Biologiczna rola węglowodanów w organizmie człowieka jest krótka. Notatki do egzaminów państwowych dla studentów biologii

Wszystko klasyfikuje się węglowodany na cztery główne klasy: monosacharydy, disacharydy, oligosacharydy i polisacharydy.

Węglowodany są cząsteczki biologiczne, składają się z atomów węgla, wodoru i tlenu. W biochemii węglowodany są synonimem sacharydów, grupy obejmującej cukry, skrobię i celulozę.

Węglowodany tak różne znaczenia w organizmach żywych.

Polisacharydy służą do magazynowania energii (np. w skrobi i glikogenie) oraz jako składniki strukturalne (celuloza w roślinach).

Pięć węglanowych ryboz monosacharydowych jest niezbędnym składnikiem wielu enzymów i stanowi podstawę cząsteczki genetycznej znanej jako RNA.

Sacharydy i ich pochodne zawierają wiele ważnych biomolekuł, które odgrywają rolę ważna rola w układzie odpornościowym, zapłodnieniu, patogenezie, krzepnięciu krwi i rozwoju.

W nauka o żywności termin „węglowodany” zazwyczaj oznacza każdy produkt spożywczy bogaty w złożone węglowodany, skrobię, taki jak zboża, makaron i chleb; lub proste węglowodany, takie jak cukier znajdujący się w słodyczach.

Węglowodany znajdują się w większości różne produkty. Skrobia i cukier są ważnymi węglowodanami w naszej diecie. Ziemniaki, kukurydza, ryż i inne zboża są bogate w skrobię.

Najprostsza klasyfikacja węglowodany

Monosacharydy

Monosacharydy nazywane są cukrami prostymi; są najbardziej podstawową jednostką węglowodanów. Są podstawowymi jednostkami węglowodanów i nie można ich hydrolizować do prostszych związków.

Monosacharydy są najprostszą formą cukru i zwykle są bezbarwne, rozpuszczalne w wodzie i mają krystaliczną substancję stałą; niektóre z nich mają słodki aromat. Przykłady niektórych typowych monosacharydów obejmują fruktozę, glukozę i galaktozę.

Monosacharydy są podstawą, na której zbudowane są disacharydy i polisacharydy. Niektóre źródła tego typu węglowodanów obejmują owoce, orzechy, warzywa i słodycze.

Glukoza

Jest to cukier prosty, który krąży we krwi zwierząt. Powstaje podczas fotosyntezy wody i dwutlenku węgla, wykorzystując energię słoneczną. To jest najbardziej ważne źródło energię do oddychania komórkowego.

Występuje w cukrze winogronowym i dekstrozie

Galaktoza

Jest to cukier monosacharydowy, mniej słodki niż fruktoza. Występuje jako składnik laktozy w mleku.

Fruktoza

Zwany także lewulozą, jest prostym monosacharydem występującym w wielu roślinach, gdzie często łączy się go z glukozą, tworząc disacharyd sacharozę.

Wchłania się bezpośrednio do krwioobiegu podczas trawienia. Czysta i sucha fruktoza jest dość słodka, biała, krystaliczna i bezwonna. Jest najbardziej rozpuszczalnym ze wszystkich cukrów.

Fruktoza występuje w miodzie, kwiatach, większości bulw i jagód.

Disacharydy

Ten rodzaj węglowodanów powstaje, gdy dwa monosacharydy są połączone wiązaniem glikozydowym. Podobnie jak monosacharydy, są również rozpuszczalne w wodzie.

Łączenie prostych cząsteczek cukru następuje w reakcji kondensacji, która polega na usunięciu z nich cząsteczki wody grupy funkcyjne. Wraz z innymi reakcjami są niezbędne dla metabolizmu.

Typowe przykłady obejmują sacharozę, laktozę i maltozę. Najczęstsze przykłady mają 12 atomów węgla. Różnica między tymi disacharydami polega na położeniu atomów w cząsteczce.

Sacharoza

To naturalne i całkowite węglowodany, który występuje w wielu roślinach i częściach roślin. Sacharozę często ekstrahuje się z trzciny cukrowej i buraków cukrowych w celu spożycia przez ludzi.

Proces rafinacji współczesnego cukru przemysłowego często wiąże się z krystalizacją tego związku, zwanego często cukrem granulowanym lub po prostu cukrem.

To połączenie gra centralną rolę jako dodatek do produkcji żywności i spożycia przez ludzi na całym świecie.

Laktoza

Jest to disacharyd składający się z galaktozy i glukozy występujący w mleku. Laktoza stanowi około 2-8% mleka, chociaż można ją z niej ekstrahować.

Oligosacharydy

Jest to polimer sacharydowy, który zawiera Nie duża liczba cukry proste. Oligosacharydy mogą pełnić wiele funkcji, w tym rozpoznawać i łączyć komórki. Na przykład glikolipidy odgrywają ważną rolę w odpowiedzi immunologicznej.

Glikolipidy

Są to lipidy z węglowodanami połączonymi z glikozydami. Jego główną rolą jest utrzymanie stabilności błony i ułatwienie rozpoznawania komórek.

Węglowodany znajdują się na powierzchni całej błony komórkowej eukariotów.

Polisacharydy

Są to polimerowe cząsteczki węglowodanów składające się z dużych łańcuchów jednostek monosacharydowych połączonych wiązaniami glikozydowymi.

Mają szerokie spektrum strukturalne, od liniowych po wysoce rozszerzone. Przykłady obejmują polisacharydy magazynujące, takie jak glikogen i skrobia, lub polisacharydy strukturalne, takie jak celuloza.

Polisacharydy można znaleźć w bulwach, zbożach, mięsie, rybach, zbożach i liściach warzyw.

Glikogen

Jest to wielołańcuchowy polisacharyd glukozy, który służy jako forma magazynowania energii u ludzi, zwierząt, grzybów i bakterii.

Struktura polisacharydowa jest najbardziej duży kształt magazynowanie glukozy w organizmie. U ludzi glikogen jest magazynowany głównie w komórkach wątroby i mięśni, nawodnionych 3-4 częściami wody.

Glikogen działa jako wtórny magazyn energii w dłuższej perspektywie, przechowując pierwotne źródła energii w tkance tłuszczowej.

Glikogen mięśniowy przekształca się w glukozę Komórki mięśniowe, a glikogen z wątroby przekształca się w glukozę, dzięki czemu może być wykorzystany w całym organizmie, w tym w centralnym układzie nerwowym.

Celuloza

Ten związek organiczny, składający się z liniowego łańcucha kilkuset lub tysięcy połączonych jednostek glukozy. Celuloza jest ważnym składnikiem strukturalnym pierwotnej ściany komórkowej roślin zielonych, podobnie jak wiele rodzajów glonów.

Niektóre rodzaje bakterii wydzielają go, tworząc biofilm. Celuloza jest najobficiej występującym polimerem organicznym na Ziemi.

Stosowany głównie do produkcji papieru. Mniejsze ilości zamieniają się w serię przez produkty, takie jak celofan.

III. POPRZEZ KONFIGURACJĘ OSTATNIEGO CHIRALNEGO ATOMU WĘGLA

Węglowodany serii D

Węglowodany serii L

Różnorodność monosacharydów wynika głównie z różnic stereochemicznych. Na przykład cząsteczki pentoz lub heksoz zawierają od 2 do 4 chiralnych (asymetrycznych) atomów węgla, a zatem takie same formuła strukturalna odpowiada kilka izomerów.

DEFINICJA

Chiralny (Lub asymetryczny ) atom węgla – atom węgla w hybrydyzacji sp3sp3, który ma cztery różne podstawniki. Związki posiadające chiralny atom węgla (centrum chiralne) wykazują aktywność optyczną, tj. zdolność substancji w roztworze do obracania płaszczyzny światła spolaryzowanego.

System D,L był w przeszłości używany do oznaczania struktury przestrzennej monosacharydów.

Pozycja grupy hydroksylowej w ostatnim centrum chiralności po prawej stronie wskazuje, że monosacharyd należy do serii D, po lewej stronie - na przykład do serii L

Struktura węglowodanów

Monosacharydy mogą występować w obu przypadkach otwarta forma, w tym przypadku uważa się je zarówno za związki polihydroksykarbonylowe (HOCH2(CHOH)nCH=OHOCH2(CHOH)nCH=O), jak i w formie cyklicznej, tj. w postaci cyklicznych półacetali związków polihydroksykarbonylowych. Co więcej, wszystkie monosacharydy, zarówno w stanie krystalicznym, jak i w roztworze, mają nie mniej niż 99,9% struktury cyklicznej.

Acykliczną formę węglowodanów zwykle przedstawia się za pomocą projekcji Wzory Fishera, a struktury cykliczne można stosować zarówno przy użyciu wzorów Fishera, jak i przy użyciu Wzory Hewortha. Ten ostatni wzór jest bardziej preferowany w przypadku struktur cyklicznych:

Możliwość cyklizacji wynika z dwóch czynników. Po pierwsze, łańcuch węglowy może przyjąć konformację w kształcie pazura, w wyniku czego grupa karbonylowa i grupy hydroksylowe przy C-4 lub C-5 będą blisko siebie. Po drugie, atak grupy hydroksylowej na atom węgla grupy karbonylowej następuje spontanicznie i prowadzi do cyklicznych półacetali. Zatem w przypadku rybozy możliwe jest utworzenie dwóch cykli: piranozy (sześcioczłonowej) lub furanozy (pięcioczłonowej):

W tym przypadku nowe centra chiralne pojawiają się zarówno w pierścieniach furanozy, jak i piranozy (zaznaczone czerwoną gwiazdką) i odpowiednio w każdym cyklu możliwe są dwa izomery. W w tym przypadku takie izomery nazywane są anomery. W zależności od położenia grupy hydroksylowej względem pierścienia wyróżnia się anomery αα i ββ:

Jeśli grupa hydroksylowa w ugrupowaniu półacetalowym znajduje się poniżej płaszczyzny pierścienia (jak w postaci furanozy na rysunku), to jest to anomer αα.

Jeśli grupa hydroksylowa w ugrupowaniu półacetalowym znajduje się powyżej płaszczyzny pierścienia (jak w postaci piranozy na rysunku), to jest to anomer ββ.

Zgodnie z biochemią węglowodany dzielą się na 3 główne grupy:

I. Polisacharydy ( węglowodany złożone)

1. Heteropolisacharydy - składające się z różnych monosacharydów.

2. Homopolisacharydy - składające się z identycznych monosacharydów.
Przykładami polisacharydów są: skrobia, inulina, glikogen, pektyny, błonnik.

II. Oligosacharydy

Dzielą się one według liczby monosacharydów w cząsteczce na disacharydy, trisacharydy, tetrasacharydy itp.
Przykładami disacharydów są sacharoza, laktoza i maltoza.

III. Monosacharydy (węglowodany proste).

1. Aldozy

W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce aldozy i ketozy dzielą się na triozy, tetrozy, pentozy, heksozy itp.

Monosacharydy to glukoza, fruktoza, galaktoza.

Biologiczna rola węglowodanów

1. Energia.

Węglowodany, takie jak glukoza, są zdolne do utleniania zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. Utlenianie węglowodanów dostarcza organizmowi 60% całej łatwo przyswajalnej energii.

2. Strukturalny.

Przykładem są glikozaminoglikany w składzie proteoglikanów, na przykład siarczan chondroityny, który jest częścią tkanki łącznej.

3. Ochronny.

Kwas hialuronowy i inne glikozaminoglikany są głównym składnikiem powierzchni trących stawów, wchodzą w skład błon śluzowych i znajdują się w ścianie naczyń.

4. Kofaktor.

Na przykład heparyna jest składnikiem lipazy lipoproteinowej osocza i enzymów krzepnięcia krwi.

5. Hydroosmotyczny.

Heteropolisacharydy mają ładunek ujemny i są wysoce hydrofilowe. Dzięki temu mogą zatrzymywać cząsteczki wody, jonów wapnia, magnezu i sodu w substancji międzykomórkowej, zapewniając niezbędną elastyczność tkanek.

6. Plastik.

W połączeniu z białkami węglowodany tworzą hormony, enzymy i wydzieliny gruczołów ślinowych i śluzowych.

Wszystkie węglowodany proste (glukoza, fruktoza) szybko i dobrze wchłaniają się w przewodzie pokarmowym. Sacharoza, maltoza i laktoza mogą być trawione po rozbiciu przez odpowiednie enzymy przewód pokarmowy do monosacharydów. Skrobia polisacharydowa jest trawiona najwolniej – po kilku etapach musi najpierw zostać rozłożona na glukozę. Błonnik pokarmowy (błonnik, pektyny), częściowo strawiony, w drodze transportu przechodzi głównie przez przewód pokarmowy.

Porozmawiajmy o standardach spożycia węglowodanów.

Według przyjętych standardów żywieniowych węglowodany powinny zapewniać 50-60% dziennego zapotrzebowania energetycznego.

Potrzeba fizjologiczna węglowodanów dla dzieci poniżej 1 roku życia wynosi 13 g/kg masy ciała.
Dla zdrowi mężczyźni oraz kobiety w wieku od 18 do 29 lat, zajmujące się głównie pracą umysłową, norma dzienna spożycie wszystkich rodzajów węglowodanów wynosi 5 g na kg normalna waga ciała, co wynosi około 350-360 g dziennie dla mężczyzn i 290-300 g/dzień dla kobiet.

W przypadku ciężkich Praca fizyczna Podczas aktywnego uprawiania sportu zapotrzebowanie na węglowodany wynosi 8 g/kg normalnej masy ciała.

Cukier stołowy w czysta forma to sacharoza, składająca się z cząsteczek glukozy i fruktozy. Należy pamiętać, że spożycie cukru przez zdrową osobę dorosłą nie powinno przekraczać 10% całkowitej kaloryczności codziennej diety. W przybliżeniu dla starszych kobiet i mężczyzn Grupa wiekowa dla osób pracujących umysłowo jest to 45-50 g cukru dziennie, a dla młodych kobiet i mężczyzn z bardzo wysokim poziomem cukru aktywność fizyczna– 75-105 g cukru dziennie. Wszystkie pozostałe grupy znajdują się odpowiednio pośrodku.

Błonnik pokarmowy należy spożywać w ilości co najmniej 20 g dziennie.

Zmniejsza się ilość mono- i disacharydów:

1) w przypadku naruszeń metabolizm tłuszczów ze wzrostem poziomu trójglicerydów i lipoprotein o bardzo małej gęstości we krwi (o roli lipoprotein o bardzo małej gęstości przeczytasz w artykule Biologiczna rola cholesterolu)

2) kiedy cukrzyca;

3) z powodu otyłości;

4) kiedy syndrom metabliczny;

5) kiedy przewlekłe zapalenie trzustki;

6) z zespołem poporodowym po resekcji żołądka.

Ale musimy o tym pamiętać ostre ograniczenie węglowodanów w otyłości i innych chorobach może prowadzić do zwiększonego rozkładu białek i tłuszczów w celu zapewnienia funkcji energetycznej organizmu. Prowadzi to do powstawania w organizmie dużej ilości kwaśnych produktów przemiany materii, co będzie miało bardzo niekorzystny wpływ na organizm ogólne zdrowie. Dlatego uważa się, że ilość spożywanych węglowodanów powinna wynosić co najmniej 100 g dziennie.

Jeżeli istnieje potrzeba zmniejszenia ilości węglowodanów w diecie, należy to robić stopniowo, aby organizm mógł spokojnie dostosować się do proponowanej opcji metabolicznej. Na początek ich ilość zmniejsza się do 200-250 g/dzień, a po 7 dniach można je przenieść na jeszcze mniejsze ilości spożycia.

Błonnik pokarmowy, taki jak błonnik, ogranicza:

1) w przypadku chorób przewodu żołądkowo-jelitowego, gdy wymagana jest dieta łagodna mechanicznie;

2) przedoperacyjne i okresy pooperacyjne;

3) ostre infekcje;

4) niewydolność krążenia.

Zwiększa się spożycie węglowodanów:

1) z funkcją rosnącą Tarczyca(na tyreotoksykozę);

2) z gruźlicą, gdy nie występuje współistniejąca otyłość;

3) dla przewlekłego niewydolność nerek;

4) dla ciężkiego niewydolność wątroby. W tym przypadku znacznie zmniejszone zapotrzebowanie organizmu na energię jest w całości pokrywane głównie przez mono- i disacharydy.

1) z miażdżycą i choroba wieńcowa kiery;

Węglowodany (sacharydy) - Nazwa zwyczajowa szeroka klasa naturalnych związków organicznych.

Nazwa pochodzi od słów „węgiel” i „woda”. Powodem tego jest to, że pierwszy z znane nauce węglowodany opisano ogólnym wzorem Cx(H2O)y, formalnie będącym związkami węgla i wody.

Z chemicznego punktu widzenia węglowodany tak substancje organiczne zawierający prosty łańcuch składający się z kilku atomów węgla, grupę karbonylową i kilka grup hydroksylowych.

Z punktu widzenia kulturystyki węglowodany zapewniają najbardziej dostępną energię. Będąc głównym operacyjnym źródłem impulsów energetycznych, węglowodany obecne w organizmie stanowią zaledwie 2% jego całkowitych rezerw energetycznych, przy czym 80% rezerwy energetycznej zawarte jest w tkance tłuszczowej, a pozostałe 18% w białkach ( mięśnie szkieletowe).

Ponieważ każdy gram węglowodanów jest magazynowany w organizmie wraz z 4 gramami wody, podczas gdy magazynowanie tłuszczu nie wymaga wody, organizm łatwiej magazynuje tłuszcz i wykorzystuje go jako główne rezerwowe źródło energii.

Biologiczne znaczenie węglowodanów

1. Węglowodany pełnią funkcję strukturalną, to znaczy biorą udział w budowie różnych struktur komórkowych (na przykład ścian komórkowych roślin).

2. Węglowodany pełnią rolę ochronną w roślinach (ściany komórkowe, formacje ochronne składające się ze ścian komórkowych martwych komórek - ciernie, kolce itp.).

3. Węglowodany pełnią funkcję plastyczną - są magazynowane jako rezerwa składniki odżywcze, a także są częścią złożonych cząsteczek (na przykład pentozy (ryboza i deoksyryboza) biorą udział w budowie ATP, DNA i RNA.

4. Węglowodany są głównym materiałem energetycznym. Podczas utlenienia 1 grama węglowodanów uwalniane jest 4,1 kcal energii i 0,4 g wody.

5. Węglowodany biorą udział w zapewnianiu ciśnienia osmotycznego i osmoregulacji. Zatem krew zawiera 100-110 mg/% glukozy. Ciśnienie osmotyczne krwi zależy od stężenia glukozy.

6. Węglowodany pełnią funkcję receptorową – wiele oligosacharydów wchodzi w skład części receptywnej receptorów komórkowych lub cząsteczek ligandów.

Rodzaje węglowodanów

Węglowodany dzielą się na:

Sahara

Istnieją dwa rodzaje cukrów: monosacharydy i disacharydy. Monosacharydy zawierają jeden grupa cukrowa takie jak fruktoza lub galaktoza. Disacharydy powstają z reszt dwóch monosacharydów i są reprezentowane w szczególności przez sacharozę (zwykły cukier stołowy) i laktozę.

Węglowodany złożone

Polisacharydy to węglowodany zawierające trzy lub więcej cząsteczek proste węglowodany. Do polisacharydów zaliczają się w szczególności dekstryny, glikogeny i celulozy. Źródłami polisacharydów są zboża, rośliny strączkowe, ziemniaki i inne warzywa.

Metabolizm węglowodanów

Metabolizm węglowodanów jest reprezentowany przez trzy rodzaje procesów:

* glikogeneza, czyli synteza glikogenu z glukozy;

*glikoneogeneza, czyli powstawanie glikogenu z Kwasy tłuszczowe i białka;

*glikoliza, czyli rozkład glukozy i innych cukrów z wyzwoleniem niezbędnej dla organizmu energii.

Metabolizm węglowodanów w dużej mierze zależy od poziomu glukozy we krwi, czyli obecności węglowodanów w krwiobiegu. To z kolei zależy od czasu i skład odżywczy twój ostatni posiłek. W zasadzie poziom glukozy, czyli cukru we krwi, jest minimalny we wczesnych godzinach porannych, po zwykłych siedmiu do dziewięciu godzinach snu, podczas których nie udało się utrzymać poziomu glukozy we krwi nowymi porcjami „paliwa”. ”.

Własne zasoby energii organizmu w stanie poabsorpcji (na czczo) wynoszą 75% w wyniku glikolizy i 25% w wyniku glukoneogenezy. Po przebudzeniu twoje ciało jest w środku najlepszy stan wykorzystać zmagazynowany tłuszcz jako źródło energii. Dlatego stara rada, aby jeździć konno wcześnie rano i na pusty żołądek, ma trwałą wartość.

Godziny poranne to czas najaktywniejszej, naturalnej produkcji hormonów katabolicznych przez organizm. Najwyższe nocne stężenie hormonu somatropowego spada rano, a około godziny 8-9 hormon kataboliczny kortyzol osiąga najwyższe dzienne stężenie.

Węglowodany i insulina

Insulina jest hormonem wytwarzanym przez trzustkę. Skoki insuliny są spowodowane wzrostem poziomu glukozy i aminokwasów we krwi. Insulina wspomaga metabolizm glukozy oraz pośredni metabolizm tłuszczów i białek. Insulina pomaga obniżyć poziom glukozy we krwi, a także transportować i transportować glukozę i aminokwasy do komórek mięśniowych i innych tkanek organizmu.

Węglowodany w kulturystyce

U zdrowej osoby dorosłej obserwuje się przyspieszone tworzenie rezerw węglowodanów dostających się do organizmu w postaci glikogenu domięśniowego, gdy węglowodany są przyjmowane w odstępie czterech do sześciu godzin po poranne przebudzenie. W późniejszych godzinach zdolność organizmu do gromadzenia węglowodanów systematycznie maleje. Zalecamy spożywanie więcej węglowodanów dokładnie w pierwszej połowie dnia ze wzrostem spożycia białka w kolejnych godzinach dnia.

Uwaga W dzienna racja U ludzi dominują węglowodany. W kulturystyce i fitnessie węglowodany powinny stanowić 50% wszystkich składników odżywczych.

Aby prawidłowo uporządkować spożycie węglowodanów, stosuje się pojęcie takie jak indeks glikemiczny. Im wyższy indeks glikemiczny danego produktu, tym większe jest uwalnianie insuliny i tym samym jej więcej szybki spadek początkowo wysoka zawartość poziom glukozy we krwi towarzyszy przyjmowaniu tego produktu. To masowe uwalnianie insuliny, po którym następuje wzrost i spadek poziomu cukru we krwi, znane jest jako „skok poziomu cukru we krwi”. Ponadto żywność o wysokim indeksie glikemicznym, dzięki szybkiemu wchłanianiu, łatwo ulega przemianie w organizmie w tłuszcz.

Uwaga Osoby podatne na otyłość, a także w trakcie cykli odchudzania i pracy nad ulgą, powinny starać się spożywać posiłki zawierające najniższe stawki indeks glikemiczny, ponieważ węglowodany proste (wys indeks glikemiczny) są w stanie wywołać tworzenie się tłuszczu. Jedynym wyjątkiem pod tym względem jest okres od dwóch do trzech godzin od zakończenia treningu, kiedy zyskujesz masa mięśniowa. W tym czasie zwiększa się zdolność organizmu do magazynowania węglowodanów w postaci glikogenu, a także wchłanianie aminokwasów przez mięśnie. Twoim celem w ciągu tych dwóch do trzech godzin powinno być wpompowanie węglowodanów i białka do mięśni, ponieważ wtedy mięśnie są najbardziej wrażliwe na działanie insuliny.

O M E N U G L E V O D O V

Doktor nauk medycznych E.I.Kononov

Klasyfikacja i rola biologiczna węglowodany

Węglowodany stanowią niewielką część całkowitej suchej masy tkanek Ludzkie ciało- nie więcej niż 2%, podczas gdy na przykład białka stanowią do 45% suchej masy ciała. Węglowodany pełnią jednak w organizmie szereg istotnych funkcji. ważne funkcje, biorąc udział w strukturalnej i metabolicznej organizacji narządów i tkanek.

Z chemicznego punktu widzenia węglowodany to aldehydy wielowodorotlenowe lub ketony, alkohole lub ich polimery, a jednostki monomerów w polimerach są połączone wiązaniami glikozydowymi.

1.1. Klasyfikacja węglowodanów.

Węglowodany dzielą się na trzy duże grupy: monosacharydy i ich pochodne, oligosacharydy i polisacharydy.

1.1.1. Monosacharydy z kolei dzielą się, po pierwsze, ze względu na charakter grupy karbonylowej na aldozy i ketozy, a po drugie, według liczby atomów węgla w cząsteczce, na triozy, tetrozy, pentozy itp. Zwykle monosacharydy mają trywialne nazwy: glukoza, galaktoza, ryboza, ksyloza itp. Do tej samej grupy związków zaliczają się różne pochodne monosacharydów, z których najważniejszymi są estry fosforowe monosacharydów [glukozo-6-fosforan, fruktoza-1,6 - bifosforan, rybozo-5-fosforan itp.], kwasy uronowe [galakturonowy, glukuronowy, iduronowy itp.], aminocukry

[glukozamina, galaktozamina i in.], siarczanowane pochodne kwasów uronowych, acetylowane pochodne aminocukrów itp. Łączna liczba monomerów i ich pochodnych to kilkadziesiąt związków, co nie jest mniejsze od liczby poszczególnych aminokwasów występujących w ciało.

1.1.2. Oligosacharydy, czyli polimery, których jednostkami monomerowymi są monosacharydy lub ich pochodne. Liczba pojedynczych bloków monomeru w polimerze może sięgać półtora lub dwóch / nie więcej niż / dziesiątek. Wszystkie jednostki monomeru w polimerze są połączone wiązaniami glikozydowymi. Oligosacharydy z kolei dzielą się na homooligosacharydy, składające się z identycznych jednostek monomeru [maltoza], oraz heterooligosacharydy, które zawierają różne jednostki monomeru [laktoza]. W przeważającej części oligosacharydy występują w organizmie jako składniki strukturalne bardziej złożonych cząsteczek - glikolipidów lub glikoprotein. Maltoza występuje w organizmie człowieka w postaci wolnej, przy czym maltoza jest produktem pośrednim rozkładu glikogenu, a laktoza, która stanowi węglowodan rezerwowy w mleku kobiet karmiących piersią. Większość oligosacharydów w organizmie człowieka to heterooligosacharydy glikolipidów i glikoprotein. Mają niezwykle zróżnicowaną budowę, zarówno ze względu na różnorodność zawartych w nich jednostek monomerowych, jak i różnorodność opcji wiązań glikozydowych pomiędzy monomerami w oligomerze.

1.1.3. Polisacharydy, czyli polimery zbudowane z monosacharydów lub ich pochodnych, połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi, o liczbie jednostek monomeru od kilkudziesięciu do kilkudziesięciu tysięcy. Te polisacharydy mogą składać się z identycznych jednostek monomeru, tj. być homopolisacharydami, lub mogą zawierać różne jednostki monomeryczne – wówczas mamy do czynienia z heteropolisacharydami. Jedynym homopolisacharydem występującym w organizmie człowieka jest glikogen, w którego skład wchodzą: pozostałości a-D- glukoza. Zestaw heteropolisacharydów jest bardziej zróżnicowany - organizm zawiera kwas hialuronowy, siarczany chondroityny, siarczan keratanu, siarczan dermatanu, siarczan heparanu i heparynę. Każdy z wymienionych heteropolisacharydów składa się z indywidualnego zestawu jednostek monomeru, a więc głównych jednostek monomeru Kwas hialuronowy to kwas glukuronowy i N-acetyloglukozamina, natomiast heparyna zawiera siarczanowaną glukozaminę i siarczanowany kwas iduronowy.

1.2. Funkcje węglowodanów różne zajęcia Funkcje węglowodanów w organizmie są zróżnicowane i oczywiście różne różne klasy znajomości. Monosacharydy i ich pochodne działają przede wszystkim funkcja energetyczna: oksydacyjny rozkład tych związków dostarcza organizmowi 55-60% potrzebnej mu energii4. Po drugie, w komórkach do syntezy wykorzystuje się produkty pośrednie rozkładu monosacharydów i ich pochodne

inne substancje niezbędne komórce, w tym związki innych klas; Zatem od produktów pośrednich metabolizmu glukozy do

komórki mogą syntetyzować lipidy i aminokwasy nieistotne Jednak w tym drugim przypadku wymagane jest dodatkowe źródło atomów.

przesuwaj grupy aminowe azotu. Po trzecie, monosacharydy i ich pochodne pełnią funkcję strukturalną, będąc jednostkami monomerycznymi innych

inne, bardziej złożone cząsteczki, takie jak polisacharydy lub nukleotydy.

Główna funkcja Heteroligosacharydy pełnią funkcję strukturalną - są Elementy konstrukcyjne glikoproteiny i glikolipidy. W tej roli heterooligosacharydy biorą udział w realizacji szeregu funkcji przez glikoproteiny: regulacyjnej [hormony przysadkowe, tyreotropina i gonadotropiny – glikoproteiny], komunikacyjnej [receptory komórkowe – glikoproteiny], ochronnej [przeciwciała – glikoproteiny]. Ponadto bloki heterooligosacharydowe, wchodzące w skład glikolipidów i glikoprotein, biorą udział w tworzeniu błony komórkowe, tworząc na przykład tak ważny element struktury komórkowej jak glikokaliks.

Glikogen, jedyny homopolisacharyd występujący w organizmie zwierzęcia, pełni funkcję rezerwową. Co więcej, jest to nie tylko rezerwa energii, ale także rezerwa tworzywa sztucznego. Glikogen występuje w różnych ilościach w prawie wszystkich komórkach ludzkiego ciała. Zapasy glikogenu w wątrobie mogą sięgać nawet 3-5% mokrej masy tego narządu [czasami do 10%], a jego zawartość w mięśniach może sięgać nawet 1% całkowitej masy tkanki. Biorąc pod uwagę masę tych narządów, całkowita ilość glikogenu w wątrobie może wynosić 150 - 200 g, a rezerwy glikogenu w mięśniach mogą sięgać nawet 600 g.

Heteropolisacharydy pełnią w organizmie funkcję strukturalną; są częścią gliaminoproteoglikanów; ten ostatni wraz z białka strukturalne rodzaj kolagenu lub elastyny, tworzą substancję międzykomórkową różne narządy i tkaniny. Agregaty glikozaminoproteoglikanów, posiadające strukturę sieciową, pełnią funkcję filtrów molekularnych uniemożliwiających lub silnie hamujących ruch makrocząsteczek w środowisku międzykomórkowym. Ponadto cząsteczki heteropolisacharydów posiadają w swojej strukturze wiele polarnych i ujemnie naładowanych grup, dzięki czemu mogą wiązać duże ilości wody i kationów, stanowiąc swego rodzaju magazyn dla tych cząsteczek.

Funkcje niektórych węglowodanów występujących w organizmie są bardzo specyficzne. Zatem heparyna jest naturalnym antykoagulantem - zapobiega krzepnięciu krwi w naczyniach krwionośnych, a laktoza, jak już wspomniano, jest węglowodanem rezerwowym w mleku kobiecym.

2.Asymilacja węglowodanów egzogennych

W normalne warunki Głównym źródłem węglowodanów dla człowieka są węglowodany zawarte w pożywieniu. Dzienne zapotrzebowanie węglowodanów wynosi około 400 g i jest wysoce pożądana. tak, aby łatwo przyswajalne węglowodany [glukoza, sacharoza, laktoza itp.] stanowiły nie więcej niż 25% z nich Łączna w diecie. W procesie asymilacji żywności wszystkie egzogenne polimery o charakterze węglowodanowym rozkładają się na monomery, co pozbawia te polimery specyficzności gatunkowej, a środowisko wewnętrzne organizm otrzymuje z jelit wyłącznie monosacharydy i ich pochodne; monomery te są następnie stosowane w razie potrzeby do syntezy oligo- lub polisacharydów specyficznych dla człowieka.

Rozkład skrobi lub glikogenu w żywności rozpoczyna się już w Jama ustna ze względu na wpływ amylazy i maltazy ślinowej na te homopolisacharydy proces ten jest jednak nieistotny, gdyż pokarm w jamie ustnej jest bardzo Krótki czas. W żołądku podczas trawienia środowisko jest kwaśne i wydziela się amylaza ślinowa,

wpadnięcie do żołądka wraz z bolusem pokarmu praktycznie nie działa. Większość skrobi i glikogenu w żywności jest podzielona na jelito cienkie pod wpływem amylazy trzustkowej na disacharydy maltozę i izomaltozę. Powstałe disacharydy rozkładają się do glukozy przy udziale enzymów wydzielanych przez ścianę jelita: maltazy i izomaltazy. Maltaza katalizuje hydrolizę wiązań α-1,4-glikozydowych, a izomaltaza katalizuje hydrolizę wiązań α-1,6-glikozydowych.

Sacharoza przyjmowana z pożywieniem rozkłada się w jelicie na glukozę i fruktozę przy udziale enzymu sukrazy, zaś laktoza otrzymana pod wpływem enzymu laktazy rozkłada się na glukozę i galaktozę. Obydwa te enzymy są wydzielane przez ścianę jelita.

Procesy rozszczepiania heterooligosacharydów i heteropolisacharydów są słabo zbadane. Najwyraźniej ściana jelita wydziela glikozydazy, które są zdolne do rozszczepiania wiązań a- i b-glikozydowych obecnych w tych polimerach.

Wchłanianie monosacharydów zachodzi w jelicie cienkim, a szybkości wchłaniania różnych monosacharydów znacznie się różnią. Jeśli przyjąć szybkość wchłaniania glukozy jako 100, wówczas szybkość wchłaniania galaktozy wyniesie 110, fruktozy - 43, mannozy - 19, ksylozy - 15. Ogólnie przyjmuje się, że wchłanianie glukozy i galaktozy zachodzi przy udziale substancji aktywnych mechanizmy transportu, wchłanianie fruktozy i rybozy – poprzez mechanizm dyfuzji ułatwionej, oraz wchłanianie mannozy lub ksylozy poprzez mechanizm dyfuzji prostej. Około 90% wchłoniętej glukozy dostaje się do enterocytów bezpośrednio do krwi, a 10% z niej trafia do limfy, jednak później ta glukoza trafia również do krwi.

Należy zauważyć, że węglowodany można całkowicie wykluczyć dieta. W tym przypadku wszystkie niezbędne dla organizmu węglowodany zostaną syntetyzowane w komórkach ze związków niewęglowodanowych w procesie zwanym glukoneogenezą.

) nie ograniczają się do pełnienia jakiejkolwiek jednej funkcji w organizmie człowieka. Oprócz dostarczania energii główna funkcjonalna rola węglowodanów są także niezbędne do prawidłowego funkcjonowania serca, wątroby, mięśni i ośrodkowego układu nerwowego system nerwowy. Są ważnym składnikiem w regulacji metabolizmu białek i tłuszczów.

Główne funkcje biologiczne węglowodanów, dlaczego są potrzebne w organizmie

Funkcja energii.
Główna funkcja węglowodanów w organizmie człowieka. Stanowią główne źródło energii do wszelkich prac zachodzących w komórkach. Kiedy węglowodany ulegają rozkładowi, uwolniona energia jest rozpraszana w postaci ciepła lub magazynowana w cząsteczkach ATP. Węglowodany zapewniają około 50 - 60% dziennego zapotrzebowania organizmu na energię i całość wydatków energetycznych mózgu (mózg wchłania około 70% glukozy uwalnianej przez wątrobę). Podczas utleniania 1 g węglowodanów uwalnia się 17,6 kJ energii. Organizm wykorzystuje wolną glukozę lub zmagazynowane węglowodany w postaci glikogenu jako główne źródło energii.
Funkcja plastyczna (konstrukcja).
Węglowodany (ryboza, deoksyryboza) służą do budowy ADP, ATP i innych nukleotydów, a także kwasy nukleinowe. Są częścią niektórych enzymów. Poszczególne węglowodany są składnikami strukturalnymi błon komórkowych. Produkty przemiany glukozy (kwas glukuronowy, glukozamina itp.) wchodzą w skład polisacharydów i złożonych białek chrząstki i innych tkanek.
Funkcja przechowywania.
Węglowodany są magazynowane (akumulowane) w mięśniach szkieletowych (do 2%), wątrobie i innych tkankach w postaci glikogenu. Na dobre odżywianie i kiedy w wątrobie może gromadzić się do 10% glikogenu niekorzystne warunki jego zawartość może spaść do 0,2% masy wątroby.
Funkcja ochronna.
W skład składników wchodzą węglowodany złożone układ odpornościowy; mukopolisacharydy występują w substancjach śluzowych pokrywających powierzchnię naczyń nosa, oskrzeli, przewodu pokarmowego, układ moczowo-płciowy i chronią przed wnikaniem bakterii i wirusów oraz uszkodzeniami mechanicznymi.
Funkcja regulacyjna.
Są częścią błonowych receptorów glikoproteinowych. Węglowodany biorą udział w regulacji ciśnienia osmotycznego w organizmie. Zatem krew zawiera 100-110 mg/% glukozy, a ciśnienie osmotyczne krwi zależy od stężenia glukozy. Błonnik z pożywienia nie jest rozkładany (trawiony) w jelitach, ale aktywuje perystaltykę przewodu pokarmowego, enzymy stosowane w przewód pokarmowy poprawiając trawienie i wchłanianie składników odżywczych.

Grupy węglowodanów

Proste (szybkie) węglowodany
Istnieją dwa rodzaje cukrów: monosacharydy i disacharydy. Monosacharydy zawierają jedną grupę cukrów, taką jak glukoza, fruktoza lub galaktoza. Disacharydy powstają z reszt dwóch monosacharydów i są reprezentowane w szczególności przez sacharozę (zwykły cukier stołowy) i laktozę. Szybko zwiększają poziom cukru we krwi i mają wysoki indeks glikemiczny.
Węglowodany złożone (wolne).
Polisacharydy to węglowodany zawierające trzy lub więcej cząsteczek węglowodanów prostych. Do tego typu węglowodanów zaliczają się w szczególności dekstryny, skrobie, glikogeny i celulozy. Źródłami polisacharydów są zboża, rośliny strączkowe, ziemniaki i inne warzywa. Stopniowo zwiększaj zawartość glukozy i miej niski indeks glikemiczny.
Niestrawny (włóknisty)
Celuloza ( błonnik pokarmowy), nie dostarczają organizmowi energii, ale bawią się ogromna rola w jego życiu. Zawarte głównie w produkty roślinne z niskim lub bardzo niska zawartość Sahara. Warto zaznaczyć, że błonnik spowalnia wchłanianie węglowodanów, białek i tłuszczów (może być przydatny przy odchudzaniu). Jest źródłem zasilania pożyteczne bakterie jelita (mikrobiom)