I et molekyle af komplekse kulhydrater er monomerer. Hvad er kulhydrater, kulhydraternes rolle i den menneskelige krop

Plan:

1. Definition af begrebet: kulhydrater. Klassifikation.

2. Kulhydraters sammensætning, fysiske og kemiske egenskaber.

3.Distribution i naturen. Kvittering. Ansøgning.

Kulhydrater – organiske forbindelser indeholdende carbonyl- og hydroxylgrupper af atomer med den almene formel C n (H 2 O) m, (hvor n og m>3).

Kulhydrater – stoffer af primær biokemisk betydning, udbredt i levende natur og leg stor rolle I menneskelivet. Navnet kulhydrater opstod baseret på data fra analysen af ​​den første berømte repræsentanter denne forbindelsesgruppe. Stoffer i denne gruppe består af kulstof, brint og oxygen, og forholdet mellem antallet af brint- og oxygenatomer i dem er det samme som i vand, dvs. For hver 2 hydrogenatomer er der et oxygenatom. I det sidste århundrede blev de anset for at være kulhydrater. Det er her, det kom fra russisk navn kulhydrater, foreslået i 1844 K. Schmidt. Den generelle formel for kulhydrater er ifølge det sagt C m H 2n O n. Når "n" er taget ud af parentes, er formlen C m (H 2 O) n, hvilket meget tydeligt afspejler navnet " kulstof - vand”. Undersøgelsen af ​​kulhydrater har vist, at der findes forbindelser, der ud fra alle deres egenskaber bør klassificeres som kulhydrater, selvom de har en sammensætning, der ikke helt svarer til formlen C m H 2p O p. Ikke desto mindre gammelt navn"kulhydrater" har overlevet den dag i dag, selvom sammen med dette navn, et nyere navn, glycider, nogle gange bruges til at udpege gruppen af ​​stoffer, der overvejes.

Kulhydrater kan opdeles i tre grupper : 1) Monosaccharider – kulhydrater, der kan hydrolyseres for at danne mere simple kulhydrater. Denne gruppe omfatter hexoser (glucose og fruktose) samt pentose (ribose). 2) Oligosaccharider – kondensationsprodukter af flere monosaccharider (f.eks. saccharose). 3) Polysaccharider – polymerforbindelser indeholdende et stort antal monosaccharidmolekyler.

Monosaccharider. Monosaccharider er heterofunktionelle forbindelser. Deres molekyler indeholder samtidigt både carbonyl (aldehyd eller keton) og flere hydroxylgrupper, dvs. monosaccharider er polyhydroxycarbonylforbindelser - polyhydroxyaldehyder og polyhydroxyketoner. Afhængigt af dette opdeles monosaccharider i aldoser (monosakkaridet indeholder en aldehydgruppe) og ketoser (indeholder en ketogruppe). For eksempel er glucose en aldose, og fruktose er en ketose.

Kvittering. Glukose findes overvejende i fri form i naturen. Det er hun også strukturel enhed mange polysaccharider. Andre monosaccharider er sjældne i fri tilstand og er hovedsageligt kendt som komponenter i oligo- og polysaccharider. I naturen opnås glukose som et resultat af fotosyntesereaktionen: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glucose) + 6O 2 Glucose blev først opnået i 1811 af den russiske kemiker G.E. Kirchhoff fra hydrolyse af stivelse. Senere syntese monosaccharider fra formaldehyd i alkalisk miljø foreslået af A.M. Butlerov

Organiske forbindelser, der er den vigtigste energikilde, kaldes kulhydrater. De mest almindelige sukkerarter, der findes i fødevarer planteoprindelse. En mangel på kulhydrater kan forårsage leverdysfunktion, og et overskud af dem forårsager en stigning i insulinniveauet. Lad os tale om sukker mere detaljeret.

Hvad er kulhydrater?

Det er organiske forbindelser, der indeholder en carbonylgruppe og flere hydroxylgrupper. De er en del af organismers væv og er det også en vigtig komponent celler. Der er mono-, oligo- og polysaccharider, såvel som mere komplekse kulhydrater som glykolipider, glykosider og andre. Kulhydrater er et produkt af fotosyntese, såvel som det vigtigste udgangsmateriale for biosyntesen af ​​andre forbindelser i planter. Takket være det store udvalg af forbindelser denne klasse i stand til at spille mangefacetterede roller i levende organismer. Ved at gennemgå oxidation giver kulhydrater energi til alle celler. De deltager i udviklingen af ​​immunitet og er også en del af mange cellulære strukturer.

Typer af sukkerarter

Organiske forbindelser er opdelt i to grupper - enkle og komplekse. Kulhydrater af den første type er monosaccharider, der indeholder en carbonylgruppe og er derivater polyvalente alkoholer. Den anden gruppe omfatter oligosaccharider og polysaccharider. Den første består af monosaccharidrester (fra to til ti), som er forbundet med en glykosidbinding. Sidstnævnte kan indeholde hundreder og endda tusindvis af monomerer. Tabellen over kulhydrater, der oftest findes, er som følger:

1. Glukose.
2. Fruktose.
3. Galaktose.
4. saccharose.
5. Laktose.
6. Maltose.
7. Raffinosa.
8. Stivelse.
9. Cellulose.
10. Chitin.
11. Muramin.
12. Glykogen.

Listen over kulhydrater er omfattende. Lad os se på nogle af dem mere detaljeret.

Simpel gruppe af kulhydrater

Afhængigt af det sted, der er optaget af carbonylgruppen i molekylet, skelnes der mellem to typer monosaccharider - aldoser og ketoser. I førstnævnte er den funktionelle gruppe aldehyd, i sidstnævnte er det keton. Afhængigt af antallet af kulstofatomer, der indgår i molekylet, dannes navnet på monosaccharidet. For eksempel aldohexoser, aldotetroser, ketotrioser og så videre. Disse stoffer er oftest farveløse og dårligt opløselige i alkohol, men opløselige i vand. Simple kulhydrater i fødevarer er faste og hydrolyseres ikke under fordøjelsen. Nogle af repræsentanterne har en sød smag.

Grupperepræsentanter

Hvad med kulhydrater? enkel struktur? For det første er det glucose eller aldohexose. Den findes i to former - lineær og cyklisk. Den anden form beskriver mest præcist de kemiske egenskaber af glucose. Aldohexose indeholder seks kulstofatomer. Stoffet har ingen farve, men det smager sødt. Det opløses godt i vand. Du kan finde glukose næsten overalt. Det findes i plante- og dyreorganer såvel som i frugter. I naturen dannes aldohexose under fotosyntesen.

For det andet er det galaktose. Stoffet adskiller sig fra glucose i det rumlige arrangement af hydroxyl- og hydrogengrupperne ved det fjerde kulstofatom i molekylet. Har en sød smag. Det findes i dyr og planteorganismer, såvel som i nogle mikroorganismer.

Og den tredje repræsentant for simple kulhydrater er fruktose. Stoffet er det sødeste sukker, der fås i naturen. Det er til stede i grøntsager, frugter, bær, honning. Det optages let af kroppen og fjernes hurtigt fra blodet, hvilket gør det velegnet til patienter med diabetes. Fruktose er lavt i kalorier og forårsager ikke huller i tænderne.

Fødevarer rige på simple sukkerarter

1. 90 g - majssirup.
2. 50 g - raffineret sukker.
3. 40,5 g - honning.
4. 24 g - fig.
5. 13 g - tørrede abrikoser.
6. 4 g - ferskner.

Dagligt forbrug af dette stof bør ikke overstige 50 g. Hvad angår glukose, vil forholdet i dette tilfælde være lidt anderledes:

1. 99,9 g - raffineret sukker.
2. 80,3 g - honning.
3. 69,2 g - dadler.
4. 66,9 g - perlebyg.
5. 61,8 g - havreflager.
6. 60,4 g - boghvede.

For at beregne det daglige indtag af et stof skal du gange din vægt med 2,6. Simple sukkerarter giver energi til den menneskelige krop og hjælper med at klare forskellige toksiner. Men vi må ikke glemme, at med enhver brug skal der være mådehold, ellers vil alvorlige konsekvenser ikke vente på sig.

Oligosaccharider

De mest almindelige arter i denne gruppe er disaccharider. Hvad er kulhydrater, der indeholder flere monosacchariderester? De er glycosider, der indeholder monomerer. Monosaccharider er bundet sammen af ​​en glykosidbinding, som dannes som et resultat af kombinationen af ​​hydroxylgrupper. Baseret på deres struktur er disaccharider opdelt i to typer: reducerende og ikke-reducerende. Den første omfatter maltose og lactose, og den anden inkluderer saccharose. Den reducerende type har god opløselighed og en sød smag. Oligosaccharider kan indeholde mere end to monomerer. Hvis monosacchariderne er de samme, hører et sådant kulhydrat til gruppen af ​​homopolysaccharider, og hvis de er forskellige, så til heteropolysaccharider. Et eksempel på sidstnævnte type er trisaccharidet raffinose, som indeholder glucose-, fructose- og galactoserester.

Laktose, maltose og saccharose

Sidstnævnte stof opløses godt og har en sød smag. Sukkerrør og roer er kilder til disaccharidet. I kroppen, under hydrolyse, nedbrydes saccharose til glucose og fruktose. Disaccharid i store mængder findes i raffineret sukker (99,9 g pr. 100 g produkt), svesker (67,4 g), druer (61,5 g) og andre produkter. Med et overskud af dette stof øges evnen til at omdanne næsten alle næringsstoffer til fedt. Kolesterolniveauet i blodet stiger også. Store mængder saccharose påvirker tarmfloraen negativt.

Mælkesukker, eller laktose, findes i mælk og dets derivater. Kulhydratet nedbrydes til galactose og glukose takket være et særligt enzym. Hvis det ikke er i kroppen, så opstår mælkeintolerance. Maltsukker eller maltose er et mellemprodukt ved nedbrydning af glykogen og stivelse. I madvarer stoffet findes i malt, melasse, honning og spirede kerner. Sammensætningen af ​​kulhydrater laktose og maltose er repræsenteret af monomerrester. Kun i det første tilfælde er de D-galactose og D-glukose, og i det andet er stoffet repræsenteret af to D-glukoser. Begge kulhydrater er reducerende sukkerarter.

Polysaccharider

Hvad er komplekse kulhydrater? De adskiller sig fra hinanden på flere måder:

1. Ifølge strukturen af ​​de monomerer, der indgår i kæden.

2. Efter den rækkefølge, monosacchariderne findes i kæden.

3. Efter typen af ​​glykosidbindinger, der forbinder monomerer.

Som med oligosaccharider kan der skelnes mellem homo- og heteropolysaccharider i denne gruppe. Den første omfatter cellulose og stivelse, og den anden inkluderer kitin og glykogen. Polysaccharider er en vigtig energikilde, der dannes som følge af stofskiftet. De er involveret i immunprocesser såvel som i adhæsion af celler i væv.

Listen over komplekse kulhydrater er repræsenteret af stivelse, cellulose og glykogen, vi vil se på dem mere detaljeret. En af hovedleverandørerne af kulhydrater er stivelse. Disse er forbindelser, der omfatter hundredtusindvis af glukoserester. Kulhydratet fødes og lagres i form af korn i planters kloroplaster. Takket være hydrolyse bliver stivelse til vandopløselige sukkerarter, hvilket letter den frie bevægelighed gennem dele af planten. Når det først er i menneskekroppen, begynder kulhydratet at gå i opløsning i munden. I det største antal stivelse er indeholdt i korn, knolde og planteløg. I kosten tegner det sig for omkring 80 % af den samlede mængde kulhydrater, der indtages. Den største mængde stivelse, pr. 100 g produkt, er indeholdt i ris - 78 g. Lidt mindre i pasta og hirse - 70 og 69 g. Et hundrede gram rugbrød indeholder 48 g stivelse, og i samme portion af kartofler dens mængde når kun 15 Dagligt behov menneskelige legeme i dette kulhydrat er lig med 330-450 g.

Kornprodukter indeholder også fiber eller cellulose. Kulhydratet er en del af planters cellevægge. Hans bidrag er 40-50%. En person er ikke i stand til at fordøje cellulose, da der ikke er noget nødvendigt enzym, der ville udføre hydrolyseprocessen. Men blød type fibre, såsom kartofler og grøntsager, kan godt optages i fordøjelseskanalen. Hvad er indholdet af dette kulhydrat i 100 g mad? Rug og hvedeklid er de rigeste fødevarer i fiber. Deres indhold når 44 g. Kakaopulver indeholder 35 g nærende kulhydrater, og tørrede svampe kun 25. Hyben og malet kaffe indeholder 22 og 21 g. En af de rigeste frugter i fiber er abrikoser og figner. Kulhydratindholdet i dem når op på 18 g. En person skal spise op til 35 g cellulose om dagen. Desuden opstår det største behov for kulhydrat mellem 14 og 50 år.

I rollen energisk materiale Til en god funktion af muskler og organer anvendes polysaccharidet glykogen. Næringsværdi det gør den ikke, da indholdet i maden er ekstremt lavt. Kulhydratet kaldes undertiden animalsk stivelse på grund af dets lignende struktur. I denne form lagres glukose i dyreceller (i største mængder i leveren og musklerne). I leveren hos voksne kan mængden af ​​kulhydrat nå op til 120 g. De førende inden for glykogenindhold er sukker, honning og chokolade. Dadler, rosiner, marmelade, søde sugerør, bananer, vandmelon, persimmons og figner har også et højt kulhydratindhold. Daglig norm glykogen er lig med 100 g pr. dag. Hvis en person dyrker intensiv sport eller optræder godt arbejde forbundet med mental aktivitet, bør mængden af ​​kulhydrat øges. Glykogen er et letfordøjeligt kulhydrat, der er lagret i reserve, hvilket betyder, at det kun bruges, når der mangler energi fra andre stoffer.

Polysaccharider omfatter også følgende stoffer:

1. Kitin. Det er en del af leddyrs hornhinder, er til stede i svampe, lavere planter og hos hvirvelløse dyr. Stoffet spiller rollen som et støttemateriale og udfører også mekaniske funktioner.

2. Muramin. Det er til stede som et understøttende mekanisk materiale cellevæg bakterie.

3. Dextrans. Polysaccharider fungerer som erstatninger for blodplasma. De opnås ved indvirkning af mikroorganismer på en saccharoseopløsning.

4. Pektinstoffer. Når de kombineres med organiske syrer, kan de danne gelé og marmelade.

Proteiner og kulhydrater. Produkter. Liste

Den menneskelige krop har brug for en vis mængde næringsstoffer hver dag. For eksempel bør kulhydrater indtages med en hastighed på 6-8 g pr. 1 kg kropsvægt. Hvis en person leder aktivt billede liv, vil antallet stige. Kulhydrater er næsten altid indeholdt i fødevarer. Lad os lave en liste over deres tilstedeværelse pr. 100 g mad:

1. De største mængder (mere end 70 g) findes i sukker, müsli, marmelade, stivelse og ris.
2. Fra 31 til 70 g - i mel og konfektureprodukter, pasta, korn, tørret frugt, bønner og ærter.
3. Fra 16 til 30 g kulhydrater indeholder bananer, is, hyben, kartofler, tomatpuré, kompotter, kokos, solsikkefrø og cashewnødder.
4. Fra 6 til 15 g - i persille, dild, rødbeder, gulerødder, stikkelsbær, ribs, bønner, frugter, nødder, majs, øl, græskarfrø, tørrede svampe og så videre.
5. Op til 5 g kulhydrater findes i grønne løg, tomater, zucchini, græskar, kål, agurker, tranebær, mejeriprodukter, æg og så videre.

Næringsstoffet bør ikke komme ind i kroppen mindre end 100 g om dagen. I Ellers cellen vil ikke modtage den energi, den har brug for. Hjernen vil ikke være i stand til at udføre sine funktioner med analyse og koordination, derfor vil musklerne ikke modtage kommandoer, hvilket i sidste ende vil føre til ketose.

Vi forklarede, hvad kulhydrater er, men udover dem er proteiner et væsentligt stof for livet. De er en kæde af aminosyrer forbundet med en peptidbinding. Afhængigt af deres sammensætning adskiller proteiner sig i deres egenskaber. For eksempel spiller disse stoffer rollen som byggemateriale, da hver celle i kroppen inkluderer dem i sin sammensætning. Nogle typer proteiner er enzymer og hormoner, såvel som en energikilde. De påvirker kroppens udvikling og vækst, regulerer syre-base- og vandbalancen.

Tabellen over kulhydrater i mad viste, at i kød og fisk, såvel som i nogle typer grøntsager, er deres antal minimalt. Hvad er proteinindholdet i mad? Det rigeste produkt er madgelatine, pr. 100 g indeholder det 87,2 g af stoffet. Dernæst kommer sennep (37,1 g) og soja (34,9 g). Forholdet mellem proteiner og kulhydrater i det daglige forbrug pr. 1 kg vægt bør være 0,8 g og 7 g. For bedre absorption det første stof skal indtages i den mad, det indtages i let form. Det gælder proteiner, der er til stede i fermenterede mælkeprodukter og æg. Proteiner og kulhydrater passer ikke godt sammen i ét måltid. Tabellen over separate måltider viser, hvilke variationer der bedst undgås:

1. Ris med fisk.
2. Kartofler og kylling.
3. Pasta og kød.
4. Sandwich med ost og skinke.
5. Paneret fisk.
6. Nøddebrownies.
7. Omelet med skinke.
8. Mel med bær.
9. Melon og vandmelon bør spises hver for sig en time før hovedmåltidet.

Går godt med:

1. Kød med salat.
2. Fisk med grøntsager eller grillet.
3. Ost og skinke hver for sig.
4. Hele nødder.
5. Omelet med grøntsager.

Reglerne for separat ernæring er baseret på viden om biokemiens love og information om enzymers og fødevarejuices arbejde. For god fordøjelse kræver enhver form for mad individuelt sæt mavevæsker, en vis mængde vand, basisk el surt miljø og tilstedeværelsen eller fraværet af enzymer. For eksempel kræver en fødevare rig på kulhydrater, for bedre fordøjelse, fordøjelsessaft med alkaliske enzymer, der nedbryder dataene organisk stof. Men mad rig på proteiner kræver allerede sure enzymer... Ved at følge enkle regler for at matche produkter, styrker en person sit helbred og opretholder en konstant vægt uden hjælp fra diæter.

"Dårlige" og "gode" kulhydrater

"Hurtige" (eller "forkerte") stoffer er forbindelser, der indeholder et lille antal monosaccharider. Sådanne kulhydrater kan hurtigt absorberes, øge blodsukkerniveauet og også øge mængden af ​​frigivet insulin. Sidstnævnte sænker blodsukkerniveauet ved at omdanne det til fedt. At spise kulhydrater efter frokost udgør den største fare for en person, der holder øje med deres vægt. På dette tidspunkt er kroppen mest tilbøjelig til at øge fedtmassen. Hvad indeholder helt præcist de forkerte kulhydrater? Produkter anført nedenfor:

1. Konfekture.

3. Jam.

4. Sød juice og kompotter.

7. Kartofler.

8. Pasta.

9. Hvide ris.

10. Chokolade.

Det er hovedsageligt produkter, der ikke kræver lang tilberedning. Efter sådan et måltid skal du ellers bevæge dig meget overskydende vægt vil give sig til kende.

"Korrekte" kulhydrater indeholder mere end tre simple monomerer. De absorberes langsomt og forårsager ikke en kraftig stigning i sukker. Denne type indeholder kulhydrater et stort antal af fiber, som praktisk talt ikke fordøjes. I denne henseende forbliver en person mæt i lang tid; der kræves yderligere energi for at nedbryde sådan mad; desuden renses kroppen naturligt. Lad os lave en liste over komplekse kulhydrater, eller rettere, de fødevarer, de findes i:

1. Klid og fuldkornsbrød.
2. Boghvede og havregrød.
3. Grønne grøntsager.
4. Grov pasta.
5. Svampe.
6. Ærter.
7. Røde bønner.
8. Tomater.
9. Mejeriprodukter.
10. Frugter.
11. Bitter chokolade.
12. Bær.
13. Linser.

For at holde dig i god form, skal du spise flere "gode" kulhydrater i fødevarer og så lidt "dårlige" som muligt. Sidstnævnte tages bedst i den første halvdel af dagen. Hvis du skal tabe dig, er det bedre at udelukke brugen af ​​"forkerte" kulhydrater, da en person, når du bruger dem, modtager mad i et større volumen. De "rigtige" næringsstoffer er lave i kalorier og kan give dig en mæthedsfornemmelse i lang tid. Dette betyder ikke en fuldstændig afvisning af "dårlige" kulhydrater, men kun deres rimelige brug.

Kulhydrater

Når man går videre til overvejelsen af ​​organiske stoffer, kan man ikke undgå at bemærke kulstofs betydning for livet. Ved at indgå i kemiske reaktioner dannes kulstof stærkt kovalente bindinger, der deler fire elektroner. Kulstofatomer, der forbinder med hinanden, er i stand til at danne stabile kæder og ringe, der tjener som skeletter af makromolekyler. Kulstof kan også danne flere kovalente bindinger med andre kulstofatomer såvel som med nitrogen og oxygen. Alle disse egenskaber giver en unik mangfoldighed af organiske molekyler.

Makromolekyler, som udgør omkring 90 % af massen af ​​en dehydreret celle, syntetiseres fra simplere molekyler kaldet monomerer. Der er tre hovedtyper af makromolekyler: polysaccharider, proteiner og nukleinsyrer; deres monomerer er henholdsvis monosaccharider, aminosyrer og nukleotider.

Kulhydrater er stoffer med den generelle formel C x (H 2 O) y, hvor x og y er heltal. Navnet "kulhydrater" indikerer, at brint og ilt i deres molekyler er i samme forhold som i vand.

Dyreceller indeholder en lille mængde kulhydrater, mens planteceller indeholder næsten 70 % af det samlede organiske stof.

Monosaccharider spiller rollen som mellemprodukter i processerne af respiration og fotosyntese, deltager i syntesen nukleinsyrer, coenzymer, ATP og polysaccharider, tjener som frigivet under oxidation under respiration. Derivater af monosaccharider - sukkeralkoholer, sukkersyrer, deoxysukkere og aminosukkere - har vigtig i respirationsprocessen og bruges også til syntese af lipider, DNA og andre makromolekyler.

Disaccharider dannes ved en kondensationsreaktion mellem to monosaccharider. Nogle gange bruges de som reservenæringsstoffer. De mest almindelige af disse er maltose (glukose + glucose), laktose (glukose + galactose) og saccharose (glukose + fruktose). findes kun i mælk. (rørsukker) mest almindelig i planter; det er det samme "sukker", som vi normalt spiser.

Cellulose er også en polymer af glucose. Det indeholder omkring 50% af det kulstof, der er indeholdt i planter. Ved total masse på Jorden rangerer cellulose først blandt organiske forbindelser. Molekylets form (lange kæder med fremspringende –OH-grupper) sikrer stærk adhæsion mellem tilstødende kæder. På trods af deres styrke tillader makrofibriller, der består af sådanne kæder, let vand og opløste stoffer at passere igennem og fungerer derfor som en ideel byggemateriale til vægge plantecelle. Cellulose er en værdifuld kilde til glucose, men dens nedbrydning kræver enzymet cellulase, som er relativt sjældent i naturen. Derfor indtager kun nogle dyr (for eksempel drøvtyggere) cellulose som føde. Den industrielle betydning af cellulose er også stor - bomuldsstoffer og papir er lavet af dette stof.

Kulhydraters generelle karakteristika, struktur og egenskaber.

Kulhydrater - det er polyvalente alkoholer, der udover alkoholgrupper indeholder en aldehyd- eller ketogruppe.

Afhængigt af typen af ​​gruppe i molekylet skelnes aldoser og ketoser.

Kulhydrater er meget udbredte i naturen, især i planteverdenen, hvor de udgør 70-80 % af cellernes tørstofmasse. I dyrekroppen udgør de kun omkring 2% af kropsvægten, men her er deres rolle ikke mindre vigtig.

Kulhydrater kan lagres i form af stivelse i planter og glykogen i kroppen hos dyr og mennesker. Disse reserver bruges efter behov. I den menneskelige krop aflejres kulhydrater hovedsageligt i leveren og musklerne, som er dens depot.

Blandt andre komponenter i kroppen af ​​højere dyr og mennesker tegner kulhydrater sig for 0,5% af kropsvægten. Kulhydrater har dog stor betydning for kroppen. Disse stoffer, sammen med proteiner i form proteoglykaner danne grundlag for bindevæv. Kulhydratholdige proteiner (glykoproteiner og mukoproteiner) - komponent kropsslim (beskyttende, omsluttende funktioner), plasmatransportproteiner og immunologisk aktive forbindelser(blodgruppespecifikke stoffer). Nogle kulhydrater tjener som "reservebrændstof" for organismer til at opnå energi.

Funktioner af kulhydrater:

• Energi – Kulhydrater er en af ​​kroppens vigtigste energikilder, der giver mindst 60 % af energiomkostningerne. Til aktiviteten af ​​hjernen, blodcellerne og nyremarven tilføres næsten al energi gennem oxidation af glucose. Ved fuldstændig nedbrydning frigives 1 g kulhydrater 4,1 kcal/mol(17,15 kJ/mol) energi.

• Plast – kulhydrater eller deres derivater findes i alle kroppens celler. De er en del af biologiske membraner og celleorganeller, deltager i dannelsen af ​​enzymer, nukleoproteiner mv. I planter tjener kulhydrater hovedsageligt som støttemateriale.

• Beskyttende – tyktflydende sekreter (slim), der udskilles af forskellige kirtler, er rige på kulhydrater eller deres derivater (mucopolysaccharider osv.). De beskytter de indre vægge i de hule organer i mave-tarmkanalen og luftvejene mod mekaniske og kemiske påvirkninger og indtrængen af ​​patogene mikrober.

• Regulatorisk – menneskeføde indeholder en betydelig mængde fibre, hvis ru struktur forårsager mekanisk irritation af slimhinden i maven og tarmene, og dermed deltager i reguleringen af ​​peristaltikken.

• Bestemt – individuelle kulhydrater udfører særlige funktioner i kroppen: de deltager i ledning af nerveimpulser, dannelse af antistoffer, sikring af specificiteten af ​​blodgrupper osv.

Kulhydraternes funktionelle betydning bestemmer behovet for at forsyne kroppen med disse næringsstoffer. Det daglige behov for kulhydrater for en person er i gennemsnit 400 - 450 g, under hensyntagen til alder, arbejdstype, køn og nogle andre faktorer.

Elementær sammensætning. Kulhydrater består af følgende kemiske elementer: kulstof, brint og oxygen. De fleste kulhydrater har den generelle formel C n (H 2 O ) n. Kulhydrater er forbindelser bestående af kulstof og vand, som er grundlaget for deres navn. Men blandt kulhydrater er der stoffer, der ikke svarer til den givne formel, for eksempel rhamnose C 6 H 12 O 5 osv. Samtidig kendes stoffer, hvis sammensætning svarer til generel formel kulhydrater, men med hensyn til egenskaber hører de ikke til dem (eddikesyre C 2 H 12 O 2). Derfor er navnet "kulhydrater" ret vilkårligt og svarer ikke altid kemisk struktur disse stoffer.

Kulhydrater- det er organiske stoffer, der er aldehyder eller ketoner af polyvalente alkoholer.

Monosaccharider

Monosaccharider er polyvalente alifatiske alkoholer, der indeholder en aldehydgruppe (aldoser) eller en ketogruppe (ketoser).

Monosaccharider er faste, krystallinske stoffer, der er opløselige i vand og har en sød smag. Under visse forhold oxideres de let, hvorved aldehydalkoholer omdannes til syrer, hvorved aldehydalkoholer omdannes til syrer og ved reduktion til de tilsvarende alkoholer.

Kemiske egenskaber af monosaccharider :

• Oxidation til mono-, dicarboxylsyre og glycuronsyre;

• Reduktion til alkoholer;

• Dannelse af estere;

• Dannelse af glykosider;

• Fermentering: alkohol, mælkesyre, citronsyre og smørsyre.

Monosaccharider, der ikke kan hydrolyseres til enklere sukkerarter. Typen af ​​monosaccharid afhænger af længden af ​​kulbrintekæden. Afhængigt af antallet af kulstofatomer er de opdelt i trioser, tetroser, pentoser og hexoser.

Trioser: glyceraldehyd og dihydroxyacetone, de er mellemprodukter ved nedbrydning af glukose og er involveret i syntesen af ​​fedtstoffer. begge trioser kan fremstilles ud fra alkoholen glycerol ved dehydrogenering eller hydrogenering.

Tetroser: erythrose - deltager aktivt i metaboliske processer.

Pentoser: ribose og deoxyribose er komponenter i nukleinsyrer, ribulose og xylulose er mellemprodukter af glucoseoxidation.

Hexoser: de er mest repræsenteret i dyre- og planteverdenen og spiller en stor rolle i metaboliske processer. Disse omfatter glucose, galactose, fruktose osv.

Glukose (druesukker) . Det er det vigtigste kulhydrat for planter og dyr. Vigtig rolle glukose forklares med, at det er den vigtigste energikilde, danner grundlag for mange oligo- og polysaccharider og er involveret i at opretholde osmotisk tryk. Transporten af ​​glukose ind i cellerne reguleres i mange væv af bugspytkirtelhormonet insulin. I en celle i flere trin kemiske reaktioner glucose omdannes til andre stoffer (mellemprodukter dannet under nedbrydningen af ​​glucose bruges til syntese af aminosyrer og fedtstoffer), som i sidste ende oxideres til carbondioxid og vand, som frigiver energi, som kroppen bruger til at understøtte livet. Niveauet af glukose i blodet bruges normalt til at bedømme tilstanden af ​​kulhydratmetabolisme i kroppen. Når niveauet af glukose i blodet falder, eller dets koncentration er høj, og det er umuligt at bruge det, som det sker ved diabetes, opstår døsighed og bevidsthedstab (hypoglykæmisk koma). Den hastighed, hvormed glucose trænger ind i hjernens og leverens væv, afhænger ikke af insulin og bestemmes kun af dets koncentration i blodet. Disse væv kaldes insulin-uafhængige. Uden tilstedeværelsen af ​​insulin vil glucose ikke komme ind i cellen og vil ikke blive brugt som brændstof.

Galaktose. En rumlig isomer af glucose, der adskiller sig i placeringen af ​​OH-gruppen ved det fjerde carbonatom. Det er en del af laktose, nogle polysaccharider og glykolipider. Galactose kan isomerisere til glucose (i leveren, mælkekirtlen).

Fruktose (frugtsukker). Findes i store mængder i planter, især frugter. Der er meget af det i frugt, sukkerroer og honning. Isomeriserer nemt til glukose. Nedbrydningsvejen for fructose er kortere og energimæssigt mere gunstig end for glukose. I modsætning til glukose kan det trænge fra blodet ind i vævsceller uden deltagelse af insulin. Af denne grund anbefales fruktose som den sikreste kilde til kulhydrater for diabetikere. Noget af fruktosen kommer ind i levercellerne, som omdanner det til et mere alsidigt "brændstof" - glukose, så fruktose kan også øge blodsukkerniveauet, dog i meget mindre grad end andre simple sukkerarter.

Ved kemisk struktur glucose og galactose er aldehyd alkoholer, fruktose er en keton alkohol. Forskelle i strukturen af ​​glucose og fructose karakteriserer også forskelle i nogle af deres egenskaber. Glucose reducerer metaller fra deres oxider; fruktose har ikke denne egenskab. Fruktose absorberes fra tarmen cirka 2 gange langsommere end glucose.

Når det sjette carbonatom i et hexosemolekyle oxideres, hexuronsyrer (uronsyrer). : fra glukose - glukuron, fra galactose - galakturonisk.

Glucuronsyre tager aktivt del i metaboliske processer i kroppen, for eksempel i neutralisering af giftige produkter, indgår i mucopolysaccharider osv. Dens funktion er, at den forenes til organiske lav med stoffer, der er dårligt opløselige i vand. Som følge heraf bliver det bundne stof vandopløseligt og udskilles i urinen. Denne elimineringsvej er især vigtig for vand opløselige steroidhormoner, deres nedbrydningsprodukter og også til frigivelse af nedbrydningsprodukter af medicinske stoffer. Uden interaktion med glucuronsyre forstyrres yderligere nedbrydning og frigivelse af galdepigmenter fra kroppen.

Monosaccharider kan have en aminogruppe .

Når OH-gruppen i det andet carbonatom i et hexosemolekyle erstattes med en aminogruppe, dannes aminosukkere - hexosaminer: glucosamin syntetiseres fra glucose, galactosamin syntetiseres fra galactose, som er en del af cellemembraner og slimhinder polysaccharider både i fri form og i kombination med eddikesyre.

Aminosukker kaldes monosaccharider, derI stedet for OH-gruppen er der en aminogruppe (- N H 2).

Aminosukker er den vigtigste komponent glykosaminoglycaner.

Monosaccharider danner estere . OH-gruppe af et monosaccharidmolekyle; som enhver alkohol gruppe kan reagere med syre. I mellemtiden udveksleSukkerestere er af stor betydning. For at tænde deni stofskiftet skal sukker blivefosforester. I dette tilfælde er de terminale carbonatomer phosphorylerede. For hexoser er disse C-1 og C-6, for pentoser er disse C-1 og C-5 osv. SmerteMere end to OH-grupper er ikke genstand for phosphorylering. Derfor spilles hovedrollen af ​​mono- og diphosphater af sukkerarter. I navnet phosphorester angiver sædvanligvis positionen af ​​esterbindingen.

Oligosaccharider

Oligosaccharider indeholde to eller flere monosaccharid. De findes i celler og biologiske væsker, både i fri form og i kombination med proteiner. Disaccharider har stor betydning for kroppen: saccharose, maltose, laktose osv. Disse kulhydrater udfører en energifunktion. Det antages, at de, som en del af celler, deltager i processen med "genkendelse" af celler.

saccharose(roer eller rørsukker). Består af glukose- og fructosemolekyler. Hun er er et planteprodukt og den vigtigste komponent nent af mad, har den sødeste smag sammenlignet med andre disaccharider og glukose.

Sukroseindholdet i sukker er 95%. Sukker nedbrydes hurtigt mavetarmkanalen, glucose og fructose absorberes i blodet og tjener som energikilde og den vigtigste forløber for glykogen og fedtstoffer. Det kaldes ofte en "bærer af tomme kalorier", da sukker er et rent kulhydrat og ikke indeholder andre næringsstoffer, såsom vitaminer og mineralsalte.

Laktose(mælkesukker) består af glucose og galactose, syntetiseret i mælkekirtlerne under amning. I mave-tarmkanalen nedbrydes det af enzymet laktase. En mangel på dette enzym fører til mælkeintolerance hos nogle mennesker. Mangel på dette enzym forekommer hos cirka 40 % af den voksne befolkning. Ufordøjet laktose fungerer som et gode næringsstof til tarmmikroflora. I dette tilfælde er rigelig gasdannelse mulig, maven "svulmer". I fermenterede mælkeprodukter mest af laktose er fermenteret til mælkesyre, så personer med laktasemangel kan tåle syrnede mælkeprodukter uden ubehagelige konsekvenser. Derudover undertrykker mælkesyrebakterier i fermenterede mælkeprodukter aktiviteten af ​​tarmmikroflora og reducerer laktoses negative virkninger.

Maltose består af to mdr glukosemolekyler og er den vigtigste strukturelle komponent i stivelse og glykogen.

Polysaccharider

Polysaccharider - kulhydrater med høj molekylvægt, bestående af et stort antal monosaccharider. De har hydrofile egenskaber og danner kolloide opløsninger, når de er opløst i vand.

Polysaccharider er opdelt i homo- og hete ropolysaccharider.

Homopolysaccharider. Indeholder monosaccharider Ja, kun én type. Gak, stivelse og glykogen faste fremstilles kun af glukosemolekyler, inulin - fructose. Homopolysaccharider er stærkt forgrenede struktur og er en blanding af to limere - amylose og amylopectin. Amylose består af 60-300 glucoserester forbundet til lineær kæde ved hjælp af en iltbro, dannet mellem det første carbonatom i et molekyle og det fjerde carbonatom i et andet (1,4-binding).

Amylose Det er opløseligt i varmt vand og giver en blå farve med jod.

Amylopectin - en forgrenet polymer bestående af både uforgrenede kæder (1,4-binding) og forgrenede kæder, som dannes på grund af bindinger mellem det første carbonatom i et glukosemolekyle og det sjette carbonatom i et andet ved hjælp af en iltbro (1 ,6-binding).

Repræsentanter for homopolysaccharider er stivelse, fiber og glykogen.

Stivelse(plante polysaccharid)– består af flere tusinde glukoserester, hvoraf 10-20% er amylose, og 80-90% amylopektin. Stivelse er uopløselig i koldt vand, og når det er varmt, dannes det kolloid opløsning, kaldet i hverdagen stivelsespasta. Stivelse tegner sig for op til 80% af kulhydrater indtaget i fødevarer. Kilden til stivelse er urteprodukter, hovedsageligt korn: korn, mel, brød og kartofler. Korn indeholder mest stivelse (fra 60 % i boghvede (kerne) til 70 % i ris).

Cellulose eller cellulose,- det mest almindelige plantekulhydrat på jorden, produceret i en mængde på cirka 50 kg for hver indbygger på jorden. Fiber er et lineært polysaccharid, der består af 1000 eller flere glukoserester. I kroppen er fibre involveret i at aktivere bevægeligheden i maven og tarmene, stimulerer udskillelsen af ​​fordøjelsessaft og skaber en mæthedsfornemmelse.

Glykogen(animalsk stivelse) er den menneskelige krops primære lagringskulhydrat. Den består af cirka 30.000 glukoserester, som danner forgrenet struktur. De væsentligste mængder glykogen ophobes i leveren og muskelvævet, herunder hjertemusklen. Funktionen af ​​muskelglykogen er, at det er en let tilgængelig kilde til glukose, der bruges i energiprocesser i selve musklen. Leverglykogen bruges til at opretholde fysiologiske blodsukkerkoncentrationer, primært mellem måltider. 12-18 timer efter spisning er glykogenforsyningen i leveren næsten fuldstændig opbrugt. Indholdet af muskelglykogen falder først mærkbart efter langvarig og anstrengende træning. fysisk arbejde. Når der er mangel på glukose, nedbrydes det hurtigt og genopretter det normalt niveau i blod. I celler er glykogen forbundet med cytoplasmatisk protein og delvist med intracellulære membraner.

Heteropolysaccharider (glykosaminoglycaner eller mucopolysaccharider) (præfikset "muco-" angiver, at de først blev afledt af mucin). Består af forskellige typer monosaccharider (glucose, galactose) og deres derivater (aminosukkere, hexuronsyrer). Andre stoffer blev også fundet i deres sammensætning: nitrogenholdige baser, organiske syrer og nogle andre.

Glycosaminoglycaner De er geléagtige, klæbrige stoffer. De optræder forskellige funktioner i herunder strukturelle, beskyttende, regulerende osv. Glycosaminoglycaner udgør for eksempel hovedparten af ​​det intercellulære stof i væv og er en del af huden, brusken, ledvæsken og øjets glaslegeme. I kroppen findes de i kombination med proteiner (proteoglycaner og glycoprotsider) og fedtstoffer (glycolipider), hvori polysaccharider udgør hovedparten af ​​molekylet (op til 90 % eller mere). Følgende er vigtige for kroppen.

Hyaluronsyre- hoveddelen af ​​det intercellulære stof, en slags "biologisk cement", der forbinder celler og fylder hele det intercellulære rum. Det fungerer også som et biologisk filter, der fanger mikrober og forhindrer deres indtrængning i cellen og deltager i udvekslingen af ​​vand i kroppen.

Det skal bemærkes, at hyaluronsyre nedbrydes under påvirkning af et specifikt enzym, hyaluronidase. I dette tilfælde er strukturen af ​​det intercellulære stof forstyrret, "revner" dannes i dets sammensætning, hvilket fører til en stigning i dets permeabilitet for vand og andre stoffer. Dette er vigtigt i processen med befrugtning af et æg med sædceller, som er rige på dette enzym. Nogle bakterier indeholder også hyaluronidase, hvilket i høj grad letter deres indtrængning i cellen.

X ondroitinsulfater- chondroitinsvovlsyrer, server strukturelle komponenter brusk, ledbånd, hjerteklapper, navlestreng osv. De bidrager til aflejringen af ​​calcium i knoglerne.

Heparin dannes i mastceller, som findes i lunger, lever og andre organer, og frigives til blodet og det intercellulære miljø. I blodet binder det sig til proteiner og forhindrer blodpropper og fungerer som et antikoagulant. Derudover har heparin en antiinflammatorisk virkning, påvirker metabolismen af ​​kalium og natrium og udfører en antihypoxisk funktion.

En særlig gruppe af glycosaminoglycaner er forbindelser, der indeholder neuraminsyrer og kulhydratderivater. Forbindelser af neuraminsyre med eddikesyre kaldes opalsyrer. De findes i cellemembraner, spyt og andre biologiske væsker.