В молекулата на сложните въглехидрати има мономери. Какво представляват въглехидратите, ролята на въглехидратите в човешкото тяло

план:

1. Дефиниция на понятието: въглехидрати. Класификация.

2. Състав, физични и химични свойства на въглехидратите.

3.Разпространение в природата. Касова бележка. Приложение.

Въглехидрати – органични съединения, съдържащи карбонилни и хидроксилни групи от атоми, с обща формула C n (H 2 O) m, (където n и m>3).

Въглехидрати – вещества с първостепенно биохимично значение, широко разпространени в живата природа и игра голяма роляВ човешкия живот. Името въглехидрати възниква въз основа на данни от анализа на първия известни представителитази група за свързване. Веществата от тази група се състоят от въглерод, водород и кислород, а съотношението на броя на водородните и кислородните атоми в тях е същото като във водата, т.е. За всеки 2 водородни атома има един кислороден атом. През миналия век те се смятаха за въглеродни хидрати. Ето откъде дойде руско имевъглехидрати, предложен през 1844г К. Шмид. Общата формула на въглехидратите, според казаното, е C m H 2n O n. Когато „n“ е извадено от скобите, формулата е C m (H 2 O) n, което много ясно отразява името „. въглерод - вода”. Изследването на въглехидратите показа, че има съединения, които въз основа на всичките си свойства трябва да бъдат класифицирани като въглехидрати, въпреки че имат състав, който не отговаря точно на формулата C m H 2p O p старо име„въглехидрати“ е оцеляло и до днес, въпреки че заедно с това име понякога се използва по-ново име, глициди, за обозначаване на групата от разглеждани вещества.

Въглехидрати могат да бъдат разделени на три групи : 1) Монозахариди – въглехидрати, които могат да бъдат хидролизирани, за да образуват повече прости въглехидрати. Тази група включва хексози (глюкоза и фруктоза), както и пентоза (рибоза). 2) Олигозахариди – продукти на кондензация на няколко монозахариди (например захароза). 3) полизахариди – полимерни съединения, съдържащи голям брой монозахаридни молекули.

Монозахариди. Монозахаридите са хетерофункционални съединения. Молекулите им едновременно съдържат както карбонил (алдехид или кетон), така и няколко хидроксилни групи, т.е. монозахаридите са полихидроксикарбонилни съединения - полихидроксиалдехиди и полихидроксикетони. В зависимост от това монозахаридите се делят на алдози (монозахаридът съдържа алдехидна група) и кетози (съдържа кетогрупа). Например, глюкозата е алдоза, а фруктозата е кетоза.

Касова бележка.Глюкозата се среща предимно в свободна форма в природата. Тя също е структурна единицамного полизахариди. Други монозахариди са рядкост в свободно състояние и са известни главно като компоненти на олиго- и полизахариди. В природата глюкозата се получава в резултат на реакцията на фотосинтеза: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (глюкоза) + 6O 2 Глюкозата е получена за първи път през 1811 г. от руския химик G.E. Kirchhoff чрез хидролиза на нишесте. По-късен синтезмонозахариди от формалдехид в алкална средапредложен от А.М.Бутлеров

Органичните съединения, които са основният източник на енергия, се наричат ​​въглехидрати. Най-често срещаните захари в храната растителен произход. Недостигът на въглехидрати може да причини чернодробна дисфункция, а излишъкът им причинява повишаване на нивата на инсулина. Нека поговорим за захарите по-подробно.

Какво представляват въглехидратите?

Това са органични съединения, които съдържат карбонилна група и няколко хидроксилни групи. Те са част от тъканите на организмите и също са важен компонентклетки. Има моно-, олиго- и полизахариди, както и по-сложни въглехидрати като гликолипиди, гликозиди и др. Въглехидратите са продукт на фотосинтезата, както и основен изходен материал за биосинтезата на други съединения в растенията. Благодарение на голямото разнообразие от връзки този класспособни да играят многостранни роли в живите организми. Подлагайки се на окисление, въглехидратите осигуряват енергия на всички клетки. Те участват в изграждането на имунитета и са част от много клетъчни структури.

Видове захари

Органичните съединения се делят на две групи – прости и сложни. Въглехидратите от първия тип са монозахариди, които съдържат карбонилна група и са производни многовалентни алкохоли. Втората група включва олигозахариди и полизахариди. Първият се състои от монозахаридни остатъци (от два до десет), които са свързани с гликозидна връзка. Последният може да съдържа стотици и дори хиляди мономери. Таблицата на най-често срещаните въглехидрати е следната:

1. Глюкоза.
2. Фруктоза.
3. Галактоза.
4. захароза.
5. лактоза.
6. Малтоза.
7. Рафиноза.
8. нишесте.
9. Целулоза.
10. Хитин.
11. Мурамин.
12. Гликоген.

Списъкът с въглехидрати е обширен. Нека разгледаме някои от тях по-подробно.

Проста група въглехидрати

В зависимост от мястото, което заема карбонилната група в молекулата, се разграничават два вида монозахариди - алдози и кетози. В първия функционалната група е алдехид, във втория е кетон. В зависимост от броя на въглеродните атоми, включени в молекулата, се формира името на монозахарида. Например алдохексози, алдотетрози, кетотриози и т.н. Тези вещества най-често са безцветни и слабо разтворими в алкохол, но разтворими във вода. Простите въглехидрати в храните са твърди и не се хидролизират по време на храносмилането. Някои от представителите имат сладък вкус.

Представители на групата

Какво ще кажете за въглехидратите? проста структура? Първо, това е глюкоза или алдохексоза. Съществува в две форми – линейна и циклична. Втората форма най-точно описва химичните свойства на глюкозата. Алдохексозата съдържа шест въглеродни атома. Веществото няма цвят, но има сладък вкус. Разтваря се добре във вода. Можете да намерите глюкоза почти навсякъде. Съществува в растителни и животински органи, както и в плодове. В природата алдохексозата се образува по време на фотосинтезата.

Второ, това е галактоза. Веществото се различава от глюкозата по пространственото разположение на хидроксилните и водородните групи при четвъртия въглероден атом в молекулата. Има сладък вкус. Среща се при животни и растителни организми, както и при някои микроорганизми.

И третият представител на простите въглехидрати е фруктозата. Веществото е най-сладката захар, получена в природата. Съдържа се в зеленчуци, плодове, горски плодове, мед. Лесно се усвоява от организма и бързо се елиминира от кръвта, което го прави подходящ за употреба от пациенти с диабет. Фруктозата е с ниско съдържание на калории и не причинява кариес.

Храни, богати на прости захари

1. 90 г - царевичен сироп.
2. 50 г - рафинирана захар.
3. 40,5 g - мед.
4. 24 г - смокини.
5. 13 г - сушени кайсии.
6. 4 г - праскови.

Дневна консумация от това веществоне трябва да надвишава 50 g. Що се отнася до глюкозата, в този случай съотношението ще бъде малко по-различно:

1. 99,9 g - рафинирана захар.
2. 80,3 g - мед.
3. 69,2 g - фурми.
4. 66,9 g - перлен ечемик.
5. 61,8 g - овесени люспи.
6. 60,4 g - елда.

За да изчислите дневния прием на дадено вещество, трябва да умножите теглото си по 2,6. Простите захари осигуряват енергия на човешкото тяло и помагат да се справи с различни токсини. Но не трябва да забравяме, че при всяка употреба трябва да има умереност, в противен случай сериозните последици няма да закъснеят.

Олигозахариди

Най-често срещаните видове в тази група са дизахаридите. Какво представляват въглехидратите, съдържащи няколко монозахаридни остатъка? Те са гликозиди, съдържащи мономери. Монозахаридите са свързани помежду си чрез гликозидна връзка, която се образува в резултат на комбинацията от хидроксилни групи. В зависимост от структурата си дизахаридите се разделят на два вида: редуциращи и нередуциращи. Първият включва малтоза и лактоза, а вторият включва захароза. Редуциращият тип има добра разтворимост и сладък вкус. Олигозахаридите могат да съдържат повече от два мономера. Ако монозахаридите са еднакви, тогава такъв въглехидрат принадлежи към групата на хомополизахаридите, а ако са различни, тогава към хетерополизахаридите. Пример за последния тип е тризахаридът рафиноза, който съдържа остатъци от глюкоза, фруктоза и галактоза.

Лактоза, малтоза и захароза

Последното вещество се разтваря добре и има сладък вкус. Захарната тръстика и цвеклото са източници на дизахарида. В тялото, по време на хидролиза, захарозата се разпада на глюкоза и фруктоза. Дизахарид в големи количестванамира се в рафинирана захар (99,9 g на 100 g продукт), сини сливи (67,4 g), грозде (61,5 g) и други продукти. При прекомерен прием на това вещество се увеличава способността за превръщане на почти всички хранителни вещества в мазнини. Нивата на холестерола в кръвта също се повишават. Големите количества захароза влияят негативно на чревната флора.

Млечната захар или лактозата се намира в млякото и неговите производни. Въглехидратът се разгражда до галактоза и глюкоза благодарение на специален ензим. Ако го няма в тялото, тогава се появява непоносимост към млякото. Малцовата захар или малтозата е междинен продукт от разграждането на гликоген и нишесте. IN хранителни продуктивеществото се намира в малца, меласата, меда и покълналите зърна. Съставът на въглехидратите лактоза и малтоза е представен от мономерни остатъци. Само в първия случай това са D-галактоза и D-глюкоза, а във втория веществото е представено от две D-глюкози. И двата въглехидрата са редуциращи захари.

полизахариди

Какво представляват сложните въглехидрати? Те се различават един от друг по няколко начина:

1. Според структурата на мономерите, включени във веригата.

2. Според реда, в който се намират монозахаридите във веригата.

3. По вида на гликозидните връзки, които свързват мономерите.

Както при олигозахаридите, в тази група могат да се разграничат хомо- и хетерополизахаридите. Първият включва целулоза и нишесте, а вторият включва хитин и гликоген. Полизахаридите са важен източник на енергия, която се образува в резултат на метаболизма. Те участват в имунните процеси, както и в адхезията на клетките в тъканите.

Списъкът на сложните въглехидрати е представен от нишесте, целулоза и гликоген, ще ги разгледаме по-подробно. Един от основните доставчици на въглехидрати е нишестето. Това са съединения, които включват стотици хиляди глюкозни остатъци. Въглехидратът се ражда и съхранява под формата на зърна в хлоропластите на растенията. Благодарение на хидролизата нишестето се превръща във водоразтворими захари, което улеснява свободното движение в части на растението. Попаднал в човешкото тяло, въглехидратът започва да се разпада в устата. IN най-голямото числонишестето се съдържа в зърнените култури, грудките и луковиците на растенията. В диетата той представлява около 80% от общото количество консумирани въглехидрати. Най-голямо количество нишесте, на 100 г продукт, се съдържа в ориза - 78 г. Малко по-малко в макаронените изделия - 70 и 69 г ръжен хляб съдържа 48 г нишесте, а в същата порция картофи количеството му достига само 15 Дневна нужда човешкото тялов този въглехидрат е равен на 330-450 g.

Зърнените продукти също съдържат фибри или целулоза. Въглехидратът е част от клетъчните стени на растенията. Неговият принос е 40-50%. Човек не е в състояние да смила целулозата, тъй като няма необходим ензим, който да извърши процеса на хидролиза. Но мек типфибри, като картофи и зеленчуци, могат да се абсорбират добре в храносмилателния тракт. Какво е съдържанието на този въглехидрат в 100 г храна? Ръжените и пшеничните трици са най-богатите на фибри храни. Съдържанието им достига 44 г. Какаото на прах съдържа 35 г полезни въглехидрати, а сушените гъби – 22 г. Едни от най-богатите на фибри плодове са кайсиите и смокините. Съдържанието на въглехидрати в тях достига до 18 г. На ден човек трябва да изяжда до 35 г целулоза.

В ролята енергиен материалЗа доброто функциониране на мускулите и органите се използва полизахаридът гликоген. Хранителна стойностне го прави, тъй като съдържанието му в храната е изключително ниско. Въглехидратът понякога се нарича животинско нишесте поради сходната му структура. В тази форма глюкозата се съхранява в животинските клетки (в най-големи количества в черния дроб и мускулите). В черния дроб на възрастните количеството въглехидрати може да достигне до 120 г. Лидерите по съдържание на гликоген са захарта, медът и шоколадът. Фурмите, стафидите, мармаладът, сладките сламки, бананите, динята, райската ябълка и смокините също се отличават с високо съдържание на въглехидрати. Дневна нормагликоген се равнява на 100 g на ден. Ако човек спортува интензивно или изпълнява добра работасвързани с умствена дейност, трябва да се увеличи количеството на въглехидратите. Гликогенът е лесно смилаем въглехидрат, който се съхранява в резерв, което означава, че се използва само когато има липса на енергия от други вещества.

Полизахаридите също включват следните вещества:

1. Хитин. Той е част от роговите мембрани на членестоноги, присъства в гъбите, по-ниски растенияи при безгръбначните животни. Веществото играе ролята на поддържащ материал и също така изпълнява механични функции.

2. Мурамин. Присъства като поддържащ механичен материал клетъчна стенабактерии.

3. Декстрани. Полизахаридите действат като заместители на кръвната плазма. Те се получават чрез въздействието на микроорганизми върху разтвор на захароза.

4. Пектинови вещества. Когато се комбинират с органични киселини, те могат да образуват желе и мармалад.

Протеини и въглехидрати. Продукти. списък

Човешкото тяло се нуждае от определено количество хранителни вещества всеки ден. Например, въглехидратите трябва да се консумират в размер на 6-8 g на 1 kg телесно тегло. Ако човек води активно изображениеживот, броят им ще се увеличи. Въглехидратите почти винаги се съдържат в храните. Нека направим списък с тяхното присъствие на 100 g храна:

1. Най-големи количества (над 70 г) има в захарта, мюслито, мармалада, нишестето и ориза.
2. От 31 до 70 g - в брашно и сладкарски изделия, тестени изделия, зърнени храни, сушени плодове, боб и грах.
3. От 16 до 30 г въглехидрати съдържат банани, сладолед, шипки, картофи, доматено пюре, компоти, кокосови орехи, слънчогледови семки и кашу.
4. От 6 до 15 г - в магданоз, копър, цвекло, моркови, цариградско грозде, касис, боб, плодове, ядки, царевица, бира, тиквени семки, сушени гъби и др.
5. До 5 g въглехидрати се съдържат в зелен лук, домати, тиквички, тикви, зеле, краставици, боровинки, млечни продукти, яйца и др.

Хранителното вещество не трябва да влиза в тялото по-малко от 100 g на ден. IN в противен случайклетката няма да получи необходимата енергия. Мозъкът няма да може да изпълнява функциите си на анализ и координация, следователно мускулите няма да получават команди, което в крайна сметка ще доведе до кетоза.

Обяснихме какво представляват въглехидратите, но освен тях протеините са жизненоважно вещество. Те представляват верига от аминокиселини, свързани с пептидна връзка. В зависимост от състава си протеините се различават по свойствата си. Например, тези вещества играят ролята на строителен материал, тъй като всяка клетка на тялото ги включва в състава си. Някои видове протеини са ензими и хормони, както и източник на енергия. Влияят върху развитието и растежа на организма, регулират киселинно-алкалния и водния баланс.

Таблицата на въглехидратите в храната показва, че в месото и рибата, както и в някои видове зеленчуци, техният брой е минимален. Какво е съдържанието на протеин в храната? Най-богатият продукт е хранителният желатин; на 100 g той съдържа 87,2 g от веществото. Следват горчицата (37,1 g) и соята (34,9 g). Съотношението на протеини и въглехидрати в дневната консумация на 1 kg тегло трябва да бъде 0,8 g и 7 g за по-добро усвояванепървото вещество трябва да се приема в храната, в която се приема лека форма. Това се отнася за протеините, които присъстват в ферментирали млечни продукти и яйца. Протеините и въглехидратите не се комбинират добре в едно хранене. Таблицата за разделното хранене показва кои варианти е най-добре да се избягват:

1. Ориз с риба.
2. Картофи и пиле.
3. Паста и месо.
4. Сандвичи със сирене и шунка.
5. Панирана риба.
6. Брауни с ядки.
7. Омлет с шунка.
8. Брашно с горски плодове.
9. Пъпешът и динята трябва да се ядат отделно час преди основното хранене.

Върви добре с:

1. Месо със салата.
2. Риба със зеленчуци или на скара.
3. Отделно сирене и шунка.
4. Цели ядки.
5. Омлет със зеленчуци.

Правилата за разделно хранене се основават на познаване на законите на биохимията и информация за работата на ензимите и хранителните сокове. За добро храносмилане се изисква всякакъв вид храна индивидуален комплектстомашни течности, определено количество вода, алкална или кисела средаи наличието или отсъствието на ензими. Например, храна, богата на въглехидрати, за по-добро храносмилане изисква храносмилателен сок с алкални ензими, които разграждат данните органична материя. Но храната, богата на протеини, вече изисква киселинни ензими... Спазвайки прости правила за съчетаване на продуктите, човек укрепва здравето си и поддържа постоянно тегло, без помощта на диети.

„Лоши“ и „добри“ въглехидрати

„Бързите“ (или „грешни“) вещества са съединения, които съдържат малък брой монозахариди. Такива въглехидрати могат бързо да се абсорбират, повишават нивата на кръвната захар и също така увеличават количеството отделен инсулин. Последният намалява нивата на кръвната захар, като я превръща в мазнини. Яденето на въглехидрати след обяд представлява най-голямата опасност за човек, който следи теглото си. По това време тялото е най-предразположено към увеличаване на мастната маса. Какво точно съдържа грешните въглехидрати? Продукти, изброени по-долу:

1. Сладкарски изделия.

3. Сладко.

4. Сладки сокове и компоти.

7. Картофи.

8. Макаронени изделия.

9. Бял ориз.

10. Шоколад.

Това са предимно продукти, които не изискват дълго варене. След такова хранене трябва да се движите много, иначе наднормено теглоще се изяви.

„Правилните“ въглехидрати съдържат повече от три прости мономери. Те се усвояват бавно и не предизвикват рязко покачване на захарта. Този видсъдържа въглехидрати голям бройфибри, които практически не се усвояват. В тази връзка човек остава сит за дълго време; освен това тялото се пречиства по естествен път; Нека направим списък на сложните въглехидрати или по-скоро храните, в които се намират:

1. Трици и пълнозърнест хляб.
2. Овесена каша от елда и овесени ядки.
3. Зелени зеленчуци.
4. Едра паста.
5. гъби.
6. Грах.
7. Червен боб.
8. домати.
9. Млечни продукти.
10. Плодове.
11. Горчив шоколад.
12. Горски плодове.
13. Леща за готвене.

За да се поддържате в добра форма, трябва да ядете повече „добри“ въглехидрати в храните и възможно най-малко „лоши“. Последните се приемат най-добре през първата половина на деня. Ако трябва да отслабнете, по-добре е да изключите употребата на „грешни“ въглехидрати, тъй като когато ги използвате, човек получава храна в по-голям обем. „Правилните“ хранителни вещества са с ниско съдържание на калории и могат да ви оставят да се чувствате сити за дълго време. Това не означава пълно отхвърляне на „лошите“ въглехидрати, а само тяхната разумна употреба.

Въглехидрати

Преминавайки към разглеждането на органичните вещества, не може да не се отбележи значението на въглерода за живота. Влизайки в химични реакции, въглеродът става силен ковалентни връзки, споделящи четири електрона. Въглеродните атоми, свързвайки се един с друг, са в състояние да образуват стабилни вериги и пръстени, които служат като скелети на макромолекули. Въглеродът може също да образува множество ковалентни връзки с други въглеродни атоми, както и с азот и кислород. Всички тези свойства осигуряват уникално разнообразие от органични молекули.

Макромолекулите, които съставляват около 90% от масата на дехидратирана клетка, се синтезират от по-прости молекули, наречени мономери. Има три основни вида макромолекули: полизахариди, протеини и нуклеинови киселини; техните мономери са съответно монозахариди, аминокиселини и нуклеотиди.

Въглехидратите са вещества с обща формула C x (H 2 O) y, където x и y са цели числа. Името "въглехидрати" показва, че в техните молекули водородът и кислородът са в същото съотношение, както във водата.

Животинските клетки съдържат малко количество въглехидрати, докато растителните клетки съдържат почти 70% от общото органично вещество.

Монозахаридите играят ролята на междинни продукти в процесите на дишане и фотосинтеза, участват в синтеза нуклеинова киселина, коензими, АТФ и полизахариди, служат като освободени по време на окисление по време на дишане. Производни на монозахариди - захарни алкохоли, захарни киселини, дезоксизахари и аминозахари - имат важнов процеса на дишане, а също така се използват в синтеза на липиди, ДНК и други макромолекули.

Дизахаридите се образуват при реакция на кондензация между два монозахарида. Понякога се използват като резервни хранителни вещества. Най-често срещаните от тях са малтоза (глюкоза + глюкоза), лактоза (глюкоза + галактоза) и захароза (глюкоза + фруктоза). среща се само в млякото. (тръстикова захар) най-често срещана в растенията; това е същата „захар“, която обикновено ядем.

Целулозата също е полимер на глюкозата. Съдържа около 50% от въглерода, съдържащ се в растенията. от обща масана Земята целулозата е на първо място сред органични съединения. Формата на молекулата (дълги вериги с изпъкнали –OH групи) осигурява силна адхезия между съседни вериги. Въпреки цялата си здравина, макрофибрилите, състоящи се от такива вериги, лесно пропускат водата и разтворените вещества и следователно служат като идеал строителен материалза стени растителна клетка. Целулозата е ценен източник на глюкоза, но нейното разграждане изисква ензима целулаза, който е относително рядък в природата. Следователно само някои животни (например преживни) консумират целулоза като храна. Промишленото значение на целулозата също е голямо - от това вещество се произвеждат памучни тъкани и хартия.

Обща характеристика, структура и свойства на въглехидратите.

Въглехидрати - това са многовалентни алкохоли, които съдържат в допълнение към алкохолните групи алдехидна или кето група.

В зависимост от вида на групата в молекулата се разграничават алдози и кетози.

Въглехидратите са много разпространени в природата, особено в растителния свят, където съставляват 70–80% от масата на сухото вещество на клетките. В животинския организъм те представляват само около 2% от телесното тегло, но тук тяхната роля е не по-малко важна.

Въглехидратите могат да се съхраняват под формата на нишесте в растенията и гликоген в тялото на животните и хората. Тези резерви се използват при необходимост. В човешкото тяло въглехидратите се отлагат главно в черния дроб и мускулите, които са негово депо.

Сред другите компоненти на тялото на висшите животни и хората, въглехидратите представляват 0,5% от телесното тегло. Въглехидратите обаче имат голямо значениеза тялото. Тези вещества, заедно с протеини във формата протеогликаниформират основата на съединителната тъкан. Протеини, съдържащи въглехидрати (гликопротеини и мукопротеини) – компоненттелесна слуз (защитни, обвиващи функции), плазмени транспортни протеини и имунологично активни съединения(вещества, специфични за кръвната група). Някои въглехидрати служат като "резервно гориво" за организмите, за да получат енергия.

Функции на въглехидратите:

• Енергия – въглехидратите са един от основните източници на енергия за тялото, като осигуряват поне 60% от енергийните разходи. За дейността на мозъка, кръвните клетки и медулата на бъбреците почти цялата енергия се доставя чрез окисляването на глюкозата. При пълно разграждане се освобождава 1 г въглехидрати 4,1 kcal/mol(17,15 kJ/mol) енергия.

• Пластмаса – въглехидратите или техните производни се намират във всички клетки на тялото. Те са част от биологичните мембрани и клетъчните органели, участват в образуването на ензими, нуклеопротеини и др. В растенията въглехидратите служат главно като поддържащи материали.

• Защитен – вискозните секрети (слуз), секретирани от различни жлези, са богати на въглехидрати или техни производни (мукополизахариди и др.). Предпазват вътрешните стени на кухите органи на стомашно-чревния тракт и дихателните пътища от механични и химични въздействия и проникване на патогенни микроби.

• Регулаторен – човешката храна съдържа значително количество фибри, чиято груба структура предизвиква механично дразнене на лигавицата на стомаха и червата, като по този начин участва в регулирането на перисталтиката.

• Специфични – отделните въглехидрати изпълняват специални функции в организма: участват в провеждането на нервните импулси, образуването на антитела, осигуряване на специфичността на кръвните групи и др.

Функционалното значение на въглехидратите определя необходимостта от осигуряване на организма с тези хранителни вещества. Дневната нужда от въглехидрати за човек е средно 400 - 450 g, като се вземат предвид възрастта, вида на работата, пола и някои други фактори.

Елементарна композиция. Въглехидратите се състоят от следното химически елементи: въглерод, водород и кислород. Повечето въглехидрати имат обща формула C n (H 2 O ) n. Въглехидратите са съединения, състоящи се от въглерод и вода, което е в основата на името им. Сред въглехидратите обаче има вещества, които не отговарят на дадената формула, например рамноза C 6 H 12 O 5 и др. В същото време са известни вещества, чийто състав съответства обща формулавъглехидрати, но по свойства не принадлежат към тях (оцетна киселина C 2 H 12 O 2). Следователно наименованието "въглехидрати" е доста произволно и не винаги съответства химическа структуратези вещества.

Въглехидрати- това са органични вещества, които са алдехиди или кетони на многовалентни алкохоли.

Монозахариди

Монозахариди са многовалентни алифатни алкохоли, които съдържат алдехидна група (алдози) или кето група (кетози).

Монозахаридите са твърди, кристални вещества, които са разтворими във вода и имат сладък вкус. При определени условия те лесно се окисляват, в резултат на което алдехидните алкохоли се превръщат в киселини, в резултат на което алдехидните алкохоли се превръщат в киселини, а при редукция - в съответните алкохоли.

Химични свойства на монозахаридите :

• Окисляване до моно-, дикарбоксилни и гликуронови киселини;

• Редукция до алкохоли;

• Образуване на естери;

• Образуване на гликозиди;

• Ферментация: алкохолна, млечно кисела, лимонена киселина и маслена киселина.

Монозахариди, които не могат да бъдат хидролизирани до по-прости захари. Типът монозахарид зависи от дължината на въглеводородната верига. В зависимост от броя на въглеродните атоми те се делят на триози, тетрози, пентози и хексози.

Триози: глицералдехид и дихидроксиацетон, те са междинни продукти от разграждането на глюкозата и участват в синтеза на мазнини. и двете триози могат да бъдат получени от алкохола глицерол чрез дехидрогениране или хидрогениране.

Тетрози:еритроза - активно участва в метаболитните процеси.

Пентози: рибозата и дезоксирибозата са компоненти на нуклеиновите киселини, рибулозата и ксилулозата са междинни продукти на окислението на глюкозата.

Хексози: най-широко са представени в животинския и растителния свят и играят голяма роля в метаболитните процеси. Те включват глюкоза, галактоза, фруктоза и др.

Глюкоза (гроздова захар) . Той е основният въглехидрат на растенията и животните. Важна роляглюкозата се обяснява с факта, че тя е основният източник на енергия, формира основата на много олиго- и полизахариди и участва в поддържането на осмотичното налягане. Транспортирането на глюкоза в клетките се регулира в много тъкани от панкреатичния хормон инсулин. В клетка по време на многоетапно химична реакцияглюкозата се превръща в други вещества (междинните продукти, образувани по време на разграждането на глюкозата, се използват за синтеза на аминокиселини и мазнини), които в крайна сметка се окисляват до въглероден двуокиси вода, която освобождава енергия, използвана от тялото за поддържане на живота. Нивото на глюкозата в кръвта обикновено се използва за оценка на състоянието на въглехидратния метаболизъм в организма. Когато нивото на глюкозата в кръвта се понижи или концентрацията му е висока и е невъзможно да се използва, както се случва при диабет, възниква сънливост и може да настъпи загуба на съзнание (хипогликемична кома). Скоростта, с която глюкозата навлиза в тъканите на мозъка и черния дроб, не зависи от инсулина и се определя само от концентрацията му в кръвта. Тези тъкани се наричат ​​инсулинонезависими. Без наличието на инсулин глюкозата няма да влезе в клетката и няма да се използва като гориво.

Галактоза. Пространствен изомер на глюкозата, който се различава по местоположението на ОН групата при четвъртия въглероден атом. Влиза в състава на лактозата, някои полизахариди и гликолипиди. Галактозата може да се изомеризира в глюкоза (в черния дроб, млечната жлеза).

Фруктоза (плодова захар). Намира се в големи количества в растенията, особено в плодовете. Има го много в плодовете, захарното цвекло и меда. Лесно се изомеризира до глюкоза. Пътят на разграждане на фруктозата е по-кратък и енергийно по-благоприятен от този на глюкозата. За разлика от глюкозата, той може да проникне от кръвта в тъканните клетки без участието на инсулин. Поради тази причина фруктозата се препоръчва като най-безопасният източник на въглехидрати за диабетици. Част от фруктозата навлиза в чернодробните клетки, които я превръщат в по-универсално „гориво“ - глюкоза, така че фруктозата също може да повиши нивата на кръвната захар, макар и в много по-малка степен от другите прости захари.

от химическа структураглюкозата и галактозата са алдехидни алкохоли, фруктозата е кетонов алкохол. Разликите в структурата на глюкозата и фруктозата също характеризират разликите в някои от техните свойства. Глюкозата редуцира металите от техните оксиди; фруктозата няма това свойство. Фруктозата се абсорбира от червата приблизително 2 пъти по-бавно от глюкозата.

Когато шестият въглероден атом в хексозната молекула се окисли, хексуронови (уронови) киселини : от глюкоза - глюкуронова, от галактоза - галактуронов.

Глюкуронова киселина участва активно в метаболитните процеси в организма, например в неутрализирането на токсични продукти, влиза в състава на мукополизахаридите и др. Функцията му е, че се свързва в органични ниско съдържание на вещества, които са слабо разтворими във вода. В резултат на това свързаното вещество става водоразтворимо и се екскретира с урината. Този път на елиминиране е особено важен за водатаразтворими стероидни хормони, техните разпадни продукти и също и за отделяне на продукти от разпада на лекарствени вещества.Без взаимодействие с глюкуроновата киселина се нарушава по-нататъшното разграждане и освобождаване на жлъчните пигменти от тялото.

Монозахаридите могат да имат аминогрупа .

При заместване на ОН групата на втория въглероден атом в хексозна молекула с аминогрупа се образуват аминозахари - хексозамини: глюкозамин се синтезира от глюкоза, галактозамин се синтезира от галактоза, които са част от клетъчните мембрани и лигавицитеполизахариди както в свободна форма, така и в комбинация с оцетна киселина.

Амино захари се наричат ​​монозахариди, коитоНа мястото на ОН групата има амино група (- N H 2).

Аминозахарите са най-важният компонент гликозаминогликани.

Монозахаридите образуват естери . ОН група на монозахаридна молекула; като всеки алкохол група може да реагира с киселина. Междувременно обменЗахарните естери са от голямо значение. За да го включитев метаболизма, захарта трябва да станефосфорен естер. В този случай крайните въглеродни атоми са фосфорилирани. За хексозите това са С-1 и С-6, за пентозите това са С-1 и С-5 и т.н. болкаПовече от две ОН групи не подлежат на фосфорилиране. Следователно основна роля играят моно- и дифосфатите на захарите. В името нафосфорен естер обикновено показват позицията на естерната връзка.

Олигозахариди

Олигозахариди съдържат две или повечемонозахарид. Те се намират в клетките и биологичните течности, както в свободна форма, така и в комбинация с протеини. Дизахаридите са от голямо значение за организма: захароза, малтоза, лактоза и др. Тези въглехидрати изпълняват енергийна функция. Предполага се, че като част от клетките те участват в процеса на "разпознаване" на клетките.

захароза(цвекло или тръстикова захар). Състои се от молекули глюкоза и фруктоза. Тя е е растителен продукт и най-важният компонентчаст от храната, има най-сладък вкус в сравнение с други дизахариди и глюкоза.

Съдържанието на захароза в захарта е 95%. Захарта се разгражда бързо стомашно-чревния тракт, глюкозата и фруктозата се абсорбират в кръвта и служат като източник на енергия и най-важният прекурсор на гликоген и мазнини. Често се нарича „носител на празни калории“, тъй като захарта е чист въглехидрат и не съдържа други хранителни вещества, като витамини и минерални соли.

лактоза(млечна захар)се състои от глюкоза и галактоза, синтезирани в млечните жлези по време на кърмене.В стомашно-чревния тракт се разгражда от ензима лактаза. Дефицитът на този ензим води до непоносимост към мляко при някои хора. Дефицитът на този ензим се среща при приблизително 40% от възрастното население. Несмляната лактоза служи като добро хранително веществоза чревната микрофлора. В този случай е възможно обилно образуване на газове, стомахът „набъбва“. Във ферментирали млечни продукти повечето отлактозата се ферментира до млечна киселина, така че хората с лактазен дефицит могат да понасят ферментирали млечни продукти без неприятни последици. В допълнение, млечнокисели бактерии във ферментиралите млечни продукти потискат активността на чревната микрофлора и намаляват неблагоприятните ефекти на лактозата.

Малтоза се състои от два месглюкозни молекули и е основният структурен компонент на нишестето и гликогена.

полизахариди

полизахариди - въглехидрати с високо молекулно тегло,състоящ се от голям брой монозахариди. Имат хидрофилни свойства и при разтваряне във вода образуват колоидни разтвори.

Полизахаридите се делят на хомо- и хетерополизахариди.

Хомополизахариди. Съдържа монозахариди Има само един вид. Гак, нишесте и гликоген на гладноса направени само от молекули глюкоза, инулин - фруктоза. Хомополизахаридите са силно разклонени структура и са смес от двелимери - амилоза и амилопектин. Амилозата се състои от 60-300 глюкозни остатъци, свързани в линейна верига, използваща кислороден мост,образувани между първия въглероден атом на една молекула и четвъртия въглероден атом на друга (1,4 връзка).

АмилозаРазтворим е в гореща вода и дава син цвят с йод.

Амилопектин - разклонен полимер, състоящ се както от неразклонени вериги (1,4 връзка), така и от разклонени, които се образуват поради връзки между първия въглероден атом на една глюкозна молекула и шестия въглероден атом на друга с помощта на кислороден мост (1 ,6 облигация).

Представители на хомополизахаридите са нишесте, фибри и гликоген.

нишесте(растителен полизахарид)– състои се от няколко хиляди глюкозни остатъци, 10-20% от които са амилоза и 80-90% амилопектин. Нишестето е неразтворимо в студена вода, а на топло се образува колоиден разтвор, наричана в бита нишестена паста. Нишестето представлява до 80% от въглехидратите, консумирани в храната. Източникът на нишесте е билкови продукти, главно зърнени храни: зърнени храни, брашно, хляб и картофи. Зърнените култури съдържат най-много нишесте (от 60% в елдата (ядката) до 70% в ориза).

Целулоза, или целулоза,- най-разпространеният растителен въглехидрат на земята, произвеждан в количество от приблизително 50 кг за всеки жител на Земята. Фибрите са линеен полизахарид, състоящ се от 1000 или повече глюкозни остатъка. В организма фибрите участват в активирането на моториката на стомаха и червата, стимулират секрецията на храносмилателни сокове и създават усещане за ситост.

Гликоген(животински нишесте)е основният запасен въглехидрат на човешкото тяло. Състои се от приблизително 30 000 глюкозни остатъци, които образуват разклонена структура. Най-значителни количества гликоген се натрупват в черния дроб и мускулната тъкан, включително сърдечния мускул. Функцията на мускулния гликоген е, че той е лесно достъпен източник на глюкоза, използвана в енергийните процеси в самия мускул. Чернодробният гликоген се използва за поддържане на физиологични концентрации на глюкоза в кръвта, предимно между храненията. 12-18 часа след хранене запасите от гликоген в черния дроб са почти напълно изчерпани. Съдържанието на мускулен гликоген намалява забележимо само след продължително и изтощително натоварване. физическа работа. При недостиг на глюкоза тя бързо се разгражда и възстановява нормално нивов кръвта. В клетките гликогенът е свързан с цитоплазмения протеин и частично с вътреклетъчните мембрани.

Хетерополизахариди (гликозаминогликани или мукополизахариди) (префиксът "муко-" показва, че за първи път са получени от муцин). Се състои от различни видовемонозахариди (глюкоза, галактоза) и техните производни (аминозахари, хексуронови киселини). В състава им са открити и други вещества: азотни основи, органични киселинии някои други.

Глюкозаминогликани Те са желеобразни, лепкави вещества. Те изпълняват различни функции ввключително структурни, защитни, регулаторни и т.н. Гликозаминогликаните, например, съставляват основната част от междуклетъчното вещество на тъканите и са част от кожата, хрущяла, синовиалната течност и стъкловидното тяло на окото. В тялото те се намират в комбинация с протеини (протеогликани и гликопротиди) и мазнини (гликолипиди), в които полизахаридите съставляват основната част от молекулата (до 90% или повече). Следните са важни за тялото.

Хиалуронова киселина- основната част от междуклетъчното вещество, вид „биологичен цимент“, който свързва клетките, запълвайки цялото междуклетъчно пространство. Действа и като биологичен филтър, който улавя микробите и предотвратява проникването им в клетката и участва във водния обмен в организма.

Трябва да се отбележи, че хиалуроновата киселина се разгражда под действието на специфичен ензим хиалуронидаза. В този случай структурата на междуклетъчното вещество се нарушава, в състава му се образуват "пукнатини", което води до повишаване на неговата пропускливост за вода и други вещества. Това е важно в процеса на оплождане на яйцеклетка от сперматозоиди, които са богати на този ензим. Някои бактерии съдържат и хиалуронидаза, която значително улеснява проникването им в клетката.

X ондроитин сулфати- хондроитинсулфурни киселини, серв структурни компонентихрущяли, връзки, сърдечни клапи, пъпна връв и др. Те допринасят за отлагането на калций в костите.

Хепаринсе образува в мастоцитите, които се намират в белите дробове, черния дроб и други органи, и се освобождава в кръвта и междуклетъчната среда. В кръвта се свързва с протеините и предотвратява съсирването на кръвта, като действа като антикоагулант. Освен това хепаринът има противовъзпалителен ефект, влияе върху метаболизма на калий и натрий и изпълнява антихипоксична функция.

Специална група гликозаминогликани са съединения, съдържащи невраминови киселини и въглехидратни производни. Съединенията на невраминова киселина с оцетна киселина се наричат ​​опалови киселини. Те се намират в клетъчни мембрани, слюнка и други биологични течности.