Komplekssete süsivesikute molekulis on monomeerid. Mis on süsivesikud, süsivesikute roll inimorganismis

Plaan:

1. Mõiste definitsioon: süsivesikud. Klassifikatsioon.

2. Süsivesikute koostis, füüsikalised ja keemilised omadused.

3.Levik looduses. Kviitung. Rakendus.

Süsivesikud – orgaanilised ühendid, mis sisaldavad aatomite karbonüül- ja hüdroksüülrühmi üldvalemiga C n (H 2 O) m, (kus n ja m>3).

Süsivesikud – esmase biokeemilise tähtsusega ained, mis on eluslooduses ja mängus laialt levinud suur roll Inimese elus. Nimetus süsivesikud tekkis esimese analüüsi andmete põhjal kuulsad esindajad see ühendusrühm. Selle rühma ained koosnevad süsinikust, vesinikust ja hapnikust ning vesiniku ja hapniku aatomite arvu suhe neis on sama, mis vees, s.t. Iga 2 vesinikuaatomi kohta on üks hapnikuaatom. Eelmisel sajandil peeti neid süsinikhüdraatideks. Siit see tuli Vene nimi süsivesikud, pakuti välja 1844. aastal K. Schmidt. Süsivesikute üldvalem vastavalt öeldule on C m H 2n O n. Kui “n” sulgudest välja võtta, on valem C m (H 2 O) n, mis peegeldab väga selgelt nimetust “ süsinik – vesi”. Süsivesikute uurimine on näidanud, et on ühendeid, mis kõigi omaduste põhjal tuleks liigitada süsivesikuteks, kuigi nende koostis ei vasta täpselt valemile C m H 2p O p. Sellest hoolimata vana nimi“süsivesikud” on säilinud tänapäevani, kuigi koos selle nimetusega kasutatakse vaadeldava ainete rühma tähistamiseks mõnikord ka uuemat nimetust glütsiidid.

Süsivesikud saab jagada kolm rühma : 1) Monosahhariidid – süsivesikud, mida saab hüdrolüüsida, et moodustada rohkem lihtsad süsivesikud. Sellesse rühma kuuluvad heksoosid (glükoos ja fruktoos), samuti pentoos (riboos). 2) Oligosahhariidid – mitmete monosahhariidide kondensatsiooniproduktid (näiteks sahharoos). 3) Polüsahhariidid – polümeerühendid, mis sisaldavad suurt hulka monosahhariidimolekule.

Monosahhariidid. Monosahhariidid on heterofunktsionaalsed ühendid. Nende molekulid sisaldavad samaaegselt nii karbonüüli (aldehüüdi või ketooni) kui ka mitmeid hüdroksüülrühmi, s.t. monosahhariidid on polühüdroksükarbonüülühendid – polühüdroksüaldehüüdid ja polühüdroksüketoonid. Olenevalt sellest jagatakse monosahhariidid aldoosideks (monosahhariid sisaldab aldehüüdrühma) ja ketoosideks (sisaldab ketorühma). Näiteks glükoos on aldoos ja fruktoos on ketoos.

Kviitung. Looduses leidub glükoosi valdavalt vabal kujul. Ta on ka struktuuriüksus palju polüsahhariide. Teised monosahhariidid on vabas olekus haruldased ja neid tuntakse peamiselt oligo- ja polüsahhariidide komponentidena. Looduses saadakse glükoos fotosünteesireaktsiooni tulemusena: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glükoos) + 6O 2 Glükoosi sai esmakordselt 1811. aastal tärklise hüdrolüüsist vene keemik G. E. Kirchhoff. Hilisem süntees monosahhariidid formaldehüüdist aluseline keskkond pakkus välja A. M. Butlerov

Orgaanilisi ühendeid, mis on peamiseks energiaallikaks, nimetatakse süsivesikuteks. Kõige tavalisemad toidus leiduvad suhkrud taimset päritolu. Süsivesikute puudus võib põhjustada maksafunktsiooni häireid ja nende liig põhjustab insuliinitaseme tõusu. Räägime suhkrutest üksikasjalikumalt.

Mis on süsivesikud?

Need on orgaanilised ühendid, mis sisaldavad karbonüülrühma ja mitut hüdroksüülrühma. Nad on osa organismide kudedest ja on ka oluline komponent rakud. On mono-, oligo- ja polüsahhariide, aga ka keerukamaid süsivesikuid nagu glükolipiidid, glükosiidid jt. Süsivesikud on fotosünteesi saadus, samuti peamine lähtematerjal teiste taimede biosünteesiks. Tänu erinevatele ühendustele see klass võimelised mängima elusorganismides mitmekülgset rolli. Oksüdatsiooni käigus annavad süsivesikud energiat kõikidele rakkudele. Nad osalevad immuunsuse kujunemises ja on ka osa paljudest rakustruktuuridest.

Suhkrute tüübid

Orgaanilised ühendid jagunevad kahte rühma - lihtsad ja keerulised. Esimest tüüpi süsivesikud on monosahhariidid, mis sisaldavad karbonüülrühma ja on derivaadid mitmehüdroksüülsed alkoholid. Teise rühma kuuluvad oligosahhariidid ja polüsahhariidid. Esimesed koosnevad monosahhariidi jääkidest (kahest kümneni), mis on ühendatud glükosiidsidemega. Viimane võib sisaldada sadu ja isegi tuhandeid monomeere. Kõige sagedamini leiduvate süsivesikute tabel on järgmine:

1. Glükoos.
2. Fruktoos.
3. galaktoos.
4. sahharoos.
5. Laktoos.
6. Maltoos.
7. Raffinosa.
8. Tärklis.
9. Tselluloos.
10. Kitiin.
11. Muramin.
12. Glükogeen.

Süsivesikute loetelu on ulatuslik. Vaatame mõnda neist üksikasjalikumalt.

Lihtne süsivesikute rühm

Sõltuvalt karbonüülrühma hõivatud kohast molekulis eristatakse kahte tüüpi monosahhariide - aldoose ja ketoose. Esimeses on funktsionaalrühmaks aldehüüd, teises ketoon. Sõltuvalt molekulis sisalduvate süsinikuaatomite arvust moodustub monosahhariidi nimi. Näiteks aldoheksoosid, aldotetroosid, ketotrioosid jne. Need ained on enamasti värvitud ja alkoholis halvasti lahustuvad, kuid vees lahustuvad. Lihtsüsivesikud toiduainetes on tahked ega hüdrolüüsu seedimise käigus. Mõned esindajad on magusa maitsega.

Rühma esindajad

Aga süsivesikud? lihtne struktuur? Esiteks on see glükoos ehk aldoheksoos. See eksisteerib kahel kujul - lineaarne ja tsükliline. Teine vorm kirjeldab kõige täpsemalt glükoosi keemilisi omadusi. Aldoheksoos sisaldab kuut süsinikuaatomit. Ainel pole värvi, kuid see maitseb magusalt. See lahustub hästi vees. Glükoosi leiate peaaegu kõikjalt. Seda leidub taimede ja loomade organites, aga ka puuviljades. Looduses tekib aldoheksoos fotosünteesi käigus.

Teiseks on see galaktoos. Aine erineb glükoosist molekuli neljanda süsinikuaatomi hüdroksüül- ja vesinikurühmade ruumilise paigutuse poolest. On magusa maitsega. Seda leidub loomadel ja taimeorganismid, aga ka mõnedes mikroorganismides.

Ja lihtsüsivesikute kolmas esindaja on fruktoos. Aine on magusaim looduses saadav suhkur. Seda leidub köögiviljades, puuviljades, marjades, mesi. See imendub organismis kergesti ja eritub kiiresti verest, mistõttu sobib see kasutamiseks diabeetikutele. Fruktoos on madala kalorsusega ja ei põhjusta hambakaariest.

Lihtsa suhkrusisaldusega toidud

1. 90 g - maisisiirup.
2. 50 g - rafineeritud suhkur.
3. 40,5 g - mesi.
4. 24 g - viigimarjad.
5. 13 g - kuivatatud aprikoosid.
6. 4 g - virsikud.

Igapäevane tarbimine sellest ainest ei tohiks ületada 50 g. Glükoosi osas on sel juhul suhe veidi erinev:

1. 99,9 g - rafineeritud suhkur.
2. 80,3 g - mesi.
3. 69,2 g - datlid.
4. 66,9 g - pärl oder.
5. 61,8 g - kaerahelbed.
6. 60,4 g - tatar.

Aine päevase tarbimise arvutamiseks peate oma kehakaalu korrutama 2,6-ga. Lihtsad suhkrud annavad inimkehale energiat ja aitavad toime tulla erinevate mürkainetega. Kuid me ei tohi unustada, et igasugusel kasutamisel peab olema mõõdukas, vastasel juhul ei lase tõsised tagajärjed kaua oodata.

Oligosahhariidid

Selle rühma kõige levinumad liigid on disahhariidid. Mis on süsivesikud, mis sisaldavad mitut monosahhariidi jääki? Need on monomeere sisaldavad glükosiidid. Monosahhariidid on omavahel seotud glükosiidsidemega, mis tekib hüdroksüülrühmade kombinatsiooni tulemusena. Disahhariidid jagunevad oma struktuuri järgi kahte tüüpi: redutseerivad ja mitteredutseerivad. Esimene sisaldab maltoosi ja laktoosi ning teine ​​sisaldab sahharoosi. Redutseerival tüübil on hea lahustuvus ja magus maitse. Oligosahhariidid võivad sisaldada rohkem kui kahte monomeeri. Kui monosahhariidid on samad, siis kuulub selline süsivesik homopolüsahhariidide rühma ja kui need on erinevad, siis heteropolüsahhariidide hulka. Viimase tüübi näide on trisahhariid rafinoos, mis sisaldab glükoosi, fruktoosi ja galaktoosi jääke.

Laktoos, maltoos ja sahharoos

Viimane aine lahustub hästi ja on magusa maitsega. Suhkruroog ja peet on disahhariidide allikad. Organismis laguneb sahharoos hüdrolüüsi käigus glükoosiks ja fruktoosiks. Disahhariid sees suured hulgad leidub rafineeritud suhkrus (99,9 g 100 g toote kohta), ploomides (67,4 g), viinamarjades (61,5 g) ja muudes toodetes. Selle aine liigse tarbimise korral suureneb võime muuta peaaegu kõik toitained rasvaks. Samuti tõuseb vere kolesteroolitase. Suured sahharoosi kogused mõjutavad negatiivselt soolefloorat.

Piimasuhkrut ehk laktoosi leidub piimas ja selle derivaatides. Süsivesikud lagunevad tänu spetsiaalsele ensüümile galaktoosiks ja glükoosiks. Kui seda kehas pole, siis tekib piimatalumatus. Linnasesuhkur ehk maltoos on glükogeeni ja tärklise lagunemise vaheprodukt. IN toiduained ainet leidub linnastes, melassis, mees ja idandatud terades. Süsivesikute laktoosi ja maltoosi koostist esindavad monomeerijäägid. Ainult esimesel juhul on need D-galaktoos ja D-glükoos ning teisel on ainet esindatud kahe D-glükoosiga. Mõlemad süsivesikud on redutseerivad suhkrud.

Polüsahhariidid

Mis on komplekssüsivesikud? Need erinevad üksteisest mitmel viisil:

1. Vastavalt ahelasse kuuluvate monomeeride struktuurile.

2. Vastavalt monosahhariidide leidmise järjekorrale ahelas.

3. Monomeere ühendavate glükosiidsidemete tüübi järgi.

Nagu oligosahhariidide puhul, saab selles rühmas eristada homo- ja heteropolüsahhariide. Esimene sisaldab tselluloosi ja tärklist ning teine ​​kitiin ja glükogeen. Polüsahhariidid on oluline energiaallikas, mis tekib ainevahetuse tulemusena. Nad osalevad immuunprotsessides, samuti rakkude adhesioonis kudedes.

Komplekssete süsivesikute loendit esindavad tärklis, tselluloos ja glükogeen, me vaatame neid üksikasjalikumalt. Üks peamisi süsivesikute tarnijaid on tärklis. Need on ühendid, mis sisaldavad sadu tuhandeid glükoosijääke. Süsivesikud sünnivad ja säilitatakse teradena taimede kloroplastides. Tänu hüdrolüüsile muutub tärklis vees lahustuvateks suhkruteks, mis hõlbustab vaba liikumist kogu taimeosades. Inimkehasse sattudes hakkab süsivesik suus lagunema. IN suurim arv tärklist sisaldavad teravilja terad, mugulad ja taimesibulad. Toidus moodustab see umbes 80% kogu tarbitud süsivesikute kogusest. Suurim kogus tärklist 100 g toote kohta on riisis - 78 g. Veidi vähem pastas ja hirsis - 70 ja 69 g. Sajas grammis rukkileivas on 48 g tärklist ja samas koguses kartulid, mille kogus ulatub vaid 15-ni Päevane vajadus Inimkeha selles süsivesikuid on 330-450 g.

Teraviljatooted sisaldavad ka kiudaineid ehk tselluloosi. Süsivesikud on osa taimede rakuseintest. Tema panus on 40-50%. Inimene ei suuda tselluloosi seedida, kuna puudub vajalik ensüüm, mis hüdrolüüsi protsessi läbi viiks. Aga pehme tüüp kiudained, nagu kartul ja köögiviljad, võivad seedetraktis hästi imenduda. Kui suur on selle süsivesiku sisaldus 100 g toidus? Rukki- ja nisukliid on kiudainerikkaimad toiduained. Nende sisaldus ulatub 44 g-ni Kakaopulber sisaldab 35 g toitvaid süsivesikuid, kuivatatud seened aga ainult 25. Kibuvitsamarjad ja jahvatatud kohv sisaldavad 22 ja 21 g. Ühed kiudainerikkamad puuviljad on aprikoosid ja viigimarjad. Süsivesikute sisaldus neis ulatub 18g-ni.Päevas peab inimene sööma kuni 35g tselluloosi.Lisaks tekib suurim süsivesikute vajadus vanuses 14-50 eluaastat.

Rollis energiline materjal Lihaste ja elundite hea toimimise tagamiseks kasutatakse polüsahhariidi glükogeeni. Toiteväärtus ei ole, kuna selle sisaldus toidus on äärmiselt madal. Süsivesikuid nimetatakse selle sarnase struktuuri tõttu mõnikord ka loomseks tärkliseks. Sellisel kujul säilitatakse glükoosi loomarakkudes (suurimates kogustes maksas ja lihastes). Täiskasvanute maksas võib süsivesikute hulk ulatuda kuni 120 g-ni Glükogeenisisalduse liidrid on suhkur, mesi ja šokolaad. Datlid, rosinad, marmelaad, magusad kõrred, banaanid, arbuus, hurma ja viigimarjad on samuti kõrge süsivesikute sisaldusega. Päevane norm glükogeeni on 100 g päevas. Kui inimene tegeleb intensiivselt spordiga või esineb suurepärane töö seostatud vaimne tegevus, tuleks süsivesikute kogust suurendada. Glükogeen on kergesti seeditav süsivesik, mis talletub varus, mis tähendab, et seda kasutatakse ainult siis, kui teistest ainetest saadav energia puudub.

Polüsahhariidid hõlmavad ka järgmisi aineid:

1. Kitiin. See on osa lülijalgsete sarvmembraanidest, esineb seentes, madalamad taimed ja selgrootutel loomadel. Aine täidab tugimaterjali rolli ja täidab ka mehaanilisi funktsioone.

2. Muramiin. See on mehaanilise tugimaterjalina raku sein bakterid.

3. Dekstraanid. Polüsahhariidid toimivad vereplasma asendajatena. Need saadakse mikroorganismide toimel sahharoosilahusele.

4. Pektiinained. Orgaaniliste hapetega kombineerituna võivad need moodustada tarretist ja marmelaadi.

Valgud ja süsivesikud. Tooted. Nimekiri

Inimkeha vajab iga päev teatud kogust toitaineid. Näiteks süsivesikuid tuleks tarbida 6-8 g 1 kg kehakaalu kohta. Kui inimene juhib aktiivne pilt elu, arv suureneb. Toiduained sisaldavad peaaegu alati süsivesikuid. Teeme nimekirja nende olemasolust 100 g toidu kohta:

1. Suurimad kogused (üle 70 g) leidub suhkrus, müslis, marmelaadis, tärklises ja riisis.
2. 31–70 g - jahus ja kondiitritoodetes, pastas, teraviljas, kuivatatud puuviljades, ubades ja hernestes.
3. 16–30 g süsivesikuid sisaldavad banaane, jäätist, kibuvitsamarju, kartulit, tomatipastat, kompotte, kookospähklit, päevalilleseemneid ja india pähkleid.
4. 6–15 g - petersellis, tillis, peedis, porgandites, karusmarjades, sõstardes, ubades, puuviljades, pähklites, maisis, õlles, kõrvitsaseemnetes, kuivatatud seentes ja nii edasi.
5. Kuni 5 g süsivesikuid leidub rohelises sibulas, tomatis, suvikõrvitsas, kõrvitsas, kapsas, kurgis, jõhvikas, piimatoodetes, munades jne.

Toitainet ei tohiks kehasse sattuda vähem kui 100 g päevas. IN muidu rakk ei saa vajalikku energiat. Aju ei saa oma analüüsi- ja koordineerimisfunktsioone täita, mistõttu lihased ei saa käsklusi, mis lõpuks viib ketoosini.

Selgitasime, mis on süsivesikud, kuid nende kõrval on valgud eluks hädavajalikud ained. Need on peptiidsidemega seotud aminohapete ahel. Sõltuvalt koostisest erinevad valgud oma omaduste poolest. Näiteks mängivad need ained ehitusmaterjali rolli, kuna iga keharakk sisaldab neid oma koostises. Teatud tüüpi valgud on ensüümid ja hormoonid, samuti energiaallikad. Need mõjutavad organismi arengut ja kasvu, reguleerivad happe-aluse ja vee tasakaalu.

Toidu süsivesikute tabel näitas, et lihas ja kalas, aga ka teatud tüüpi köögiviljades on nende arv minimaalne. Mis on valgusisaldus toidus? Kõige rikkalikum toode on toiduželatiin, mis sisaldab 87,2 g ainet 100 g kohta. Järgmiseks tulevad sinep (37,1 g) ja soja (34,9 g). Valkude ja süsivesikute suhe päevases tarbimises 1 kg kehakaalu kohta peaks olema 0,8 g ja 7 g. parem imendumine esimene aine tuleb võtta toiduga, milles seda võetakse kerge vorm. See kehtib kääritatud piimatoodetes ja munades sisalduvate valkude kohta. Valgud ja süsivesikud ei sobi hästi ühes toidukorras. Eraldi toidukordade tabel näitab, milliseid variatsioone on kõige parem vältida:

1. Riis kalaga.
2. Kartul ja kana.
3. Pasta ja liha.
4. Võileivad juustu ja singiga.
5. Paneeritud kala.
6. Pähklipruunid.
7. Omlett singiga.
8. Jahu marjadega.
9. Melonit ja arbuusi tuleks süüa eraldi tund enne põhitoidukorda.

Sobib hästi:

1. Liha salatiga.
2. Kala köögiviljadega või grillitud.
3. Juust ja sink eraldi.
4. Terved pähklid.
5. Omlett köögiviljadega.

Eraldi toitumise reeglid põhinevad teadmisel biokeemia seaduspärasustest ning teabest ensüümide ja toidumahlade töö kohta. Hea seedimise jaoks on vaja igat tüüpi toitu individuaalne komplekt maovedelikud, teatud kogus vett, aluseline või happeline keskkond ja ensüümide olemasolu või puudumine. Näiteks süsivesikuterikas toit vajab paremaks seedimiseks seedemahla leeliseliste ensüümidega, mis andmeid lagundavad. orgaaniline aine. Valgurikas toit nõuab aga juba happelisi ensüüme... Lihtsaid toodete sobitamise reegleid järgides tugevdab inimene oma tervist ja hoiab püsivat kaalu, ilma dieetide abita.

"Halvad" ja "head" süsivesikud

"Kiired" (või "valed") ained on ühendid, mis sisaldavad väikest hulka monosahhariide. Sellised süsivesikud võivad kiiresti imenduda, tõsta veresuhkru taset ja suurendada ka vabaneva insuliini kogust. Viimane alandab veresuhkru taset, muutes selle rasvaks. Süsivesikute söömine pärast lõunat kujutab oma kaalu jälgivale inimesele suurimat ohtu. Sel ajal on keha kõige vastuvõtlikum rasvamassi suurenemisele. Mis täpselt sisaldab valesid süsivesikuid? Allpool loetletud tooted:

1. Maiustused.

3. Moos.

4. Magusad mahlad ja kompotid.

7. Kartul.

8. Pasta.

9. Valge riis.

10. Šokolaad.

Need on peamiselt tooted, mis ei vaja pikka küpsetamist. Pärast sellist sööki on vaja palju liikuda, muidu ülekaal annab endast teada.

Õiged süsivesikud sisaldavad rohkem kui kolme lihtsad monomeerid. Need imenduvad aeglaselt ega põhjusta suhkru järsku tõusu. Seda tüüpi sisaldab süsivesikuid suur hulk kiudaineid, mida praktiliselt ei seedita. Sellega seoses püsib inimene pikka aega täis, sellise toidu lagundamiseks on vaja lisaenergiat, lisaks puhastatakse organism loomulikult. Teeme nimekirja keerulistest süsivesikutest või pigem toitudest, milles neid leidub:

1. Kliid ja täisteraleib.
2. Tatra- ja kaerahelbepuder.
3. Rohelised köögiviljad.
4. Jäme pasta.
5. Seened.
6. Herned.
7. Punased oad.
8. Tomatid.
9. Piimatooted.
10. Puuviljad.
11. Mõru šokolaad.
12. Marjad.
13. Läätsed.

Enda heas vormis hoidmiseks tuleb toitudes süüa rohkem “häid” süsivesikuid ja võimalikult vähe “halbu” süsivesikuid. Viimaseid on kõige parem võtta päeva esimesel poolel. Kui teil on vaja kaalust alla võtta, on parem välistada "valede" süsivesikute kasutamine, kuna nende kasutamisel saab inimene toitu suuremas mahus. Õiged toitained on madala kalorsusega ja võivad tekitada täiskõhutunde pikaks ajaks. See ei tähenda "halbade" süsivesikute täielikku tagasilükkamist, vaid ainult nende mõistlikku kasutamist.

Süsivesikud

Orgaaniliste ainete käsitlemise juurde minnes ei saa jätta märkimata süsiniku tähtsust eluks. Keemilistes reaktsioonides moodustub süsinik tugev kovalentsed sidemed, jagades nelja elektroni. Süsinikuaatomid, ühendades omavahel, on võimelised moodustama stabiilseid ahelaid ja rõngaid, mis toimivad makromolekulide skeletidena. Süsinik võib moodustada ka mitu kovalentset sidet teiste süsinikuaatomitega, samuti lämmastiku ja hapnikuga. Kõik need omadused pakuvad ainulaadset orgaaniliste molekulide mitmekesisust.

Makromolekulid, mis moodustavad umbes 90% dehüdreeritud raku massist, sünteesitakse lihtsamatest molekulidest, mida nimetatakse monomeerideks. Makromolekule on kolm peamist tüüpi: polüsahhariidid, valgud ja nukleiinhapped; nende monomeerid on vastavalt monosahhariidid, aminohapped ja nukleotiidid.

Süsivesikud on ained üldvalemiga C x (H 2 O) y, kus x ja y on täisarvud. Nimetus "süsivesikud" näitab, et nende molekulides on vesinik ja hapnik samas vahekorras kui vees.

Loomarakud sisaldavad vähesel määral süsivesikuid, taimerakud aga peaaegu 70% kogu orgaanilisest ainest.

Monosahhariidid mängivad vaheproduktide rolli hingamis- ja fotosünteesiprotsessides, osalevad sünteesis nukleiinhapped, koensüümid, ATP ja polüsahhariidid, vabanevad hingamise käigus oksüdatsiooni käigus. Monosahhariidide derivaadid - suhkrualkoholid, suhkruhapped, desoksüsuhkrud ja aminosuhkrud - sisaldavad oluline hingamisprotsessis ning neid kasutatakse ka lipiidide, DNA ja teiste makromolekulide sünteesil.

Disahhariidid tekivad kahe monosahhariidi vahelise kondensatsioonireaktsiooni tulemusena. Mõnikord kasutatakse neid varutoitainetena. Neist levinumad on maltoos (glükoos + glükoos), laktoos (glükoos + galaktoos) ja sahharoos (glükoos + fruktoos). leidub ainult piimas. (roosuhkur) kõige levinum taimedes; see on sama "suhkur", mida me tavaliselt sööme.

Tselluloos on ka glükoosi polümeer. See sisaldab umbes 50% taimedes sisalduvast süsinikust. Kõrval kogumass Maal on tselluloos esikohal orgaanilised ühendid. Molekuli kuju (pikad ahelad väljaulatuvate –OH rühmadega) tagab tugeva adhesiooni külgnevate ahelate vahel. Vaatamata kogu oma tugevusele lasevad sellistest ahelatest koosnevad makrofibrillid vett ja lahustunud aineid kergesti läbi ning on seega ideaalne. ehitusmaterjal seinte jaoks taimerakk. Tselluloos on väärtuslik glükoosiallikas, kuid selle lagundamiseks on vaja ensüümi tsellulaas, mis on looduses suhteliselt haruldane. Seetõttu tarbivad tselluloosi toiduna ainult mõned loomad (näiteks mäletsejalised). Suur on ka tselluloosi tööstuslik tähtsus – sellest ainest valmistatakse puuvillaseid kangaid ja paberit.

Süsivesikute üldised omadused, struktuur ja omadused.

Süsivesikud - need on mitmehüdroksüülsed alkoholid, mis sisaldavad lisaks alkoholirühmadele ka aldehüüd- või ketorühma.

Sõltuvalt molekulis oleva rühma tüübist eristatakse aldoose ja ketoose.

Süsivesikud on looduses väga levinud, eriti taimemaailmas, kus nad moodustavad 70–80% rakkude kuivaine massist. Looma kehas moodustavad nad vaid umbes 2% kehakaalust, kuid siin pole nende roll vähem oluline.

Süsivesikuid saab säilitada tärklise kujul taimedes ja glükogeenina loomade ja inimeste kehas. Neid reserve kasutatakse vastavalt vajadusele. Inimkehas ladestuvad süsivesikud peamiselt maksas ja lihastes, mis on selle depooks.

Kõrgemate loomade ja inimeste kehakomponentide hulgas moodustavad süsivesikud 0,5% kehakaalust. Süsivesikutel on aga suur tähtsus keha jaoks. Need ained koos valkudega kujul proteoglükaanid moodustavad sidekoe aluse. Süsivesikuid sisaldavad valgud (glükoproteiinid ja mukoproteiinid) – komponent keha lima (kaitse-, ümbrisfunktsioonid), plasma transportvalgud ja immunoloogiliselt aktiivsed ühendid(veregrupispetsiifilised ained). Mõned süsivesikud on organismidele energia saamiseks "varukütuseks".

Süsivesikute funktsioonid:

• Energia – süsivesikud on keha üks peamisi energiaallikaid, mis annavad vähemalt 60% energiakuludest. Aju, vererakkude ja neeru medulla aktiivsuse jaoks saadakse peaaegu kogu energia glükoosi oksüdatsiooni kaudu. Täieliku lagunemise korral vabaneb 1 g süsivesikuid 4,1 kcal/mol(17,15 kJ/mol) energiat.

• Plastikust – süsivesikuid või nende derivaate leidub kõigis keharakkudes. Need on osa bioloogilistest membraanidest ja rakuorganellidest, osalevad ensüümide, nukleoproteiinide jne moodustumisel. Taimedes toimivad süsivesikud peamiselt tugiainetena.

• Kaitsev – viskoossed eritised (lima), mida eritavad mitmesugused näärmed, sisaldavad rohkelt süsivesikuid või nende derivaate (mukopolüsahhariide jne). Nad kaitsevad seedetrakti õõnesorganite ja hingamisteede siseseinu mehaaniliste ja keemiliste mõjude ning patogeensete mikroobide tungimise eest.

• Reguleerivad – inimtoit sisaldab olulisel määral kiudaineid, mille kare struktuur põhjustab mao ja soolte limaskesta mehaanilist ärritust, osaledes seeläbi peristaltikaakti reguleerimises.

• Konkreetne – üksikud süsivesikud täidavad organismis erifunktsioone: osalevad närviimpulsside juhtimises, antikehade moodustamises, veregruppide spetsiifilisuse tagamises jne.

Süsivesikute funktsionaalne tähtsus määrab vajaduse varustada keha nende toitainetega. Inimese päevane süsivesikute vajadus on keskmiselt 400 - 450 g, arvestades vanust, tööliiki, sugu ja mõningaid muid tegureid.

Elementaarne kompositsioon. Süsivesikud koosnevad järgmistest keemilised elemendid: süsinik, vesinik ja hapnik. Enamik süsivesikuid on üldvalemiga C n (H 2 O ) n. Süsivesikud on süsinikust ja veest koosnevad ühendid, mis on nende nimetuse aluseks. Süsivesikute hulgas on aga aineid, mis antud valemile ei vasta, näiteks ramnoos C 6 H 12 O 5 jne. Samas on teada aineid, mille koostis vastab üldine valem süsivesikud, kuid omaduste poolest ei kuulu nende hulka (äädikhape C 2 H 12 O 2). Seetõttu on nimetus "süsivesikud" üsna meelevaldne ega vasta alati keemiline struktuur need ained.

Süsivesikud- need on orgaanilised ained, mis on mitmehüdroksüülsete alkoholide aldehüüdid või ketoonid.

Monosahhariidid

Monosahhariidid on mitmehüdroksüülsed alifaatsed alkoholid, mis sisaldavad aldehüüdrühma (aldoosid) või ketorühma (ketoosid).

Monosahhariidid on tahked kristalsed ained, mis lahustuvad vees ja millel on magus maitse. Teatud tingimustel oksüdeeruvad need kergesti, mille tulemusena aldehüüdalkoholid muudetakse hapeteks, mille tulemusena aldehüüdalkoholid hapeteks ja redutseerimisel vastavateks alkoholideks.

Monosahhariidide keemilised omadused :

• Oksüdeerimine mono-, dikarboksüül- ja glükuroonhapeteks;

• Alkoholi vähendamine;

• estrite moodustumine;

• Glükosiidide moodustumine;

• Käärimine: alkohol, piimhape, sidrunhape ja võihape.

Monosahhariidid, mida ei saa hüdrolüüsida lihtsamateks suhkruteks. Monosahhariidi tüüp sõltub süsivesinike ahela pikkusest. Sõltuvalt süsinikuaatomite arvust jagatakse need trioosideks, tetroosideks, pentoosideks ja heksoosideks.

Trioosid: glütseraldehüüd ja dihüdroksüatsetoon, need on glükoosi lagunemise vaheproduktid ja osalevad rasvade sünteesis. mõlemat trioosi saab valmistada alkoholist glütseroolist dehüdrogeenimise või hüdrogeenimise teel.

Tetroosid: erütroos – osaleb aktiivselt ainevahetusprotsessides.

Pentoosid: riboos ja desoksüriboos on nukleiinhapete komponendid, ribuloos ja ksüluloos on glükoosi oksüdatsiooni vaheproduktid.

Heksoosid: nad on kõige laiemalt esindatud looma- ja taimemaailmas ning mängivad suurt rolli ainevahetusprotsessides. Nende hulka kuuluvad glükoos, galaktoos, fruktoos jne.

Glükoos (viinamarjasuhkur) . See on taimede ja loomade peamine süsivesik. Tähtis roll glükoos on seletatav asjaoluga, et see on peamine energiaallikas, moodustab paljude oligo- ja polüsahhariidide aluse ning osaleb osmootse rõhu säilitamises. Glükoosi transporti rakkudesse reguleerib paljudes kudedes pankrease hormoon insuliin. Rakus mitmeastmelisel ajal keemilised reaktsioonid glükoos muudetakse muudeks aineteks (glükoosi lagunemisel tekkivaid vaheühendeid kasutatakse aminohapete ja rasvade sünteesiks), mis lõpuks oksüdeeritakse süsinikdioksiid ja vesi, mis vabastab energiat, mida keha kasutab elu toetamiseks. Vere glükoosisisaldust kasutatakse tavaliselt süsivesikute ainevahetuse seisundi hindamiseks kehas. Kui glükoosi tase veres väheneb või selle kontsentratsioon on kõrge ja seda ei ole võimalik kasutada, nagu see juhtub diabeediga, tekib unisus ja võib tekkida teadvusekaotus (hüpoglükeemiline kooma). Glükoosi aju ja maksa kudedesse sisenemise kiirus ei sõltu insuliinist ja selle määrab ainult selle kontsentratsioon veres. Neid kudesid nimetatakse insuliinist sõltumatuteks. Ilma insuliinita ei sisene glükoos rakku ja seda ei kasutata kütusena.

galaktoos. Glükoosi ruumiline isomeer, mis erineb OH-rühma asukoha poolest neljanda süsinikuaatomi juures. See on osa laktoosist, mõnedest polüsahhariididest ja glükolipiididest. Galaktoos võib isomeerida glükoosiks (maksas, piimanäärmes).

Fruktoos (puuviljasuhkur). Leidub suurtes kogustes taimedes, eriti puuviljades. Seda on palju puuviljades, suhkrupeedis ja mees. Isomeriseerub kergesti glükoosiks. Fruktoosi lagunemistee on lühem ja energeetiliselt soodsam kui glükoosil. Erinevalt glükoosist võib see tungida verest koerakkudesse ilma insuliini osaluseta. Sel põhjusel soovitatakse fruktoosi diabeetikutele kõige ohutuma süsivesikute allikana. Osa fruktoosist satub maksarakkudesse, mis muudavad selle mitmekülgsemaks “kütuseks” – glükoosiks, seega võib fruktoos tõsta ka veresuhkru taset, kuigi palju vähemal määral kui teised lihtsuhkrud.

Kõrval keemiline struktuur glükoos ja galaktoos on aldehüüdalkoholid, fruktoos on ketoonalkohol. Glükoosi ja fruktoosi struktuuri erinevused iseloomustavad ka erinevusi nende mõningates omadustes. Glükoos redutseerib metalle nende oksiididest, fruktoosil seda omadust ei ole. Fruktoos imendub soolestikust ligikaudu 2 korda aeglasemalt kui glükoos.

Kui kuues süsinikuaatom heksoosi molekulis oksüdeerub, heksuroonhapped (uroonhapped). : glükoosist - glükuroon, galaktoosist - galakturooniline.

Glükuroonhape osaleb aktiivselt organismi ainevahetusprotsessides, näiteks toksiliste saaduste neutraliseerimisel, on osa mukopolüsahhariididest jne. Selle ülesandeks on ühinemine orgaaniliseks vähe vees halvasti lahustuvate ainetega. Selle tulemusena muutub seotud aine vees lahustuvaks ja eritub uriiniga. See eliminatsioonitee on eriti oluline vee puhul lahustuvad steroidhormoonid, nende laguproduktid ja ka ravimainete lagunemissaaduste vabastamiseks. Ilma koostoimeta glükuroonhappega on sapipigmentide edasine lagunemine ja vabanemine organismist häiritud.

Monosahhariididel võib olla aminorühm .

Heksoosimolekulis teise süsinikuaatomi OH-rühma asendamisel aminorühmaga tekivad aminosuhkrud - heksosamiinid: glükoosamiin sünteesitakse glükoosist, galaktoosamiin sünteesitakse galaktoosist, mis on osa rakumembraanidest ja limaskestadest polüsahhariidid nii vabas vormis kui ka kombinatsioonis äädikhappega.

Aminosuhkrud nimetatakse monosahhariidideksOH rühma asemel on aminorühm (- N H 2).

Aminosuhkrud on kõige olulisem komponent glükosaminoglükaanid.

Monosahhariidid moodustavad estreid . monosahhariidi molekuli OH-rühm; nagu iga alkohol rühm võib reageerida happega. Vahepeal vahetadaSuhkruestrid on suure tähtsusega. Selle sisselülitamiseksainevahetuses peab suhkur muutumafosfori ester. Sel juhul on terminaalsed süsinikuaatomid fosforüülitud. Heksooside puhul on need C-1 ja C-6, pentooside puhul C-1 ja C-5 jne. ValuRohkem kui kaks OH rühma ei allu fosforüülimisele. Seetõttu mängivad peamist rolli suhkrute mono- ja difosfaadid. Nimes fosfori ester näitavad tavaliselt estersideme asukohta.

Oligosahhariidid

Oligosahhariidid sisaldavad kahte või enamat monosahhariid. Neid leidub rakkudes ja bioloogilistes vedelikes nii vabas vormis kui ka koos valkudega. Disahhariidid on keha jaoks väga olulised: sahharoos, maltoos, laktoos jne. Need süsivesikud täidavad energiafunktsiooni. Eeldatakse, et rakkude osana osalevad nad rakkude "äratundmise" protsessis.

sahharoos(peedi- või roosuhkur). Koosneb glükoosi ja fruktoosi molekulidest. Ta on on taimne saadus ja kõige olulisem komponent toidust, on teiste disahhariidide ja glükoosiga võrreldes kõige magusama maitsega.

Sahharoosi sisaldus suhkrus on 95%. Suhkur laguneb kiiresti seedetrakti, glükoos ja fruktoos imenduvad verre ning toimivad energiaallikana ning glükogeeni ja rasvade tähtsaima eelkäijana. Seda nimetatakse sageli "tühjade kalorite kandjaks", kuna suhkur on puhas süsivesik ega sisalda muid toitaineid, nagu vitamiinid ja mineraalsoolad.

Laktoos(piimasuhkur) koosneb glükoosist ja galaktoosist, mis sünteesitakse piimanäärmetes laktatsiooni ajal. Seedetraktis lagundatakse see ensüümi laktaasi toimel. Selle ensüümi puudus põhjustab mõnedel inimestel piimatalumatust. Selle ensüümi puudulikkust esineb ligikaudu 40% täiskasvanud elanikkonnast. Seedimata laktoos on hea toitaine soolestiku mikrofloora jaoks. Sel juhul on võimalik ohtralt gaasi moodustumist, magu “paisub”. Fermenteeritud piimatoodetes enamik laktoos kääritatakse piimhappeks, nii et laktaasipuudusega inimesed taluvad hapendatud piimatooteid ilma ebameeldivate tagajärgedeta. Lisaks pärsivad fermenteeritud piimatoodetes sisalduvad piimhappebakterid soolestiku mikrofloora aktiivsust ja vähendavad laktoosi kahjulikku mõju.

Maltoos koosneb kahest kuust glükoosi molekulid ja on tärklise ja glükogeeni peamine struktuurikomponent.

Polüsahhariidid

Polüsahhariidid - kõrge molekulmassiga süsivesikud, mis koosneb suurest hulgast monosahhariididest. Neil on hüdrofiilsed omadused ja nad moodustavad vees lahustumisel kolloidseid lahuseid.

Polüsahhariidid jagunevad homo- ja heteks ropolüsahhariidid.

Homopolüsahhariidid. Sisaldab monosahhariide Jah, ainult üks tüüp. Gak, tärklise ja glükogeeni paastumine on valmistatud ainult glükoosi molekulidest, inuliin - fruktoos. Homopolüsahhariidid on väga hargnenud struktuur ja on segu kahest limeerid - amüloos ja amülopektiin. Amüloos koosneb 60–300 glükoosijäägist, mis on seotud lineaarne kett, kasutades hapnikusilda, moodustub ühe molekuli esimese süsinikuaatomi ja teise molekuli neljanda süsinikuaatomi vahel (1,4 side).

Amüloos See lahustub kuumas vees ja annab joodiga sinise värvi.

Amülopektiin - hargnenud polümeer, mis koosneb nii hargnemata ahelatest (1,4 side) kui ka hargnenud ahelatest, mis tekivad sidemete kaudu ühe glükoosi molekuli esimese süsinikuaatomi ja teise kuuenda süsinikuaatomi vahel hapnikusilla abil (1 ,6 side).

Homopolüsahhariidide esindajad on tärklis, kiudaine ja glükogeen.

Tärklis(taimne polüsahhariid)– koosneb mitmest tuhandest glükoosijäägist, millest 10-20% on amüloos ja 80-90% amülopektiin. Tärklis on lahustumatu külm vesi, ja kuumalt moodustub kolloidne lahus, mida nimetatakse igapäevaelus tärklisepastaks. Tärklis moodustab kuni 80% toidus tarbitavatest süsivesikutest. Tärklise allikas on taimsed tooted, peamiselt teravili: teravili, jahu, leib ja kartul. Teraviljad sisaldavad kõige rohkem tärklist (60% tatras (tuuma) kuni 70% riisis).

Tselluloos või tselluloos,- kõige levinum taimne süsivesik maa peal, mida toodetakse umbes 50 kg iga Maa elaniku kohta. Kiud on lineaarne polüsahhariid, mis koosneb 1000 või enamast glükoosijäägist. Organismis osalevad kiudained mao ja soolte motoorika aktiveerimisel, stimuleerivad seedemahlade eritumist, tekitavad küllastustunde.

Glükogeen(loomne tärklis) on inimkeha peamine süsivesikute säilitusaine, mis koosneb ligikaudu 30 000 glükoosijäägist, mis moodustavad hargnenud struktuur. Kõige olulisem kogus glükogeeni koguneb maksas ja lihaskoes, sealhulgas südamelihases. Lihasglükogeeni funktsioon seisneb selles, et see on kergesti kättesaadav glükoosiallikas, mida kasutatakse lihase enda energiaprotsessides. Maksa glükogeeni kasutatakse veresuhkru füsioloogilise kontsentratsiooni säilitamiseks, peamiselt söögikordade vahel. 12-18 tundi pärast söömist on glükogeenivarud maksas peaaegu täielikult ammendatud. Lihasglükogeeni sisaldus väheneb märgatavalt alles pärast pikaajalist ja pingelist treeningut. füüsiline töö. Glükoosipuuduse korral laguneb see kiiresti ja taastab selle normaalne tase veres. Rakkudes on glükogeen seotud tsütoplasmaatilise valguga ja osaliselt rakusiseste membraanidega.

Heteropolüsahhariidid (glükosaminoglükaanid või mukopolüsahhariidid) (eesliide "muco-" näitab, et need saadi esmakordselt mutsiinist). Koosneb erinevat tüüpi monosahhariidid (glükoos, galaktoos) ja nende derivaadid (aminosuhkrud, heksuroonhapped). Nende koostises leiti ka teisi aineid: lämmastikaluseid, orgaanilised happed ja mõned teised.

Glükoosaminoglükaanid Need on tarretisesarnased kleepuvad ained. Nad esinevad sisse erinevaid funktsioone sealhulgas struktuursed, kaitsvad, reguleerivad jne. Glükoosaminoglükaanid moodustavad näiteks suurema osa kudede rakkudevahelisest ainest ja on osa nahast, kõhrest, sünoviaalvedelikust ja silma klaaskehast. Organismis leidub neid koos valkude (proteoglükaanid ja glükoprotsiidid) ja rasvadega (glükolipiidid), milles polüsahhariidid moodustavad suurema osa molekulist (kuni 90% või rohkem). Organismi jaoks on olulised järgmised asjad.

Hüaluroonhape- rakkudevahelise aine põhiosa, omamoodi "bioloogiline tsement", mis ühendab rakke, täites kogu rakkudevahelise ruumi. See toimib ka bioloogilise filtrina, mis püüab kinni mikroobid ja takistab nende tungimist rakku ning osaleb veevahetuses organismis.

Tuleb märkida, et hüaluroonhape laguneb spetsiifilise ensüümi hüaluronidaasi toimel. Sel juhul on rakkudevahelise aine struktuur häiritud, selle koostisesse tekivad "praod", mis suurendab selle vee ja muude ainete läbilaskvust. See on oluline munaraku viljastamise protsessis spermatosoididega, mis on selle ensüümi poolest rikkad. Mõned bakterid sisaldavad ka hüaluronidaasi, mis hõlbustab oluliselt nende tungimist rakku.

X ondroitiinsulfaadid- kondroitiinväävelhapped, serveeri konstruktsioonikomponendid kõhred, sidemed, südameklapid, nabanöör jne. Need aitavad kaasa kaltsiumi ladestumisele luudesse.

Hepariin moodustub nuumrakkudes, mida leidub kopsudes, maksas ja teistes elundites, ning vabaneb verre ja rakkudevahelisse keskkonda. Veres seondub see valkudega ja takistab vere hüübimist, toimides antikoagulandina. Lisaks on hepariinil põletikuvastane toime, see mõjutab kaaliumi ja naatriumi metabolismi ning täidab antihüpoksilist funktsiooni.

Glükoosaminoglükaanide erirühma moodustavad neuramiinhappeid ja süsivesikute derivaate sisaldavad ühendid. Neuramiinhappe ja äädikhappe ühendeid nimetatakse opaalhapeteks. Neid leidub rakumembraanid, sülg ja teised bioloogilised vedelikud.