Углеводы: основные функции для организма человека. Характеристика моносахаридов Биохимия

1 ответ(а)

1. 

   hubba-bubba 2018-11-03 12:47:29

   В составе клеток всех живых организмов широкое распространение имеют углеводы.

   Углеводами - называют органические соединения, состоящие из углерода (C), водорода (H) и кислорода(O2). В большинстве углеводов водород и кислород находятся, как правило, в тех же соотношениях, что и в воде (отсюда их название - углеводы). Общая формула таких углеводов Cn(H2O)m. Примером может служить один из самых распространенных углеводов - глюкоза, элементный состав которой С6Н12О6

   С точки зрения химии углеводы являются органическими веществами, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу (C=O), а также несколько гидроксильных групп(OH).

   В организме человека углеводы производятся в незначительном количестве, поэтому основное их количество поступает в организм с продуктами питания.

   Виды углеводов.

   Углеводы бывают:

   1) Моносахариды. ( самые простые формы углеводов )

   - глюкоза С6Н12О6 ( основное топливо в нашем организме )

   - фруктоза С6Н12О6 ( самый сладкий углевод )

   - рибоза С5Н10О5 ( входит в состав нуклеиновых кислот )

   - эритроза С4H8O4 ( промежуточная форма при расщеплении углеводов )

   2) Олигосахариды ( содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов )

   - сахароза С12Н22О11 ( глюкоза + фруктоза, или в просто – тростниковый сахар)

   - лактоза C12H22O11 (молочный сахар )

   - мальтоза C12H24O12 ( солодовый сахар, состоит из двух связанных остатков глюкозы )

   110516_1305537009_Sugar-Cubes.jpg

   3) Сложные углеводы ( состоящие из множества остатков глюкозы )

   - крахмал (С6H10O5)n ( наиболее важный углеводный компонент пищевого рациона, человек потребляет из углеводов около 80% крахмала. )

   - гликоген ( энергетические резервы организма, излишки глюкозы, при поступлении в кровь, откладываются про запас организмом в виде гликогена )

    крахмал12.jpg

   4) Волокнистые, или неусваеваемые, углеводы, определяющиеся как пищевая клетчатка.

   - Целлюлоза ( самое распостраненное органическое вещество на земле и вид клетчатки )

   По простой классификации углеводы можно разделить на простые и сложные. В простые входят моносахариды и олигосахариды, в сложные полисахариды и клетчатка. В подробностях все виды углеводов рассмотрим позже, а так же их применение в пищевом рационе.

   Основные функции.

   Энергетическая.

   Углеводы являются основным энергетическим материалом. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50 – 60 % суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %. При окислении 1 г углеводов выделяется 17 кДж энергии (4,1 ккал). В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена. Является основным энергетическим субстратом мозга.

   Пластическая.

   Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.

   Запас питательных веществ.

   Углеводы накапливаются (запасаются) в скелетных мышцах, печени и других тканях в виде гликогена. Систематическая мышечная деятельность приводит к увеличению запасов гликогена, что повышает энергетические возможности организма.

   Специфическая.

   Отдельные углеводы участвуют в обеспечении специфичности групп крови, исполняют роль антикоагулянтов (вызывающие свертывание), являясь рецепторами цепочки гормонов или фармакологических веществ, оказывая противоопухолевое действие.

   Защитная.

   Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, которые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и вирусов, а также от механических повреждений.

   Регуляторная.

   Клетчатка пищи не поддается процессу расщепления в кишечнике, однако активирует перистальтику кишечного тракта, ферменты, использующиеся в пищеварительном тракте, улучшая пищеварение и усвоение питательных веществ.

   Моносахариды относятся к простейшим углеводом. Они не могут расщепляться на простые углеводы, то есть не подвергаются гидролизу. Моносахариды имеют формулу Сn(H2O)n. Внешне они похожи на бесцветные кристаллы, которые растворимы в воде и обладают сладким вкусом. Наиболее сладкий моносахарид – фруктоза. Моносахариды обладают оптической активностью. Их классифицируют по количеству атомов углерода в молекуле и наличию кетонной или альдегидной группы.

   К внешним моносахаридам относят альопентозы:

   рибоза и дезоксирибоза в составе нуклеиновой кислоты;

   ксилоза или древесный сахар в составе древесины, соломы, лузге подсолнуха.

   Наибольшее распространение в природе получили глюкоза и фруктоза. Моносахариды образуются в результате фотосинтеза зеленых растений. В его процессе происходит связывание углекислого газа и воды с использованием солнечных лучей.

   На практике моносахариды получают из полисахаридов. Например, из крахмала получают глюкозу методом гидролиза.

   Химические характеристики. Моносахариды способны реагировать как спирты, кетоны и альдегиды благодаря гидроксильным и карбонильным группам в их составе. Реакции проходят как по гидроксильной так и по карбонильной группе, а так же с деформацией углеродного скелета.

   Окисление альдегидной группы приводит к появлению карбоксильной группы и альдоновой кислоты.

   Взаимодействие моносахаридов и концентрированных кислот в условиях повышенной температуры вызывает дегидратацию молекул.

   Дрожжи служат катализатором для расщепления моносахаридов D-ряда (манноза, фруктоза, глюкоза).

   Моносахариды входят в состав

   Глюкоза с древности называют «виноградным сахаром». Она одна из важнейших моносахаридов. Внешне глюкоза представляет белые кристаллы, которые быстро растворяются в воде.

   Глюкозные звенья встречаются в составе дисахаридов (лактоза, сахароза, мальтоза) и полисахаридов (крахмал, целлюлоза). Глюкоза является составляющим виноградного сока, фруктов, животной и человеческой крови. Мышцы живых организмов работает за счет энергии от окисления глюкозы.

   Фруктоза носит второе название «плодовой сахар». Фруктоза считается спутником глюкозы во многих ягодных и плодовых соках.

   Эти моносахариды входят в состав лактулозы и сахарозы. Фруктоза имеет более насыщенный сладкий вкус, чем глюкоза. Она находиться в составе меда.

   Фруктоза нестабильна в щелочных и кислых растворах и хорошо разлагается при гидролизе.

   Галактоза – моносахарид циклической или ациклической формы. Имеет отличную группу четвертого атома углерода. Легко растворяется в воде, но плохо в спиртах.

   Галактоза входит в состав тканей растений в составе рафинозы, стахиозы, мелибиозы. Часто встречается в полисахаридах – пектиновые вещества, галактаны, гуммиарабик, сапонины, слизь и камедь и т.д.

   В человеческом организме галактоза присутствует в лактозе, мукопротеидов, цереброзидов, группоспецифических полисахаридов и галактогена.

   Галактоза находиться в составе бактериальных полисахаридов и способна сбраживаться лактозными дрожжами. У животных и растений в тканях часто происходит превращение галактозы в глюкозу. Ее легче усваивать и превратить в галактуроновую и аскорбиновую кислоты.

   Продукты с повышенным содержанием моносахаридов:

   Зерно – глюкоза. Добавление сахара в зерновые продукты повышают содержание глюкозы и фруктозы. К ним относят различные десерты, закуски, овсяные хлопья, мюсли, хлебобулочные изделия, макароны.

   Фрукты и соки – глюкоза и фруктоза. Моносахариды можно встретить в овощных и фруктовых продуктах с сахаром. Это консервированные овощи и фрукты, фруктовые начинки, сушеные поды, замороженные фруктовые концентраты, засахаренные плоды.Молоко и молочные продукты – галактоза и глюкоза (молоко, сыр, йогурт). Можно втретить в моочных продуктах фруктозу при добавлении в продукты шоколада, ароматизаторов и подсластителей.

   Сладости (глюкоза).

   Мед (фруктоза, глюкоза).

   Сиропы, которые представляют глюкозу к жидком виде: кукурузный, фруктовый и т.д.

   Сладкие вина – фруктоза и глюкоза.

   Глюкоза присутствует с углеводными добавками: шоколад, энергетики, десерты, ликерные конфеты, безалкогольные напитки и т.д.

   Простые углеводы обязательно должны присутствовать в рационе человека. Но следует быть внимательным к их дозировке. Превышенное употребление моносахаридов приводит к излишнему весу, развитию сахарного диабета со всеми вытекающими последствиями.