Общие свойства углеводов. Углеводы - группа органических веществ общей формулы - Cm H2n On. Формально CmH2On - соединение углерода и воды. Осюда и название угле-воды. Основные функции углеводов 1 энергетическая при окислении простых сахаров, в первую очередь, глюкозы организм получает основную часть необходимой ему энергии 2 запасающая такие полисахариды, как крахмал и глюкоген, играют роль источников глюкозы, высвобождая ее по мере необходимости 3 опорно-строительная из хитина, например, построен панцирь насекомых.
Углеводы делят на простые или моносахариды, не способные к гидролизу, и сложные углеводы, гидрализующиеся на ряд простых. По числу атомов углерода углеводы делят на тетрозы, пентозы, гексозы и т.д а по химическому строению - это многоатомные альдегидо- и кетоноспирты - альдозы и кетозы. Наибольшее значение для питаания имеют гекзозы. Сложные углеводы по количеству получающихся при гидролизации простых углеводов делят на дисахариды, трисахариды и т.д. и полисахариды, дающие при гидролизе много атомов простых углеводов.
Полисахариды делят на гомополисахариды, которые дают при гидролизе один вид простых углеводов и гетеросахариды, которые дают при гидролизе смесь простых углеводов и их производных. 2. Свойства моносахаридов. Моносахариды - бесцветные кристаллические вещества, хорошо рстворимые в воде, плохо - в спирте, нерастворимые в эфире. Моносахариды - основной источник энергии в организме человека. Самый важный моносахарид - глюкоза.
Название произошло от греческого - glykys - сладкий. Химическая формула - C6H12O6. Молекулы глюкозы выполняют роль биологического топлива в одном из важнейших энергегетических процессов в организме - в процессе гликолиза. В пентозном цикле глюкоза окисляется до СО2 и воды, генерируя энергию для некоторых реакций. В природе встречается D - глюкоза. Глюкоза очень легко окисляется оксидами и гидроксидами тяжелых металлов. Полное окисление глюкозы идет по уравнению C6H12O6 6O2 6CO2 6 H2O 686 ккал. Значительная часть выделенной энергии аккумулируется в АТФ. Постоянный источник глюкозы в организме - гликоген.
В растворах глюкоза существует в виде пяти таутомерных форм - a- и b-глюкоприраноз с шестичленным кольцом, a- и b-глюкофураноз с пятичленным кольцом, а также в виде открытой формы со свободной альдегидной группой. a- и b-формы отличаются простраственным расположением полуацетального гидроксида. Недостаток глюкозы вызывает ацидоз и кетоз.
Избыток - диабет. Норма содержания в крови - 0,1. 3. Свойства дисахаридов Основным представителем дисахаридов является сахароза. Молекула сахарозы состоит из остатков молекулы D-глюкозы и D-фруктозы. Химическая формула - C12H22O11. Сахароза - один из главных углеводов в организме человека, бесцветное кристаллическое вещество. При температуре выше 200 C разлагается с образованием так называемых карамелей. Сахароза не растворима в неполярных органических растворителях, в абсолютном метаноле и этаноле, умеренно растворима в атилацетате, анилине, в водных растворах метанола и этанола.
Хорошо растворима в воде. Сахароза не обладает редуцентными свойствами, поэтому она устойчива к действию щелочей, но гидрализуется под влиянием кислот и ферментов сахараз с образованием D- глюкозы и D-фруктозы. Со щелочным металлами образует сахараты. Сахароза является одним из основных дисахаридов. Она гидролизуется HCl желудочного сока и сахаразой слизистой оболочкой тонкой кишки человека.
Сахароза входит в состав сахара 99,75, используемого для придания пище сладкого вкуса. Сахарозу также называют свекловичным сахаром. Другой представитель дисахаридов - лактоза молочный сахар. Она состоит из остатков гелактозы и глюкозы. Лактоза - важная составная часть молока млекопитающих и человека. Образуется в процессе лактации в молочной железе из глюкозы и является для новорожденных ее источником. Лактоза облегчает всасывание кальция их кишечника. Содержание лактозы в женском молоке - 7 г 100 мл. В молоке коров и коз - 4,5г100 мл. 4.Свойства полисахаридов Основным источником полисахаридов является крахмал.
Крахмал - основной резервный полисахарид растений. Образуется в клеточных органеллах зеленых листьев в результате процесса фотосинтеза. Крахмал является основной частью важнейших продуктов питания. Конечные продукты ферментативного расщепления - глюкозо - один- фосфат - представляет собой важнейшие субстраты как энергетического обмена, так и синтетических процессов.
Химическая формула крахмала - C6H10O5n. Переваривание крахмала в пищеварительном тракте осуществляется при помощи a-амилазы слюны, дисахааридаз и глюкоамилаз щеточной каймы слизистой оболочки тонкой кишки. Глюкоза, являющаяся конечным продуктом распада пищевого крахмала, всасывается в тонкой кишке. Калорийность крахмала - 4,2 ккалг. Целлюлоза. Химическая формула целлюлозы C6H10O5n, такая же как и у крахмала. Цепи целлюлозы построены в основном из элементарных звеньев ангидро- D-глюкозы, соединенных между собой 1,4 - b-глюкозидными связями. Целлюлоза, содержащаяся в пище, является одним из основных балластных веществ, или пищевых волокон, играющих чрезвычайно важную роль в нормальном питании и пищеварении.
Эти волокна не перевариваются в желудочно-кишечном тракте, но способствуют его нормальному функционированию. Они адсорбируют на себе некоторые токсины, препятствуют их всасыванию в кишечник. 5. Углеводный обмен Углеводный обмен представляет собой совокупность процессов превращений углеводов в организме человека и животных.
Процесс превращений углеводов начинается с переваривания их в ротовой полости, где происходит частичное расщепление крахмала под действием фермента слюны - амилазы. В основном углеводы перевариваются и всасываются в тонком кишечнике и затем с током крови разносятся в ткани и органы, а основная часть их, главным образом глюкоза, накапливается в печени в виде гликогена. Глюкоза с кровью поступает в те органы и ткани, где возникает потребность в ней, причем скорость проникновения глюкозы в клетки определяется проницаемостью клеточных оболочек.
В клетки печени глюкоза проникает свободно, в клетки мышечной ткани проникновение глюкозы связано с затратой энергии во время мышечной работы проницаемость клеточной стенки значительно возрастает. В клетках глюкоза претерпевает процесс превращений на молекулярном уровне в процессе биологического окисления с накоплением энергии. Пр окислении глюкозы в пентозном аэробном цикле образуется восстановленный никотинамид-адениннуклеотидфосфат, необходимый для восстановительных синтезов.
Кроме того промежуточные продукты этого цикла являются материалом для синтеза многих важных соединений. Регуляция углеводного обмена в основном осуществляется гормонами и центральной нервной системой. О состоянии углеводного обмена можно судить по содержанию сахара в крови в норме 70-120 мг. При сахарной нагрузке эта величина возрастает, но затем быстро достигает нормы. Нарушения углеводного обмена возникают при различных заболеваниях.
Так, при недостатке инсулина наступает сахарный диабет, а понижение активности одного из ферментов углеводного обмена - мышечной фосфорилазы - ведет к мышечной дистрофии. III. Жиры 1.