Glukosa karbohidrat ringkas ialah monomer. Karbohidrat: maksudnya, kumpulan apa yang dibahagikan kepada karbohidrat dan peranannya dalam tubuh manusia

KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah sebahagian daripada sel dan tisu semua organisma tumbuhan dan haiwan dan, mengikut berat, membentuk sebahagian besar bahan organik di Bumi. Karbohidrat menyumbang kira-kira 80% daripada bahan kering dalam tumbuhan dan kira-kira 20% dalam haiwan. Tumbuhan mensintesis karbohidrat daripada sebatian organik - karbon dioksida dan air (CO 2 dan H 2 O).

Karbohidrat dibahagikan kepada dua kumpulan: monosakarida (monoses) dan polisakarida (poliosa).

Monosakarida

Untuk kajian terperinci tentang bahan yang berkaitan dengan klasifikasi karbohidrat, isomerisme, tatanama, struktur, dll., anda perlu menonton filem animasi "Karbohidrat. Genetik D - satu siri gula" dan "Pembinaan formula Haworth untuk D - galaktosa" (video ini hanya tersedia pada CD-ROM ). Teks-teks yang mengiringi filem-filem ini ialah sepenuhnya berpindah ke subseksyen ini dan ikuti di bawah.

Karbohidrat. Gula siri D genetik

"Karbohidrat tersebar luas di alam semula jadi dan melakukan pelbagai fungsi penting dalam organisma hidup. Ia membekalkan tenaga untuk proses biologi, dan juga merupakan bahan permulaan untuk sintesis metabolit perantaraan atau akhir lain dalam badan. Karbohidrat mempunyai formula am Cn(H2O)m , yang mana nama sebatian semula jadi ini berasal.

Karbohidrat dibahagikan kepada gula ringkas atau monosakarida dan polimer gula ringkas atau polisakarida ini. Di antara polisakarida, sekumpulan oligosakarida yang mengandungi daripada 2 hingga 10 sisa monosakarida setiap molekul harus dibezakan. Ini termasuk, khususnya, disakarida.

Monosakarida ialah sebatian heterofungsi. Molekul mereka secara serentak mengandungi kedua-dua karbonil (aldehid atau keton) dan beberapa kumpulan hidroksil, i.e. monosakarida ialah sebatian polihidroksikarbonil - polihidroksialdehid dan polihidroksiketon. Bergantung kepada ini, monosakarida dibahagikan kepada aldosa (monosakarida mengandungi kumpulan aldehid) dan ketos (mengandungi kumpulan keto). Sebagai contoh, glukosa ialah aldosa, dan fruktosa ialah ketosa.

(glukosa (aldose))(fruktosa (ketose))

Bergantung kepada bilangan atom karbon dalam molekul, monosakarida dipanggil tetrosa, pentosa, heksosa, dll. Jika kita menggabungkan dua jenis klasifikasi terakhir, maka glukosa ialah aldohexose, dan fruktosa ialah ketohexose. Kebanyakan monosakarida yang wujud secara semula jadi ialah pentosa dan heksosa.

Monosakarida digambarkan dalam bentuk formula unjuran Fischer, i.e. dalam bentuk unjuran model tetrahedral atom karbon ke atas satah lukisan. Rantai karbon di dalamnya ditulis secara menegak. Dalam aldosa, kumpulan aldehid diletakkan di bahagian atas; dalam ketos, kumpulan alkohol primer diletakkan bersebelahan dengan kumpulan karbonil. Atom hidrogen dan kumpulan hidroksil pada atom karbon tidak simetri diletakkan pada garis mendatar. Atom karbon asimetri terletak di silang terhasil dua garis lurus dan tidak ditunjukkan oleh simbol. Penomboran rantai karbon bermula dengan kumpulan yang terletak di bahagian atas. (Mari kita takrifkan atom karbon asimetri: ia ialah atom karbon yang terikat kepada empat atom yang berbeza atau kumpulan).

Mewujudkan konfigurasi mutlak, i.e. susunan spatial sebenar bagi substituen pada atom karbon asimetri adalah tugas yang sangat intensif buruh, dan sehingga suatu ketika ia adalah tugas yang mustahil. Adalah mungkin untuk mencirikan sambungan dengan membandingkan konfigurasinya dengan sambungan rujukan, i.e. tentukan konfigurasi relatif.

Konfigurasi relatif monosakarida ditentukan oleh piawai konfigurasi - gliseraldehid, yang pada penghujung abad yang lalu konfigurasi tertentu ditetapkan secara sewenang-wenangnya, ditetapkan sebagai D- dan L - gliseraldehid. Konfigurasi atom karbon asimetri monosakarida yang paling jauh dari kumpulan karbonil dibandingkan dengan konfigurasi atom karbon asimetri mereka. Dalam pentosa, atom ini ialah atom karbon keempat ( C 4 ), dalam heksosa – yang kelima ( C 5 ), iaitu terakhir dalam rantaian atom karbon. Jika konfigurasi atom karbon ini bertepatan dengan konfigurasi D - gliseraldehid monosakarida dikelaskan sebagai D - baris. Dan, sebaliknya, jika ia sepadan dengan konfigurasi L - gliseraldehid dianggap sebagai monosakarida L - baris. Simbol D bermakna kumpulan hidroksil pada atom karbon asimetri yang sepadan dalam unjuran Fischer terletak di sebelah kanan garis menegak, dan simbol L - bahawa kumpulan hidroksil terletak di sebelah kiri.

Gula siri D genetik

Pengasas aldoses ialah gliseraldehid. Pertimbangkan hubungan genetik gula D - baris dengan D - gliseraldehid.

Dalam kimia organik, terdapat kaedah meningkatkan rantai karbon monosakarida dengan memperkenalkan kumpulan secara berurutan.

N–

saya DENGAN saya

-DIA

antara kumpulan karbonil dan atom karbon bersebelahan. Pengenalan kumpulan ini ke dalam molekul D - gliseraldehid membawa kepada dua tetrose diastereomerik - D - erythrose dan D - tiga. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa atom karbon baru yang dimasukkan ke dalam rantai monosakarida menjadi tidak simetri. Atas sebab yang sama, setiap tetrosa yang terhasil, dan kemudian pentosa, apabila satu lagi atom karbon dimasukkan ke dalam molekul mereka, juga memberikan dua gula diastereomerik. Diastereomer ialah stereoisomer yang berbeza dalam konfigurasi satu atau lebih atom karbon tidak simetri.

Beginilah cara D diperoleh - siri gula daripada D - gliseraldehid. Seperti yang dapat dilihat, semua terma siri yang diberikan, diperoleh daripada D - gliseraldehid, mengekalkan atom karbon tidak simetrinya. Ini ialah atom karbon asimetri terakhir dalam rantaian atom karbon monosakarida yang dibentangkan.

Setiap aldose D - siri sepadan dengan stereoisomer L - siri yang molekulnya berhubung antara satu sama lain sebagai objek dan imej cermin yang tidak serasi. Stereoisomer sedemikian dipanggil enansiomer.

Perlu diingatkan sebagai kesimpulan bahawa siri aldoheksosa yang diberikan tidak terhad kepada empat yang digambarkan. Dengan cara yang dikemukakan di atas D - ribosa dan D - xyloses boleh menghasilkan dua lagi pasang gula diastereomeric. Walau bagaimanapun, kami hanya berhenti di aldohexoses, yang paling meluas di alam semula jadi."

Pembinaan formula Haworth untuk D-galaktosa

“Serentak dengan pengenalan kepada kimia organik konsep struktur glukosa dan monosakarida lain sebagai polihidroksialdehid atau polihidroksiketon, yang diterangkan oleh formula rantaian terbuka, fakta mula terkumpul dalam kimia karbohidrat yang sukar dijelaskan dari sudut pandangan sedemikian. Ternyata glukosa dan monosakarida lain wujud dalam bentuk hemiasetal kitaran yang terbentuk hasil daripada tindak balas intramolekul kumpulan berfungsi yang sepadan.

Hemiasetal konvensional terbentuk melalui interaksi molekul dua sebatian - aldehid dan alkohol. Semasa tindak balas, ikatan berganda kumpulan karbonil dipecahkan, dan di tapak pemecahan atom hidrogen hidroksil dan sisa alkohol ditambah. Hemiasetal kitaran terbentuk kerana interaksi kumpulan berfungsi yang serupa yang dimiliki oleh molekul satu sebatian - monosakarida. Tindak balas berjalan dalam arah yang sama: ikatan berganda kumpulan karbonil dipecahkan, atom hidrogen hidroksil ditambah kepada oksigen karbonil, dan kitaran terbentuk kerana ikatan atom karbon karbonil dan oksigen hidroksil. kumpulan.

Hemiasetal yang paling stabil terbentuk kerana kumpulan hidroksil pada atom karbon keempat dan kelima. Cincin lima anggota dan enam anggota yang terhasil dipanggil bentuk furanose dan piranosa monosakarida, masing-masing. Nama-nama ini berasal dari nama sebatian heterosiklik lima dan enam anggota dengan atom oksigen dalam cincin - furan dan pyran.

Monosakarida yang mempunyai bentuk kitaran boleh diwakili dengan mudah oleh formula perspektif Haworth. Ia adalah ideal gelang rata lima dan enam anggota dengan atom oksigen dalam gelang, membolehkan untuk melihat kedudukan relatif semua substituen berbanding satah gelang.

Mari kita pertimbangkan pembinaan formula Haworth menggunakan contoh D - galaktosa.

Untuk membina formula Haworth, anda mesti menomborkan atom karbon monosakarida dalam unjuran Fischer dan pusingkannya ke kanan supaya rantai atom karbon mengambil kedudukan mendatar. Kemudian atom dan kumpulan yang terletak di sebelah kiri dalam formula unjuran akan berada di bahagian atas, dan yang terletak di sebelah kanan akan berada di bawah garis mendatar, dan selepas peralihan selanjutnya kepada formula kitaran, masing-masing, di atas dan di bawah satah kitaran . Pada hakikatnya, rantai karbon monosakarida tidak terletak dalam garis lurus, tetapi mengambil bentuk melengkung di angkasa. Seperti yang dapat dilihat, hidroksil pada atom karbon kelima disingkirkan dengan ketara daripada kumpulan aldehid, i.e. menduduki kedudukan yang tidak menguntungkan untuk menutup cincin. Untuk mendekatkan kumpulan berfungsi, sebahagian molekul diputarkan mengelilingi paksi valens yang menghubungkan atom karbon keempat dan kelima mengikut lawan jam dengan satu sudut valens. Hasil daripada putaran ini, hidroksil atom karbon kelima menghampiri kumpulan aldehid, manakala dua substituen lain juga menukar kedudukan mereka - khususnya, kumpulan CH 2 OH terletak di atas rantai atom karbon. Pada masa yang sama, kumpulan aldehid disebabkan oleh putaran di sekeliling s - ikatan antara atom karbon pertama dan kedua menghampiri hidroksil. Kumpulan berfungsi yang menghampiri berinteraksi antara satu sama lain mengikut skema di atas, yang membawa kepada pembentukan hemiacetal dengan cincin piranosa enam anggota.

Kumpulan hidroksil yang terhasil daripada tindak balas dipanggil kumpulan glikosidik. Pembentukan hemiasetal kitaran menghasilkan kemunculan atom karbon asimetri baharu, dipanggil anomerik. Akibatnya, dua diastereomer timbul - a - dan b - anomer yang berbeza dalam konfigurasi hanya atom karbon pertama.

Konfigurasi yang berbeza bagi atom karbon anomerik timbul disebabkan oleh fakta bahawa kumpulan aldehid, yang mempunyai konfigurasi planar, disebabkan oleh putaran di sekeliling s - sambungan antara lorong Atom karbon pertama dan kedua menangani reagen penyerang (kumpulan hidroksil) pada kedua-dua satu dan bahagian bertentangan pesawat. Kumpulan hidroksil menyerang kumpulan karbonil dari kedua-dua belah pihak ikatan berganda, membawa kepada hemiasetal dengan konfigurasi berbeza bagi atom karbon pertama. Dalam erti kata lain, sebab utama pembentukan serentak a - dan b -anomer adalah disebabkan oleh ketidak-stereoselektiviti tindak balas yang dibincangkan.

Pada a - anomer, konfigurasi pusat anomerik adalah sama dengan konfigurasi atom karbon asimetri terakhir, yang menentukan kepunyaan D - dan L - baris, dan b - anomer adalah bertentangan. Dalam aldopentosa dan aldoheksosa D - siri dalam formula Haworth kumpulan hidroksil glikosidik a - anomer terletak di bawah satah, dan di b - anomer – di atas satah kitaran.

Mengikut peraturan yang sama, peralihan kepada bentuk furanose Haworth dijalankan. Satu-satunya perbezaan adalah bahawa tindak balas melibatkan hidroksil atom karbon keempat, dan untuk membawa kumpulan berfungsi lebih rapat bersama-sama adalah perlu untuk memutarkan sebahagian daripada molekul di sekeliling. s - ikatan antara atom karbon ketiga dan keempat dan mengikut arah jam, akibatnya atom karbon kelima dan keenam akan terletak di bawah satah cincin.

Nama-nama bentuk kitaran monosakarida termasuk petunjuk konfigurasi pusat anomerik ( a - atau b -), kepada nama monosakarida dan sirinya ( D - atau L -) dan saiz kitaran (furanose atau pyranose). Sebagai contoh, a, D - galactopyranose atau b , D - galactofuranose."

resit

Glukosa kebanyakannya ditemui dalam bentuk bebas di alam semula jadi. Ia juga merupakan unit struktur banyak polisakarida. Monosakarida lain jarang ditemui dalam keadaan bebas dan terutamanya dikenali sebagai komponen oligo- dan polisakarida. Secara semula jadi, glukosa diperoleh hasil daripada tindak balas fotosintesis:

6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glukosa) + 6O 2

Glukosa pertama kali diperoleh pada tahun 1811 oleh ahli kimia Rusia G.E Kirchhoff daripada hidrolisis kanji. Sintesis kemudian monosakarida daripada formaldehid dalam persekitaran alkali telah dicadangkan oleh A.M.

Dalam industri, glukosa diperoleh melalui hidrolisis kanji dengan kehadiran asid sulfurik.

(C 6 H 10 O 5) n (kanji) + nH 2 O –– H 2 SO 4,t ° ® nC 6 H 12 O 6 (glukosa)

Ciri-ciri fizikal

Monosakarida – pepejal, mudah larut dalam air, kurang larut dalam alkohol dan tidak larut sepenuhnya dalam eter. Larutan berair mempunyai tindak balas neutral terhadap litmus. Kebanyakan monosakarida mempunyai rasa manis, tetapi kurang daripada gula bit.

Sifat kimia

Monosakarida mempamerkan sifat-sifat alkohol dan sebatian karbonil.

saya. Tindak balas pada kumpulan karbonil

1. Pengoksidaan.

a) Seperti semua aldehid, pengoksidaan monosakarida membawa kepada asid yang sepadan. Oleh itu, apabila glukosa dioksidakan dengan larutan ammonia perak oksida hidrat, asid glukonik terbentuk (tindak balas "cermin perak").

b) Tindak balas monosakarida dengan kuprum hidroksida apabila dipanaskan juga membawa kepada asid aldonik.

c) Agen pengoksidaan yang lebih kuat mengoksidakan bukan sahaja kumpulan aldehid, tetapi juga kumpulan alkohol utama ke dalam kumpulan karboksil, yang membawa kepada asid gula dibasic (aldaric). Biasanya, asid nitrik pekat digunakan untuk pengoksidaan tersebut.

2. Pemulihan.

Pengurangan gula membawa kepada alkohol polihidrik. Hidrogen dengan kehadiran nikel, litium aluminium hidrida, dll. digunakan sebagai agen pengurangan.

3. Walaupun persamaan sifat kimia monosakarida dengan aldehid, glukosa tidak bertindak balas dengan natrium hidrosulfit ( NaHSO3).

II. Tindak balas berdasarkan kumpulan hidroksil

Tindak balas pada kumpulan hidroksil monosakarida dijalankan, sebagai peraturan, dalam bentuk hemiacetal (siklik).

1. Alkilasi (pembentukan eter).

Apabila terdedah kepada metil alkohol dengan kehadiran gas hidrogen klorida atom hidrogen hidroksil glikosidik digantikan oleh kumpulan metil.

Apabila menggunakan agen pengalkilasi yang lebih kuat, seperti Sebagai contoh , metil iodida atau dimetil sulfat, transformasi sedemikian menjejaskan semua kumpulan hidroksil monosakarida.

2. Asilasi (pembentukan ester).

Apabila anhidrida asetik bertindak pada glukosa, ester terbentuk - pentaacetylglucose.

3. Seperti semua alkohol polihidrik, glukosa dengan kuprum hidroksida ( II ) memberikan warna biru pekat (tindak balas kualitatif).

III. Reaksi khusus

Sebagai tambahan kepada perkara di atas, glukosa juga dicirikan oleh beberapa sifat tertentu- proses penapaian. Penapaian ialah penguraian molekul gula di bawah pengaruh enzim. Gula dengan sejumlah atom karbon yang merupakan gandaan tiga mengalami penapaian. Terdapat banyak jenis penapaian, di antaranya yang paling terkenal adalah yang berikut:

a) penapaian alkohol

C 6 H 12 O 6 ® 2CH 3 –CH 2 OH (etil alkohol) + 2CO 2

b) penapaian asid laktik

c) penapaian asid butirik

C6H12O6® CH 3 –CH 2 –CH 2 –COOH(asid butirik) + 2 H 2 + 2CO 2

Jenis-jenis penapaian yang dinyatakan disebabkan oleh mikroorganisma mempunyai kepentingan praktikal yang luas. Sebagai contoh, alkohol - untuk mendapatkan etil alkohol, dalam pembuatan wain, pembuatan bir, dsb., dan asid laktik - untuk penghasilan asid laktik dan produk susu yang ditapai.

Disakarida

Disakarida (bioses) apabila hidrolisis membentuk dua monosakarida yang sama atau berbeza. Untuk menubuhkan struktur disakarida, adalah perlu untuk mengetahui: dari mana monosakarida ia dibina, apakah konfigurasi pusat anomerik monosakarida ini ( a - atau b -), apakah dimensi kitaran (furanosa atau piranosa) dan dengan hidroksil dua molekul monosakarida dikaitkan.

Disakarida dibahagikan kepada dua kumpulan: mengurangkan dan tidak mengurangkan.

Mengurangkan disakarida termasuk, khususnya, maltosa (gula malt) yang terkandung dalam malt, i.e. bercambah dan kemudian bijirin kering dan dihancurkan.

(maltosa)

Maltosa terdiri daripada dua residu D - glukopiranoses, yang dihubungkan oleh ikatan (1-4)-glikosidik, i.e. pembentukan ikatan eter melibatkan hidroksil glikosidik bagi satu molekul dan hidroksil alkohol pada atom karbon keempat molekul monosakarida yang lain. Atom karbon anomerik ( C 1 ), mengambil bahagian dalam pembentukan sambungan ini, telah a - konfigurasi, dan atom anomerik dengan hidroksil glikosidik bebas (ditunjukkan dengan warna merah) boleh mempunyai sama ada a - (a - maltosa), dan b - konfigurasi (b - maltosa).

Maltosa adalah kristal putih, sangat larut dalam air, rasa manis, tetapi lebih sedikit daripada gula (sukrosa).

Seperti yang dapat dilihat, maltosa mengandungi hidroksil glikosidik bebas, akibatnya keupayaan untuk membuka cincin dan berubah menjadi bentuk aldehid dikekalkan. Dalam hal ini, maltosa dapat memasuki tindak balas ciri aldehid, dan, khususnya, memberikan tindak balas "cermin perak", itulah sebabnya ia dipanggil disakarida pengurangan. Selain itu, maltosa mengalami banyak tindak balas yang bercirikan monosakarida, Sebagai contoh , membentuk eter dan ester (lihat sifat kimia monosakarida).

Disakarida bukan penurun termasuk sukrosa (bit atau tebugula). Ia terdapat dalam tebu, bit gula (sehingga 28% bahan kering), jus tumbuhan dan buah-buahan. Molekul sukrosa terdiri daripada a , D - glukopiranoses dan b , D - fruktofuranose.

(sukrosa)

Berbeza dengan maltosa, ikatan glikosidik (1–2) antara monosakarida dibentuk oleh hidroksil glikosidik kedua-dua molekul, iaitu, tiada hidroksil glikosidik bebas. Akibatnya, sukrosa tidak mempunyai keupayaan pengurangan, ia tidak memberikan tindak balas "cermin perak", oleh itu ia diklasifikasikan sebagai disakarida bukan pengurangan.

Sukrosa adalah bahan kristal putih, rasa manis, sangat larut dalam air.

Sukrosa dicirikan oleh tindak balas pada kumpulan hidroksil. Seperti semua disakarida, sukrosa ditukar oleh asid atau hidrolisis enzimatik kepada monosakarida dari mana ia tersusun.

Polisakarida

Polisakarida yang paling penting ialah kanji dan selulosa (serat). Mereka dibina daripada sisa glukosa. Formula am polisakarida ini ( C6H10O5)n . Dalam pembentukan molekul polisakarida, hidroksil glikosidik (pada atom C 1) dan alkohol (pada atom C 4) biasanya mengambil bahagian, i.e. ikatan (1–4)-glikosidik terbentuk.

kanji

Pati ialah campuran dua polisakarida yang diperbuat daripada a , D - unit glukopiranosa: amilosa (10-20%) dan amilopektin (80-90%). Kanji terbentuk dalam tumbuhan semasa fotosintesis dan disimpan sebagai karbohidrat "rizab" dalam akar, ubi dan biji. Sebagai contoh, bijirin beras, gandum, rai dan bijirin lain mengandungi 60-80% kanji, ubi kentang - 15-20%. Peranan yang berkaitan dalam dunia haiwan dimainkan oleh glikogen polisakarida, yang "disimpan" terutamanya di dalam hati.

Pati adalah Serbuk putih, terdiri daripada bijirin kecil, tidak larut dalam air sejuk. Apabila kanji dirawat dengan air suam, adalah mungkin untuk mengasingkan dua pecahan: pecahan larut dalam air suam dan terdiri daripada polisakarida amilosa, dan pecahan yang hanya membengkak dalam air suam untuk membentuk pes dan terdiri daripada polisakarida amilopektin.

Amilosa mempunyai struktur linear, a , D - residu glikopiranosa dikaitkan dengan ikatan (1–4)-glikosidik. Sel unit amilosa (dan kanji secara umum) diwakili seperti berikut:

Molekul amilopektin dibina Dengan cara yang sama, walau bagaimanapun, ia mempunyai cawangan dalam rantai, yang mewujudkan struktur spatial. Pada titik bercabang, sisa monosakarida dikaitkan dengan ikatan (1-6)-glikosidik. Di antara titik cawangan biasanya terdapat 20-25 residu glukosa.

(amilopektin)

Kanji mudah dihidrolisis: apabila dipanaskan dengan kehadiran asid sulfurik, glukosa terbentuk.

(C 6 H 10 O 5 ) n (kanji) + nH 2 O –– H 2 SO 4 , t ° ® nC 6 H 12 O 6 (glukosa)

Bergantung kepada keadaan tindak balas, hidrolisis boleh dijalankan secara berperingkat dengan pembentukan produk perantaraan.

(C 6 H 10 O 5 ) n (kanji) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (dekstrin (m< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)

Reaksi kualitatif terhadap kanji adalah interaksinya dengan iodin - warna biru pekat diperhatikan. Pewarna ini muncul jika setitik larutan iodin diletakkan pada kentang yang dipotong atau sekeping roti putih.

Kanji tidak mengalami tindak balas "cermin perak".

Pati adalah berharga produk makanan. Untuk memudahkan penyerapannya, produk yang mengandungi kanji tertakluk kepada rawatan haba, i.e. kentang dan bijirin direbus, roti dibakar. Proses dekstrinisasi (pembentukan dekstrin) yang dijalankan dalam kes ini menyumbang kepada penyerapan kanji yang lebih baik oleh badan dan hidrolisis seterusnya kepada glukosa.

DALAM Industri Makanan kanji digunakan dalam pengeluaran sosej, kuih-muih dan produk masakan. Ia juga digunakan untuk menghasilkan glukosa dalam pengeluaran kertas, tekstil, pelekat, ubat-ubatan, dll.

Selulosa (serat)

Selulosa adalah polisakarida tumbuhan yang paling biasa. Ia mempunyai kekuatan mekanikal yang hebat dan bertindak sebagai bahan sokongan untuk tumbuhan. Kayu mengandungi 50-70% selulosa, kapas hampir selulosa tulen.

Seperti kanji, unit struktur selulosa ialah D - glukpiranosa, unit yang disambungkan oleh (1-4) ikatan glikosidik. Walau bagaimanapun, selulosa berbeza daripada kanji b - konfigurasi ikatan glikosidik antara kitaran dan struktur linear yang ketat.

Selulosa terdiri daripada molekul seperti benang, yang dipasang menjadi berkas oleh ikatan hidrogen kumpulan hidroksil dalam rantai, serta antara rantai bersebelahan. Pembungkusan rantai inilah yang memberikan kekuatan mekanikal yang tinggi, gentian, ketaklarutan dalam air dan kelalaian kimia, yang menjadikan selulosa bahan yang ideal untuk membina dinding sel.

b - Ikatan glikosidik tidak dimusnahkan oleh enzim pencernaan manusia, jadi selulosa tidak boleh berfungsi sebagai makanan, walaupun dalam jumlah tertentu ia adalah bahan balast yang diperlukan untuk pemakanan normal. Perut ruminan mengandungi enzim yang memecahkan selulosa, jadi haiwan tersebut menggunakan serat sebagai komponen makanan.

Walaupun selulosa tidak larut dalam air dan pelarut organik biasa, ia larut dalam reagen Schweitzer (larutan kuprum hidroksida dalam ammonia), serta dalam larutan pekat zink klorida dan asid sulfurik pekat.

Seperti kanji, selulosa menghasilkan glukosa apabila hidrolisis asid.

Selulosa ialah alkohol polihidrik terdapat tiga kumpulan hidroksil setiap unit sel polimer. Dalam hal ini, selulosa dicirikan oleh tindak balas pengesteran (pembentukan ester). Tindak balas dengan asid nitrik dan anhidrida asetik.

Serat tersterifikasi sepenuhnya dikenali sebagai serbuk mesiu, yang, selepas pemprosesan yang betul, bertukar menjadi serbuk mesiu tanpa asap. Bergantung pada keadaan penitratan, selulosa dinitrat boleh diperolehi, yang dalam teknologi dipanggil colloxylin. Ia juga digunakan dalam pembuatan serbuk mesiu dan propelan roket pepejal. Di samping itu, seluloid diperbuat daripada colloxylin.

Triasetilselulosa (atau selulosa asetat) ialah produk berharga untuk pembuatan filem kalis api dan asetat sutera. Untuk melakukan ini, selulosa asetat dilarutkan dalam campuran diklorometana dan etanol, dan larutan ini dipaksa melalui acuan ke dalam aliran udara panas. Pelarut tersejat dan aliran larutan bertukar menjadi benang terbaik sutera asetat.

Selulosa tidak menghasilkan tindak balas "cermin perak".

Bercakap tentang penggunaan selulosa, seseorang tidak boleh tidak mengatakan bahawa sejumlah besar selulosa digunakan untuk pengeluaran pelbagai kertas. Kertas ialah lapisan nipis gentian gentian, bersaiz dan ditekan pada mesin pembuat kertas khas.

Daripada perkara di atas sudah jelas bahawa penggunaan selulosa oleh manusia adalah sangat luas dan pelbagai sehingga bahagian yang berasingan boleh dikhaskan untuk penggunaan produk pemprosesan kimia selulosa.

TAMAT BAHAGIAN

Ciri umum, struktur dan sifat karbohidrat.

Karbohidrat - ini adalah alkohol polihidrik yang mengandungi, sebagai tambahan kepada kumpulan alkohol, kumpulan aldehid atau keto.

Bergantung kepada jenis kumpulan dalam molekul, aldosa dan ketos dibezakan.

Karbohidrat sangat meluas dalam alam semula jadi, terutamanya dalam dunia tumbuhan, di mana ia membentuk 70-80% daripada jisim bahan kering sel. Dalam tubuh haiwan mereka hanya menyumbang kira-kira 2% daripada berat badan, tetapi di sini peranan mereka tidak kurang pentingnya.

Karbohidrat boleh disimpan dalam bentuk kanji dalam tumbuhan dan glikogen dalam badan haiwan dan manusia. Rizab ini digunakan mengikut keperluan. Dalam tubuh manusia, karbohidrat didepositkan terutamanya dalam hati dan otot, yang merupakan depotnya.

Antara komponen lain badan haiwan dan manusia yang lebih tinggi, karbohidrat menyumbang 0.5% daripada berat badan. Walau bagaimanapun, karbohidrat mempunyai sangat penting untuk badan. Bahan-bahan ini, bersama-sama dengan protein dalam bentuk proteoglikan membentuk asas tisu penghubung. Protein yang mengandungi karbohidrat (glikoprotein dan mukoprotein) adalah sebahagian daripada lendir badan (fungsi pelindung, menyelubungi), protein pengangkutan plasma dan sebatian aktif secara imunologi (bahan darah khusus kumpulan). Sesetengah karbohidrat berfungsi sebagai "bahan api ganti" untuk organisma mendapatkan tenaga.

Fungsi karbohidrat:

• Tenaga – karbohidrat adalah salah satu sumber tenaga utama untuk badan, menyediakan sekurang-kurangnya 60% daripada kos tenaga. Untuk aktiviti otak, sel darah, dan medula buah pinggang, hampir semua tenaga dibekalkan melalui pengoksidaan glukosa. Selepas pecahan lengkap, 1 g karbohidrat dibebaskan 4.1 kcal/mol(17.15 kJ/mol) tenaga.

• plastik – karbohidrat atau derivatifnya terdapat dalam semua sel badan. Mereka adalah sebahagian daripada membran biologi dan organel sel, mengambil bahagian dalam pembentukan enzim, nukleoprotein, dll. Dalam tumbuhan, karbohidrat berfungsi terutamanya sebagai bahan sokongan.

• Pelindung – rembesan likat (lendir), dirembeskan oleh pelbagai kelenjar, kaya dengan karbohidrat atau derivatifnya (mucopolysaccharides, dll.). Mereka melindungi dinding dalaman organ berongga saluran gastrousus dan saluran pernafasan daripada pengaruh mekanikal dan kimia, dan penembusan mikrob patogen.

• kawal selia – makanan manusia mengandungi sejumlah besar serat, struktur kasar yang menyebabkan kerengsaan mekanikal membran mukus perut dan usus, dengan itu mengambil bahagian dalam peraturan tindakan peristalsis.

• khusus – karbohidrat individu melaksanakan fungsi khas dalam badan: mereka mengambil bahagian dalam pengaliran impuls saraf, pembentukan antibodi, memastikan kekhususan kumpulan darah, dll.

Kepentingan fungsi karbohidrat menentukan keperluan untuk menyediakan badan dengan nutrien ini. Keperluan harian untuk karbohidrat untuk seseorang adalah purata 400 - 450 g, dengan mengambil kira umur, jenis kerja, jantina dan beberapa faktor lain.

Komposisi asas. Karbohidrat terdiri daripada yang berikut unsur kimia: karbon, hidrogen dan oksigen. Kebanyakan karbohidrat mempunyai formula am C n (H 2 O ) n Karbohidrat adalah sebatian yang terdiri daripada karbon dan air, yang merupakan asas untuk namanya. Walau bagaimanapun, di antara karbohidrat terdapat bahan yang tidak sesuai dengan formula yang diberikan, contohnya, rhamnose C 6 H 12 O 5, dll. Pada masa yang sama, bahan diketahui yang komposisinya sepadan dengan formula umum karbohidrat, tetapi dari segi istilah. daripada sifat-sifat mereka ia bukan milik mereka (asid asetik C 2 H 12 O 2). Oleh itu, nama "karbohidrat" agak sewenang-wenangnya dan tidak selalu sesuai dengan struktur kimia bahan-bahan ini.

Karbohidrat- ini adalah bahan organik yang merupakan aldehid atau keton alkohol polihidrik.

Monosakarida

Monosakarida ialah alkohol alifatik polihidrat yang mengandungi kumpulan aldehid (aldosa) atau kumpulan keto (ketosa).

Monosakarida adalah bahan pepejal, kristal yang larut dalam air dan mempunyai rasa manis. Di bawah keadaan tertentu, ia mudah teroksida, akibatnya alkohol aldehid ditukar menjadi asid, akibatnya alkohol aldehid ditukar menjadi asid, dan apabila direduksi, menjadi alkohol yang sepadan.

Sifat kimia monosakarida :

• Pengoksidaan kepada asid mono-, dikarboksilik dan glikuronik;

• Pengurangan kepada alkohol;

• Pembentukan ester;

• Pembentukan glikosida;

• Penapaian: alkohol, asid laktik, asid sitrik dan asid butirik.

Monosakarida yang tidak boleh dihidrolisiskan menjadi gula yang lebih ringkas. Jenis monosakarida bergantung kepada panjang rantai hidrokarbon. Bergantung kepada bilangan atom karbon, ia dibahagikan kepada triosa, tetrosa, pentosa, dan heksosa.

Trioses: gliseraldehid dan dihydroxyacetone, mereka adalah produk perantaraan pemecahan glukosa dan terlibat dalam sintesis lemak. kedua-dua triose boleh disediakan daripada gliserol alkohol melalui penyahhidrogenan atau penghidrogenan.

Tetrosis: erythrose - mengambil bahagian secara aktif dalam proses metabolik.

Pentosa: ribosa dan deoksiribosa ialah komponen asid nukleik, ribulosa dan xylulose adalah hasil perantaraan pengoksidaan glukosa.

Heksosa: mereka paling banyak diwakili dalam dunia haiwan dan tumbuhan dan memainkan peranan yang besar dalam proses metabolik. Ini termasuk glukosa, galaktosa, fruktosa, dll.

Glukosa (gula anggur) . Ia adalah karbohidrat utama tumbuhan dan haiwan. Peranan penting glukosa dijelaskan oleh fakta bahawa ia adalah sumber tenaga utama, membentuk asas kepada banyak oligo- dan polisakarida, dan terlibat dalam mengekalkan tekanan osmotik. Pengangkutan glukosa ke dalam sel dikawal dalam banyak tisu oleh insulin hormon pankreas. Dalam sel, semasa tindak balas kimia berbilang peringkat, glukosa ditukar kepada bahan lain (produk perantaraan yang terbentuk semasa pemecahan glukosa digunakan untuk sintesis asid amino dan lemak), yang akhirnya teroksida kepada karbon dioksida dan air. , yang membebaskan tenaga yang digunakan oleh badan untuk menyokong kehidupan. Tahap glukosa dalam darah biasanya digunakan untuk menilai keadaan metabolisme karbohidrat dalam badan. Apabila tahap glukosa dalam darah berkurangan atau kepekatannya tinggi dan adalah mustahil untuk menggunakannya, seperti yang berlaku dengan diabetes, rasa mengantuk berlaku dan kehilangan kesedaran mungkin berlaku (koma hipoglisemik). Kadar di mana glukosa memasuki tisu otak dan hati tidak bergantung kepada insulin dan hanya ditentukan oleh kepekatannya dalam darah. Tisu ini dipanggil bebas insulin. Tanpa kehadiran insulin, glukosa tidak akan masuk ke dalam sel dan tidak akan digunakan sebagai bahan api.

Galaktosa. Isomer spatial glukosa, berbeza dalam lokasi kumpulan OH pada atom karbon keempat. Ia adalah sebahagian daripada laktosa, beberapa polisakarida dan glikolipid. Galaktosa boleh mengisomerikan menjadi glukosa (dalam hati, kelenjar susu).

Fruktosa (gula buah). Didapati dalam kuantiti yang banyak dalam tumbuhan, terutamanya buah-buahan. Terdapat banyak dalam buah-buahan, bit gula, dan madu. Mudah mengisomerkan kepada glukosa. Laluan pecahan fruktosa adalah lebih pendek dan lebih bertenaga daripada glukosa. Tidak seperti glukosa, ia boleh menembusi dari darah ke dalam sel tisu tanpa penyertaan insulin. Atas sebab ini, fruktosa disyorkan sebagai sumber karbohidrat paling selamat untuk pesakit kencing manis. Sebahagian daripada fruktosa memasuki sel hati, yang mengubahnya menjadi "bahan api" yang lebih serba boleh - glukosa, jadi fruktosa juga boleh meningkatkan paras gula darah, walaupun pada tahap yang lebih rendah daripada gula mudah lain.

Mengikut struktur kimia, glukosa dan galaktosa adalah alkohol aldehid, fruktosa adalah alkohol keton. Perbezaan dalam struktur glukosa dan fruktosa juga mencirikan perbezaan dalam beberapa sifatnya. Glukosa mengurangkan logam daripada oksidanya; fruktosa tidak mempunyai sifat ini. Fruktosa diserap dari usus kira-kira 2 kali lebih perlahan daripada glukosa.

Apabila atom karbon keenam dalam molekul heksosa teroksida, asid hexuronic (uronik). : daripada glukosa - glukuronik, daripada galaktosa - galakturonik.

Asid glukuronik mengambil bahagian aktif dalam proses metabolik dalam badan, contohnya dalam peneutralan produk toksik, adalah sebahagian daripada mucopolysaccharides, dan lain-lain. Fungsinya ialah ia bergabung menjadi organik rendah dengan bahan yang kurang larut dalam air. Akibatnya, bahan terikat menjadi larut air dan dikumuhkan dalam air kencing. Laluan penyingkiran ini amat penting untuk air hormon steroid larut, produk pecahannya, dan juga untuk pembebasan produk pecahan bahan perubatan. Tanpa interaksi dengan asid glukuronik, pemecahan selanjutnya dan pembebasan pigmen hempedu dari badan terganggu.

Monosakarida mungkin mempunyai kumpulan amino .

Apabila menggantikan kumpulan OH atom karbon kedua dalam molekul heksosa dengan kumpulan amino, gula amino - heksosamines terbentuk: glukosamin disintesis daripada glukosa, galaktosamin disintesis daripada galaktosa, yang merupakan sebahagian daripada membran sel dan membran mukus polisakarida dalam bentuk bebas dan dalam kombinasi dengan asid asetik.

Gula amino dipanggil monosakarida ituDi tempat kumpulan OH terdapat kumpulan amino (- N H 2).

Gula amino adalah komponen yang paling penting glikosaminoglikan.

Monosakarida membentuk ester . Kumpulan OH bagi molekul monosakarida; seperti mana-mana alkohol kumpulan boleh bertindak balas dengan asid. Buat sementara pertukaranEster gula sangat penting. Untuk menghidupkannyadalam metabolisme, gula harus menjadiester fosforus. Dalam kes ini, atom karbon terminal terfosforilasi. Untuk heksosa ini adalah C-1 dan C-6, untuk pentosa ini adalah C-1 dan C-5, dsb. sakitLebih daripada dua kumpulan OH tidak tertakluk kepada fosforilasi. Oleh itu, peranan utama dimainkan oleh mono- dan difosfat gula. Dalam nama ester fosforus biasanya menunjukkan kedudukan ikatan ester.

Oligosakarida

Oligosakarida mengandungi dua atau lebih monosakarida. Ia ditemui dalam sel dan cecair biologi, dalam bentuk bebas dan dalam kombinasi dengan protein. Disakarida sangat penting untuk badan: sukrosa, maltosa, laktosa, dll. Karbohidrat ini melaksanakan fungsi tenaga. Diandaikan bahawa, sebagai sebahagian daripada sel, mereka mengambil bahagian dalam proses "pengiktirafan" sel.

Sukrosa(bit atau gula tebu). Terdiri daripada molekul glukosa dan fruktosa. Dia adalah produk tumbuhan dan komponen terpenting nent makanan, mempunyai rasa paling manis berbanding disakarida dan glukosa lain.

Kandungan sukrosa dalam gula adalah 95%. Gula dipecahkan dengan cepat dalam saluran gastrousus, glukosa dan fruktosa diserap ke dalam darah dan berfungsi sebagai sumber tenaga dan prekursor glikogen dan lemak yang paling penting. Ia sering dipanggil "pembawa kalori kosong," kerana gula adalah karbohidrat tulen dan tidak mengandungi nutrien lain, seperti vitamin dan garam mineral.

Laktosa(gula susu) terdiri daripada glukosa dan galaktosa, disintesis dalam kelenjar susu semasa laktasi. Dalam saluran gastrousus ia dipecahkan oleh enzim laktase. Kekurangan enzim ini membawa kepada intoleransi susu pada sesetengah orang. Kekurangan enzim ini berlaku pada kira-kira 40% daripada populasi dewasa. Laktosa yang tidak dicerna berfungsi sebagai nutrien yang baik untuk mikroflora usus. Dalam kes ini, pembentukan gas yang berlimpah adalah mungkin, perut "membengkak". Dalam produk susu yang ditapai kebanyakan daripada laktosa ditapai kepada asid laktik, jadi orang yang mengalami kekurangan laktase boleh bertolak ansur dengan produk susu yang ditapai tanpa akibat yang tidak menyenangkan. Di samping itu, bakteria asid laktik dalam produk susu yang ditapai menyekat aktiviti mikroflora usus dan mengurangkan kesan buruk laktosa.

Maltosa terdiri daripada dua bln molekul glukosa dan merupakan komponen struktur utama kanji dan glikogen.

Polisakarida

Polisakarida - karbohidrat berat molekul tinggi, terdiri daripada sejumlah besar monosakarida. Mereka mempunyai sifat hidrofilik dan, apabila dilarutkan dalam air, membentuk larutan koloid.

Polisakarida dibahagikan kepada homo- dan hete ropolisakarida.

Homopolisakarida. Mengandungi monosakarida Terdapat hanya satu jenis. Gak, kanji dan puasa glikogen hanya dibuat daripada molekul glukosa, inulin - fruktosa. Homopolisakarida sangat bercabang struktur dan merupakan campuran dua limer - amilosa dan amilopektin. Amilosa terdiri daripada 60-300 residu glukosa yang dikaitkan dengan rantai linear menggunakan jambatan oksigen, terbentuk antara atom karbon pertama satu molekul dan atom karbon keempat molekul lain (1,4 ikatan).

amilosa Ia larut dalam air panas dan memberikan warna biru dengan iodin.

amilopektin - polimer bercabang yang terdiri daripada kedua-dua rantai tidak bercabang (ikatan 1,4) dan yang bercabang, yang terbentuk kerana ikatan antara atom karbon pertama satu molekul glukosa dan atom karbon keenam molekul lain dengan bantuan jambatan oksigen (1 ,6 bon).

Wakil homopolisakarida ialah kanji, serat dan glikogen.

kanji(polisakarida tumbuhan)– terdiri daripada beberapa ribu residu glukosa, 10-20% daripadanya adalah amilosa, dan 80-90% amilopektin. Kanji tidak larut dalam air sejuk, tetapi dalam air panas ia membentuk larutan koloid, biasanya dipanggil pes kanji. Kanji menyumbang sehingga 80% daripada karbohidrat yang digunakan dalam makanan. Sumber kanji adalah produk tumbuhan, terutamanya bijirin: bijirin, tepung, roti, dan kentang. Bijirin mengandungi paling banyak kanji (dari 60% dalam soba (kernel) hingga 70% dalam beras).

Selulosa, atau selulosa,- karbohidrat tumbuhan yang paling biasa di bumi, dihasilkan dalam jumlah kira-kira 50 kg untuk setiap penduduk Bumi. Serat ialah polisakarida linear yang terdiri daripada 1000 atau lebih residu glukosa. Di dalam badan, serat terlibat dalam mengaktifkan motilitas perut dan usus, merangsang rembesan jus pencernaan, dan mewujudkan rasa kenyang.

Glikogen(pati haiwan) adalah karbohidrat simpanan utama badan manusia Ia terdiri daripada lebih kurang 30,000 sisa glukosa, yang membentuk struktur bercabang. Jumlah glikogen yang paling ketara terkumpul di dalam hati dan tisu otot, termasuk otot jantung. Fungsi glikogen otot ialah ia merupakan sumber glukosa yang mudah didapati digunakan dalam proses tenaga dalam otot itu sendiri. Glikogen hati digunakan untuk mengekalkan kepekatan glukosa darah fisiologi, terutamanya antara waktu makan. 12-18 jam selepas makan, bekalan glikogen dalam hati hampir habis sepenuhnya. Kandungan glikogen otot berkurangan dengan ketara hanya selepas senaman yang berpanjangan dan berat. kerja fizikal. Apabila terdapat kekurangan glukosa, ia cepat rosak dan memulihkannya tahap biasa dalam darah. Dalam sel, glikogen dikaitkan dengan protein sitoplasma dan sebahagiannya dengan membran intrasel.

Heteropolysaccharides (glycosaminoglycans atau mucopolysaccharides) (awalan "muco-" menunjukkan bahawa ia pertama kali diperoleh daripada mucin). Ia terdiri daripada pelbagai jenis monosakarida (glukosa, galaktosa) dan derivatifnya (gula amino, asid heksuronik). Bahan-bahan lain juga terdapat dalam komposisinya: bes nitrogen, asid organik dan beberapa yang lain.

Glycosaminoglycans Mereka adalah seperti jeli, bahan melekit. Mereka melaksanakan pelbagai fungsi, termasuk struktur, pelindung, pengawalseliaan, dan lain-lain. Glycosaminoglycans, sebagai contoh, membentuk sebahagian besar bahan antara sel tisu dan merupakan sebahagian daripada kulit, rawan, cecair sinovial, dan badan vitreous mata. Di dalam badan, ia didapati dalam kombinasi dengan protein (proteoglycans dan glycoprotside) dan lemak (glycolipids), di mana polisakarida menyumbang sebahagian besar molekul (sehingga 90% atau lebih). Perkara berikut penting untuk badan.

Asid hyaluronik- bahagian utama bahan antara sel, sejenis "simen biologi" yang menghubungkan sel, mengisi seluruh ruang antara sel. Ia juga bertindak sebagai penapis biologi yang memerangkap mikrob dan menghalang penembusan mereka ke dalam sel, dan mengambil bahagian dalam pertukaran air dalam badan.

Perlu diingatkan bahawa asid hyaluronik terurai di bawah tindakan enzim tertentu, hyaluronidase. Dalam kes ini, struktur bahan antara sel terganggu, "retak" terbentuk dalam komposisinya, yang membawa kepada peningkatan kebolehtelapannya kepada air dan bahan lain. Ia ada penting dalam proses persenyawaan telur oleh spermatozoa yang kaya dengan enzim ini. Sesetengah bakteria juga mengandungi hyaluronidase, yang sangat memudahkan penembusan mereka ke dalam sel.

X ondroitin sulfat- asid kondroitinsulfurik berfungsi sebagai komponen struktur rawan, ligamen, injap jantung, tali pusat, dll. Mereka menggalakkan pemendapan kalsium dalam tulang.

Heparin terbentuk dalam sel mast, yang terdapat dalam paru-paru, hati dan organ lain, dan dilepaskan ke dalam darah dan persekitaran antara sel. Dalam darah, ia mengikat protein dan menghalang pembekuan darah, bertindak sebagai antikoagulan. Di samping itu, heparin mempunyai kesan anti-radang, menjejaskan metabolisme kalium dan natrium, dan melakukan fungsi antihipoksik.

Kumpulan khas glikosaminoglikan ialah sebatian yang mengandungi asid neuraminik dan derivatif karbohidrat. Sebatian asid neuraminik dan asid asetik dipanggil asid opalik. Mereka ditemui dalam membran sel, air liur dan lain-lain cecair biologi.

Karbohidrat dalam makanan.

Karbohidrat adalah sumber tenaga utama dan mudah diakses untuk tubuh manusia. Semua karbohidrat adalah molekul kompleks yang terdiri daripada karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O), namanya berasal dari perkataan "arang batu" dan "air".

Daripada sumber tenaga utama yang kita ketahui, kita boleh membezakan tiga:

Karbohidrat (sehingga 2% daripada rizab)
- lemak (sehingga 80% daripada rizab)
- protein (sehingga 18% daripada rizab )

Karbohidrat adalah yang paling banyak bahan api cepat, yang digunakan terutamanya untuk pengeluaran tenaga, tetapi rizabnya sangat kecil (secara purata 2% daripada jumlah keseluruhan) kerana pengumpulan mereka memerlukan banyak air (4g air diperlukan untuk mengekalkan 1g karbohidrat), tetapi air tidak diperlukan untuk menyimpan lemak.

Rizab karbohidrat utama badan disimpan dalam bentuk glikogen (karbohidrat kompleks). Kebanyakannya terkandung dalam otot (kira-kira 70%), selebihnya dalam hati (30%).
Semua fungsi lain karbohidrat serta fungsinya struktur kimia Anda boleh mengetahui

Karbohidrat dalam makanan dikelaskan seperti berikut.

Jenis-jenis karbohidrat.

Karbohidrat, dalam klasifikasi mudah, dibahagikan kepada dua kelas utama: mudah dan kompleks. Yang ringkas pula terdiri daripada monosakarida dan oligosakarida, polisakarida kompleks dan berserabut.

Karbohidrat ringkas.

Monosakarida

Glukosa(“gula anggur”, dekstrosa).
Glukosa- yang paling penting daripada semua monosakarida, kerana ia adalah unit struktur kebanyakan makanan di- dan polisakarida. Dalam tubuh manusia, glukosa adalah sumber tenaga utama dan paling universal untuk proses metabolik. Semua sel badan haiwan mempunyai keupayaan untuk memetabolismekan glukosa. Pada masa yang sama, tidak semua sel badan, tetapi hanya beberapa jenisnya, mempunyai keupayaan untuk menggunakan sumber tenaga lain - contohnya, asid lemak bebas dan gliserol, fruktosa atau asid laktik. Semasa proses metabolik, mereka dipecahkan kepada molekul individu monosakarida, yang, melalui tindak balas kimia berbilang peringkat, ditukar kepada bahan lain dan akhirnya teroksida kepada karbon dioksida dan air - digunakan sebagai "bahan api" untuk sel. Glukosa adalah komponen metabolisme yang diperlukan karbohidrat. Apabila parasnya dalam darah berkurangan atau kepekatannya tinggi dan mustahil untuk digunakan, seperti yang berlaku pada diabetes, rasa mengantuk berlaku dan kehilangan kesedaran mungkin berlaku (koma hipoglisemik).
Glukosa "dalam bentuk tulen", sebagai monosakarida, terdapat dalam sayur-sayuran dan buah-buahan. Anggur terutamanya kaya dengan glukosa - 7.8%, ceri manis - 5.5%, raspberi - 3.9%, strawberi - 2.7%, plum - 2.5%, tembikai - 2.4%. Antara sayur-sayuran, labu mengandungi paling banyak glukosa - 2.6%, kubis putih - 2.6%, dan lobak merah - 2.5%.
Glukosa kurang manis daripada disakarida yang paling terkenal, sukrosa. Jika kita mengambil kemanisan sukrosa sebagai 100 unit, maka kemanisan glukosa ialah 74 unit.

Fruktosa(gula buah).
Fruktosa adalah salah satu yang paling biasa karbohidrat buah-buahan. Tidak seperti glukosa, ia boleh menembusi dari darah ke dalam sel tisu tanpa penyertaan insulin (hormon yang mengurangkan tahap glukosa dalam darah). Atas sebab ini, fruktosa disyorkan sebagai sumber paling selamat karbohidrat untuk pesakit kencing manis. Sebahagian daripada fruktosa memasuki sel hati, yang mengubahnya menjadi "bahan api" yang lebih serba boleh - glukosa, jadi fruktosa juga boleh meningkatkan gula darah, walaupun pada tahap yang lebih rendah daripada gula mudah lain. Fruktosa lebih mudah ditukar kepada lemak berbanding glukosa. Kelebihan utama fruktosa ialah ia adalah 2.5 kali lebih manis daripada glukosa dan 1.7 kali lebih manis daripada sukrosa. Penggunaannya dan bukannya gula membantu mengurangkan penggunaan keseluruhan karbohidrat.
Sumber utama fruktosa dalam makanan ialah anggur - 7.7%, epal - 5.5%, pear - 5.2%, ceri - 4.5%, tembikai - 4.3%, currant hitam - 4.2% , raspberi - 3.9%, strawberi - 2.4%, tembikai – 2.0%. Kandungan fruktosa dalam sayur-sayuran adalah rendah - dari 0.1% dalam bit hingga 1.6% dalam kubis putih. Fruktosa terkandung dalam madu - kira-kira 3.7%. Telah terbukti dengan pasti bahawa fruktosa, yang mempunyai kemanisan yang jauh lebih tinggi daripada sukrosa, tidak menyebabkan kerosakan gigi, yang dipromosikan oleh penggunaan gula.

Galaktosa(sejenis gula susu).
Galaktosa tidak ditemui dalam bentuk bebas dalam produk. Ia membentuk disakarida dengan glukosa - laktosa (gula susu) - yang utama karbohidrat susu dan produk tenusu.

Oligosakarida

Sukrosa(gula meja).
Sukrosa ialah disakarida (karbohidrat yang terdiri daripada dua komponen) yang dibentuk oleh molekul glukosa dan fruktosa. Jenis sukrosa yang paling biasa ialah - gula. Kandungan sukrosa dalam gula adalah 99.5%, sebenarnya, gula adalah sukrosa tulen.
Gula dipecahkan dengan cepat dalam saluran gastrousus, glukosa dan fruktosa diserap ke dalam darah dan berfungsi sebagai sumber tenaga dan prekursor glikogen dan lemak yang paling penting. Ia sering dipanggil "pembawa kalori kosong" kerana gula adalah tulen karbohidrat dan tidak mengandungi nutrien lain, seperti vitamin, garam mineral. Daripada produk tumbuhan, sukrosa paling banyak terkandung dalam bit - 8.6%, pic - 6.0%, tembikai - 5.9%, plum - 4.8%, tangerin - 4.5%. Dalam sayur-sayuran, kecuali bit, kandungan sukrosa yang ketara dicatatkan dalam lobak merah - 3.5%. Dalam sayur-sayuran lain, kandungan sukrosa berkisar antara 0.4 hingga 0.7%. Selain gula itu sendiri, sumber utama sukrosa dalam makanan ialah jem, madu, gula-gula, minuman manis, dan ais krim.

Laktosa(gula susu).
Laktosa terurai dalam saluran gastrousus kepada glukosa dan galaktosa di bawah tindakan enzim laktase. Kekurangan enzim ini membawa kepada intoleransi susu pada sesetengah orang. Laktosa yang tidak dicerna berfungsi sebagai nutrien yang baik untuk mikroflora usus. Dalam kes ini, pembentukan gas yang berlimpah adalah mungkin, perut "membengkak". Dalam produk susu yang ditapai, kebanyakan laktosa ditapai kepada asid laktik, jadi orang yang mengalami kekurangan laktase boleh bertolak ansur dengan produk susu yang ditapai tanpa akibat yang tidak menyenangkan. Di samping itu, bakteria asid laktik dalam produk susu yang ditapai menyekat aktiviti mikroflora usus dan mengurangkan kesan buruk laktosa.
Galaktosa, yang terbentuk semasa pemecahan laktosa, ditukar kepada glukosa dalam hati. Dengan kekurangan keturunan kongenital atau ketiadaan enzim yang menukar galaktosa kepada glukosa, penyakit serius berkembang - galaktosemia , yang membawa kepada terencat akal.
Kandungan laktosa dalam susu lembu adalah 4.7%, dalam keju kotej - dari 1.8% hingga 2.8%, dalam krim masam - dari 2.6 hingga 3.1%, dalam kefir - dari 3.8 hingga 5.1%, dalam yogurt - kira-kira 3%.

Maltosa(gula malt).
Terbentuk apabila dua molekul glukosa bergabung. Terkandung dalam produk seperti: malt, madu, bir, molase, bakeri dan produk kuih-muih yang dibuat dengan penambahan molase.

Atlet harus mengelak daripada mengambil glukosa tulen dan makanan yang kaya dengan gula ringkas dalam kuantiti yang banyak, kerana ia mencetuskan proses pembentukan lemak.

Karbohidrat kompleks.

Karbohidrat kompleks terdiri terutamanya daripada unit berulang sebatian glukosa. (polimer glukosa)

Polisakarida

Polisakarida tumbuhan (kanji).
kanji- polisakarida hadam utama, ia adalah rantai kompleks yang terdiri daripada glukosa. Ia menyumbang sehingga 80% daripada karbohidrat yang digunakan dalam makanan. Pati adalah karbohidrat kompleks atau "perlahan", jadi ia adalah sumber tenaga pilihan untuk kedua-dua penambahan berat badan dan penurunan berat badan. Dalam saluran gastrousus, kanji dihidrolisiskan (penguraian bahan di bawah pengaruh air) dan dipecah menjadi dekstrin (serpihan kanji), dan akhirnya menjadi glukosa, dan dalam bentuk ini diserap oleh badan.
Sumber kanji adalah produk tumbuhan, terutamanya bijirin: bijirin, tepung, roti, dan kentang. Bijirin mengandungi paling banyak kanji: daripada 60% dalam soba (kernel) hingga 70% dalam beras. Daripada bijirin, jumlah paling sedikit kanji terkandung dalam oat dan produk yang diproses: oat, serpihan oat Hercules - 49%. Pasta mengandungi dari 62 hingga 68% kanji, roti yang diperbuat daripada tepung rai, bergantung kepada jenis - dari 33% hingga 49%, roti gandum dan produk lain yang diperbuat daripada tepung gandum - dari 35 hingga 51% kanji, tepung - dari 56 (rai). ) kepada 68% (gandum premium). Terdapat juga banyak kanji dalam kekacang - daripada 40% dalam lentil hingga 44% dalam kacang. Anda juga boleh perhatikan kandungan kanji yang tinggi dalam kentang (15-18%).

Polisakarida haiwan (glikogen).
Glikogen- terdiri daripada rantai molekul glukosa yang sangat bercabang. Selepas makan, sejumlah besar glukosa mula memasuki darah dan tubuh manusia menyimpan glukosa berlebihan dalam bentuk glikogen. Apabila tahap glukosa darah anda mula menurun (contohnya, semasa melakukan latihan fizikal), badan memecah glikogen dengan bantuan enzim, akibatnya paras glukosa kekal normal dan organ (termasuk otot semasa senaman) menerima cukupnya untuk menghasilkan tenaga. Glikogen didepositkan terutamanya dalam hati dan otot Ia didapati dalam kuantiti yang kecil dalam produk haiwan (dalam hati 2-10%, dalam tisu otot - 0.3-1%). Jumlah stok glikogen adalah 100-120 g Dalam bina badan, hanya glikogen yang terkandung dalam tisu otot yang penting.

Berserabut

Serat (tidak hadam, berserabut)
Serat pemakanan atau serat makanan merujuk kepada nutrien yang, seperti air dan garam mineral, tidak membekalkan badan dengan tenaga, tetapi memainkan peranan yang besar dalam kehidupannya. Serat pemakanan ditemui terutamanya dalam makanan tumbuhan yang rendah atau sangat rendah gula. Ia biasanya digabungkan dengan nutrien lain.

Jenis serat.

Selulosa dan Hemiselulosa
Selulosa terdapat dalam tepung gandum penuh, dedak, kubis, kacang muda, kacang hijau dan lilin, brokoli, pucuk Brussels, kulit timun, lada, epal, lobak merah.
Hemiselulosa terdapat dalam dedak, bijirin, bijirin yang tidak ditapis, bit, pucuk Brussels, pucuk hijau sawi.
Selulosa dan hemiselulosa menyerap air, menjadikannya lebih mudah untuk kolon berfungsi. Pada asasnya, mereka "mengumpulkan" sisa dan memindahkannya melalui kolon dengan lebih cepat. Ini bukan sahaja menghalang sembelit, tetapi juga melindungi daripada divertikulosis, kolitis spasmodik, buasir, kanser kolon dan vena varikos.

Lignin
Serat jenis ini terdapat dalam bijirin yang dimakan untuk sarapan pagi, dalam dedak, sayur-sayuran basi (apabila sayur-sayuran disimpan, kandungan lignin di dalamnya meningkat, dan mereka kurang dihadam), serta dalam terung, kacang hijau, strawberi, kacang, dan lobak.
Lignin mengurangkan kebolehcernaan serat lain. Selain itu, ia mengikat asid hempedu, membantu menurunkan paras kolesterol dan mempercepatkan perjalanan makanan melalui usus.

Gusi dan Pektin
Komedi terdapat dalam oat dan produk oat lain, dan kacang kering.
pektin terdapat dalam epal, buah sitrus, lobak merah, kembang kol dan kubis, kacang polong kering, kacang hijau, kentang, strawberi, strawberi, minuman buah-buahan.
Gusi dan pektin menjejaskan proses penyerapan dalam perut dan usus kecil. Dengan mengikat asid hempedu, ia mengurangkan penyerapan lemak dan menurunkan tahap kolesterol. Mereka melambatkan pengosongan gastrik dan, dengan menyelubungi usus, memperlahankan penyerapan gula selepas makan, yang berguna untuk pesakit kencing manis, kerana ia mengurangkan dos insulin yang diperlukan.

Mengetahui jenis karbohidrat dan fungsinya, ia timbul soalan seterusnya –

Apakah karbohidrat dan berapa banyak yang perlu anda makan?

Dalam kebanyakan produk, komponen utama adalah karbohidrat, jadi tidak sepatutnya ada masalah mendapatkannya daripada makanan, jadi karbohidrat merupakan sebahagian besar daripada diet harian kebanyakan orang.
Karbohidrat yang memasuki badan kita dengan makanan mempunyai tiga laluan metabolik:

1) Glikogenesis(makanan karbohidrat kompleks yang tiba di kami saluran gastrousus dipecahkan kepada glukosa, dan kemudian disimpan dalam bentuk karbohidrat kompleks - glikogen dalam otot dan sel hati, dan digunakan sebagai sumber pemakanan sandaran apabila kepekatan glukosa dalam darah rendah)
2) Glukoneogenesis(proses pembentukan dalam hati dan korteks buah pinggang (kira-kira 10%) - glukosa, daripada asid amino, asid laktik, gliserol)
3) Glikolisis(pecahan glukosa dan karbohidrat lain untuk membebaskan tenaga)

Metabolisme karbohidrat ditentukan terutamanya oleh kehadiran glukosa dalam aliran darah, sumber tenaga yang penting dan serba boleh dalam badan. Kehadiran glukosa dalam darah bergantung kepada pelantikan terakhir dan komposisi pemakanan makanan. Iaitu, jika anda baru-baru ini bersarapan, maka kepekatan glukosa dalam darah akan menjadi tinggi jika masa yang lama pantang makanan – rendah. Kurang glukosa bermakna kurang tenaga dalam badan, ini jelas, itulah sebabnya anda berasa kehilangan kekuatan semasa perut kosong. Pada masa kandungan glukosa dalam aliran darah rendah, dan ini diperhatikan dengan baik waktu pagi, selepas tidur yang panjang, di mana anda tidak dalam apa-apa cara mengekalkan tahap glukosa sedia ada dalam darah dengan bahagian makanan karbohidrat, badan mula mengisi semula dirinya dalam keadaan berpuasa dengan bantuan glikolisis - 75%, dan 25% dengan bantuan glukoneogenesis, iaitu, pecahan karbohidrat tersimpan kompleks, serta asid amino, gliserin dan asid laktik.
Juga, hormon pankreas memainkan peranan penting dalam mengawal kepekatan glukosa dalam darah. insulin. Insulin ialah hormon pengangkutan; ia membawa lebihan glukosa ke dalam sel-sel otot dan tisu-tisu lain badan, dengan itu mengawal tahap maksimum glukosa dalam darah. Pada orang yang terdedah kepada obesiti dan tidak memantau diet mereka, insulin menukar karbohidrat berlebihan yang memasuki badan dengan makanan kepada lemak, ini adalah tipikal untuk karbohidrat cepat.
Untuk memilih karbohidrat yang betul daripada pelbagai jenis makanan, konsep sedemikian digunakan sebagai - indeks glisemik.

Indeks glisemik- ini adalah kadar penyerapan karbohidrat yang dibekalkan dengan makanan ke dalam aliran darah dan tindak balas insulin pankreas. Ia menunjukkan kesan makanan terhadap paras gula dalam darah. Indeks ini diukur pada skala dari 0 hingga 100, bergantung pada jenis makanan, karbohidrat yang berbeza diserap secara berbeza, ada yang cepat, dan dengan itu mereka akan mempunyai indeks glisemik yang tinggi, ada yang perlahan, piawaian untuk penyerapan pantas adalah glukosa tulen, ia mempunyai indeks glisemik bersamaan 100.

GI sesuatu produk bergantung kepada beberapa faktor:

- Jenis karbohidrat ( karbohidrat ringkas mempunyai GI tinggi, yang kompleks mempunyai GI rendah)
- Jumlah serat (lebih banyak terdapat dalam makanan, lebih rendah GI)
- Kaedah pemprosesan makanan (contohnya, rawatan haba meningkatkan GI)
- Kandungan lemak dan protein (lebih banyak dalam makanan, lebih rendah GI)

Terdapat banyak jadual berbeza yang menentukan indeks glisemik makanan, berikut adalah salah satu daripadanya:

Jadual indeks glisemik makanan membolehkan anda mengambil keputusan yang betul, memilih makanan yang hendak dimasukkan dalam diet harian anda dan yang mana yang sengaja dikecualikan.
Prinsipnya mudah: semakin tinggi indeks glisemik, semakin jarang anda memasukkan makanan sedemikian dalam diet anda. Sebaliknya, semakin rendah indeks glisemik, semakin kerap anda makan makanan tersebut.

Walau bagaimanapun, karbohidrat cepat juga berguna kepada kita dalam makanan penting seperti:

- pada waktu pagi (selepas tidur yang panjang, kepekatan glukosa dalam darah sangat rendah, dan ia mesti diisi semula secepat mungkin untuk mengelakkan tubuh daripada menerima tenaga yang diperlukan untuk hidup dengan bantuan asid amino, dengan memusnahkan gentian otot)
- dan selepas latihan (apabila perbelanjaan tenaga untuk kerja fizikal yang sengit dengan ketara mengurangkan kepekatan glukosa dalam darah, selepas latihan pilihan yang ideal adalah mengambil karbohidrat secepat mungkin untuk menambahnya secepat mungkin dan mencegah katabolisme)

Berapa banyak karbohidrat yang perlu anda makan?

Dalam bina badan dan kecergasan, karbohidrat harus membentuk sekurang-kurangnya 50% daripada semua nutrien (secara semula jadi, kami tidak menganggap "memotong" atau menurunkan berat badan).
Terdapat banyak sebab untuk memuatkan diri anda dengan banyak karbohidrat, terutamanya apabila ia berkaitan dengan makanan utuh dan tidak diproses. Walau bagaimanapun, pertama sekali, anda mesti memahami bahawa terdapat had tertentu untuk keupayaan tubuh untuk mengumpulnya. Bayangkan tangki gas: ia hanya boleh memuatkan sejumlah liter petrol. Jika anda cuba mencurahkan lebih banyak ke dalamnya, lebihan pasti akan tertumpah. Setelah rizab karbohidrat telah ditukar menjadi jumlah yang diperlukan glikogen, hati mula memproses lebihan menjadi lemak, yang kemudiannya disimpan di bawah kulit dan di bahagian lain badan.
Jumlah glikogen otot yang boleh anda simpan bergantung pada tahap jisim otot anda. Sama seperti beberapa tangki gas lebih besar daripada yang lain, otot berbeza dari orang ke orang. Semakin berotot anda, semakin Kuantiti yang besar glikogen yang boleh disimpan oleh badan anda.
Untuk memastikan apa yang anda terima jumlah yang betul karbohidrat - tidak lebih daripada yang ditetapkan - kira penggunaan harian anda mengikut formula berikut. Untuk membina jisim otot setiap hari anda perlu mengambil -

7g karbohidrat setiap kilogram berat badan (darabkan berat badan anda dalam kilogram dengan 7).

Sebaik sahaja anda telah meningkatkan pengambilan karbohidrat anda ke tahap yang diperlukan, anda mesti menambah latihan kekuatan tambahan. Makan banyak karbohidrat semasa latihan untuk bina badan akan memberikan anda lebih banyak tenaga, membolehkan anda bersenam lebih keras, lebih lama, dan mencapai hasil yang lebih baik.
Anda boleh mengira diet harian anda dengan mengkaji artikel ini dengan lebih terperinci.

Sifat kimia sel yang membentuk organisma hidup bergantung terutamanya kepada bilangan atom karbon, membentuk sehingga 50% daripada jisim kering. Atom karbon terdapat dalam bahan organik utama: protein, asid nukleik ah, lipid dan karbohidrat. KEPADA kumpulan terakhir sertakan sebatian karbon dan air yang sepadan dengan formula (CH 2 O) n, di mana n sama dengan atau lebih daripada tiga. Selain karbon, hidrogen dan oksigen, molekul mungkin mengandungi atom fosforus, nitrogen, dan sulfur. Dalam artikel ini kita akan mengkaji peranan karbohidrat dalam tubuh manusia, serta ciri-ciri struktur, sifat dan fungsinya.

Pengelasan

Kumpulan sebatian dalam biokimia ini dibahagikan kepada tiga kelas: gula ringkas (monosakarida), sebatian polimer dengan ikatan glikosidik - oligosakarida, dan biopolimer dengan berat molekul tinggi - polisakarida. Bahan-bahan kelas di atas terdapat dalam pelbagai jenis sel. Sebagai contoh, kanji dan glukosa ditemui dalam struktur tumbuhan, glikogen ditemui dalam hepatosit manusia dan dinding sel kulat, dan kitin ditemui dalam exoskeleton arthropod. Semua bahan di atas adalah karbohidrat. Peranan karbohidrat dalam badan adalah universal. Mereka adalah pembekal utama tenaga untuk manifestasi penting bakteria, haiwan dan manusia.

Monosakarida

Mereka mempunyai formula am C n H 2 n O n dan dibahagikan kepada kumpulan bergantung pada bilangan atom karbon dalam molekul: trioses, tetroses, pentosa, dan sebagainya. Dalam komposisi organel selular dan sitoplasma, gula ringkas mempunyai dua konfigurasi spatial: kitaran dan linear. Dalam kes pertama, atom karbon disambungkan antara satu sama lain dengan ikatan sigma kovalen dan membentuk kitaran tertutup dalam kes kedua, rangka karbon tidak tertutup dan mungkin mempunyai cabang. Untuk menentukan peranan karbohidrat dalam badan, mari kita pertimbangkan yang paling biasa - pentosa dan heksosa.

Isomer: glukosa dan fruktosa

Mereka mempunyai yang sama formula molekul C 6 H 12 O 6, tetapi berbeza pandangan struktur molekul. Sebelum ini, kami telah menyebut peranan utama karbohidrat dalam organisma hidup - tenaga. Bahan di atas dipecahkan oleh sel. Akibatnya, tenaga dibebaskan (17.6 kJ daripada satu gram glukosa). Di samping itu, 36 molekul ATP disintesis. Pemecahan glukosa berlaku pada membran (cristae) mitokondria dan merupakan rantai tindak balas enzimatik - Kitaran Krebs. Ia adalah pautan paling penting dalam disimilasi yang berlaku dalam semua sel organisma eukariotik heterotropik tanpa pengecualian.

Glukosa juga terbentuk dalam miosit mamalia disebabkan oleh pemecahan rizab glikogen dalam tisu otot. Pada masa akan datang, ia digunakan sebagai bahan yang mudah hancur, kerana menyediakan sel dengan tenaga adalah peranan utama karbohidrat dalam badan. Tumbuhan adalah fototrof dan menghasilkan glukosa sendiri semasa fotosintesis. Tindak balas ini dipanggil kitaran Calvin. Bahan permulaan adalah karbon dioksida, dan penerima adalah ribolosa difosfat. Sintesis glukosa berlaku dalam matriks kloroplas. Fruktosa, mempunyai formula molekul yang sama seperti glukosa, mengandungi dalam molekul kumpulan berfungsi keton. Ia lebih manis daripada glukosa dan terdapat dalam madu, serta jus beri dan buah-buahan. Oleh itu, peranan biologi karbohidrat dalam badan adalah terutamanya untuk menggunakannya sebagai sumber cepat memperoleh tenaga.

Peranan pentosa dalam keturunan

Marilah kita memikirkan satu lagi kumpulan monosakarida - ribosa dan deoksiribosa. Keunikan mereka terletak pada hakikat bahawa mereka adalah sebahagian daripada polimer - asid nukleik. Bagi semua organisma, termasuk bentuk hidupan bukan selular, DNA dan RNA adalah pembawa utama maklumat turun temurun. Ribosa ditemui dalam molekul RNA, dan deoksiribosa ditemui dalam nukleotida DNA. Akibatnya, peranan biologi karbohidrat dalam tubuh manusia ialah mereka mengambil bahagian dalam pembentukan unit keturunan - gen dan kromosom.

Contoh pentosa yang mengandungi kumpulan aldehid dan biasa dalam kerajaan tumbuhan ialah xilosa (terdapat dalam batang dan biji), alfa-arabinose (terdapat dalam getah pokok buah-buahan). Oleh itu, taburan dan peranan biologi karbohidrat dalam badan tumbuhan yang lebih tinggi adalah agak besar.

Apakah oligosakarida

Jika sisa-sisa molekul monosakarida, seperti glukosa atau fruktosa, dikaitkan ikatan kovalen, maka oligosakarida terbentuk - karbohidrat polimer. Peranan karbohidrat dalam badan tumbuhan dan haiwan adalah pelbagai. Ini terutama berlaku untuk disakarida. Yang paling biasa di kalangan mereka ialah sukrosa, laktosa, maltosa dan trehalosa. Oleh itu, sukrosa, atau dipanggil gula tebu, terdapat dalam tumbuhan dalam bentuk larutan dan disimpan dalam akar atau batangnya. Hasil daripada hidrolisis, molekul glukosa dan fruktosa terbentuk. berasal dari haiwan. Sesetengah orang mengalami intoleransi terhadap bahan ini kerana hiposecretion enzim laktase, yang memecahkan gula susu kepada galaktosa dan glukosa. Peranan karbohidrat dalam kehidupan badan adalah berbeza-beza. Contohnya, trehalosa disakarida, yang terdiri daripada dua residu glukosa, adalah sebahagian daripada hemolimfa krustasea, labah-labah dan serangga. Ia juga terdapat dalam sel kulat dan beberapa alga.

Satu lagi disakarida, maltosa, atau gula malt, terdapat dalam bijirin rai atau barli semasa percambahan dan merupakan molekul yang terdiri daripada dua residu glukosa. Ia terbentuk hasil daripada pecahan kanji tumbuhan atau haiwan. Dalam usus kecil manusia dan mamalia, maltosa dipecahkan oleh enzim maltase. Dengan ketiadaannya dalam jus pankreas, patologi berlaku disebabkan oleh intoleransi terhadap glikogen atau kanji tumbuhan dalam makanan. Dalam kes ini, diet khas digunakan dan enzim itu sendiri ditambah kepada diet.

Karbohidrat kompleks dalam alam semula jadi

Mereka sangat meluas, terutamanya dalam dunia tumbuhan, adalah biopolimer dan mempunyai besar berat molekul. Sebagai contoh, dalam kanji ia adalah 800,000, dan dalam selulosa - 1,600,000 Polisakarida berbeza dalam komposisi monomer, tahap pempolimeran, dan panjang rantai. Tidak seperti gula ringkas dan oligosakarida, yang sangat larut dalam air dan mempunyai rasa manis, polisakarida adalah hidrofobik dan tawar. Mari kita pertimbangkan peranan karbohidrat dalam tubuh manusia menggunakan contoh glikogen - kanji haiwan. Ia disintesis daripada glukosa dan disimpan dalam hepatosit dan sel otot rangka, di mana kandungannya adalah dua kali lebih tinggi daripada di hati. Tisu lemak subkutan, neurosit dan makrofaj juga mampu menghasilkan glikogen. Polisakarida lain, kanji tumbuhan, adalah hasil fotosintesis dan terbentuk dalam plastid hijau.

Dari awal lagi tamadun manusia Pembekal utama kanji adalah tanaman pertanian yang berharga: beras, kentang, jagung. Mereka masih menjadi asas diet sebahagian besar penduduk dunia. Inilah sebabnya mengapa karbohidrat sangat berharga. Peranan karbohidrat dalam badan adalah, seperti yang kita lihat, dalam penggunaannya sebagai bahan organik yang intensif tenaga dan cepat dihadam.

Terdapat sekumpulan polisakarida yang monomernya adalah sisa asid hyaluronik. Ia dipanggil pektin dan merupakan bahan struktur sel tumbuhan. Kulit epal dan pulpa bit sangat kaya dengannya. Bahan selular pektin mengawal tekanan intraselular - turgor. Dalam industri konfeksi, ia digunakan sebagai agen pembentuk gel dan pemekat dalam pengeluaran marshmallow dan marmalade berkualiti tinggi. Dalam pemakanan pemakanan mereka digunakan secara biologi bahan aktif, membuang toksin dengan baik dari usus besar.

Apakah glikolipid

Ini adalah kumpulan menarik sebatian kompleks karbohidrat dan lemak yang terdapat dalam tisu saraf. Ia terdiri daripada kepala dan saraf tunjang mamalia. Glikolipid juga terdapat dalam membran sel. Sebagai contoh, dalam bakteria mereka terlibat dalam beberapa sebatian ini adalah antigen (bahan yang mengesan kumpulan darah sistem Landsteiner AB0). Dalam sel haiwan, tumbuhan dan manusia, selain glikolipid, terdapat juga molekul lemak bebas. Mereka melaksanakan terutamanya fungsi tenaga. Apabila satu gram lemak dipecahkan, 38.9 kJ tenaga dibebaskan. Lipid juga dicirikan oleh fungsi struktur (ia adalah sebahagian daripada membran sel). Oleh itu, fungsi ini dilakukan oleh karbohidrat dan lemak. Peranan mereka dalam badan sangat penting.

Peranan karbohidrat dan lipid dalam badan

Dalam sel manusia dan haiwan, transformasi bersama polisakarida dan lemak yang berlaku akibat metabolisme boleh diperhatikan. Pakar pemakanan mendapati bahawa pengambilan makanan berkanji yang berlebihan membawa kepada pengumpulan lemak. Jika seseorang mempunyai masalah dengan pankreas dari segi rembesan amilase atau menjalani gaya hidup yang tidak aktif, berat badannya mungkin meningkat dengan ketara. Perlu diingat bahawa makanan kaya karbohidrat dipecahkan terutamanya dalam duodenum kepada glukosa. Ia diserap oleh kapilari vili usus kecil dan disimpan di dalam hati dan otot dalam bentuk glikogen. Semakin sengit metabolisme dalam badan, semakin aktif ia terurai menjadi glukosa. Ia kemudiannya digunakan oleh sel sebagai bahan tenaga utama. Maklumat ini berfungsi sebagai jawapan kepada persoalan apakah peranan karbohidrat dalam tubuh manusia.

Kepentingan glikoprotein

Sebatian kumpulan bahan ini diwakili oleh kompleks karbohidrat + protein. Mereka juga dipanggil glycoconjugates. Ini adalah antibodi, hormon, struktur membran. Penyelidikan biokimia terkini telah menetapkan bahawa jika glikoprotein mula mengubah struktur asalnya (semula jadi), ini membawa kepada perkembangan penyakit kompleks seperti asma, rheumatoid arthritis, dan kanser. Peranan glycoconjugates dalam metabolisme sel adalah hebat. Oleh itu, interferon menyekat pembiakan virus, imunoglobulin melindungi tubuh daripada agen patogen. Protein darah juga tergolong dalam kumpulan bahan ini. Mereka menyediakan sifat perlindungan dan penimbal. Semua fungsi di atas disahkan oleh fakta bahawa peranan fisiologi karbohidrat dalam badan adalah pelbagai dan sangat penting.

Di mana dan bagaimana karbohidrat terbentuk?

Pembekal utama gula mudah dan kompleks adalah tumbuhan hijau: alga, spora yang lebih tinggi, gimnosperma dan tumbuhan berbunga. Kesemuanya mengandungi klorofil pigmen dalam sel mereka. Ia adalah sebahagian daripada tilakoid - struktur kloroplas. Saintis Rusia K. A Timiryazev mengkaji proses fotosintesis, yang menghasilkan pembentukan karbohidrat. Peranan karbohidrat dalam badan tumbuhan adalah pengumpulan kanji dalam buah, biji dan mentol, iaitu dalam organ vegetatif. Mekanisme fotosintesis agak kompleks dan terdiri daripada satu siri tindak balas enzimatik yang berlaku dalam cahaya dan dalam kegelapan. Glukosa disintesis daripada karbon dioksida di bawah tindakan enzim. Organisma heterotrof menggunakan tumbuhan hijau sebagai sumber makanan dan tenaga. Oleh itu, ia adalah tumbuhan yang merupakan penghubung pertama dalam segala-galanya dan dipanggil pengeluar.

Dalam sel-sel organisma heterotropik, karbohidrat disintesis pada saluran licin (agranular). retikulum endoplasmic. Mereka kemudiannya digunakan sebagai tenaga dan bahan binaan. Dalam sel tumbuhan, karbohidrat juga terbentuk dalam kompleks Golgi, dan kemudian membentuk dinding sel selulosa. Semasa proses pencernaan vertebrata, sebatian yang kaya dengan karbohidrat sebahagiannya dipecahkan kepada kaviti oral dan perut. Reaksi disimilasi utama berlaku di duodenum. Ia merembeskan jus pankreas yang mengandungi enzim amilase, yang memecahkan kanji kepada glukosa. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, glukosa diserap ke dalam darah di dalam usus kecil dan diedarkan ke semua sel. Di sini ia digunakan sebagai sumber tenaga dan bahan struktur. Ini menerangkan peranan karbohidrat dalam badan.

Kompleks supramembran sel heterotrofik

Mereka adalah ciri haiwan dan kulat. Komposisi kimia Dan organisasi molekul Struktur ini diwakili oleh sebatian seperti lipid, protein dan karbohidrat. Peranan karbohidrat dalam badan adalah untuk mengambil bahagian dalam pembinaan membran. Sel manusia dan haiwan mempunyai komponen struktur khas yang dipanggil glycocalyx. Lapisan permukaan nipis ini terdiri daripada glikolipid dan glikoprotein yang berkaitan dengan membran sitoplasma. Ia menyediakan komunikasi langsung antara sel dan persekitaran luaran. Persepsi kerengsaan dan pencernaan ekstraselular juga berlaku di sini. Terima kasih kepada cangkang karbohidrat mereka, sel-sel melekat bersama untuk membentuk tisu. Fenomena ini dipanggil lekatan. Marilah kita juga menambah bahawa "ekor" molekul karbohidrat terletak di atas permukaan sel dan diarahkan ke dalam cecair interstisial.

Satu lagi kumpulan organisma heterotropik, kulat, juga mempunyai radas permukaan yang dipanggil dinding sel. Ia termasuk gula kompleks - kitin, glikogen. Sesetengah jenis cendawan juga mengandungi karbohidrat larut seperti trehalosa, dipanggil gula cendawan.

Dalam haiwan unisel, seperti ciliates, lapisan permukaan, pelikel, juga mengandungi kompleks oligosakarida dengan protein dan lipid. Dalam sesetengah protozoa, pelikel agak nipis dan tidak mengganggu perubahan bentuk badan. Dan pada yang lain ia menebal dan menjadi kuat, seperti cangkang, melakukan fungsi perlindungan.

Dinding sel tumbuhan

Ia juga mengandungi sejumlah besar karbohidrat, terutamanya selulosa, yang dikumpulkan dalam bentuk berkas serat. Struktur ini membentuk rangka kerja yang tertanam dalam matriks koloid. Ia terdiri terutamanya daripada oligo- dan polisakarida. Dinding sel sel tumbuhan boleh menjadi lignifikasi. Dalam kes ini, ruang antara berkas selulosa diisi dengan karbohidrat lain - lignin. Ia meningkatkan fungsi sokongan membran sel. Selalunya, terutamanya dalam tumbuhan berkayu saka, lapisan luar, yang terdiri daripada selulosa, ditutup dengan bahan seperti lemak - suberin. Ia menghalang air daripada memasuki tisu tumbuhan, jadi sel-sel asasnya cepat mati dan ditutup dengan lapisan gabus.

Merumuskan perkara di atas, kita melihat bahawa karbohidrat dan lemak saling berkait rapat dalam dinding sel tumbuhan. Peranan mereka dalam badan fototrof sukar untuk dipandang remeh, kerana kompleks glikolipid memberikan sokongan dan fungsi perlindungan. Mari kita kaji pelbagai ciri karbohidrat organisma kerajaan Drobyanka. Ini termasuk prokariot, khususnya bakteria. Dinding sel mereka mengandungi karbohidrat - murein. Bergantung kepada struktur radas permukaan, bakteria dibahagikan kepada gram-positif dan gram-negatif.

Struktur kumpulan kedua lebih kompleks. Bakteria ini mempunyai dua lapisan: plastik dan tegar. Yang pertama mengandungi mucopolysaccharides, seperti murein. Molekulnya kelihatan seperti struktur jaringan besar yang membentuk kapsul di sekeliling sel bakteria. Lapisan kedua terdiri daripada peptidoglycan, sebatian polisakarida dan protein.

Lipopolisakarida dinding sel membenarkan bakteria melekat kuat pada pelbagai substrat, seperti enamel gigi atau membran sel eukariotik. Di samping itu, glikolipid menggalakkan lekatan sel bakteria antara satu sama lain. Dengan cara ini, sebagai contoh, rantaian streptokokus dan kelompok staphylococci terbentuk lebih-lebih lagi, beberapa jenis prokariot mempunyai membran mukus tambahan - peplos. Ia mengandungi polisakarida dan mudah dimusnahkan di bawah pengaruh sinaran keras atau apabila bersentuhan dengan bahan kimia tertentu, seperti antibiotik.

Ingat!

Apakah bahan yang dipanggil polimer biologi?

Ini adalah polimer - sebatian berat molekul tinggi yang merupakan sebahagian daripada organisma hidup. Protein, beberapa karbohidrat, asid nukleik.

Apakah kepentingan karbohidrat dalam alam semula jadi?

Fruktosa tersebar luas di alam semula jadi - gula buah, yang jauh lebih manis daripada gula lain. Monosakarida ini memberikan rasa manis untuk menanam buah-buahan dan madu. Disakarida yang paling biasa dalam alam semula jadi, sukrosa, atau gula tebu, terdiri daripada glukosa dan fruktosa. Ia diperoleh daripada tebu atau bit gula. Kanji untuk tumbuhan dan glikogen untuk haiwan dan kulat adalah rizab nutrien dan tenaga. Selulosa dan kitin melaksanakan fungsi struktur dan perlindungan dalam organisma. Selulosa, atau serat, membentuk dinding sel tumbuhan. Oleh jumlah jisim ia menduduki tempat pertama di Bumi antara semua sebatian organik. Dalam strukturnya, kitin sangat dekat dengan selulosa, yang membentuk asas exoskeleton arthropod dan merupakan sebahagian daripada dinding sel kulat.

Namakan protein yang anda tahu. Apakah fungsi yang mereka lakukan?

Hemoglobin adalah protein darah yang mengangkut gas dalam darah.

Myosin - protein otot, penguncupan otot

Kolagen – protein tendon, kulit, keanjalan, kebolehpanjangan

Casein - protein susu, nutrien

Semak soalan dan tugasan

1. Apakah sebatian kimia yang dipanggil karbohidrat?

Ini adalah kumpulan besar sebatian organik semula jadi. Dalam sel haiwan, karbohidrat membentuk tidak lebih daripada 5% daripada jisim kering, dan dalam beberapa sel tumbuhan (contohnya, kentang) kandungannya mencapai 90% daripada jisim kering. Karbohidrat dibahagikan kepada tiga kelas utama: monosakarida, disakarida dan polisakarida.

2. Apakah mono- dan disakarida? Beri contoh.

Monosakarida terdiri daripada monomer, berat molekul rendah bahan organik. Monosakarida ribosa dan deoksiribosa adalah sebahagian daripada asid nukleik. Monosakarida yang paling biasa ialah glukosa. Glukosa terdapat dalam sel semua organisma dan merupakan salah satu sumber tenaga utama untuk haiwan. Jika dua monosakarida digabungkan dalam satu molekul, sebatian itu dipanggil disakarida. Disakarida yang paling biasa adalah sukrosa, atau gula tebu.

3. Apakah karbohidrat ringkas yang berfungsi sebagai monomer kanji, glikogen, selulosa?

4. Apakah sebatian organik yang terdiri daripada protein?

Rantaian protein panjang hanya terdiri daripada 20 pelbagai jenis asid amino mempunyai rancangan keseluruhan struktur, tetapi berbeza antara satu sama lain dalam struktur radikal. Apabila digabungkan, molekul asid amino membentuk ikatan peptida yang dipanggil. Dua rantai polipeptida yang membentuk hormon pankreas, insulin, mengandungi 21 dan 30 sisa asid amino. Ini adalah beberapa "perkataan" terpendek dalam "bahasa" protein. Mioglobin ialah protein yang mengikat oksigen dalam tisu otot dan terdiri daripada 153 asid amino. Protein kolagen, yang membentuk asas gentian kolagen tisu penghubung dan memastikan kekuatannya, terdiri daripada tiga rantai polipeptida, setiap satunya mengandungi kira-kira 1000 sisa asid amino.

5. Bagaimanakah struktur sekunder dan tertier protein terbentuk?

Dengan memutar dalam bentuk lingkaran, benang protein memperoleh tahap organisasi yang lebih tinggi - struktur sekunder. Akhirnya, heliks polipeptida berlipat, membentuk bola (globul). Struktur tertier protein inilah yang merupakan bentuk aktif secara biologinya, yang mempunyai kekhususan individu. Walau bagaimanapun, untuk beberapa protein, struktur tertier tidak muktamad. Struktur sekunder ialah rantai polipeptida yang dipintal menjadi lingkaran. Untuk interaksi yang lebih kuat dalam struktur sekunder, interaksi intramolekul berlaku dengan bantuan jambatan sulfida –S–S– antara lilitan heliks. Ini memastikan kekuatan struktur ini. Struktur tertier ialah struktur heliks sekunder yang dipintal menjadi globul - ketulan padat. Struktur ini memberikan kekuatan maksimum dan lebih banyak dalam sel berbanding molekul organik lain.

6. Namakan fungsi protein yang anda ketahui. Bagaimanakah anda boleh menerangkan kepelbagaian fungsi protein yang sedia ada?

Salah satu fungsi utama protein ialah enzimatik. Enzim ialah pemangkin protein yang mempercepatkan tindak balas kimia dalam organisma hidup. Tindak balas enzim ialah tindak balas kimia, yang berlaku hanya dengan kehadiran enzim. Tanpa enzim, tiada satu tindak balas berlaku dalam organisma hidup. Kerja enzim adalah khusus; setiap enzim mempunyai substrat sendiri, yang dipecahkannya. Enzim itu sesuai dengan substratnya seperti "kunci kepada kunci". Oleh itu, enzim urease mengawal pecahan urea, enzim amilase mengawal kanji, dan enzim protease mengawal protein. Oleh itu, ungkapan "kekhususan tindakan" digunakan untuk enzim.

Protein juga melakukan pelbagai fungsi lain dalam organisma: struktur, pengangkutan, motor, pengawalseliaan, pelindung, tenaga. Fungsi protein agak banyak, kerana ia mendasari kepelbagaian kehidupan. Ia adalah komponen membran biologi, pengangkutan nutrien, contohnya, hemoglobin, fungsi otot, fungsi hormon, pertahanan badan - kerja antigen dan antibodi, dan fungsi penting lain dalam badan.

7. Apakah denaturasi protein? Apakah yang boleh menyebabkan denaturasi?

Denaturasi adalah pelanggaran struktur spatial tertier molekul protein di bawah pengaruh pelbagai faktor fizikal, kimia, mekanikal dan lain-lain. Faktor fizikal ialah suhu, sinaran Faktor kimia ialah kesan sebarang bahan kimia ke atas protein: pelarut, asid, alkali, bahan pekat, dsb. Faktor mekanikal - goncangan, tekanan, regangan, berpusing, dll.

Fikirkan! Ingat!

1. Menggunakan pengetahuan yang diperoleh daripada mengkaji biologi tumbuhan, terangkan mengapa terdapat lebih banyak karbohidrat dalam organisma tumbuhan berbanding haiwan.

Oleh kerana asas kehidupan - pemakanan tumbuhan - adalah fotosintesis, ini adalah proses pembentukan sebatian karbohidrat organik kompleks daripada karbon dioksida tak organik dan air yang lebih mudah. Karbohidrat utama yang disintesis oleh tumbuhan untuk pemakanan udara ialah glukosa; ia juga boleh menjadi kanji.

2. Apakah penyakit yang boleh berlaku akibat penukaran karbohidrat yang terjejas dalam tubuh manusia?

Peraturan metabolisme karbohidrat terutamanya dijalankan oleh hormon dan sistem saraf pusat. Glukokortikosteroid (kortison, hidrokortison) menghalang kadar pengangkutan glukosa ke dalam sel tisu, insulin mempercepatkannya; adrenalin merangsang proses pembentukan gula daripada glikogen dalam hati. Korteks serebrum juga memainkan peranan tertentu dalam pengawalan metabolisme karbohidrat, kerana faktor psikogenik meningkatkan pembentukan gula dalam hati dan menyebabkan hiperglikemia.

Keadaan metabolisme karbohidrat boleh dinilai oleh paras gula dalam darah (biasanya 70-120 mg%). Dengan beban gula, nilai ini meningkat, tetapi kemudian dengan cepat mencapai normal. Gangguan metabolisme karbohidrat berlaku apabila pelbagai penyakit. Oleh itu, dengan kekurangan insulin, diabetes mellitus berlaku.

Pengurangan dalam aktiviti salah satu enzim metabolisme karbohidrat - fosforilase otot - membawa kepada distrofi otot.

3. Adalah diketahui bahawa jika tidak ada protein dalam diet, walaupun kandungan kalori makanan yang mencukupi, pertumbuhan haiwan berhenti, komposisi perubahan darah dan fenomena patologi lain berlaku. Apakah sebab pelanggaran sedemikian?

Terdapat hanya 20 jenis asid amino dalam badan, yang mempunyai pelan struktur umum, tetapi berbeza antara satu sama lain dalam struktur radikal; molekul protein, jika anda tidak mengambil protein, sebagai contoh, protein penting, yang tidak boleh dibentuk secara bebas dalam badan, tetapi mesti dimakan dengan makanan. Oleh itu, jika anda tidak makan protein, banyak molekul protein tidak akan dapat terbentuk di dalam badan itu sendiri dan perubahan patologi akan berlaku. Pertumbuhan dikawal oleh pertumbuhan sel tulang, unsur utama mana-mana sel adalah protein; hemoglobin adalah protein darah utama yang memastikan pengangkutan gas utama dalam badan (oksigen, karbon dioksida).

4. Terangkan kesukaran yang timbul semasa pemindahan organ, berdasarkan pengetahuan tentang kekhususan molekul protein dalam setiap organisma.

Protein adalah bahan genetik kerana ia mengandungi struktur DNA dan RNA badan. Oleh itu, protein mempunyai ciri genetik Setiap organisma mempunyai maklumat gen yang disulitkan di dalamnya, ini adalah kesukaran apabila pemindahan dari organisma asing (tidak berkaitan), kerana mereka mempunyai gen yang berbeza, dan oleh itu protein.