Строение и биологическая роль углеводов. Классификация и биологическая роль углеводов.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ УГЛЕВОДОВ:
1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ.
При окислении1 г углеводов до конечных продуктов (СО2 и Н2О) выделяется 4,1-ккал энергии. На долю углеводов приходится около 60-70 % всей суточной калорийности пищи. Суточная потребность в углеводах для взрослого человека в среднем массой 60-70 кг составляет около 400-500 г.
2. СТРУКТУРНАЯ.
Углеводы используется как строительный материал для образования структурных компонентов клеток (гликолипиды, гликопротеины, гетерополисахариды межклеточного вещества).
3.РЕЗЕРВНАЯ. Углеводы откладываются в клетках в виде резервного полисахарида гликогена.
4. ЗАЩИТНАЯ.
Гликопротеины принимают участие в образовании антител. Гиалуроновая кислота, входя в состав соединительной ткани, препятствует проникновению чужеродных веществ. Гетерополисахариды участвуют в образовании вязких секретов покрывающей слизистые оболочки дыхательных путей, мочевыводящих путей, пищеварительного тракта, предохраняя их от повреждений.
5. РЕГУЛЯТОРНАЯ.
Некоторые гормоны гипофиза, щитовидной железы являются гликопротеинами. Простаноиды и лейкотриены образуются из полиненасыщенных высших жирных кислот и являются регуляторами обмена веществ.
6. Участвуют в процессах узнавания клеток.
Важная роль при этом отводятся сиаловым кислотам и нейраминовой кислоте.
7. Гетерополисахариды входя в состав оболочек эритроцитов, определяют группы крови.
8. Участвуют в процессах свёртывания крови, входя в состав фибриногена и протромбина. Препятствуют свёртыванию крови, входя в состав гепарина.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
БИОХИМИЯ. БЕЛКИ. АМИНОКИСЛОТЫ -- СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ БЕЛКОВ
БЕЛКИ АМИНОКИСЛОТЫ СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ БЕЛКОВ... БЕЛКИ... Белки это азотсодержащие высокомолекулярные органические соединения состоящие из аминокислот соединенных в цепи с...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Механизм действия ферментов
Согласно современным представлениям при взаимодействии фермента с субстратом условно можно выделить 3 стадии:
1 стадия характеризуется диффузией субстрата к фермен
Кислотно-основный катализ.
В активном центре фермента содержатся группы кислотного и основного типа. Группы кислотного типа отщепляют Н+ и имеют отрицательный заряд. Группы основного типа присоединяют Н+ и имеют поло
А). Гипотеза Фишера.
Согласно ей имеется строгое стерическое соответствие субстрата и активного центра фермента. По Фишеру, фермент - это жёсткая структура, а субстрат является как бы слепком его активного цент
Обмен углеводов
ОБМЕН УГЛЕВОДОВ
1. Основные углеводы животного организма, их биологическая роль.
2. Превращение углеводов в органах пищеварительной системы.
3. Биосинтез и распад
Превращение углеводов в пищеварительном тракте
ПРЕВРАЩЕНИЕ УГЛЕВОДОВ В
ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОМ ТРАКТЕ
Основными углеводами пищи для организма человека являются: крахмал, гликоген, сахароза, лактоза.
Поступивший с пищей крахма
Биосинтез и распад гликогена
БИОСИНТЕЗ И РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ТКАНЯХ.
ГЛИКОГЕНОВЫЕ БОЛЕЗНИ.
Было установлено, что гликоген может синтезироваться практически во всех органах и тканях. Однако наибольшая его конце
Анаэробный гликолиз
В зависимости от функционального состояния организма, клетки органов и тканей могут находиться как в условиях достаточного снабжения кислородом, так и испытывать его недостаток, то
Аэробный гликолиз (гексозодифосфатный путь)
ГЕКСОЗОДИФОСФАТНЫЙ ПУТЬ.
Это классический путь аэробного катаболизма углеводов в тканях протекает в цитоплазме до стадии образования пирувата и завершается в митохондриях с образование кон
Гексозомонофосфатный путь
ГЕКСОЗОМОНОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ ПРЕВРАЩЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ
В ТКАНЯХ, ХИМИЗМ РЕАКЦИЙ.
Окисление глюкозы по этому пути протекает в цитоплазме клеток и представлено двумя последовательными ветвям
Глюконеогенез
ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
Основными источниками глюкозы для организма человека являются:
1. углеводы пищи;
2. гликоген тканей;
3. глюконеогенез.
ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ - это
Основные липиды организма человека их биологическая роль.
ЛИПИДАМИ называются сложные органические вещества биологической природы нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях.
ЛИПИДЫ являются основным продуктом питания. Они п
Переваривание липидов, ресинтез жира
Переваривание липидов.
Поступающие с пищей ЛИПИДЫ в ротовой полости подвергаются только механической переработке. ЛИПОЛИТИЧЕСКИЕ ферменты в ротовой полости не образуются. Переваривание жир
Липопротеины крови
ЛИПИДЫ являются нерастворимыми в воде соединениями, поэтому для их переноса кровью необходимы специальные переносчики, которые растворимы в воде. Такими транспортными формами являются ЛИПОПРОТЕИНЫ.
Окисление высших жирных кислот
Жировая ткань, состоящая из адипозоцитов, выполняет специфическую роль в липидном обмене. Около 65% массы жировой ткани приходится на долю отложенных в ней триацилглицеролов (ТАГ) - они представляю
Биосинтез ВЖК в тканях
Биосинтез ВЖК происходит в эндоплазматической сети клеток. Заменимые ВЖК (все предельные и непредельные, имеющих одну двойную связь) синтезируются в клетках из АЦЁТИЛ-КоА.
Условиями для би
Обмен холестерина
Обмен холестерина.
Холестерин является предшественником в синтезе стероидов: желчных кислот, стероидных гормонов, витамина D3.Холестерин является обязательным структурным компон
Переваривание белков
Переваривание белков в пищеварительном тракте
Пищевые белки подвергаются гидролитическому расщеплению под действием ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ (класс – гидролазы, подкласс - пептидазы).
Гниение аминокислот, обезвреживание продуктов гниения
ГНИЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ
Аминокислоты, которые не подверглись всасыванию, поступают в толстую кишку, где подвергаются гниению. ГНИЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ - это процесс распада аминокислот под действие
Метаболизм аминокислот
Метаболизм аминокислот
Источниками аминокислот в клетке являются:
1. белки пищи после их гидролиза в органах пищеварения;
2. синтез заменимых аминокислот;
Пути обезвреживания аммиака
Аммиак образуется из аминокислот при распаде других азотсодержащих соединений (биогенных аминов, НУКЛЕОТИДОВ). Значительная часть аммиака образуется в толстой кишке при гниении. Он всасывается в кр
Регуляция обмена веществ
СИГНАЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ.
Основные задачи регуляции метаболизма и клеточных функций:
1. внутриклеточное и межклеточное согласование обменных процессов;
2. исключение «холостых
Гормоны гипоталамуса
ГОРМОНЫ ГИПОТАЛАМУСА
ГИПОТАЛАМУС является компонентом и своеобразным «выходным каналом» лимбической системы.
Это отдел промежуточного мозга, контролирующий различные параметры гом
ГОРМОНЫ ГИПОФИЗА
ГОРМОНЫ ГИПОФИЗА
В гипофизе выделяют переднюю (аденогипофиз) и заднюю доли (нейрогипофиз).
Гормоны аденогипофиза можно разделить на 3 группы в зави
Биосинтез йодтиронинов
Синтез йодтиронинов происходит в составе белка – тиреоглобулина, который находится в фолликулах щитовидной железы. Тиреоглобулин представляет собой гликопротеин, содержащий 115 остатков тирозина. П
Обмен липидов
В печени жировой ткани гормоны стимулируют липолиз. Указанные эффекты на обмен углеводов и липидов связывают с повышением чувствительности клеток к действию адреналина под влиянием тиреоидных гормо
Гипосекреция
В детском возрасте снижение секреции приводит к задержке физического и умственного развития (кретинизм).
У взрослых тяжелым проявлением недостатка гормонов щитовидной железы является миксе
Гиперсекреция
Диффузный токсический зоб (базедова болезнь) наиболее распространенное заболевание, сопровождающееся повышенной продукцией йодтиронинов. При этом заболевании размеры щитовидной железы увеличены и р
ГОРМОНЫ ПАРАЩИТОВИДНЫХ ЖЕЛЕЗ
Паратгормон синтезируется в паращитовидных железах и состоит из 84 аминокислотных остатков. Гормон хранится в секреторных гранулах. Секреция ПТГ регулируется уровнем кальция в крови: при сни
Гормоны половых желез
Гормоны половых желез
По химической природе представляют собой стероиды. Выделяют:
1. Андрогены;
2. Эстрогены;
3. Прогестины.
Гормоны надпочечников
Гормоны надпочечников
Надпочечники – железы внутренней секреции, в которых выделяют корковое и мозговое вещество. В корковом слое синтезируется гормоны стероидной природы, в мозгово
Гормоны поджелудочной железы
Гормоны поджелудочной железы
Функции поджелудочной железы:
· экзокринная;
· эндокринная.
Экзокринная функция заключается в синтезе и секреции пищеварительных фер
Экзаменационные вопросы
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ (ЗАОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ)
Экзаменационные вопросы по биологической химии
для студентов 3 курса (6 семестр)
1. Биохимия, ее задачи. Связь биохимии с ф
Углеводы - это источники энергии для человека. Причем, в отличие от жиров, данные вещества могут высвобождать энергию значительно быстрее, это делает их практически незаменимыми для спортсменов и для тех, кто ведет активный образ жизни.
Классификация углеводов
Все сахариды, в зависимости от сложности молекулы, можно разделить на две всеобъемлющие категории: простые и сложные. Представители первой группы, в свою очередь, делятся на моносахариды и олигосахариды.
Моносахариды
Судя из названия, химическая структура данных веществ формируется только одной молекулой. Именно поэтому они легче всего усваиваются нашим организмом. Наибольшую ценность для человека представляют следующие представители данной группы: глюкоза, галактоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза.
Глюкоза является, наверное, наиболее известным представителем моносахаридов. Она в большом количестве содержится в плодах многих растений, ягодах: винограде, черешне, вишне, малине, земляники и в самой большой ягоде - арбузе. К тому же данный сахарид является конечным продуктом гидролиза более сложных углеводов.
Попадая в организм, глюкоза очень быстро усваивается, что вполне понятно, так как для этого не требуются длительные химические реакции. Эта особенность выглядит весьма привлекательной, для тех из нас кто усиленно занимается спортом. После тяжёлой, изнурительной тренировки, ни что так не восстановит силы, как сладкий энергетический напиток.
Олигосахариды
Молекулы данных веществ состоят из нескольких, двух или трех, простых составляющих. К этой группе относятся: сахароза, мальтоза, лактоза, изомальтоза, лактулоза. Наиболее известным представителем олигосахаридов можно назвать сахарозу, в состав которой входит глюкоза в сочетании с фруктозой.
Лактоза это второй по популярности представитель данной группы. В основе этого вещества находятся два компонента: известная всем глюкоза и галактоза. Именно этот сахарид является основным составляющим молока.
Некоторые учёные считают, что наш организм с годами утрачивает способность ферментировать молоко, так как происходит снижение биосинтеза специфических ферментов. Многие знают, что после употребления в пищу молочных продуктов, возникает чувство тяжести в животе. Именно отсутствие ферментов является виной этому.
Полисахариды
Группа полисахаридов включает в себя такие вещества как крахмал, гликоген, растительная клетчатка, пектин. Данные вещества значительно труднее усваиваются организмом, так как требуют тщательной гидролизной обработки.
Наиболее известный полисахарид - крахмал. Он содержится в больших количествах в таких продуктах как: картофель, хлеб, мучные изделия, крупы. Попадая в наш пищеварительный тракт, он очень медленно усваивается, что приводит к отсроченному, но достаточно продолжительному повышению уровня глюкозы в кровяном русле. Недаром многие специалисты - диетологи рекомендуют начинать свой день с завтрака, состоящего из каши.
Такая пища не приведёт к резкому скачку сахара в крови, а будет служить источником его на протяжении длительного периода времени. Насыщение от правильного утреннего приёма пищи наступает не сразу, но длится в течение нескольких часов.
Вторым по известности полисахаридом является гликоген. Данное вещество синтезируется печенью из продуктов гидролиза других углеводов. Именно его «выбрасывает» в кровь печень, когда нам очень нужна энергия.
Многим спортсменам известна ситуация: после длительного перерыва в тренировках, достаточно сложно адаптироваться к нагрузкам. Вина этому - длительность утилизации эндогенного гликогена.
Упомянутый выше углевод, в ограниченных количествах поступает в организм с пищей, и содержится в продуктах животного происхождения, прежде всего в печени.
Особенности углеводов
Моно и олигосахариды являются так называемыми источниками пустых калорий. Это продиктовано, прежде всего, тем, что данные вещества не содержат в составе ничего, кроме углеводов. Вследствие этого избыточное поступление сахаридов неизбежно выражается в накоплении жировых отложений. Вот почему следует быть умеренным в приеме углеводов.
Заключение
Классификация и биологическая роль углеводов мной рассмотрены. Основное биологическое предназначение рассмотренных мной веществ, заключается в питании тела энергией. При поступлении достаточного количества углеводов, потеря калорий, например, в результате изнурительной тренировки, компенсируется за счет поступивших с пищей сахаров. При этом мышечная ткань, состоящая преимущественно из белков, увеличивается в объеме, а не идёт на восполнение энергозатрат.
Напротив, если вы потребляете большое количество углеводов, особенно моно и дисахаридов, эти вещества будет депонироваться в виде жировых отложений.
Конечно же, не стоит отказываться от углеводов вовсе. Это очень важные и ценные вещества. Существует значительное количество диет, «краеугольным камнем» которых являются именно рассмотренные мной вещества.
Правильным можно назвать только сбалансированное питание, в котором присутствуют как белки, так и жиры и углеводы. Применительно к последним, можно сказать, что акцент стоит сделать на полисахаридах, а это значит, что предпочтительно употреблять в пищу продукты богатые грубой растительной клетчаткой, чем всевозможные сладкие напитки или пирожные. Именно они смогут «зарядить» вас энергией на целый день.
Федеральное агентство по образованию
по дисциплине "Физиологические и санитарно-гигиенические основы питания"
"Биологическая роль углеводов"
Введение
2. Виды углеводов
Заключение
Список используемой литературы
Гигиена питания - наука о закономерностях и принципах организации рационального (оптимального) питания здорового и больного человека. В ее рамках разрабатывают научные основы и практические мероприятия по оптимизации питания различных групп населения и санитарной охране пищевых ресурсов, сырья и продуктов на всех этапах их производства и оборота.
Фундаментальные аспекты гигиены питания связаны с изучением физиологических процессов, биохимических механизмов переваривания, усвоения пищи и клеточной метаболизации нутриентов и других компонентов пищевых продуктов, а также нутриогеномики, т. е. основ алиментарной регуляции экспрессии генов.
Гигиена питания, с одной стороны, определяет нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии, разрабатывает требования к качеству пищевой продукции и рекомендации по употреблению различных групп пищевых продуктов в зависимости от возрастных, социальных, географических и экологических факторов, режиму и условиям питания, а с другой стороны, регламентирует мероприятия по санитарно-эпидемиологической (гигиенической) экспертизе качества и безопасности пищевых продуктов и контактирующих с ними материалов и по контролю соответствия пищевых объектов на этапе их строительства и во время эксплуатации.
Гигиена питания как наука развивается с использованием общей методологии научных исследований в области физиологии, биохимии, токсикологии, микробиологии, эпидемиологии, внутренних болезней, а также собственных уникальных подходов и методик, включающих в себя оценку состояния питания, параметров пищевого статуса и алиментарной адаптации, показателей пищевой и биологической ценности продуктов.
Современный период развития гигиены питания связан с реализацией следующих научно-практических направлений:
разработка основ государственной политики в области здорового питания населения России;
фундаментальные исследования физиолого-биохимических основ питания;
постоянный мониторинг состояния питания населения России;
исследования по проблеме безопасности пищевых продуктов;
разработка научно-методических подходов к оценке нетрадиционных и новых пищевых источников;
разработка и совершенствование научных основ и практики детского, диетического и профилактического питания;
научное обоснование и практическое осуществление системы алиментарной адаптации в современных экологических условиях;
широкое внедрение образовательных и просветительских программ и проектов как в системе профессионального образования и обучения, так и в обществе в целом.
В настоящее время гигиена питания в третий раз за последние 100 лет приобретает мощный общественный характер, обеспечивая выработку государственных подходов в области питания населения.
Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний, продлению жизни людей, повышению работоспособности и создает условия для адекватной адаптации их к окружающей среде.
Вместе с тем в последнее десятилетие состояние здоровья населения характеризуется негативными тенденциями. Продолжительность жизни населения в России значительно меньше, чем в большинстве развитых стран. Увеличение частоты сердечно-сосудистых, онкологических и других хронических неинфекционных заболеваний в определенной степени связано с питанием. У большинства населения России выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, в первую очередь витаминов, макро - и микроэлементов (кальция, йода, железа, фтора, цинка и др.), полноценных белков, так и их нерациональным соотношением.
для организма.
1. Углеводы и их значение в питании
Впервые термин "углеводы" был предложен профессором Дерптского (ныне Тартуского) университета К. Г. Шмидтом в 1844 г. В то время предполагали, что все углеводы имеют общую формулу Cm (H2O) n, т. е. углевод + вода. Отсюда название "углеводы". В дальнейшем оказалось, что ряд соединений, по своим свойствам относящихся к классу углеводов, содержат водород и кислород в несколько иной пропорции, чем указано в общей формуле.
"углеводы" заменить термином "глициды", однако старое название "углеводы" укоренилось и является общепризнанным.
Углеводы образуются в растениях при фотосинтезе и поступают в организм главным образом с растительными продуктами. Однако все большее значение в питании приобретают добавленные углеводы, которые чаще всего представлены сахарозой (или смесями других сахаров), получаемой промышленным способом и вводимой затем в пищевые рецептуры.
Величина потребности в углеводах для человека определяется их ведущей ролью в обеспечении организма энергией и нежелательностью синтеза глюкозы из жиров (а тем более из белков) и находится в прямой зависимости от энергозатрат. Средняя потребность в углеводах для тех, кто не занят тяжелым физическим трудом, 400 - 500 г. в сутки.
степени используются в организме как энергетический материал. Хотя углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут образовываться в организме из аминокислот и глицерина, минимальное количество углеводов суточного рациона не должно быть ниже 50 - 60 г.
Дальнейшее снижение количества углеводов ведет к резким нарушениям метаболических процессов. Избыточное потребление углеводов ведет к ожирению. При поступлении с пищей значительных количеств сахаров они не могут полностью откладываться в виде гликогена, и их избыток превращается в триглицериды, способствуя усиленному развитию жировой ткани. Повышенное содержание в крови инсулина способствует ускорению этого процесса, поскольку инсулин оказывает мощное стимулирующее действие на жироотложение.
Наиболее важно учитывать соотношение в рационе легкоусвояемых углеводов (сахаров) и медленно всасывающихся (крахмал, гликоген).
основном за счет медленно всасывающихся углеводов. На их долю должно приходиться 80 - 90% от общего количества потребляемых углеводов. Ограничение легкоусвояемых углеводов приобретает особое значение для тех, кто страдает атеросклерозом, сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом, ожирением.
Углеводы являются основными энергонесущими элементами в питании человека, обеспечивая 50-70% общей энергетической ценности рациона.
Наряду с основной энергетической функцией углеводы участвуют в пластическом обмене. Углеводы оказывают антикетогенное действие, стимулируя окисление ацетилкоэнзима А, образующегося при окислении жирных кислот. Основным источником углеводов в питании человека является растительная пища, и только лактоза и гликоген содержатся в продуктах животного происхождения.
Основная функция углеводов - обеспечение энергией всех процессов в организме. Клетки способны получать из углеводов энергию, как при их окислении, т. е. "сгорании", так и в анаэробных условиях (без доступа кислорода). В результате метаболизации 1 г углеводов организм получает энергию, эквивалентную 4 ккал. Обмен углеводов тесно связан с обменом жиров и белков, что обеспечивает их взаимные превращения. При умеренном недостатке углеводов в питании депонированные жиры, а при глубоком дефиците (менее 50 г/сут) и аминокислоты (как свободные, так и из состава мышечных белков) вовлекаются в процесс глюконеогенеза, приводящий к получению необходимой организму энергии. Боль в мышцах после тяжелой работы - результат действия на клетки молочной кислоты, которая образуется при анаэробном распаде углеводов, когда для обеспечения работы мышечных клеток не хватает кислорода, поступающего с кровью.
Часто резкое ограничение углеводов в диете ведет к значительным нарушениям обмена веществ. Особенно страдает при этом белковый обмен. Белки при дефиците углеводов используются не по назначению: они становятся источником энергии и участниками некоторых важных химических реакций. Это приводит к повышенному образованию азотистых веществ и, как следствие, к повышенной нагрузке на почки, нарушениям солевого обмена и другим, вредным для здоровья, последствиям.
При дефиците углеводов в пище организм использует для синтеза энергии не только белки, но и жиры. При усиленном распаде жиров могут возникнуть нарушения обменных процессов, связанные с ускоренным образованием кетонов (к этому классу веществ относится известный всем ацетон) и накоплением их в организме. Избыточное образование кетонов при усиленном окислении жиров и частично белков может привести к "закислению" внутренней среды организма и отравлению тканей мозга вплоть до развития ацидотической комы с потерей сознания. При достаточном поступлении углеводов с пищей белки используются, главным образом, для пластического обмена, а не для производства энергии. Таким образом, углеводы необходимы для рационального использования белков. Они также способны стимулировать окисление промежуточных продуктов обмена жирных кислот.
образования жиров, иммуноглобулинов, играющих важную роль в системе иммунитета, и гликопротеидов - комплексов углеводов и белков, которые являются важнейшими компонентами клеточных оболочек. Гиалуроновые кислоты и другие мукополисахариды образуют защитную прослойку между всеми клетками, из которых состоит организм.
Интерес к углеводам сдерживался чрезвычайной сложностью их структуры. В отличие от мономеров нуклеиновых кислот (нуклеотидов) и белков (аминокислот), которые способны связываться между собой только одним определенным путем, моносахаридные единицы в олигосахаридах и полисахаридах могут соединяться между собой несколькими путями по множеству разных положений.
Со второй половины XX в. происходит стремительное развитие химии и биохимии углеводов, обусловленное их важным биологическим значением.
Углеводы наряду с белками и липидами являются важнейшими химическими соединениями, входящими в состав живых организмов. У человека и животных углеводы выполняют важные функции: энергетическую (главный вид клеточного топлива), структурную (обязательный компонент большинства внутриклеточных структур) и защитную (участие углеводных компонентов иммуноглобулинов в поддержании иммунитета).
Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для синтеза нуклеиновых кислот, они являются составными компонентами нуклеотидных ко-ферментов, играющих исключительно важную роль в метаболизме живых существ. В последнее время все большее внимание к себе привлекают смешанные биополимеры, содержащие углеводы: гликопептиды и глико-протеины, гликолипиды и липополисахариды, гликолипопротеины и т. д. Эти вещества выполняют в организме сложные и важные функции.
Итак, выделю б иологическое значение углеводов:
· Углеводы выполняют пластическую функцию, то есть участвуют в построении костей, клеток, ферментов. Они составляют 2-3 % от веса.
· Углеводы являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.
· Пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ.
· Углеводы выполняют защитную роль в растениях.
2. Виды углеводов
Различают две основные группы углеводов: простые и сложные. К простым углеводам относятся глюкоза, фруктоза, галактоза, сахароза, лактоза и мальтоза. К сложным - крахмал, гликоген, клетчатка и пектиновые вещества.
Углеводы подразделяются на моносахариды (простые), олигосахариды и полисахариды (сложные).
1. Моносахариды
· фруктоза
· галактоза
· манноза
2. Олигосахариды
· Дисахариды
· сахароза (обычный сахар, тростниковый или свекловичный)
· изомальтоза
· декстран
· крахмал
· галактоманнаны
Моносахариды (простые углеводы) являются наиболее простыми представителями углеводов и при гидролизе не расщепляются до более простых соединений. Простые углеводы легко растворяются в воде и быстро усваиваются. Они обладают выраженным сладким вкусом и относятся к сахарам.
дезоксирибоза и др.).
Наиболее важной из всех моносахаридов является глюкоза, так как она является структурной единицей (кирпичиком) для построения большинства пищевых ди - и полисахаридов. Транспорт глюкозы в клетки регулируется во многих тканях гормоном поджелудочной железы - инсулином.
У человека излишки глюкозы в первую очередь превращаются именно в гликоген - единственный резервный углевод животных тканей. В организме человека общее содержание гликогена составляет около 500 г - это суточный запас углеводов, используемый при их глубоком дефиците в питании. Длительный дефицит гликогена в печени ведет к дисфункции гепатоцитов и ее жировой инфильтрации.
Олигосахариды - более сложные соединения, построенные из нескольких (от 2 до 10) остатков моносахаридов. Они делятся на дисахариды, трисахариды и т. д. Наиболее важны для человека дисахариды - сахароза, мальтоза и лактоза. Олигосахариды, к которым относятся рафиноза, стахиоза, вербаскоза, в основном содержатся в бобовых и продуктах их технологической переработки, например в соевой муке, а также в незначительных количествах во многих овощах. Фрукто-олигосахариды встречаются в зерновых (пшенице, ржи), овощах (луке, чесноке, артишоках, спарже, ревене, цикории), а также в бананах и меде.
лактулоза, образующаяся из лактозы в процессе тепловой обработки молока, например при выработке топленого и стерилизованного молока.
Олигосахариды практически не расщепляются в тонком кишечнике человека из-за отсутствия соответствующих ферментов. По этой причине они обладают свойствами пищевых волокон. Некоторые олигосахариды играют существенную роль в жизнедеятельности нормальной микрофлоры толстого кишечника, что позволяет отнести их к пребиотикам - веществам, частично ферментирующимся некоторыми кишечными микроорганизмами и обеспечивающим поддержание нормального микробиоценоза кишечника.
Высокомолекулярные соединения-полимеры, образованные из большого числа мономеров, в качестве которых выступают остатки моносахаридов. Полисахариды делятся на перевариваемые и неперевариваемые в желудочно-кишечном тракте человека. В первую подгруппу входят крахмал и гликоген, во вторую - разнообразные соединения, из которых наиболее важны для человека целлюлоза (клетчатка), гемицсллюлоза и пектиновые вещества.
Олиго - и полисахариды объединяют термином "сложные углеводы". Моно - и дисахариды обладают сладким вкусом, в связи с чем их называют также "сахарами". Полисахариды сладким вкусом не обладают. Сладость сахароз различна. Если сладость раствора сахарозы принять за 100 %, то сладость эквимолярных растворов других Сахаров составит: фруктозы - 173 %, глюкозы - 81 %, мальтозы и галактозы - 32 % и лактозы - 16 %.
Основным усваиваемым полисахаридом является крахмал - пищевая основа зерновых, бобовых и картофеля. На его долю приходится до 80% потребляемых с пищей углеводов. Он представляет из себя сложный полимер, состоящий из двух фракций: амилозы - линейного полимера и амило-пектина - разветвленного полимера. Именно соотношение этих двух фракций в различных сырьевых источниках крахмала и определяет его различные физико-химические и технологические характеристики, в частности растворимость в воде при разной температуре. Источником крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель.
Для облегчения усвоения крахмала организмом продукт, содержащий его, должен быть подвергнут тепловой обработке. При этом образуется крахмальный клейстер в явной форме, например кисель, или скрытом виде в составе пищевой композиции: каше, хлебе, макаронах, блюд из бобовых. Крахмальные полисахариды, поступившие с пищей в организм, подвергаются последовательной, начиная с ротовой полости, ферментации до мальтодекстринов, мальтозы и глюкозы с последующим практически полным усвоением.
гликоген. Его пищевое значение невелико - с рационом поступает не более 10-15 г гликогена в составе печени, мяса и рыбы. При созревании мяса гликоген превращается в молочную кислоту.
Некоторые сложные углеводы (клетчатка, целлюлоза и др.) в организме человека не перевариваются вовсе. Тем не менее, это необходимый компонент питания: они стимулируют перистальтику кишечника, формируют каловые массы, способствуя тем самым выведению шлаков и очистке организма. Кроме того, клетчатка хоть и не переваривается человеком, но служит источником питания для полезной кишечной микрофлоры.
Значение углеводов в питании человека весьма велико. Они служат важнейшим источником энергии, обеспечивая до 50-70 % общей калорийности рациона.
Способность углеводов быть высокоэффективным источником энергии лежит в основе их "сберегающего белок" действия. Хотя углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут образовываться в организме из аминокислот и глицерина, минимальное количество углеводов суточного рациона не должно быть ниже 50-60 г.
С нарушением обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний: сахарный диабет, галактоземия, нарушение в системе депо гликогена, нетолерантность к молоку и т. д. Следует отметить, что в организме человека и животного углеводы присутствуют в меньшем количестве (не более 2% от сухой массы тела), чем белки и липиды; в растительных организмах за счет целлюлозы на долю углеводов приходится до 80% от сухой массы, поэтому в целом в биосфере углеводов больше, чем всех других органических соединений вместе взятых.
2. Популярно о питании. Под ред. А. И. Столмаковой, И. О. Мартынюка, Киев, "Здоровье", 1990
3. Королев А. А. Гигиена питания - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: "Академия", 2007
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Углеводы (сахара, сахариды) -- органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Название класса соединений происходит от слов «гидраты углерода», оно было впервые предложено К. Шмидтом 1844 году. Появление такого названия связано с тем, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой C x (H 2 O) y , формально являясь соединениями углерода и воды.
Углеводы -- весьма обширный класс органических соединений, среди них встречаются вещества с сильно различающимися свойствами. Это позволяет углеводам выполнять разнообразные функции в живых организмах. Соединения этого класса составляют около 80 % сухой массы растений и 2--3 % массы животных.
Моносахаримды (от греческого monos -- единственный, sacchar -- сахар) -- простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов. углевод организм биосинтез органический
Дисахаримды (от di -- два, sacchar -- сахар) -- сложные органические соединения, одна из основных групп углеводов, при гидролизекаждая молекула распадается на две молекулы моносахаридов
Омлигосахаримды (от греч. ?лЯгпт -- немногий) -- углеводы, молекулы которых синтезированы из 2 -- 10 остатков моносахаридов, соединённых гликозидными связями.
Полисахаримды -- общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров -- моносахаридов.
Моносахариды:
Глюкоза
Фруктоза
Галактоза
Манноза
Олигосахариды
Дисахариды:
Сахароза (обычный сахар, тростниковый или свекловичный)
Мальтоза
Изомальтоза
Лактоза
Лактулоза
Полисахариды:
Декстрин
Гликоген
Крахмал
Целлюлоза
Галактоманнаны
Глюкоманнан
Гликозаминогликаны (мукополисахариды):
Гепарин
Хондроитин-сульфат
Гиалуроновая кислота
Гепаран-сульфат
Дерматан-сульфат
Кератан-сульфат
В живых организмах углеводы выполняют следующие функции:
1. Структурная и опорная функции. Углеводы участвуют в построении различных опорных структур. Так целлюлоза является основным структурным компонентом клеточных стенокрастений, хитин выполняет аналогичную функцию у грибов, а также обеспечивает жёсткость экзоскелета членистоногих.
2. Защитная роль у растений. У некоторых растений есть защитные образования (шипы, колючки и др.), состоящие из клеточных стенок мёртвых клеток.
3. Пластическая функция. Углеводы входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК).
4. Энергетическая функция. Углеводы служат источником энергии: при окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.
5. Запасающая функция. Углеводы выступают в качестве запасных питательных веществ: гликоген у животных, крахмал и инулин -- у растений .
6. Осмотическая функция. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме. Так, в крови содержится 100--110 мг/% глюкозы, от концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.
7. Рецепторная функция. Олигосахариды входят в состав воспринимающей части многих клеточных рецепторов или молекул-лигандов.
В суточном рационе человека и животных преобладают углеводы. Травоядные получают крахмал, клетчатку, сахарозу. Хищники получают гликоген с мясом.
Организмы животных не способны синтезировать углеводы из неорганических веществ. Они получают их от растений с пищей и используют в качестве главного источника энергии, получаемой в процессе окисления:
C x (H 2 O) y + xO 2 > xCO 2 + yH 2 O + энергия.
В зеленых листьях растений углеводы образуются в процессе фотосинтеза -- уникального биологического процесса превращения в сахара неорганических веществ -- оксида углерода (IV) и воды, происходящего при участии хлорофилла за счёт солнечной энергии:
CO 2 + yH 2 O > C x (H 2 O) y + xO 2
Обмен углеводов в организме человека и высших животных складывается из нескольких процессов:
1. Гидролиз (расщепление) в желудочно-кишечном тракте полисахаридов и дисахаридов пищи до моносахаридов, с последующим всасыванием из просвета кишки в кровеносное русло.
2. Гликогеногенез (синтез) и гликогенолиз (распад) гликогена в тканях, в основном в печени.
3. Аэробный (пентозофосфатный путь окисления глюкозы или пентозный цикл) и анаэробный (без потребления кислорода) гликолиз -- пути расщепления глюкозы в организме.
4. Взаимопревращение гексоз.
5. Аэробное окисление продукта гликолиза -- пирувата (завершающая стадия углеводного обмена).
6. Глюконеогенез -- синтез углеводов из неуглеводистого сырья (пировиноградная, молочная кислота, глицерин, аминокислоты и другие органические соединения).
Главными источниками углеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70--80% глюкозы и фруктозы.
Для обозначения количества углеводов в пище используется специальная хлебная единица.
К углеводной группе, кроме того, примыкают и плохо перевариваемые человеческим организмом клетчатка и пектины.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Специфические свойства, структура и основные функции, продукты распада жиров, белков и углеводов. Переваривание и всасывание жиров в организме. Расщепление сложных углеводов пищи. Параметры регулирования углеводного обмена. Роль печени в обмене веществ.
курсовая работа , добавлен 12.11.2014
Энергетическая, запасающая и опорно-строительная функции углеводов. Свойства моносахаридов как основного источника энергии в организме человека; глюкоза. Основные представители дисахаридов; сахароза. Полисахариды, образование крахмала, углеводный обмен.
доклад , добавлен 30.04.2010
Углеводы – группа органических соединений. Строение и функции углеводов. Химический состав клетки. Примеры углеводов, их содержание в клетках. Получение углеводов из двуокиси углерода и воды в процессе реакции фотосинтеза, особенности классификации.
презентация , добавлен 04.04.2012
Результат расщепления и функции белков, жиров и углеводов. Состав белков и их содержание в пищевых продуктах. Механизмы регулирования белкового и жирового обмена. Роль углеводов в организме. Соотношение белков, жиров и углеводов в полноценном рационе.
презентация , добавлен 28.11.2013
Роль и значение белков, жиров и углеводов для нормального протекания всех жизненно важных процессов. Состав, структура и ключевые свойства белков, жиров и углеводов, их важнейшие задачи и функции в организме. Основные источники данных пищевых веществ.
презентация , добавлен 11.04.2013
Обмен веществ и энергии как основная функция организма, его основные фазы и протекающие процессы - ассимиляции и диссимиляции. Роль белков в организме, механизм их обмена. Обмен воды, витаминов, жиров, углеводов. Регуляция теплообразования и теплоотдачи.
реферат , добавлен 08.08.2009
Понятие и классификация углеводов, основные функции в организме. Краткая характеристика эколого-биологической роли. Гликолипиды и гликопротеины как структурно-функциональные компоненты клетки. Наследственные нарушения обмена моносахаридов и дисахаридов.
контрольная работа , добавлен 03.12.2014
Значение для организма белков, жиров и углеводов, воды и минеральных солей. Белковый, углеводный, жировой обмен организма человека. Нормы питания. Витамины, их роль в обмене веществ. Основные авитаминозы. Роль минеральных веществ в питании человека.
контрольная работа , добавлен 24.01.2009
Функции обмена веществ в организме: обеспечение органов и систем энергией, вырабатываемой при расщеплении пищевых веществ; превращение молекул пищевых продуктов в строительные блоки; образование нуклеиновых кислот, липидов, углеводов и других компонентов.
реферат , добавлен 20.01.2009
Обмен белков, липидов и углеводов. Типы питания человека: всеядность, раздельное и низкоуглеводное питание, вегетарианство, сыроедение. Роль белков в обмене веществ. Недостаток жиров в организме. Изменения в организме в результате изменения типа питания.
Введение
2. Классификация углеводов
3. Структурно-функциональные особенности организации моно- и дисахари- дов:
строение; нахождение в природе; получение; характеристика отдельных
представителей
4. Биологическая роль биополимеров
- полисахаридов
5. Химические
свойства углеводов
Заключение
Список литературы
Введение
Органические соединения составляют в среднем 20-30 % массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры : белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул-гормонов, пигментов, АТФ и пр. В различные типы клеток входит неодинаковое количество органических соединений. В растительных клетках преобладают сложные углеводы-полисахариды, в животных - больше белков и жиров. Тем не менее, каждая из групп органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции: обеспечивает энергией, является строительным материалом.
1. Краткая справка об углеводах
Углеводы - органические соединения, состоящие из одной или многих молекул простых сахаров. Молярная масса углеводов колеблется в пределах от 100 до 1000000 Да (Дальтон-масса, приблизительно равная массе одного атома водорода). Их общую формулу обычно записывают в виде С n (Н 2 О)n (где n - не меньше трех). Впервые в 1844 г. этот термин ввел отечественный ученый К. Шмид (1822-1894).
Название «углеводы» возникло на основании анализа первых известных представителей этой группы соединений. Оказалось, что эти вещества состоят из углерода, водорода и кислорода, причем соотношение числа атомов водорода и кислорода у них такое же, как и в воде: на два атома водорода - один атом кислорода. Таким образом, их рассматривали как соединение углерода с водой. В дальнейшем стало известно много углеводов, не отвечающих этому условию, однако название «углеводы» до сих пор остается общепринятым. В животной клетке углеводы находятся в количестве, не превышающем 2-5 %. Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание в некоторых случаях достигает 90 % сухой массы (например, в клубнях картофеля, семенах).
2. Классификация углеводов
Выделяют три группы углеводов : моносахариды, или простые сахара (глюкоза, фруктоза); олигосахариды - соединения, состоящие из 2-10 последовательно соединенных молекул простых сахаров (сахароза, мальтоза); полисахариды, включающие более 10 молекул сахаров (крахмал, целлюлоза).
3. Структурно-функциональные особенности организации моно- и дисахаридов: строение; нахождение в природе; получение. характеристика отдельных представителей
Моносахариды - это кетонные или альдегидные производные многоатомных спиртов. Атомы углерода, водорода и кислорода, входящие в их состав, находятся в соотношении 1:2:1. Общая формула для простых сахаров - (СН 2 О)n. В зависимости от длины углеродного скелета (количества атомов углерода), их разделяют на: триозы-С 3 , тетрозы-С 4 , пентозы-С 5 , гексозы-С 6 и т. д. Кроме того, сахара разделяют на:
Альдозы, имеющие в составе альдегидную группу, - С=О. К ним относится | Н глюкоза:
H H H H H
CH 2 OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH OH
Кетозы, имеющие в составе кетонную группу, - C-. К ним, например, || относится фруктоза.
В растворах все сахара, начиная с пентоз, имеют циклическую форму; в линейной же форме присутствуют только триозы и тетрозы. При образовании циклической формы атом кислорода альдегидной группы связывается ковалентной связью с предпоследним атомом углерода цепи, в результате образуются полуацетали (в случае альдоз) и полукетали (в случае кетоз).
Характеристика моносахаридов, отдельные представители
Из тетроз в процессах обмена наиболее важна эритроза. Этот сахар - один из промежуточных продуктов фотосинтеза. Пентозы встречаются в природных условиях главным образом как составные части молекул более сложно построенных веществ, например сложных полисахаридов, носящих название пентозанов, а также растительных камедей. Пентозы в значительном количестве (10-15 %) содержатся в древесине, соломе. В природе преимущественно встречается арабиноза. Она содержится в вишневом клее, свекле и аравийской камеди, откуда ее и получают. Рибоза и дезоксирибоза широко представлены в животном и растительном мире, это сахара, входящие в состав мономеров нуклеиновых кислот РНК и ДНК. Получают рибозу эпимеризацией арабинозы.
Ксилоза образуется при гидролизе полисахарида ксилозана, содержащегося в соломе, отрубях, древесине, шелухе подсолнечника. Продуктами различных типов брожения ксилозы являются молочная, уксусная, лимонная, янтарная и другие кислоты. Организмом человека ксилоза усваивается плохо. Гидролизаты, содержащие ксилозу, используются для выращивания некоторых видов дрожжей, они в качестве белкового источника применяются для кормления сельскохозяйственных животных. При восстановлении ксилозы получают спирт ксилит, его используют как заменитель сахара для больных диабетом. Широко применяют ксилит как стабилизатор влажности и пластификатор (в бумажной промышленности, парфюмерии, производстве целлофана). Он является одним из основных компонентов при получении ряда поверхностно-активных веществ, лаков, клеев.
Из гексозы наиболее широко распространены глюкоза, фруктоза, галактоза, их общая формула - С 6 Н 12 О 6 .
Глюкоза (виноградный сахар, декстроза) содержится в соке винограда и других сладких плодов и в небольших количествах - в организмах животных и человека. Глюкоза входит в состав важнейших дисахаридов - тростникового и виноградного сахаров. Высокомолекулярные полисахариды, т. е. крахмал, гликоген (животный крахмал) и клетчатка, целиком построены из остатков молекул глюкозы, соединенных друг с другом различными способами. Глюкоза - первичный источник энергии для клеток.
В крови человека глюкозы содержится 0,1-0,12 %, снижение показателя вызывает нарушение жизнедеятельности нервных и мышечных клеток, иногда сопровождаемое судорогами или обморочным состоянием. Уровень содержания глюкозы в крови регулируется сложным механизмом работы нервной системы и желез внутренней секреции. Одно из массовых тяжелых эндокринных заболеваний - сахарный диабет - связано с гипофункцией островковых зон поджелудочной железы. Сопровождается значительным снижением проницаемости мембраны мышечных и жировых клеток для глюкозы, что приводит к повышению содержания глюкозы в крови, а также в моче.
Глюкозу для медицинских целей получают путем очистки - перекристаллизации - технической глюкозы из водных или водно-спиртовых растворов. Глюкоза используется в текстильном производстве и в некоторых других производствах в качестве восстановителя. В медицине чистая глюкоза применяется в виде растворов для введения в кровь при ряде заболеваний и в виде таблеток. Из нее получают витамин С.
Галактоза вместе с глюкозой входит в состав некоторых гликозидов и полисахаридов. Остатки молекул галактозы входят в состав сложнейших биополимеров - ганглиозидов, или гликосфинголипидов. Они обнаружены в нервных узлах (ганглиях) человека и животных и содержатся также в ткани мозга, в селезенке в эритроцитах. Получают галактозу главным образом гидролизом молочного сахара.
Фруктоза (фруктовый сахар) в свободном состоянии содержится во фруктах, меде. Входит в состав многих сложных сахаров, например тростникового сахара, из которого она может быть получена гидролизом. Образует сложно построенный высокомолекулярный полисахарид инулин, содержащийся в некоторых растениях. Фруктозу получают также из инулина. Фруктоза - ценный пищевой сахар; она в 1,5 раза слаще сахарозы и в 3 раза слаще глюкозы. Она хорошо усваивается организмом. При восстановлении фруктозы образуются сорбит и маннит. Сорбит применяют как заменитель сахара в питании больных диабетом; кроме того, его используют для производства аскорбиновой кислоты (витамин С). При окислении фруктоза дает винную и щавелевую кислоту.
Дисахариды - типичные сахароподобные полисахариды. Это твердые вещества, или некристаллизующиеся сиропы, хорошо растворимые в воде. Как аморфные, так и кристаллические дисахариды обычно плавятся в некотором интервале температур и, как правило, с разложением. Дисахариды образуются в результате реакции конденсации между двумя моносахаридами, обычно гексозами. Связь между двумя моносахаридами называют гликозидной связью. Обычно она образуется между первым и четвертым углеродными атомами соседних моносахаридных единиц (1,4-гликозидная связь). Этот процесс может повторяться бессчетное число раз, в результате чего и возникают гигантские молекулы полисахаридов. После того как моносахаридные единицы соединятся друг с другом, их называют остатками. Таким образом мальтоза состоит из двух остатков глюкозы.
Среди дисахаридов наиболее широко распространены мальтоза (глюкоза + глюкоза), лактоза (глюкоза + галактоза), сахароза (глюкоза + фруктоза).
Отдельные представители дисахаридов
Мальтоза (солодовый сахар) имеет формулу С 12 Н 22 О 11 . Название возникло в связи со способом получения мальтозы: ее получают из крахмала при воздействии солода (лат. maltum - солод). В результате гидролиза мальтоза расщепляется на две молекулы глюкозы:
С 12 Н 22 О 11 + Н 2О = 2С 6 Н 12 О 6
Солодовый сахар является промежуточным продуктом при гидролизе крахмала, он широко распространен в растительных и животных организмах. Солодовый сахар значительно менее сладок, чем тростниковый (в 0,6 раза при одинаковых концентрациях).
Лактоза (молочный сахар). Название этого дисахарида возникло в связи с его получением из молока (от лат. lactum - молоко). При гидролизе лактоза расщепляется на глюкозу и галактозу:
Лактозу получают из молока: в коровьем молоке ее содержится 4-5,5 %, в женском молоке - 5,5-8,4 %. Лактоза отличается от других сахаров отсутствием гигроскопичности: она не отсыревает. Молочный сахар применяется как фармацевтический препарат и питание для грудных детей. Лактоза в 4 или 5 раз менее сладка, чем сахароза.
Сахароза (тростниковый или свекловичный сахара). Название возникло в связи с ее получением либо из сахарной свеклы, либо из сахарного тростника. Тростниковый сахар был известен за много столетий до нашей эры. Лишь в середине XVIII в. этот дисахарид был обнаружен в сахарной свекле и только в начале XIX в. он был получен в производственных условиях. Сахароза очень распространена в растительном мире. Листья и семена всегда содержат небольшое количество сахарозы. Она содержится также в плодах (абрикосах, персиках, грушах, ананасах). Ее много в кленовом и пальмовом соках, кукурузе. Это наиболее известный и широко применяемый сахар. При гидролизе из него образуются глюкоза и фруктоза:
С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6
Смесь равных количеств глюкозы и фруктозы, получающаяся в результате инверсии тростникового сахара (в связи с изменением в процессе гидролиза правого вращения раствора на левое), называется инвертным сахаром (инверсия вращения). Природным инвертным сахаром является мед, состоящий в основном из глюкозы и фруктозы.
Сахарозу получают в огромных количествах. Сахарная свекла содержит 16-20 % сахарозы, сахарный тростник - 14-26 %. Промытую свеклу измельчают и в аппаратах многократно извлекают сахарозу водой, имеющей температуру около 80 град. Полученную жидкость, содержащую, кроме сахарозы, большое количество различных примесей, обрабатывают известью. Известь осаждает в виде кальциевых солей ряд органических кислот, а также белки и некоторые другие вещества. Часть извести при этом образует с тростниковым сахаром растворимые в холодной воде кальциевые сахараты, которые разрушаются обработкой диоксидом углерода.
Осадок карбоната кальция отделяют фильтрацией, фильтрат после дополнительной очистки упаривают в вакууме до получения кашицеобразной массы. Выделившиеся кристаллы сахарозы отделяют при помощи центрифуг. Так получают сырой сахарный песок, имеющий желтоватый цвет, маточный раствор бурого цвета, некристаллизующийся сироп (свекловичная патока, или меласса). Сахарный песок очищают (рафинируют) и получают готовый продукт.
4. Биологическая роль биополимеров - полисахаридов
Полисахариды - высокомолекулярные (до 1000000 Да) полимерные соединения,
состоящие из большого числа мономеров - сахаров, их общая формула С x (Н 2 О)y.
Наиболее часто встречающимся мономером полисахаридов является глюкоза,
встречаются маноза, галактоза и другие сахара. Полисахариды делятся на:
- гомополисахариды, состоящие из молекул моносахаридов одного типа (так,
крахмал и целлюлоза состоят только из глюкозы);
- гетерополисахариды, в состав которых в качестве мономеров могут входить
несколько различных сахаров (гепарин).
Если в полисахариде присутствуют только 1,4= гликозидные связи, мы получим линейный, неразветвленный полимер (целлюлоза); если присутствуют как 1,4=, так и 1,6= связи, полимер будет разветвленным (гликоген). К числу наиболее важных полисахаридов относятся: целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин.
Целлюлоза, или клетчатка (от лат. сellula - клеточка), является основным компонентом клеточной стенки растительных клеток. Это линейный полисахарид, состоящий из глюкозы, соединенных 1,4= связями. Клетчатка составляет от 50 до 70 % древесины. Хлопок представляет собой почти чистую клетчатку. Волокна льна и конопли состоят преимущественно из клетчатки. Наиболее чистыми образцами клетчатки является очищенная вата, получаемая из хлопка, и фильтровальная бумага.
Крахмал - разветвленный полисахарид растительного происхождения, состоящий из глюкозы. В полисахариде остатки глюкозы связаны 1,4= и 1,6= гликозидными связями. При их расщеплении растения получают глюкозу, необходимую в процессе их жизнедеятельности. Крахмал образуется при фотосинтезе в зеленых листьях в виде зерен. Эти зерна особенно легко обнаружить в микроскопе, используя известковую реакцию с йодом: крахмальные зерна окрашиваются в синий или сине-черный цвет.
По накоплению крахмальных зерен можно судить об интенсивности фотосинтеза. Крахмал в листьях расщепляется на моносахариды или олигосахариды и переносится в другие части растений, например в клубни картофеля или зерна злаков. Здесь вновь происходит отложение крахмала в виде зерен. Наибольшее содержание крахмала в следующих культурах:
Рис (зерно) - 62-82 %;
- кукуруза (зерно) - 65-75 %;
- пшеница (зерно) - 57-75 %;
- картофель (клубни) - 12-24 %.
В текстильной промышленности крахмал используется для производства загустителей красок. Он применяется в спичечной, бумажной, полиграфической промышленности, в переплетном деле. В медицине и фармакологии крахмал идет на приготовление присыпок, паст (густых мазей), а также необходим в производстве таблеток. Подвергая крахмал кислотному гидролизу, можно получить глюкозу в виде чистого кристаллического препарата или в виде патоки - окрашенного некристаллизующегося сиропа.
Налажено производства модифицированных крахмалов, подвергавшихся специальной обработке или содержащих улучшающие их свойства добавки. Модифицированные крахмалы широко применяются в различных отраслях промышленности.
Гликоген - более разветвленный, чем крахмал, полисахарид животного происхождения, состоящий из глюкозы. Он играет исключительно важную роль в организмах животных как запасной полисахарид: все процессы жизнедеятельности, в первую очередь мышечная работа, сопровождаются расщеплением гликогена, отдающего сосредоточенную в нем энергию. В тканях организма из гликогена в результате ряда сложных превращений может образовываться молочная кислота.
Гликоген содержится во всех животных тканях. Особенно его много в печени (до 20 %) и мышцах (до 4 %). Он присутствует также в некоторых низших растениях, дрожжах и грибах, его можно выделить путем обработки животных тканей 5-10 %-ной трихлоруксусной кислотой с последующим осаждением извлеченного гликогена спиртом. С йодом растворы гликогена дают окрашивание от винно-красного до красно-бурого, в зависимости от происхождения гликогена, вида животного и других условий. Окрашивание йодом исчезает при кипячении и вновь появляется при охлаждении.
Хитин по своей структуре и функции очень близок к целлюлозе - это тоже структурный полисахарид. Хитин встречается у некоторых грибов, где он играет в клеточных стенках опорную роль благодаря своей волокнистой структуре, а также у некоторых групп животных (особенно у членистоногих) в качестве важного компонента их наружного скелета. Строение хитина сходно со строением целлюлозы, его длинные параллельные цепи также собраны в пучки.
5. Химические свойства углеводов
Все моносахариды и некоторые дисахариды, в том числе мальтоза и лактоза, относятся к группе редуцирующих (восстанавливающих) сахаров. Сахароза - нередуцирующий сахар. Восстановительная способность сахаров зависит у альдоз от активности альдегидной группы, а у кетоз - от активности как кетогруппы, так и первичных спиртовых групп. У нередуцирующих сахаров эти группы не могут вступать в какие-либо реакции, потому что здесь они участвуют в образовании гликозидной связи. Две обычные реакции на редуцирующие сахара - реакция Бенедикта и реакция Фелинга - основаны на способности этих сахаров восстанавливать ион двухвалентной меди до одновалентной. В обеих реакциях используется щелочной раствор сульфата меди (2) (CuSO 4), который восстанавливается до нерастворимого оксида меди (1) (Cu 2 O). Ионное уравнение: Cu 2+ + e = Cu + дает синий раствор, кирпично-красный осадок. Все полисахариды нередуцирующие.
Заключение
Основная роль углеводов связана с их энергетической функцией. При их ферментативном расщеплении и окислении выделяется энергия, которая используется клеткой. Полисахариды играют главным образом роль запасных продуктов и легко мобилизируемых источников энергии (например, крахмал и гликоген), а также используются в качестве строительного материала (целлюлоза и хитин).
Полисахариды удобны в качестве запасных веществ по ряду причин: будучи нерастворимы в воде, они не оказывают на клетку ни осмотического, ни химического влияния, что весьма важно при длительном хранении их в живой клетке: твердое, обезвоженное состояние полисахаридов увеличивает полезную массу продуктов запаса за счет экономии их объемов. При этом существенно уменьшается вероятность потребления этих продуктов болезнетворными бактериями, грибами и другим микроорганизмами, которые, как известно, не могут заглатывать пищу, а всасывают питательные вещества всей поверхностью тела. При необходимости запасные полисахариды легко могут быть превращены в простые сахара путем гидролиза. Кроме того, соединяясь с липидами и белками, углеводы образуют гликолипиды и гликопротеиды-два.
Список литературы
1. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. Т. 1: Пер. с англ. // Под
ред. Р. Сопфа. М.: Мир, 1990, 368 с.
2. Нечаев А. П. Органическая химия: Учебник для учащихся пищевых техникумов.
М.: Высш. школа, 1988, 319 с.
3. Павлов И. Ю., Вахненко Д. В., Москвичев Д. В. Биология. Пособие-репетитор
для поступающих в вузы. Ростов-на-Дону, издательство «Феникс», 1999, 576 с.
4. Лемеза Н. А., Камлюк А. В., Лисов Н. Д. Биология в экзаменационных вопросах
и ответах. М.: Рольф, 1997, 464 с.
5. Мамонтов С. Г. Основы биологии: Курс для самообразования. М.: Просвещение,
1992, 416 с.
6. Биология для поступающих в вузы. Под ред. В. Н. Ярыгина. М.: Высш. школа,
1995, 478 с.
7. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. Пер. с англ. М.: Мир, 1998, 671 с.
Реферат плюс
