedna alkoholová). V závislosti od štruktúry sa disacharidy delia do dvoch skupín: redukujúce a neredukujúce. Napríklad v molekule maltózy má druhý zvyšok monosacharidu (glukóza) voľný poloacetálový hydroxyl, ktorý dáva tomuto disacharidu redukčné vlastnosti. Disacharidy sú spolu s polysacharidmi jedným z hlavných zdrojov sacharidov v strave ľudí a zvierat.

Oligosacharidy

Rafinose- prírodný trisacharid, pozostávajúci zo zvyškov D-galaktózy, D-glukózy a D-fruktózy.
Oligosacharidy- sacharidy, ktorých molekuly sú syntetizované z 2-10 monosacharidových zvyškov spojených glykozidickými väzbami. Podľa toho rozlišujú: disacharidy, trisacharidy atď. Oligosacharidy pozostávajúce z rovnakých monosacharidových zvyškov sa nazývajú homopolysacharidy a tie, ktoré pozostávajú z rôznych monosacharidov, sa nazývajú heteropolysacharidy. Medzi oligosacharidmi sú najčastejšie disacharidy.
Spomedzi prírodných trisacharidov je najbežnejšia rafinóza - neredukujúci oligosacharid obsahujúci zvyšky fruktózy, glukózy a galaktózy - nachádzajúci sa vo veľkých množstvách v cukrovej repe a v mnohých iných rastlinách.

Polysacharidy

Polysacharidy- všeobecný názov triedy komplexných vysokomolekulárnych sacharidov, ktorých molekuly pozostávajú z desiatok, stoviek alebo tisícok monomérov - monosacharidov. Z hľadiska všeobecných princípov štruktúry v skupine polysacharidov je možné rozlišovať medzi homopolysacharidmi syntetizovanými z rovnakého typu monosacharidových jednotiek a heteropolysacharidmi, ktoré sa vyznačujú prítomnosťou dvoch alebo viacerých typov monomérnych zvyškov.
Homopolysacharidy (glykány), pozostávajúce zo zvyškov jedného monosacharidu, môžu byť hexózy alebo pentózy, to znamená, že hexóza alebo pentóza môžu byť použité ako monomér. V závislosti od chemickej povahy polysacharidu sa rozlišujú glukány (z glukózových zvyškov), manány (z manózy), galaktány (z galaktózy) a ďalšie podobné zlúčeniny. Do skupiny homopolysacharidov patria organické zlúčeniny rastlinného (škrob, celulóza, pektín), živočíšneho (glykogén, chitín) a bakteriálneho (dextrány) pôvodu.
Polysacharidy sú nevyhnutné pre život zvierat a rastlín. Je to jeden z hlavných zdrojov energie organizmu, ktorý je výsledkom metabolizmu. Polysacharidy sa podieľajú na imunitných procesoch, zabezpečujú adhéziu buniek v tkanivách a tvoria väčšinu organickej hmoty v biosfére.

Na ľavej strane je škrob, na pravej strane je glykogén.

škrob

(C6H10O5) n je zmes dvoch homopolysacharidov: lineárneho - amylózy a rozvetveného - amylopektínu, ktorého monomérom je alfa-glukóza. Biela amorfná látka, nerozpustná v studenej vode, schopná napučiavať a čiastočne rozpustná v horúcej vode. Molekulová hmotnosť 105-107 Daltonov. Škrob, syntetizovaný rôznymi rastlinami v chloroplastoch, pôsobením svetla počas fotosyntézy, sa trochu líši v štruktúre zŕn, stupni polymerizácie molekúl, štruktúre polymérnych reťazcov a fyzikálno-chemických vlastnostiach. Obsah amylózy v škrobe je spravidla 10-30%, amylopektín - 70-90%. Molekula amylózy obsahuje v priemere asi 1000 glukózových zvyškov spojených alfa-1,4 väzbami. Oddelené lineárne úseky molekuly amylopektínu pozostávajú z 20-30 takýchto jednotiek a v bodoch vetvenia amylopektínu sú glukózové zvyšky spojené medzireťazcovými alfa-1,6 väzbami. Pri čiastočnej kyslej hydrolýze škrobu vznikajú polysacharidy nižšieho stupňa polymerizácie - dextríny (C6H10O5)p a pri úplnej hydrolýze - glukóza.
Glykogén (C6H10O5) n je polysacharid zostavený z alfa-D-glukózových zvyškov - hlavný rezervný polysacharid vyšších živočíchov a ľudí, je vo forme granúl obsiahnutý v cytoplazme buniek takmer vo všetkých orgánoch a tkanivách, avšak jeho najväčší množstvo sa hromadí vo svaloch a pečeni. Molekula glykogénu je vytvorená z rozvetvených polyglukozidových reťazcov, v lineárnom slede ktorých sú glukózové zvyšky spojené alfa-1,4 väzbami a v bodoch vetvenia medzireťazcovými alfa-1,6 väzbami. Empirický vzorec glykogénu je identický so vzorcom škrobu. Chemickou štruktúrou je glykogén blízky amylopektínu s výraznejším rozvetvením reťazca, preto sa niekedy nazýva nepresným termínom „živočíšny škrob“. Molekulová hmotnosť 105-108 Daltonov a viac. V živočíšnych organizmoch je štruktúrnym a funkčným analógom rastlinného polysacharidu – škrobu. Glykogén tvorí energetickú rezervu, ktorá sa v prípade potreby na kompenzáciu náhleho nedostatku glukózy môže rýchlo mobilizovať – silné rozvetvenie jeho molekúl vedie k prítomnosti veľkého množstva koncových zvyškov, ktoré poskytujú schopnosť rýchleho štiepenia potrebné množstvo molekúl glukózy. Na rozdiel od zásoby triglyceridov (tukov), zásoba glykogénu nie je taká veľká (v kalóriách na gram). Len glykogén uložený v pečeňových bunkách (hepatocytoch) sa môže premeniť na glukózu, ktorá vyživuje celé telo, zatiaľ čo hepatocyty sú schopné uložiť až 8 percent svojej hmotnosti vo forme glykogénu, čo je najvyššia koncentrácia spomedzi všetkých typov buniek. Celková hmotnosť glykogénu v pečeni dospelých môže dosiahnuť 100-120 gramov. Vo svaloch sa glykogén rozkladá na glukózu výlučne na lokálnu spotrebu a akumuluje sa v oveľa nižších koncentráciách (nie viac ako 1 % celkovej svalovej hmoty), avšak celková zásoba vo svaloch môže prevyšovať zásoby nahromadené v hepatocytoch.

Celulóza (vláknina) je najbežnejším štruktúrnym polysacharidom rastlinného sveta, ktorý pozostáva z alfa-glukózových zvyškov prezentovaných vo forme beta-pyranózy. V molekule celulózy sú teda monomérne jednotky beta-glukopyranózy navzájom lineárne spojené väzbami beta-1,4. Pri čiastočnej hydrolýze celulózy vzniká disacharid celobióza a pri úplnej hydrolýze D-glukóza. V ľudskom gastrointestinálnom trakte sa celulóza netrávi, pretože súbor tráviacich enzýmov neobsahuje beta-glukozidázu. Prítomnosť optimálneho množstva rastlinnej vlákniny v potravinách však prispieva k normálnej tvorbe výkalov. Celulóza, ktorá má vysokú mechanickú pevnosť, pôsobí ako nosný materiál pre rastliny, napríklad v zložení dreva, jej podiel sa pohybuje od 50 do 70% a bavlna je takmer stopercentná celulóza.
Chitín je štruktúrny polysacharid nižších rastlín, húb a bezstavovcov (hlavne rohoviek článkonožcov – hmyzu a kôrovcov). Chitín, podobne ako celulóza v rastlinách, plní podporné a mechanické funkcie v organizmoch húb a živočíchov. Chitínová molekula je vytvorená z N-acetyl-D-glukozamínových zvyškov spojených beta-1,4-glykóziovými väzbami. Makromolekuly chitínu sú nerozvetvené a ich priestorové usporiadanie nemá nič spoločné s celulózou.
Pektínové látky - kyselina polygalakturónová, nachádzajúca sa v ovocí a zelenine, zvyšky kyseliny D-galakturónovej sú spojené alfa-1,4-glykozidovými väzbami. V prítomnosti organických kyselín sú schopné gélovatenia, používajú sa v potravinárstve na prípravu želé a marmelád. Niektoré pektínové látky pôsobia protivredovo a sú aktívnou zložkou mnohých farmaceutických prípravkov, napríklad derivátu plantaglucidu skorocelu.
Muramín je polysacharid, podporný-mechanický materiál bakteriálnej bunkovej steny. Podľa chemickej štruktúry ide o nerozvetvený reťazec vytvorený zo striedajúcich sa zvyškov N-acetylglukózamínu a kyseliny N-acetylmuramovej spojených beta-1,4-glykozidovou väzbou. Muramín je veľmi blízky chitínu a celulóze z hľadiska štruktúrnej organizácie (nerozvetvený reťazec beta-1,4-polyglukopyranózového skeletu) a funkčnej úlohy.
Dextránové polosacharidy bakteriálneho pôvodu sa syntetizujú v priemyselných podmienkach mikrobiologickou cestou (pôsobením mikroorganizmov Leuconostoc mesenteroides na roztok sacharózy) a používajú sa ako náhrady krvnej plazmy (tzv. klinické "dextrány": Poliglukin a iné).

Vľavo je D-glyceraldehyd, vpravo L-glyceraldehyd.

Priestorová izoméria

Izoméria - existencia chemických zlúčenín (izomérov), identických zložením a molekulovou hmotnosťou, líšiacich sa štruktúrou alebo usporiadaním atómov v priestore a v dôsledku toho aj vlastnosťami.
Stereoizoméria monosacharidov: izomér glyceraldehydu, v ktorom sa pri premietnutí modelu na rovinu OH skupina na asymetrickom atóme uhlíka nachádza na pravej strane, sa považuje za D-glyceraldehyd a zrkadlovým odrazom je L-glyceraldehyd . Všetky izoméry monosacharidov sa delia na D- a L-formy podľa podobnosti umiestnenia skupiny OH na poslednom asymetrickom atóme uhlíka v blízkosti skupiny CH2OH (ketózy obsahujú o jeden asymetrický atóm uhlíka menej ako aldózy s rovnakým počtom uhlíkov). atómy). Prírodné hexózy - glukóza, fruktóza, manóza a galaktóza - podľa stereochemických konfigurácií sú klasifikované ako zlúčeniny série D.

Biologická úloha
V živých organizmoch vykonávajú sacharidy tieto funkcie:
Štrukturálne a podporné funkcie. Sacharidy sa podieľajú na stavbe rôznych nosných štruktúr. Keďže celulóza je hlavnou štrukturálnou zložkou bunkových stien rastlín, chitín plní podobnú funkciu v hubách a tiež poskytuje tuhosť exoskeletu článkonožcov.
Ochranná úloha v rastlinách. Niektoré rastliny majú ochranné útvary (tŕne, ostne atď.), ktoré pozostávajú z bunkových stien odumretých buniek.
plastická funkcia. Sacharidy sú súčasťou zložitých molekúl (napríklad pentózy (ribóza a deoxyribóza) sa podieľajú na konštrukcii ATP, DNA a RNA).
Energetická funkcia. Sacharidy slúžia ako zdroj energie: pri oxidácii 1 gramu sacharidov sa uvoľní 4,1 kcal energie a 0,4 g vody.
funkcia ukladania. Sacharidy pôsobia ako rezervné živiny: u zvierat glykogén, u rastlín škrob a inulín.
osmotickej funkcie. Sacharidy sa podieľajú na regulácii osmotického tlaku v tele. Krv teda obsahuje 100-110 mg /% glukózy, osmotický tlak krvi závisí od koncentrácie glukózy.
funkcia receptora. Oligosacharidy sú súčasťou receptívnej časti mnohých bunkových receptorov alebo molekúl ligandov Biosyntéza
V každodennej strave ľudí a zvierat prevládajú sacharidy. Bylinožravce dostávajú škrob, vlákninu, sacharózu. Mäsožravce získavajú glykogén z mäsa.
Živočíšne organizmy nie sú schopné syntetizovať sacharidy z anorganických látok. Získavajú ich z rastlín potravou a využívajú ich ako hlavný zdroj energie získanej v procese oxidácie: V zelených listoch rastlín vznikajú sacharidy pri fotosyntéze – unikátny biologický proces premeny anorganických látok na cukry – oxid uhoľnatý ( IV) a voda, ktorá vzniká za účasti chlorofylu v dôsledku slnečnej energie: Metabolizmus uhľohydrátov v ľudskom tele a vyšších živočíchoch pozostáva z niekoľkých procesov:
Hydrolýza (rozklad) potravinových polysacharidov a disacharidov na monosacharidy v gastrointestinálnom trakte, po ktorej nasleduje absorpcia z lúmenu čreva do krvného obehu.
Glykogenogenéza (syntéza) a glykogenolýza (rozklad) glykogénu v tkanivách, najmä v pečeni.
Aeróbna (pentózofosfátová cesta oxidácie glukózy alebo pentózový cyklus) a anaeróbna (bez spotreby kyslíka) glykolýza sú spôsoby rozkladu glukózy v tele.
Vzájomná konverzia hexóz.
Aeróbna oxidácia produktu glykolýzy - pyruvátu (konečná fáza metabolizmu uhľohydrátov).
Glukoneogenéza je syntéza sacharidov z nesacharidových surovín (pyruvát, kyselina mliečna, glycerol, aminokyseliny a iné organické zlúčeniny).
[upraviť] Kľúčové zdroje
Hlavnými zdrojmi sacharidov z potravy sú: chlieb, zemiaky, cestoviny, obilniny, sladkosti. Čistým sacharidom je cukor. Med podľa pôvodu obsahuje 70-80% glukózy a fruktózy.
Na označenie množstva uhľohydrátov v potravinách sa používa špeciálna chlebová jednotka.
Okrem toho sa k sacharidovej skupine pripája vláknina a pektíny, ktoré ľudské telo zle strávi.

Zoznam najbežnejších sacharidov

• Monosacharidy

• Oligosacharidy

• sacharóza (bežný cukor, trstinový alebo repný cukor)

• Polysacharidy

• galaktomanány

• Glykozaminoglykány (mukopolysacharidy)

• chondroitín sulfát

• kyselina hyalurónová

• heparan sulfát

• dermatan sulfát

• keratánsulfát

Glukóza je najdôležitejší zo všetkých monosacharidov, keďže je štruktúrnou jednotkou väčšiny potravinových di- a polysacharidov. V procese látkovej premeny sa rozkladajú na jednotlivé molekuly monosacharidov, ktoré sa v priebehu viacstupňových chemických reakcií premieňajú na iné látky a v konečnom dôsledku oxidujú na oxid uhličitý a vodu – slúžia ako „palivo“ pre bunky. Glukóza je nevyhnutnou súčasťou metabolizmu sacharidy. Pri znížení jeho hladiny v krvi alebo pri vysokej koncentrácii a neschopnosti užívať, ako sa to stáva pri cukrovke, nastáva ospalosť, môže dôjsť k strate vedomia (hypoglykemická kóma). Glukóza „vo svojej čistej forme“, ako monosacharid, sa nachádza v zelenine a ovocí. Obzvlášť bohaté na glukózu sú hrozno - 7,8%, čerešne, čerešne - 5,5%, maliny - 3,9%, jahody - 2,7%, slivky - 2,5%, melón - 2,4%. Zo zeleniny sa najviac glukózy nachádza v tekvici – 2,6 %, v bielej kapuste – 2,6 %, v mrkve – 2,5 %.

Glukóza je menej sladká ako najznámejší disacharid, sacharóza. Ak vezmeme sladkosť sacharózy ako 100 jednotiek, potom sladkosť glukózy bude 74 jednotiek.

Fruktóza je jedným z najbežnejších sacharidy ovocie. Na rozdiel od glukózy dokáže preniknúť z krvi do tkanivových buniek bez účasti inzulínu. Z tohto dôvodu sa fruktóza odporúča ako najbezpečnejší zdroj. sacharidy pre diabetických pacientov. Časť fruktózy sa dostáva do pečeňových buniek, ktoré ju premenia na univerzálnejšie „palivo“ – glukózu, takže aj fruktóza je schopná zvýšiť hladinu cukru v krvi, aj keď v oveľa menšej miere ako ostatné jednoduché cukry. Fruktóza sa ľahšie premieňa na tuk ako glukóza. Hlavnou výhodou fruktózy je, že je 2,5-krát sladšia ako glukóza a 1,7-krát sladšia ako sacharóza. Jeho použitie namiesto cukru môže znížiť celkový príjem sacharidy.

Hlavnými zdrojmi fruktózy v potravinách sú hrozno – 7,7 %, jablká – 5,5 %, hrušky – 5,2 %, čerešne, čerešne – 4,5 %, vodné melóny – 4,3 %, čierne ríbezle – 4,2 %, maliny – 3,9 %, jahody – 2,4 %. %, melóny - 2,0 %. V zelenine je obsah fruktózy nízky – od 0,1 % v repe do 1,6 % v bielej kapuste. Fruktóza sa nachádza v mede - asi 3,7%. Bolo dokázané, že fruktóza, ktorá má oveľa vyššiu sladivosť ako sacharóza, nespôsobuje zubný kaz, ktorý je podporovaný konzumáciou cukru.

galaktóza sa vo výrobkoch nevyskytuje vo voľnej forme. S glukózou tvorí disacharid – laktózu (mliečny cukor) – hlav sacharidov mlieko a mliečne výrobky.

Laktóza sa štiepi v gastrointestinálnom trakte na glukózu a galaktózu pôsobením enzýmu. laktázy. Nedostatok tohto enzýmu u niektorých ľudí vedie k intolerancii mlieka. Nestrávená laktóza slúži ako dobrá živina pre črevnú mikroflóru. Súčasne je možná bohatá tvorba plynu, žalúdok „napučí“. Vo fermentovaných mliečnych výrobkoch je väčšina laktózy fermentovaná na kyselinu mliečnu, takže ľudia s nedostatkom laktázy môžu fermentované mliečne výrobky tolerovať bez nepríjemných následkov. Okrem toho baktérie mliečneho kvasenia vo fermentovaných mliečnych výrobkoch inhibujú aktivitu črevnej mikroflóry a znižujú nepriaznivé účinky laktózy.

Galaktóza, ktorá vzniká pri rozklade laktózy, sa v pečeni premieňa na glukózu. S vrodeným dedičným nedostatkom alebo absenciou enzýmu, ktorý premieňa galaktózu na glukózu, sa rozvinie vážne ochorenie - galaktozémia,čo vedie k mentálnej retardácii.

Disacharid tvorený molekulami glukózy a fruktózy je sacharóza. Obsah sacharózy v cukre je 99,5 %. Že cukor je „biela smrť“, milovníci sladkého vedia rovnako ako fajčiari, že kvapka nikotínu zabije koňa. Žiaľ, obe tieto spoločné pravdy sú častejšie príležitosťou na vtipy ako na vážne úvahy a praktické závery.

Cukor sa v gastrointestinálnom trakte rýchlo rozkladá, glukóza a fruktóza sa vstrebávajú do krvi a slúžia ako zdroj energie a najdôležitejší prekurzor glykogénu a tukov. Často sa označuje ako „nosič prázdnych kalórií“, pretože cukor je čistý sacharidov a neobsahuje ďalšie živiny, ako sú napríklad vitamíny, minerálne soli. Z rastlinných produktov sa najviac sacharózy nachádza v repe – 8,6 %, broskyniach – 6,0 %, melónoch – 5,9 %, slivkách – 4,8 %, mandarínkach – 4,5 %. V zelenine, s výnimkou repy, je významný obsah sacharózy zaznamenaný v mrkve - 3,5%. V ostatnej zelenine sa obsah sacharózy pohybuje od 0,4 do 0,7 %. Okrem samotného cukru sú hlavnými zdrojmi sacharózy v potravinách džem, med, cukrovinky, sladké nápoje, zmrzlina.

Keď sa spoja dve molekuly glukózy, vytvoria sa maltóza- sladový cukor. Obsahuje med, slad, pivo, melasu a pekárenské a cukrárske výrobky vyrobené s prídavkom melasy.

Všetky polysacharidy prítomné v ľudskej potrave, až na zriedkavé výnimky, sú polyméry glukózy.

Škrob je hlavný stráviteľný polysacharid. Tvorí až 80 % príjmu potravy. sacharidy.

Zdrojom škrobu sú rastlinné produkty, najmä obilniny: obilniny, múka, chlieb a zemiaky. Najviac škrobu obsahujú obilniny: od 60% v pohánke (jadro) po 70% v ryži. Z obilnín sa najmenej škrobu nachádza v ovsených vločkách a ich spracovaných produktoch: ovsené vločky, ovsené vločky "Hercules" - 49%. Cestoviny obsahujú od 62 do 68 % škrobu, chlieb z ražnej múky v závislosti od odrody od 33 % do 49 %, pšeničný chlieb a ďalšie výrobky z pšeničnej múky – od 35 do 51 % škrob, múka – od 56 (ražná) do 68 % (pšeničná prémia). V strukovinách je tiež veľa škrobu – od 40 % v šošovici po 44 % v hrachu. Z tohto dôvodu sú suchý hrášok, fazuľa, šošovica, cícer klasifikované ako strukoviny. Sójové bôby, ktoré obsahujú iba 3,5 % škrobu, a sójová múka (10-15,5 %) sa odlišujú. Pre vysoký obsah škrobu v zemiakoch (15-18%) vo výžive nie je zaradený medzi zeleninu, kde je hl. sacharidy reprezentované monosacharidmi a disacharidmi a škrobnatými potravinami spolu s obilninami a strukovinami.

V Jeruzalemskom artičoku a niektorých ďalších rastlinách sacharidy uložené vo forme polyméru fruktózy - inulín. Potravinové produkty s prídavkom inulínu sa odporúčajú pri cukrovke a najmä pri jej prevencii (pripomeňme, že fruktóza menej zaťažuje pankreas ako iné cukry).

Glykogén- "Živočíšny škrob" - pozostáva z vysoko rozvetvených reťazcov molekúl glukózy. V malých množstvách sa nachádza v živočíšnych produktoch (2-10% v pečeni, 0,3-1% v svalovom tkanive).

Diabetes mellitus (DM)- endokrinné ochorenie charakterizované syndrómom chronickej hyperglykémie, ktorá je dôsledkom nedostatočnej tvorby alebo pôsobenia inzulínu, čo vedie k narušeniu všetkých typov metabolizmu, predovšetkým sacharidov, poškodeniu ciev (angiopatia), nervového systému (neuropatia), ako napr. ako aj iné orgány a systémy. Podľa definície WHO (1985) - diabetes mellitus je stav chronickej ...

, podľa pôvodu obsahuje 70-80% cukru.Navyše k sacharidovej skupine priliehajú pre ľudský organizmus zle stráviteľné vlákniny a pektínov.

Zo všetkých potravinových látok konzumovaných ľuďmi sú sacharidy nepochybne hlavným zdrojom energie. V priemere tvoria 50 až 70 % denného kalorického príjmu. Napriek tomu, že človek prijíma podstatne viac sacharidov ako tukov a bielkovín, ich zásoby v tele sú malé. To znamená, že ich prísun do tela musí byť pravidelný.

Potreba sacharidov do značnej miery závisí od energetického výdaja organizmu. Priemerná denná potreba uhľohydrátov u dospelého muža, ktorý sa venuje prevažne duševnej alebo ľahkej fyzickej námahe, sa pohybuje od 300 do 500 g, u manuálne pracujúcich a športovcov je oveľa vyššia. Na rozdiel od bielkovín a do určitej miery aj tukov sa dá množstvo sacharidov v diétach výrazne znížiť bez ujmy na zdraví. Na to by si mali dať pozor tí, ktorí chcú schudnúť: sacharidy sú hlavne energetická hodnota. Pri oxidácii 1 g sacharidov v tele sa uvoľní 4,0 - 4,2 kcal. Preto je na ich úkor najjednoduchšie regulovať príjem kalórií.

Sacharidy(sacharidy) je všeobecný názov pre veľkú triedu prirodzene sa vyskytujúcich organických zlúčenín. Všeobecný vzorec monosacharidov možno zapísať ako Cn(H20)n. V živých organizmoch sa najčastejšie vyskytujú cukry s 5 (pentózy) a 6 (hexózy) atómami uhlíka.

Sacharidy sú rozdelené do skupín:

Jednoduché sacharidy sú ľahko rozpustné vo vode a syntetizujú sa v zelených rastlinách. Okrem malých molekúl sa v bunke nachádzajú aj veľké, sú to polyméry. Polyméry sú zložité molekuly, ktoré sa skladajú zo samostatných „jednotiek“ navzájom prepojených. Takéto "spojky" sa nazývajú monoméry. Látky ako škrob, celulóza a chitín sú polysacharidy – biologické polyméry.

Monosacharidy zahŕňajú glukózu a fruktózu, ktoré dodávajú ovociu a bobuľovitá sladkosť. Potravinársky cukor sacharóza pozostáva z kovalentne naviazanej glukózy a fruktózy. Zlúčeniny podobné sacharóze sa nazývajú disacharidy. Poly-, di- a monosacharidy sú súhrnne označované ako sacharidy. Sacharidy sú zlúčeniny, ktoré majú rôznorodé a často úplne odlišné vlastnosti.

Tabuľka: Rozmanitosť uhľohydrátov a ich vlastnosti.

skupina sacharidov	Príklady sacharidov	Kde sa stretávajú	vlastnosti
monocukor	ribóza	RNA
	deoxyribóza	DNA
	glukózy	repný cukor
	fruktóza	Ovocie, med
	galaktóza	Zloženie mliečnej laktózy
oligosacharidy	maltóza	sladový cukor	Sladká chuť, rozpustná vo vode, kryštalická,
	sacharóza	Trstinový cukor
	Laktóza	Mliečny cukor v mlieku
Polysacharidy (vytvorené z lineárnych alebo rozvetvených monosacharidov)	škrob	Skladovanie uhľohydrátov v zelenine	Nie je sladký, biely, nerozpustný vo vode.
	glykogén	Rezervný živočíšny škrob v pečeni a svaloch
	Vláknina (celulóza)
	chitín
	murein	voda . Pre mnohé ľudské bunky (napríklad mozgové a svalové bunky) slúži ako hlavný zdroj energie glukóza prinesená krvou.Škrob a veľmi podobná látka živočíšnych buniek - glykogén - sú polyméry glukózy, slúžia na jej uloženie vo vnútri bunka. 2. štrukturálna funkcia, to znamená, že sa podieľajú na výstavbe rôznych bunkových štruktúr. Polysacharid celulóza tvorí bunkové steny rastlinných buniek, vyznačuje sa tvrdosťou a tuhosťou, je jednou z hlavných zložiek dreva. Ďalšími zložkami sú hemicelulóza, tiež patriaca medzi polysacharidy a lignín (má nesacharidovú povahu). Chitin plní aj štrukturálne funkcie. Chitín plní podporné a ochranné funkcie Bunkové steny väčšiny baktérií pozostávajú z mureínový peptidoglykán- zloženie tejto zlúčeniny zahŕňa zvyšky monosacharidov aj aminokyselín. 3. Sacharidy zohrávajú ochrannú úlohu v rastlinách (bunkové steny, pozostávajúce z bunkových stien odumretých buniek, ochranné útvary – klasy, tŕne a pod.). Všeobecný vzorec glukózy je C6H12O6, je to aldehydalkohol. Glukóza sa nachádza v mnohých ovocí, rastlinných šťavách a kvetinovom nektáre, ako aj v krvi ľudí a zvierat. Obsah glukózy v krvi sa udržiava na určitej úrovni (0,65-1,1 g na l). Ak sa umelo zníži, mozgové bunky začnú akútne hladovať, čo môže mať za následok mdloby, kómu a dokonca smrť. Dlhodobé zvýšenie hladiny glukózy v krvi tiež nie je vôbec užitočné: súčasne sa vyvíja diabetes mellitus. Cicavce, vrátane ľudí, dokážu syntetizovať glukózu z určitých aminokyselín a produktov rozkladu samotnej glukózy, ako je kyselina mliečna. Nevedia, ako získať glukózu z mastných kyselín, na rozdiel od rastlín a mikróbov. Vzájomné premeny látok. Nadbytok bielkovín ------sacharidov Prebytočný tuk--------------- sacharidy