1. Общие свойства углеводов
Углеводы – группа органических веществ общей формулы – Cm H2n On.
Формально Cm(H2O)n – 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 – ?- и ?-глюкоприраноз с шестичленным
кольцом, ?- и ?-глюкофураноз с пятичленным кольцом, а также в виде
открытой формы со свободной альдегидной группой. ?- и ?-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 200є 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 – 4,5г/100 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 – (C6H10O5)n. Переваривание крахмала в пищеварительном
тракте осуществляется при помощи ?-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 ккал/г.
Целлюлоза. Химическая формула целлюлозы (C6H10O5)n, такая же как и у
крахмала. Цепи целлюлозы построены в основном из элементарных звеньев
ангидро- D-глюкозы, соединенных между собой 1,4 – ?-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.
При 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.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
