Abstrakt: Biologická úloha sacharidy

Federálna agentúra vzdelávania

Test

v odbore "Fyziologické a hygienicko-hygienické základy výživy"

téma: "Biologická úloha sacharidov"

Úvod

1. Sacharidy a ich význam vo výžive

2. Druhy sacharidov

Záver

Bibliografia

Úvod

Hygiena potravín - náuka o zákonitostiach a princípoch organizácie racionálnej (optimálnej) výživy zdravých a chorých ľudí. V jej rámci sa rozvíjajú vedecké základy a praktické opatrenia na optimalizáciu výživy. rôzne skupiny obyvateľstvo a hygienická ochrana potravinových zdrojov, surovín a produktov vo všetkých štádiách ich výroby a obehu.

Základné aspekty hygieny potravín sú spojené so štúdiom fyziologických procesov, biochemických mechanizmov trávenia, asimilácie potravy a bunkovej metabolizácie živín a iných zložiek potravinových produktov, ako aj nutriogenomikou, t.j. základy nutričnej regulácie génovej expresie.

Hygiena potravín na jednej strane určuje normy fyziologické potreby v živinách a energii, vypracúva požiadavky na kvalitu potravinárskych výrobkov a odporúčania na konzumáciu rôznych skupín potravinárskych výrobkov v závislosti od veku, sociálnej, geografickej a enviromentálne faktory, stravovacích a výživových podmienkach a na druhej strane upravuje opatrenia na sanitárno-epidemiologické (hygienické) skúmanie kvality a bezpečnosti potravinárskych výrobkov a materiálov, ktoré sú s nimi v kontakte, a na kontrolu súladu potravinárskych zariadení v štádiu ich výstavby. a počas prevádzky.

Hygiena výživy ako veda sa rozvíja s využitím všeobecnej metodológie vedeckého výskumu v oblasti fyziológie, biochémie, toxikológie, mikrobiológie, epidemiológie, interných chorôb, ako aj vlastnými unikátnymi prístupmi a technikami, vrátane hodnotenia stavu výživy, parametrov výživy stav a nutričná adaptácia, nutričné ​​ukazovatele A biologická hodnota Produkty.

Súčasné obdobie rozvoja hygieny potravín je spojené s realizáciou nasledujúcich vedeckých a praktických oblastí:

rozvoj základov štátnej politiky v oblasti zdravej výživy ruského obyvateľstva;

základný výskum fyziologických a biochemických základov výživy;

neustále sledovanie stavu výživy ruskej populácie;

organizovanie prevencie chorôb súvisiacich s výživou;

výskum bezpečnosti potravín;

rozvoj vedeckých a metodických prístupov k hodnoteniu netradičných a nových zdrojov potravín;

rozvoj a zlepšovanie vedeckých základov a postupov detskej, diétnej a preventívnej výživy;

vedecké zdôvodnenie a praktická implementácia nutričného adaptačného systému v moderných podmienkach prostredia;

plošné zavádzanie vzdelávacích a osvetových programov a projektov tak v systéme odborného vzdelávania a prípravy, ako aj v spoločnosti ako celku.

V súčasnosti už tretíkrát za posledných 100 rokov získava hygiena potravín silný verejný charakter a zabezpečuje rozvoj vládnych prístupov v oblasti výživy.

Výživa je jedným z najdôležitejšie faktory, určujúci zdravotný stav obyvateľstva. Správna výživa zabezpečuje normálny rast a vývoj detí, prispieva k prevencii chorôb, predlžuje život ľudí, zlepšuje výkonnosť a vytvára podmienky na ich primerané prispôsobenie sa prostrediu.

Zdravotný stav obyvateľstva je však v poslednom desaťročí charakterizovaný negatívnymi trendmi. Priemerná dĺžka života v Rusku je výrazne nižšia ako vo väčšine rozvinutých krajín. Nárast výskytu srdcovo-cievnych, nádorových a iných chronických neprenosných ochorení do určitej miery súvisí s výživou. Väčšina ruskej populácie má diagnostikované poruchy výživy spôsobené nedostatočnou konzumáciou živín, predovšetkým vitamínov, makro- a mikroprvkov (vápnik, jód, železo, fluór, zinok atď.), kompletných bielkovín a ich iracionálnym pomerom.

Jeden z dôležité prvky sú sacharidy. Onislúži ako hlavný zdroj energie. Telo prijíma cez 56 % energie zo sacharidov, zvyšok z bielkovín a tukov.

Svet sacharidov sa nám zdá veľmi nejednoznačný. Za príčinu sa niekedy obviňujú sacharidy nadváhu. A niekedy sa naopak hovorí, že sacharidy sú pre telo ideálnym zdrojom energie.

1. Sacharidy a ich význam vo výžive

Termín „sacharidy“ prvýkrát navrhol profesor Dorpat (teraz Tartu) University K.G. Schmidt v roku 1844. Vtedy sa predpokladalo, že všetky sacharidy majú všeobecný vzorec Cm (H 2O) n, t.j. sacharidy + voda. Odtiaľ pochádza názov „sacharidy“. Neskôr sa ukázalo, že množstvo zlúčenín, ktoré svojimi vlastnosťami patria do triedy uhľohydrátov, obsahuje vodík a kyslík v trochu inom pomere, ako je uvedené vo všeobecnom vzorci.

V roku 1927 navrhla Medzinárodná komisia pre reformu chemickej nomenklatúry nahradiť výraz „sacharidy“ výrazom „glycidy“, ale starý názov „sacharidy“ sa zakorenil a je všeobecne akceptovaný.

Sacharidy vznikajú v rastlinách pri fotosyntéze a do tela sa dostávajú najmä s rastlinnými produktmi. Vo výžive sa však stávajú čoraz dôležitejšie pridané sacharidy, najčastejšie reprezentované sacharózou (alebo zmesami iných cukrov), vyrábané priemyselne a následne zavádzané do potravinových prípravkov.

Množstvo uhľohydrátov potrebných pre človeka je určené ich vedúcou úlohou pri zásobovaní tela energiou a nežiaducou syntézou glukózy z tukov (a ešte viac z bielkovín) a je priamo závislé od spotreby energie. Priemerná potreba sacharidov pre tých, ktorí nevykonávajú ťažkú ​​fyzickú prácu, je 400 - 500 g denne.

Schopnosť uhľohydrátov byť vysoko účinným zdrojom energie je základom ich šetriaceho účinku na bielkoviny. Pri dostatočnom príjme sacharidov v potrave sa aminokyseliny v organizme využívajú ako energetický materiál len v malej miere. Hoci sacharidy nepatria medzi nenahraditeľné faktory výživy a môžu sa v tele vytvárať z aminokyselín a glycerolu, minimálne množstvo sacharidov denná dávka by nemala byť nižšia ako 50 - 60 g.

Ďalšie zníženie množstva uhľohydrátov vedie k závažným poruchám metabolických procesov. Nadmerná konzumácia sacharidov vedie k obezite. Keď sa z potravy prijíma značné množstvo cukrov, nemôžu sa úplne uložiť ako glykogén a ich nadbytok sa premieňa na triglyceridy, čo podporuje zvýšený rozvoj tukového tkaniva. Zvýšené hladiny inzulínu v krvi pomáhajú urýchliť tento proces, pretože inzulín má silný stimulačný účinok na ukladanie tuku.

Pri tvorbe potravinových dávok je mimoriadne dôležité nielen uspokojovať ľudské potreby pre požadované množstvo sacharidov, ale aj kvalitatívne zvoliť optimálne pomery rôzne druhy sacharidy. Najdôležitejšie je zvážiť pomer v strave ľahko stráviteľných sacharidov (cukry) a pomaly vstrebateľných (škrob, glykogén).

Na rozdiel od cukrov sa škrob a glykogén štiepia v črevách pomaly. Hladina cukru v krvi sa postupne zvyšuje. V tomto smere je vhodné uspokojovať sacharidové potreby najmä prostredníctvom pomaly vstrebateľných sacharidov. Ich podiel by mal tvoriť 80 - 90 % z celkového spotrebovaného množstva premyté sacharidy. Obmedzenie ľahko stráviteľných sacharidov je obzvlášť dôležité pre tých, ktorí trpia aterosklerózou, kardiovaskulárnymi chorobami, cukrovkou a obezitou.

Sacharidy sú hlavným zdrojom energie v ľudskej výžive a poskytujú 50 – 70 % celkovej energetická hodnota diéta.

Sacharidy sa spolu s hlavnou energetickou funkciou podieľajú na metabolizme plastov. Sacharidy pôsobia antiketogénne tým, že stimulujú oxidáciu acetylkoenzýmu A, ktorý vzniká pri oxidácii mastných kyselín. Hlavným zdrojom uhľohydrátov v ľudskej výžive sú rastlinné potraviny a v produktoch živočíšneho pôvodu sa nachádza iba laktóza a glykogén.

Hlavnou funkciou sacharidov je zabezpečiť energiu pre všetky procesy v tele. Bunky sú schopné získavať energiu zo sacharidov, nakoľko pri ich oxidácii, t.j. „spaľovanie“ a za anaeróbnych podmienok (bez kyslíka). V dôsledku metabolizmu 1 g sacharidov telo dostane energiu zodpovedajúcu 4 kcal. Metabolizmus sacharidov úzko súvisí s metabolizmom tukov a bielkovín, čo zabezpečuje ich vzájomné premeny. Pri miernom nedostatku sacharidov v strave, zásobných tukov a pri hlbokom deficite (menej ako 50 g/deň) a aminokyselín (voľných aj zo zloženia) svalové bielkoviny) sa podieľajú na procese glukoneogenézy, čo vedie k produkcii potrebné pre telo energie. Bolesť svalov po ťažkej práci je výsledkom pôsobenia kyseliny mliečnej na bunky, ktorá vzniká pri anaeróbnom rozklade sacharidov, kedy zabezpečiť prácu svalové bunky krvou nie je dostatok kyslíka.

Často prudké obmedzenie sacharidov v strave vedie k výrazným metabolickým poruchám. Ovplyvnený je najmä metabolizmus bielkovín. V prípade nedostatku sacharidov sa bielkoviny využívajú na iné účely: stávajú sa zdrojom energie a účastníkmi niektorých dôležitých chemických reakcií. To vedie k zvýšenej tvorbe dusíkatých látok a v dôsledku toho k zvýšené zaťaženie na obličky, poruchy metabolizmu soli a iné škodlivé následky.

Pri nedostatku sacharidov v potrave telo využíva na syntézu energie nielen bielkoviny, ale aj tuky. Pri zvýšenom rozklade tukov sa môžu vyskytnúť metabolické poruchy spojené so zrýchlenou tvorbou ketónov (do tejto triedy látok patrí každému známy acetón) a ich hromadením v tele. Nadmerná tvorba ketónov so zvýšenou oxidáciou tukov a čiastočne aj bielkovín môže viesť k „prekysleniu“ vnútorného prostredia organizmu a otrave mozgového tkaniva až k rozvoju acidotickej kómy so stratou vedomia. Pri dostatočnom prísune sacharidov z potravy sa bielkoviny využívajú najmä na metabolizmus plastov, a nie na výrobu energie. Pre racionálne využitie bielkovín sú teda sacharidy nevyhnutné. Sú tiež schopné stimulovať oxidáciu metabolických medziproduktov mastné kyseliny.

Tým sa však úloha sacharidov nevyčerpáva. Sú integrálnou súčasťou molekúl určitých aminokyselín, podieľajú sa na stavbe enzýmov, tvorbe nukleových kyselín a sú prekurzormi pre tvorbu tukov a imunoglobulínov, ktoré hrajú dôležitá úloha v imunitnom systéme, a glykoproteíny - komplexy sacharidov a bielkovín, ktoré sú podstatné zložky bunkové membrány. Kyseliny hyalurónové a ďalšie mukopolysacharidy tvoria ochrannú vrstvu medzi všetkými bunkami, ktoré tvoria telo.

Záujem o sacharidy bol obmedzený extrémnou zložitosťou ich štruktúry. Na rozdiel od monomérov nukleových kyselín (nukleotidov) a proteínov (aminokyselín), ktoré sa môžu viazať len jedným špecifickým spôsobom, monosacharidové jednotky v oligosacharidoch a polysacharidoch sa môžu spájať niekoľkými spôsobmi v mnohých rôznych polohách.

Od druhej polovice 20. storočia. dochádza k prudkému rozvoju chémie a biochémie sacharidov, v dôsledku ich dôležitý biologický význam.

Sacharidy sú spolu s bielkovinami a lipidmi najdôležitejšími chemickými zlúčeninami, ktoré tvoria živé organizmy. U ľudí a zvierat plnia sacharidy dôležité funkcie: energiu ( hlavný pohľad bunkové palivo), štrukturálne (podstatná zložka väčšiny vnútri bunkové štruktúry) a ochranný (účasť sacharidových zložiek imunoglobulínov na udržiavaní imunity).

Sacharidy (ribóza, deoxyribóza) sa používajú na syntézu nukleových kyselín, sú neoddeliteľnou súčasťou nukleotidových koenzýmov, ktoré zohrávajú mimoriadne dôležitú úlohu v metabolizme živých bytostí. IN V poslednej dobeČoraz väčšiu pozornosť priťahujú zmiešané biopolyméry obsahujúce sacharidy: glykopeptidy a glykoproteíny, glykolipidy a lipopolysacharidy, glykolipoproteíny atď. Tieto látky plnia v organizme zložité a dôležité funkcie.

Takže zvýrazním b Iologický význam sacharidov:

· Sacharidy plnia plastickú funkciu, to znamená, že sa podieľajú na stavbe kostí, buniek a enzýmov. Tvoria 2-3% hmotnosti.

· Sacharidy sú hlavným zdrojom energie. Pri oxidácii 1 gramu sacharidov sa uvoľní 4,1 kcal energie a 0,4 g vody.

· Krv obsahuje 100-110 mg glukózy. Závisí od koncentrácie glukózy osmotický tlak krvi.

· Pentózy (ribóza a deoxyribóza) sa podieľajú na výstavbe ATP.

· Sacharidy hrajú v rastlinách ochrannú úlohu.

2. Druhy sacharidov

Existujú dve hlavné skupiny sacharidov: jednoduché a zložité. Jednoduché sacharidy zahŕňajú glukózu, fruktózu, galaktózu, sacharózu, laktózu a maltózu. Medzi komplexné patrí škrob, glykogén, vláknina a pektín.

Sacharidy sa delia na monosacharidy (jednoduché), oligosacharidy a polysacharidy (komplexné).

1. Monosacharidy

· glukóza

fruktóza

galaktóza

· manóza

2. Oligosacharidy

· Disacharidy

sacharóza (bežný cukor, trstinový alebo repný cukor)

maltóza

izomaltóza

laktóza

laktulóza

3. Polysacharidy

· dextrán

· glykogén

· škrob

· celulóza

galaktomanány

Monosacharidy(jednoduché sacharidy) sú najjednoduchšími predstaviteľmi sacharidov a pri hydrolýze sa nerozkladajú na jednoduchšie zlúčeniny. Jednoduché sacharidy sa ľahko rozpúšťajú vo vode a rýchlo sa vstrebávajú. Majú výraznú sladkú chuť a zaraďujú sa medzi cukry.

V závislosti od počtu atómov uhlíka v molekulách sa monosacharidy delia na triózy, tetrózy, pentózy a hexózy. Pre človeka sú najdôležitejšie hexózy (glukóza, fruktóza, galaktóza atď.) a pentózy (ribóza, deoxyribóza atď.).

Keď sa spoja dve molekuly monosacharidov, vytvoria sa disacharidy.

Najdôležitejším zo všetkých monosacharidov je glukóza, pretože je to stavebná jednotka (stavebný kameň) na stavbu väčšiny potravinových di- a polysacharidov. Transport glukózy do buniek je v mnohých tkanivách regulovaný pankreatickým hormónom inzulínom.

U ľudí sa prebytok glukózy primárne premieňa na glykogén, jediný rezervný sacharid v živočíšnych tkanivách. V ľudskom tele všeobecný obsah glykogénu je asi 500 g – to je denný prísun sacharidov používaných v prípade vážneho nedostatku v strave. Dlhodobý nedostatok glykogénu v pečeni vedie k dysfunkcii hepatocytov a tukovej infiltrácii.

Oligosacharidy- zložitejšie zlúčeniny, zostavené z niekoľkých (od 2 do 10) monosacharidových zvyškov. Delia sa na disacharidy, trisacharidy atď. Najdôležitejšie disacharidy pre človeka sú sacharóza, maltóza a laktóza. Oligosacharidy, medzi ktoré patrí rafinóza, stachyóza a verbaskóza, sa nachádzajú najmä v strukovinách a ich spracovaných produktoch, ako je sójová múka, a tiež v malom množstve v mnohých druhoch zeleniny. Frukto-oligosacharidy sa nachádzajú v obilninách (pšenica, raž), zelenine (cibuľa, cesnak, artičoky, špargľa, rebarbora, čakanka), ako aj banánoch a mede.

Do skupiny oligosacharidov patria aj malto-dextríny, ktoré sú hlavnými zložkami sirupov a melasy priemyselne vyrábanej z polysacharidových surovín. Jedným zo zástupcov oligosacharidov je laktulóza, ktorá vzniká z laktózy pri tepelnej úprave mlieka, napríklad pri výrobe pečeného a sterilizovaného mlieka.

Oligosacharidy sa v ľudskom tenkom čreve prakticky nerozkladajú kvôli nedostatku vhodných enzýmov. Z tohto dôvodu majú vlastnosti vlákniny. Niektoré oligosacharidy hrajú v živote podstatnú úlohu normálna mikroflóra hrubého čreva, čo umožňuje ich zaradenie medzi prebiotiká – látky, ktoré sú čiastočne fermentované niektorými črevnými mikroorganizmami a zabezpečujú udržanie normálnej črevnej mikrobiocenózy.

Polysacharidy- polymérne zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou vytvorené z veľké číslo monoméry, čo sú monosacharidové zvyšky. Polysacharidy sa delia na stráviteľné a nestráviteľné gastrointestinálny trakt osoba. Do prvej podskupiny patrí škrob a glykogén, do druhej rôzne zlúčeniny, z ktorých pre človeka sú najdôležitejšie celulóza (vláknina), hemicelulóza a pektínové látky.

Oligo- a polysacharidy sú kombinované pod pojmom „komplexné sacharidy“. Mono- a disacharidy majú sladkú chuť, preto sa nazývajú aj „cukry“. Polysacharidy nemajú sladkú chuť. Sladkosť sacharózy je rôzna. Ak sa sladkosť roztoku sacharózy považuje za 100 %, potom sladkosť ekvimolárnych roztokov je iná. ich cukry budú: fruktóza – 173 %, glukóza – 81 %, maltóza a galaktóza – 32 % a laktóza – 16 %.

Hlavným stráviteľným polysacharidom je škrob – potravinový základ obilnín, strukovín a zemiakov. Tvorí až 80 % sacharidov skonzumovaných v potravinách. Je to komplexný polymér pozostávajúci z dvoch frakcií: amylóza - lineárny polymér a amylopektín - rozvetvený polymér. Práve pomer týchto dvoch frakcií v rôznych surovinách škrobu určuje jeho rôzne fyzikálno-chemické a technologické vlastnosti, najmä rozpustnosť vo vode pri rozdielne teploty. Zdrojom škrobu sú rastlinné produkty, najmä obilniny: obilniny, múka, chlieb a zemiaky.

Aby sa uľahčilo vstrebávanie škrobu organizmom, výrobok, ktorý ho obsahuje, musí byť tepelne upravený. V tomto prípade vzniká škrobová pasta v explicitnej forme, napríklad želé, alebo latentne v zložení potravinového zloženia: kaša, chlieb, cestoviny, jedlá zo strukovín. Škrobové polysacharidy, ktoré vstupujú do tela s potravou, podliehajú postupnej fermentácii, počnúc ústnou dutinou, na maltodextríny, maltózu a glukózu, po ktorej nasleduje takmer úplná absorpcia.

Druhým stráviteľným polysacharidom je glykogén. Jeho nutričná hodnota je nízka – zo stravy nepochádza viac ako 10-15 g glykogénu v zložení pečene, mäsa a rýb. Keď mäso dozrieva, glykogén sa premieňa na kyselinu mliečnu.

Niektoré komplexné sacharidy (vláknina, celulóza atď.) sa v ľudskom tele vôbec nestrávia. Ide však o nevyhnutnú zložku výživy: stimulujú črevnú motilitu, tvoria výkaly, čím podporujú odstraňovanie toxínov a čistia telo. Navyše, hoci vlákninu človek nestrávi, slúži ako zdroj výživy pre prospešnú črevnú mikroflóru.

Záver

Význam sacharidov vo výžive človeka je veľmi vysoký. Slúžia najdôležitejší zdroj energie, pričom poskytuje až 50-70% celkového príjmu kalórií.

Schopnosť uhľohydrátov byť vysoko účinným zdrojom energie je základom ich „bielkoviny šetriaceho“ pôsobenia. Aj keď sacharidy nepatria medzi základné nutričné ​​faktory a môžu sa v tele tvoriť z aminokyselín a glycerolu, minimálne množstvo sacharidov v dennej strave by nemalo byť nižšie ako 50-60 g.

S metabolickými poruchami sacharidy úzko súvisí množstvo chorôb: diabetes mellitus, galaktozémia, poruchy v depotnom systéme glykogén , intolerancia na mlieko atď. Treba poznamenať, že v telo človeka a zvieraťa sacharidy prítomné v menších množstvách (nie viac ako 2 % suchej telesnej hmotnosti) ako proteíny a lipidy; v rastlinných organizmoch vďaka celulóze k podielu sacharidov tvorí až 80% sušiny, takže všeobecne biosférické sacharidy viac ako všetky ostatné Organické zlúčeniny kombinované.

Bibliografia

1. Príručka dietetiky / ed. A.A. Pokrovsky, M.A. Samsonová. - M.: Medicína, 1981

2. Populárne informácie o výžive. Ed. A.I. Štolmáková, I.O. Martynyuk, Kyjev, "Zdravie", 1990

3. Korolev A.A. Hygiena potravín - 2. vyd. Prepracované a dodatočné - M.: "Akadémia", 2007

4. Aureden L. Ako sa stať krásnou. - M.: Topikal, 1995

5. http://hudeemtut.ru

6. Leninger A. Základy biochémie // M.: Mir, 1985.

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

Doktor lekárskych vied E.I.Kononov

Klasifikácia a biologická úloha sacharidov

Sacharidy tvoria nepodstatnú časť celkovej sušiny tkanív ľudského tela – nie viac ako 2 %, zatiaľ čo napríklad bielkoviny tvoria až 45 % sušiny tela. Sacharidy však v tele účinkujú celý riadok vitálnych funkcií, podieľajúcich sa na štruktúrnej a metabolickej organizácii orgánov a tkanív.

Z chemického hľadiska sú sacharidy polyatómové aldehydové alebo ketónové alkoholy alebo ich polyméry a monomérne jednotky v polyméroch sú vzájomne prepojené glykozidickými väzbami.

1.1. Klasifikácia uhľohydrátov.

Sacharidy sa delia do troch veľkých skupín: monosacharidy a ich deriváty, oligosacharidy a polysacharidy.

1.1.1. Monosacharidy sa zas delia po prvé podľa povahy karbonylovej skupiny na aldózy a ketózy a po druhé podľa počtu atómov uhlíka v molekule na triózy, tetrózy, pentózy atď. Typicky majú monosacharidy triviálne názvy: glukóza, galaktóza, ribóza, xylóza atď. Do rovnakej skupiny zlúčenín patria rôzne deriváty monosacharidov, z ktorých najdôležitejšie sú fosforové estery monosacharidov [glukóza-6-fosfát, fruktóza-1,6 - bisfosfát, ribóza-5-fosfát atď.], urónové kyseliny [galakturónová, glukurónová, idurónová atď.], aminocukry

[glukosamín, galaktozamín a pod.], sulfátované deriváty urónových kyselín, acetylované deriváty aminocukrov atď. Celkový počet monomérov a ich derivátov predstavuje niekoľko desiatok zlúčenín, čo nie je horšie ako počet jednotlivých aminokyselín prítomných v telo.

1.1.2. Oligosacharidy, čo sú polyméry, ktorých monomérnymi jednotkami sú monosacharidy alebo ich deriváty. Počet jednotlivých monomérnych blokov v polyméri môže dosiahnuť jeden a pol alebo dva / nie viac ako / desiatky. Všetky monomérne jednotky v polyméri sú spojené glykozidickými väzbami. Oligosacharidy sa zase delia na homooligosacharidy pozostávajúce z rovnakých monomérnych jednotiek [maltóza] a heterooligosacharidy, ktoré obsahujú rôzne monomérne jednotky [laktóza]. Oligosacharidy sa v organizme väčšinou nachádzajú ako štrukturálne zložky zložitejších molekúl – glykolipidov alebo glykoproteínov. Maltóza sa v ľudskom tele nachádza vo voľnej forme, pričom maltóza je medziproduktom rozkladu glykogénu a laktóza, ktorá je obsiahnutá ako rezervný sacharid v mlieku dojčiacich žien. Prevažnú časť oligosacharidov v ľudskom tele tvoria heterooligosacharidy glykolipidov a glykoproteínov. Majú mimoriadne rôznorodú štruktúru v dôsledku rozmanitosti monomérnych jednotiek, ktoré sú v nich obsiahnutých, a vďaka rôznym možnostiam glykozidických väzieb medzi monomérmi v oligoméri.

1.1.3. Polysacharidy, čo sú polyméry postavené z monosacharidov alebo ich derivátov, vzájomne prepojených glykozidickými väzbami, s počtom monomérnych jednotiek od niekoľkých desiatok do niekoľkých desiatok tisíc. Tieto polysacharidy môžu pozostávať z rovnakých monomérnych jednotiek, t.j. byť homopolysacharidy, alebo môžu obsahovať rôzne monomérne jednotky – vtedy máme do činenia s heteropolysacharidmi. Jediným homopolysacharidom v ľudskom tele je glykogén, ktorý pozostáva z zvyšky a-D- glukóza. Súbor heteropolysacharidov je rozmanitejší – telo obsahuje kyselinu hyalurónovú, chondroitín sulfáty, keratan sulfát, dermatan sulfát, heparan sulfát a heparín. Každý z uvedených heteropolysacharidov pozostáva z individuálnej sady monomérnych jednotiek, teda hlavných monomérnych jednotiek kyselina hyalurónová sú kyselina glukurónová a N-acetylglukózamín, zatiaľ čo heparín obsahuje sulfátovaný glukózamín a sulfátovanú kyselinu idurónovú.

1.2. Funkcie uhľohydrátov rôzne triedy Funkcie uhľohydrátov v tele sú rôzne a prirodzene sa líšia pre rôzne triedy zlúčenín. Monosacharidy a ich deriváty plnia v prvom rade energetickú funkciu: oxidačný rozklad týchto zlúčenín poskytuje telu 55 – 60 % energie, ktorú potrebuje4. Po druhé, medziprodukty rozkladu monosacharidov a ich derivátov sa v bunkách používajú na syntézu

iné látky potrebné pre bunku, vrátane zlúčenín iných tried; Teda z medziproduktov metabolizmu glukózy do

bunky dokážu syntetizovať lipidy a neesenciálne aminokyseliny Avšak v druhom prípade je potrebný ďalší zdroj atómov.

mov dusíkatých aminoskupín. Po tretie, monosacharidy a ich deriváty plnia štrukturálnu funkciu a sú monomérnymi jednotkami iných

iné, zložitejšie molekuly, ako sú polysacharidy alebo nukleotidy.

Hlavná funkcia heterooligosacharidy majú štrukturálnu funkciu – sú konštrukčné komponenty glykoproteíny a glykolipidy. V tejto funkcii sa heterooligosacharidy podieľajú na realizácii množstva funkcií glykoproteínmi: regulačných [hormóny hypofýzy tyrotropín a gonadotropíny – glykoproteíny], komunikačných [bunkové receptory – glykoproteíny], ochranných [protilátky – glykoproteíny]. Okrem toho sa heterooligosacharidové bloky, ktoré sú súčasťou glykolipidov a glykoproteínov, podieľajú na tvorbe bunkových membrán a tvoria napríklad taký dôležitý prvok bunkovej štruktúry, akým je glykokalyx.

Glykogén, jediný homopolysacharid prítomný v tele zvieraťa, plní rezervnú funkciu. Navyše to nie je len energetická rezerva, ale aj rezerva plastového materiálu. Glykogén je prítomný v rôznych množstvách takmer vo všetkých bunkách ľudského tela. Zásoby glykogénu v pečeni môžu predstavovať až 3-5% vlhkej hmotnosti tohto orgánu [niekedy až 10%] a jeho obsah vo svaloch môže byť až 1% z celkovej hmotnosti tkaniva. Vzhľadom na hmotnosť týchto orgánov môže byť celkové množstvo glykogénu v pečeni 150 - 200 g a zásoby glykogénu vo svaloch až 600 g.

Heteropolysacharidy plnia v organizme štrukturálnu funkciu, sú súčasťou glykaminoproteoglykánov; posledne menované spolu so štrukturálnymi proteínmi, ako je kolagén alebo elastín, tvoria medzibunkovú substanciu rôzne orgány a tkaniny. Agregáty glykozaminoproteoglykánov, ktoré majú sieťovú štruktúru, pôsobia ako molekulárne filtre, ktoré zabraňujú alebo silne inhibujú pohyb makromolekúl v medzibunkovom prostredí. Okrem toho molekuly heteropolysacharidov majú vo svojej štruktúre veľa polárnych a negatívne nabitých skupín, vďaka čomu môžu viazať veľké množstvo vody a katiónov, čím pôsobia ako druh depotu pre tieto molekuly.

Funkcie niektorých sacharidov nachádzajúcich sa v tele sú veľmi špecifické. Heparín je teda prírodný antikoagulant – zabraňuje zrážaniu krvi v cievach a laktóza, ako už bolo spomenuté, je rezervným sacharidom v ľudskom mlieku.

2.Asimilácia exogénnych sacharidov

IN normálnych podmienkach Hlavným zdrojom uhľohydrátov pre ľudí sú sacharidy v potravinách. Denná potreba sacharidov je približne 400 g, čo je veľmi žiaduce. aby ľahko stráviteľné sacharidy [glukóza, sacharóza, laktóza atď.] tvorili najviac 25 % z ich celkového množstva v strave. V procese asimilácie potravy sa všetky exogénne polyméry sacharidovej povahy rozložia na monoméry, čím sa tieto polyméry zbavia druhovej špecifickosti a vnútorné prostredie telo dostáva z čriev len monosacharidy a ich deriváty; tieto monoméry sa následne použijú podľa potreby na syntézu oligo- alebo polysacharidov špecifických pre človeka.

Rozklad škrobu alebo glykogénu v potrave začína už v ústnej dutine pôsobením slinnej amylázy a maltázy na tieto homopolysacharidy, ale tento proces nie je významný, keďže potrava v ústnej dutine je veľmi krátky čas. V žalúdku pri trávení je kyslé prostredie a slinná amyláza,

spadnutie do žalúdka spolu s bolusom jedla, prakticky nefunguje. Prevažná časť škrobu a glykogénu v potrave sa štiepi v tenkom čreve pôsobením pankreatickej amylázy na disacharidy maltózu a izomaltózu. Vzniknuté disacharidy sa štiepia na glukózu za účasti enzýmov vylučovaných črevnou stenou: maltázy a izomaltázy. Maltáza katalyzuje hydrolýzu a-1,4-glykozidových väzieb a izomaltáza katalyzuje hydrolýzu a-1,6-glykozidových väzieb.

Sacharóza prijatá z potravy sa v čreve za účasti enzýmu sacharázy štiepi na glukózu a fruktózu a prijatá laktóza sa pôsobením enzýmu laktáza štiepi na glukózu a galaktózu. Oba tieto enzýmy sú vylučované črevnou stenou.

Procesy štiepenia heterooligosacharidov alebo heteropolysacharidov boli nedostatočne študované. Je zrejmé, že črevná stena vylučuje glykozidázy, ktoré sú schopné štiepiť a- a b- glykozidické väzby prítomné v týchto polyméroch.

K absorpcii monosacharidov dochádza v tenkom čreve a rýchlosti absorpcie rôznych monosacharidov sú výrazne odlišné. Ak sa rýchlosť absorpcie glukózy berie ako 100, potom rýchlosť absorpcie galaktózy bude 110, fruktózy - 43, manózy - 19, xylózy - 15. Všeobecne sa uznáva, že k absorpcii glukózy a galaktózy dochádza za účasti aktívnych transportné mechanizmy, absorpcia fruktózy a ribózy - mechanizmom uľahčenej difúzie a absorpcia manózy alebo xylózy mechanizmom jednoduchej difúzie. Približne 90 % vstrebanej glukózy sa dostáva do enterocytov priamo do krvi a 10 % z nej končí v lymfe, neskôr však aj táto glukóza končí v krvi.

Treba poznamenať, že sacharidy môžu byť úplne vylúčené diéta. V tomto prípade budú všetky sacharidy potrebné pre telo syntetizované v bunkách z nesacharidových zlúčenín v priebehu procesov nazývaných glukoneogenéza.

), nie sú obmedzené na vykonávanie jednej funkcie v ľudskom tele. Okrem dodania energie hlavná funkčná úloha uhľohydrátov, sú tiež potrebné pre normálnu činnosť srdca, pečene, svalov a centrál nervový systém. Sú dôležitou súčasťou regulácie metabolizmu bielkovín a tukov.

Hlavné biologické funkcie uhľohydrátov, prečo sú potrebné v tele

1. Energetická funkcia.
   Hlavná funkcia uhľohydrátov v ľudskom tele. Sú hlavným zdrojom energie pre všetky typy prác vyskytujúcich sa v bunkách. Keď sa sacharidy rozložia, uvoľnená energia sa rozptýli ako teplo alebo sa uloží v molekulách ATP. Sacharidy zabezpečujú asi 50 - 60 % dennej spotreby energie v tele a celý energetický výdaj mozgu (mozog absorbuje asi 70 % glukózy uvoľnenej pečeňou). Pri oxidácii 1 g sacharidov sa uvoľní 17,6 kJ energie. Telo využíva ako hlavný zdroj energie voľnú glukózu alebo uložené sacharidy vo forme glykogénu.
2. Plastová (konštrukčná) funkcia.
   Sacharidy (ribóza, deoxyribóza) sa používajú na stavbu ADP, ATP a iných nukleotidov, ako aj nukleových kyselín. Sú súčasťou niektorých enzýmov. Jednotlivé sacharidy sú štrukturálnymi zložkami bunkových membrán. Produkty premeny glukózy (kyselina glukurónová, glukozamín a pod.) sú súčasťou polysacharidov a komplexné bielkoviny chrupavky a iných tkanív.
3. Funkcia ukladania.
   Sacharidy sa ukladajú (akumulujú) v kostrovom svalstve (do 2 %), pečeni a iných tkanivách vo forme glykogénu. Pri správnej výžive sa môže v pečeni akumulovať až 10 % glykogénu a za nepriaznivých podmienok môže jeho obsah klesnúť až na 0,2 % pečeňovej hmoty.
4. Ochranná funkcia.
   Komplexné sacharidy sú súčasťou imunitného systému; mukopolysacharidy sa nachádzajú v slizničných látkach, ktoré pokrývajú povrch ciev nosa, priedušiek, tráviaceho traktu a urogenitálneho traktu a chránia pred prenikaním baktérií a vírusov, ako aj pred mechanickým poškodením.
5. Regulačná funkcia.
   Sú súčasťou membránových glykoproteínových receptorov. Sacharidy sa podieľajú na regulácii osmotického tlaku v tele. Krv teda obsahuje 100-110 mg/% glukózy a osmotický tlak krvi závisí od koncentrácie glukózy. Vláknina z potravy sa v črevách nerozkladá (netrávi), ale aktivuje črevnú motilitu a enzýmy používané v tráviacom trakte, čím zlepšuje trávenie a vstrebávanie živín.

Sacharidové skupiny

• Jednoduché (rýchle) sacharidy
  Existujú dva typy cukrov: monosacharidy a disacharidy. Monosacharidy obsahujú jednu cukrovú skupinu, ako je glukóza, fruktóza alebo galaktóza. Disacharidy sú tvorené zvyškami dvoch monosacharidov a sú zastúpené najmä sacharózou (bežný stolový cukor) a laktózou. Rýchlo zvyšujú hladinu cukru v krvi a majú vysoký glykemický index.
• Komplexné (pomalé) sacharidy
  Polysacharidy sú sacharidy obsahujúce tri alebo viac molekúl jednoduchých sacharidov. TO tento druh sacharidy zahŕňajú najmä dextríny, škroby, glykogény a celulózu. Zdrojom polysacharidov sú obilniny, strukoviny, zemiaky a iná zelenina. Postupne zvyšujte obsah glukózy a majte nízky glykemický index.
• Nestráviteľné (vláknité)
  Celulóza ( potravinová vláknina), neposkytujú telu energiu, ale zohrávajú obrovskú úlohu v jeho živote. Nachádza sa hlavne v rastlinných potravinách s nízkym alebo veľmi nízkym obsahom cukru. Treba si uvedomiť, že vláknina spomaľuje vstrebávanie sacharidov, bielkovín a tukov (môže byť užitočná pri chudnutí). Je zdrojom energie pre prospešné baktériečrevá (mikrobióm)

Druhy uhľohydrátov

Monosacharidy

• Glukóza
  Monosacharid, bezfarebná kryštalická látka sladkej chuti, sa nachádza takmer v každom sacharidovom reťazci.
• Fruktóza
  Voľný ovocný cukor je prítomný takmer vo všetkých sladkých bobuľových plodoch a ovocí, je to najsladší z cukrov.
• galaktóza
  Nenachádza sa vo voľnej forme; Pri spojení s glukózou tvorí laktózu, mliečny cukor.

Disacharidy

• Sacharóza
  Disacharid pozostávajúci z kombinácie fruktózy a glukózy má vysokú rozpustnosť. Keď sa dostane do čriev, rozloží sa na tieto zložky, ktoré sa potom vstrebávajú do krvi.
• Laktóza
  Mliečny cukor, sacharid zo skupiny disacharidov, sa nachádza v mlieku a mliečnych výrobkoch.
• maltóza
  Sladový cukor sa ľahko vstrebáva do ľudského tela. Vzniká spojením dvoch molekúl glukózy. Maltóza vzniká v dôsledku rozkladu škrobov počas trávenia.

Polysacharidy

• škrob
  Prášok biely, nerozpustný v studenej vode. Škrob je najbežnejším sacharidom v ľudskej strave a nachádza sa v mnohých základných potravinách.
• Celulóza
  Komplexné sacharidy, ktoré sú tvrdé štruktúry rastlín. Komponent rastlinná potrava, ktorý sa v ľudskom tele nestrávi, no zohráva obrovskú úlohu v jeho živote a trávení.
• maltodextrín
  Biely alebo krémovo sfarbený prášok sladkastej chuti, vysoko rozpustný vo vode. Ide o medziprodukt enzymatického štiepenia rastlinného škrobu, v dôsledku čoho sa molekuly škrobu rozdelia na fragmenty – dextríny.
• Glykogén
  Polysacharid tvorený glukózovými zvyškami; Hlavný rezervný sacharid sa nenachádza nikde okrem tela. Glykogén tvorí energetickú rezervu, ktorá môže byť v prípade potreby rýchlo mobilizovaná na kompenzáciu náhleho nedostatku glukózy v ľudskom tele.

Sacharidy, ktoré patria do triedy viacsýtnych alkoholov, hrajú dôležitú úlohu vo výžive človeka. Musia byť prítomné v strave každého človeka, pretože tieto látky dopĺňajú 50 – 60 % energetických potrieb.

Dôležitosť sacharidov pre telo je nesmierne dôležitá, no nezabúdajte, že môžu byť jednoduché aj zložité. A zatiaľ čo prvé sú vo všeobecnosti užitočné, pri tých druhých by ste mali byť mimoriadne opatrní.

Úloha uhľohydrátov v ľudskom živote

Význam sacharidov spočíva vo viacerých funkciách, ktoré pomáhajú mužom a ženám viesť normálny životný štýl. Hlavné z týchto funkcií sú:

1. Energia. Oxidáciou zložiek sa uvoľňuje energia, ktorú potom telo využíva na uspokojenie svojich potrieb. Význam sacharidov vo výžive je mimoriadne dôležitý, pretože dodajú silu na celý deň.
2. Hydroosmotické. Význam sacharidov vo výžive je veľmi vysoký, pretože práve vďaka nim medzibunková látkaľudia zadržiavajú ióny horčíka a vápnika, ako aj molekuly vody.
3. Štrukturálne. Niektoré z týchto látok sú súčasťou spojivových tkanív. A okrem toho sú spolu s bielkovinami schopné tvoriť v tele enzýmy, hormóny a ďalšie zlúčeniny.
4. Ochranný. Význam sacharidov pre telo je veľmi dôležitý, pretože... niektoré z nich poskytujú pevnosť stien krvných ciev, iné sú súčasťou lubrikantu, ktorý pokrýva ľudské kĺby, ktoré sa o seba trú, a ďalšie sú prítomné v štruktúre slizníc.
5. Kofaktor. Určité druhy Predmetné látky sa podieľajú na tvorbe enzýmov zodpovedných za zrážanie krvi a sú tiež súčasťou jej plazmy.

Preto je veľmi ťažké preceňovať dôležitosť uhľohydrátov v živote človeka - muži a ženy sa bez nich jednoducho nezaobídu. Aby sa však látky dobre vstrebali, musia sa prijímať v jasne definovaných množstvách.

Výpočet noriem uhľohydrátov

Význam uhľohydrátov v živote človeka je taký vysoký, že je takmer nemožné bez nich žiť, preto je potrebné poznať mieru ich spotreby. Ako je uvedené vyššie, látky v tejto kategórii môžu byť jednoduché alebo zložité. Do druhej skupiny patria najmä rôzne cukry. Nie sú užitočné a vo veľkom množstve sú pre človeka škodlivé.

Preto sa snažte, aby množstvo cukru vo vašej strave nepresahovalo 10 % celkových kalórií. Výnimku môžu urobiť iba ľudia, ktorí sa venujú ťažkej fyzickej práci.

Regulovať by sa však mala aj konzumácia jednoduchých sacharidov. Pamätajte, že existujú určité normy, ktoré musí dodržiavať každý človek bez ohľadu na to, či športuje alebo nie.

Najmä sa verí, že mladí ľudia by mali denne zjesť 5 g sacharidov na 1 kg telesnej hmotnosti. A ak sa muž alebo žena venuje športu alebo ťažkej fyzickej práci, táto hodnota sa môže zvýšiť na 8 g.

Je nežiaduce prekračovať množstvo sacharidov, ale ani by ste ho nemali znižovať. V opačnom prípade začne telo rozkladať tuky a bielkoviny, čo môže v konečnom dôsledku viesť k intoxikácii. Preto, ak chcete z akéhokoľvek dôvodu prejsť na nízkosacharidovú diétu, poraďte sa najskôr so svojím lekárom.

Biologický význam sacharidov pre človeka je veľmi dôležitý, ale s mierou. Množstvo cukru a vlákniny v strave znižujte postupne, aby ste si nespôsobili zranenie a pomohli mu zvyknúť si na nový metabolizmus.

Úvod

sacharidy glykolipidy biologické

Sacharidy sú najrozšírenejšou triedou organických zlúčenín na Zemi, ktoré sú súčasťou všetkých organizmov a sú nevyhnutné pre život ľudí a zvierat, rastlín a mikroorganizmov. Sacharidy sú primárnymi produktmi fotosyntézy, v uhlíkovom cykle slúžia ako akýsi most medzi anorganickými a organickými zlúčeninami. Sacharidy a ich deriváty vo všetkých živých bunkách zohrávajú úlohu plastového a konštrukčného materiálu, dodávateľa energie, substrátov a regulátorov pre špecifické biochemické procesy. Sacharidy plnia v živých organizmoch nielen nutričnú funkciu, ale plnia aj podporné a štrukturálne funkcie. Sacharidy alebo ich deriváty sa nachádzajú vo všetkých tkanivách a orgánoch. Sú súčasťou bunkových membrán a subcelulárnych útvarov. Podieľajú sa na syntéze mnohých dôležitých látok.

Relevantnosť

V súčasnosti je táto téma aktuálna, pretože sacharidy sú pre organizmus nevyhnutné, keďže sú súčasťou jeho tkanív a plnia dôležité funkcie: - sú hlavným dodávateľom energie pre všetky procesy v tele (môžu sa odbúrať a dodať energiu dokonca v neprítomnosti kyslíka); - nevyhnutné pre racionálne využitie bielkovín (s nedostatkom uhľohydrátov sa bielkoviny používajú na iné účely: stávajú sa zdrojom energie a účastníkmi niektorých dôležitých chemických reakcií); - úzko súvisí s metabolizmom tukov (ak jete priveľa sacharidov, viac ako sa dá premeniť na glukózu alebo glykogén (ktorý sa ukladá v pečeni a svaloch), tak výsledkom je tuk. Keď telo potrebuje viac paliva, tuk sa premieňa späť na glukózu a telesná hmotnosť klesá); - potrebné najmä pre mozog normálny život(Ak svalové tkanivo dokáže akumulovať energiu vo forme tukových zásob, mozog to nedokáže, je úplne závislý od pravidelného príjmu sacharidov do tela); - sú neoddeliteľnou súčasťou molekúl niektorých aminokyselín, podieľajú sa na stavbe enzýmov, tvorbe nukleových kyselín atď.

Pojem a klasifikácia sacharidov

Sacharidy sú látky so všeobecným vzorcom C n (H 2O) m , kde n a m môžu mať rôzne významy. Názov „sacharidy“ odráža skutočnosť, že vodík a kyslík sú v molekulách týchto látok prítomné v rovnakom pomere ako v molekule vody. Okrem uhlíka, vodíka a kyslíka môžu deriváty uhľohydrátov obsahovať ďalšie prvky, ako napríklad dusík.

Jednou z hlavných skupín sú sacharidy organickej hmoty bunky. Sú to primárne produkty fotosyntézy a počiatočné produkty biosyntézy iných organických látok v rastlinách (organické kyseliny, alkoholy, aminokyseliny atď.) a nachádzajú sa aj v bunkách všetkých ostatných organizmov. IN živočíšna bunka obsah uhľohydrátov sa pohybuje v rozmedzí 1-2%, u rastlín môže v niektorých prípadoch dosiahnuť 85-90% sušiny.

Existujú tri skupiny sacharidov:

· monosacharidy alebo jednoduché cukry;

· oligosacharidy - zlúčeniny pozostávajúce z 2-10 molekúl jednoduchých cukrov zapojených do série (napríklad disacharidy, trisacharidy atď.).

· polysacharidy pozostávajú z viac ako 10 molekúl jednoduchých cukrov alebo ich derivátov (škrob, glykogén, celulóza, chitín).

Monosacharidy (jednoduché cukry)

V závislosti od dĺžky uhlíkového skeletu (počet atómov uhlíka) sa monosacharidy delia na triózy (C 3), tetróza (C 4), pentózy (C 5), hexózy (C 6), heptóza (C7 ).

Molekuly monosacharidov sú buď aldehydalkoholy (aldózy) alebo ketoalkoholy (ketózy). Chemické vlastnosti týchto látok sú určené predovšetkým aldehydovými alebo ketónovými skupinami, ktoré tvoria ich molekuly.

Monosacharidy sú vysoko rozpustné vo vode a majú sladkú chuť.

Po rozpustení vo vode získajú monosacharidy, počnúc pentózami, kruhový tvar.

Cyklické štruktúry pentóz a hexóz sú bežné formy: v každom danom momente existuje len malá časť molekúl vo forme „otvoreného reťazca“. Oligo- a polysacharidy zahŕňajú aj cyklické formy monosacharidov.

Okrem cukrov, v ktorých sú všetky atómy uhlíka spojené s atómami kyslíka, existujú čiastočne redukované cukry, z ktorých najdôležitejšia je deoxyribóza.

Oligosacharidy

Pri hydrolýze tvoria oligosacharidy niekoľko molekúl jednoduchých cukrov. V oligosacharidoch sú molekuly jednoduchých cukrov spojené takzvanými glykozidickými väzbami, ktoré spájajú atóm uhlíka jednej molekuly cez kyslík s atómom uhlíka druhej molekuly.

Medzi najvýznamnejšie oligosacharidy patrí maltóza (sladový cukor), laktóza (mliečny cukor) a sacharóza (trstinový alebo repný cukor). Tieto cukry sa tiež nazývajú disacharidy. Disacharidy sú podľa svojich vlastností bloky na monosacharidy. Dobre sa rozpúšťajú vo vode a majú sladkú chuť.

Polysacharidy

Ide o vysokomolekulárne (až 10 000 000 Da) polymérne biomolekuly, pozostávajúce z veľkého množstva monomérov – jednoduchých cukrov a ich derivátov.

Polysacharidy môžu pozostávať z monosacharidov jedného resp odlišné typy. V prvom prípade sa nazývajú homopolysacharidy (škrob, celulóza, chitín atď.), V druhom prípade heteropolysacharidy (heparín). Všetky polysacharidy sú nerozpustné vo vode a nemajú sladkú chuť. Niektoré z nich sú schopné opuchu a hlienu.

Najdôležitejšie polysacharidy sú nasledujúce.

Celulóza- lineárny polysacharid pozostávajúci z niekoľkých priamych rovnobežných reťazcov spojených vodíkovými väzbami. Každý reťazec je tvorený zvyškami β-D-glukózy. Táto štruktúra zabraňuje prenikaniu vody a je veľmi ťažná, čo zaisťuje stabilitu membrán rastlinných buniek, ktoré obsahujú 26-40% celulózy.

Celulóza slúži ako potrava pre mnohé zvieratá, baktérie a plesne. Väčšina zvierat, vrátane ľudí, však nevie stráviť celulózu, pretože v ich gastrointestinálnom trakte chýba enzým celuláza, ktorý rozkladá celulózu na glukózu. Celulózové vlákna zároveň zohrávajú dôležitú úlohu vo výžive, pretože dodávajú potrave objemnú a hrubú konzistenciu a stimulujú črevnú motilitu.

Škrob a glykogén. Tieto polysacharidy sú hlavnými formami ukladania glukózy v rastlinách (škrob), zvieratách, ľuďoch a hubách (glykogén). Pri ich hydrolýze vzniká v organizmoch glukóza, ktorá je nevyhnutná pre životne dôležité procesy.

Chitintvorené molekulami β-glukózy, v ktorých je alkoholová skupina na druhom atóme uhlíka nahradená skupinou obsahujúcou dusík NHCOCH 3. Jeho dlhé paralelné reťazce, podobne ako reťazce celulózy, sa zhromažďujú vo zväzkoch. Chitín - hlavný konštrukčný prvok vrstvy článkonožcov a bunkové steny húb.

Stručný popis ekologickej a biologickej úlohy sacharidov

Zhrnutím vyššie uvedeného materiálu týkajúceho sa charakteristík uhľohydrátov môžeme vyvodiť nasledujúce závery o ich ekologickej a biologickej úlohe.

1. Plnia stavebnú funkciu v bunkách aj v tele ako celku, pretože sú súčasťou štruktúr, ktoré tvoria bunky a tkanivá (to je typické najmä pre rastliny a huby), napríklad bunkové membrány , rôzne membrány atď atď., okrem toho sa sacharidy podieľajú na tvorbe biologicky potrebné látky, tvoriace množstvo štruktúr, napríklad pri tvorbe nukleových kyselín, ktoré tvoria základ chromozómov; sacharidy sú súčasťou komplexných bielkovín – glykoproteínov, ktoré majú konkrétnu hodnotu pri tvorbe bunkových štruktúr a medzibunkovej substancie.

2. Najdôležitejšia funkcia uhľohydráty majú trofickú funkciu spočívajúcu v tom, že mnohé z nich sú potravinovými produktmi heterotrofných organizmov (glukóza, fruktóza, škrob, sacharóza, maltóza, laktóza atď.). Tieto látky v kombinácii s inými zlúčeninami tvoria potravinové produkty používané ľuďmi (rôzne obilniny, ovocie a semená jednotlivé rastliny, ktoré zahŕňajú uhľohydráty, sú potravou pre vtáky a monosacharidy, ktoré vstupujú do cyklu rôznych premien, prispievajú k tvorbe vlastných uhľohydrátov, charakteristických pre daného organizmu, ako aj iné organo-biochemické zlúčeniny (tuky, aminokyseliny (nie však ich proteíny), nukleové kyseliny atď.).

3. Sacharidy sa vyznačujú aj energetickou funkciou, ktorá spočíva v tom, že monosacharidy (najmä glukóza) sa v organizmoch ľahko oxidujú (konečným produktom oxidácie je CO 2a N 2O), v tomto prípade sa uvoľňuje veľké množstvo energie sprevádzané syntézou ATP.

4. Vyznačujú sa tým ochranná funkcia spočíva v tom, že štruktúry (a určité organely v bunke) vznikajú zo sacharidov, ktoré chránia buď bunku alebo organizmus ako celok pred rôzne škody vrátane mechanických (napríklad chitínové obaly hmyzu, tvoriace exoskelet, bunkové steny rastlín a mnohých húb vrátane celulózy atď.).

5. Významnú úlohu zohrávajú mechanické a tvarotvorné funkcie uhľohydrátov, ktoré predstavujú schopnosť štruktúr tvorených buď uhľohydrátmi, alebo v kombinácii s inými zlúčeninami dať telu určitý tvar a mechanicky ich spevniť; Bunkové membrány mechanického tkaniva a xylémových ciev tak vytvárajú kostru (vnútornú kostru) stromov, kríkov a bylinné rastliny chitín tvorí exoskelet hmyzu atď.

Stručná charakteristika metabolizmu sacharidov v heterotrofnom organizme (na príklade ľudského tela)

Dôležitú úlohu v pochopení metabolických procesov zohráva znalosť premien, ktorým podliehajú sacharidy v heterotrofných organizmoch. V ľudskom tele je tento proces charakterizovaný nasledujúcim schematickým popisom.

Sacharidy v potrave vstupujú do tela cez ústnu dutinu. Monosacharidy v zažívacie ústrojenstvo prakticky neprechádzajú transformáciami, disacharidy sa hydrolyzujú na monosacharidy a polysacharidy prechádzajú pomerne významnými premenami (to platí pre tie polysacharidy, ktoré telo využíva ako potravu, a sacharidy, ktoré nie sú živiny napríklad celulóza, niektoré pektíny, sa z tela odstraňujú stolicou).

V ústnej dutine sa potrava rozdrví a homogenizuje (stane sa rovnomernejšia ako pred vstupom do nej). Jedlo je ovplyvnené slinami vylučovanými slinnými žľazami. Obsahuje enzým ptyalín a má alkalická reakcia prostredí, vďaka čomu začína primárna hydrolýza polysacharidov vedúca k tvorbe oligosacharidov (sacharidy s malou hodnotou n).

Časť škrobu sa môže dokonca premeniť na disacharidy, čo si môžeme všimnúť pri dlhom žuvaní chleba (kyslý čierny chlieb sa stáva sladkým).

Žuvaná potrava, hojne spracovaná slinami a rozdrvená zubami, vstupuje do žalúdka cez pažerák vo forme potravinového bolusu, kde je vystavená tráviace šťavy s kyslým reakčným prostredím obsahujúcim enzýmy, ktoré pôsobia na proteíny a nukleové kyseliny. So sacharidmi v žalúdku sa takmer nič nestane.

Potom potravinová kaša vstupuje do prvej časti čreva (tenkého čreva), počnúc dvanástnikom. Dostáva pankreatickú šťavu (pankreatický sekrét), ktorá obsahuje komplex enzýmov, ktoré podporujú trávenie sacharidov. Sacharidy sa premieňajú na monosacharidy, ktoré sú rozpustné vo vode a schopné absorpcie. Diétne sacharidy Nakoniec sa strávia v tenkom čreve a v časti, kde sa nachádzajú klky, sa vstrebávajú do krvi a dostávajú sa do obehového systému.

Krvným obehom sa monosacharidy dostávajú do rôznych tkanív a buniek tela, ale najskôr všetka krv prechádza pečeňou (tam sa zbavuje škodlivé produkty výmena). V krvi sú monosacharidy prítomné predovšetkým vo forme alfa-glukózy (ale môžu byť prítomné aj iné izoméry hexózy, ako je fruktóza).

Ak je hladina glukózy v krvi nižšia ako normálne, časť glykogénu obsiahnutého v pečeni sa hydrolyzuje na glukózu. Nadmerný obsah sacharidov charakterizuje vážnu ľudskú chorobu – cukrovku.

Z krvi sa monosacharidy dostávajú do buniek, kde sa väčšina z nich minie na oxidáciu (v mitochondriách), počas ktorej sa syntetizuje ATP, ktorý obsahuje energiu vo forme „vhodnej“ pre telo. ATP sa míňa na rôzne procesy ktoré vyžadujú energiu (syntézu potrebné pre telo látok, vykonávanie fyziologických a iných procesov).

Časť uhľohydrátov v potrave sa využíva na syntézu uhľohydrátov daného organizmu, potrebných na tvorbu bunkových štruktúr, prípadne zlúčenín potrebných na tvorbu látok iných tried zlúčenín (takže tuky, nukleové kyseliny a pod. získané zo sacharidov). Schopnosť uhľohydrátov premeniť sa na tuky je jednou z príčin obezity, choroby, ktorá zahŕňa komplex ďalších chorôb.

V dôsledku toho je konzumácia nadmerného množstva uhľohydrátov pre ľudské telo škodlivá, čo je potrebné vziať do úvahy pri organizovaní vyváženej stravy.

V rastlinných organizmoch, ktoré sú autotrofmi, je metabolizmus uhľohydrátov trochu odlišný. Sacharidy (monosacharidy) si telo syntetizuje samo z oxidu uhličitého a vody pomocou slnečnej energie. Z monosacharidov sa syntetizujú di-, oligo- a polysacharidy. Niektoré monosacharidy sú zahrnuté v syntéze nukleových kyselín. Rastlinné organizmy využívajú určité množstvo monosacharidov (glukózy) v procesoch dýchania na oxidáciu, pri ktorej sa (podobne ako u heterotrofných organizmov) syntetizuje ATP.

Glykolipidy a glykoproteíny ako štrukturálne a funkčné zložky sacharidových buniek

Glykoproteíny sú proteíny obsahujúce oligosacharidové (glykánové) reťazce kovalentne pripojené k polypeptidovej kostre. Glykozaminoglykány sú polysacharidy vytvorené z opakujúcich sa disacharidových zložiek, ktoré zvyčajne obsahujú aminocukry (glukozamín alebo galaktozamín v sulfonovanej alebo nesulfónovanej forme) a kyselinu urónovú (glukurónovú alebo idurónovú). Predtým sa glykozaminoglykány nazývali mukopolysacharidy. Zvyčajne sú kovalentne spojené s proteínom; komplex jedného alebo viacerých glykozaminoglykánov s proteínom sa nazýva proteoglykán. Glykokonjugáty a komplexné sacharidy sú ekvivalentné termíny pre molekuly, ktoré obsahujú sacharidové reťazce (jeden alebo viac) kovalentne spojené s proteínom alebo lipidom. Táto trieda zlúčenín zahŕňa glykoproteíny, proteoglykány a glykolipidy.

Biomedicínsky význam

Takmer všetky ľudské plazmatické proteíny, okrem albumínu, sú glykoproteíny. Mnohé proteíny bunkovej membrány obsahujú značné množstvo sacharidov. Látky krvných skupín sa v niektorých prípadoch ukážu ako glykoproteíny, niekedy túto úlohu zohrávajú glykosfingolipidy. Niektoré hormóny (napr. ľudský choriový gonadotropín) majú glykoproteínovú povahu. V poslednej dobe je rakovina stále viac charakterizovaná ako výsledok abnormálnej génovej regulácie. Hlavný problém rakoviny, metastázy, je jav, pri ktorom rakovinové bunky opúšťajú svoje miesto pôvodu (napríklad prsník), sú transportované krvným obehom do vzdialených častí tela (napríklad do mozgu) a neobmedzene rastú katastrofálne následky pre pacienta. Mnoho onkológov verí, že metastázy sú aspoň čiastočne spôsobené zmenami v štruktúre glykokonjugátov na povrchu rakovinové bunky. Základom radu ochorení (mukopolysacharidóza) je nedostatok aktivity rôzne lyzozomálne enzýmy, ktoré ničia jednotlivé glykozaminoglykány; v dôsledku toho sa jeden alebo viac z nich hromadí v tkanivách, čo spôsobuje rôzne patologické znaky a symptómy. Jedným z príkladov takýchto stavov je Hurlerov syndróm.

Distribúcia a funkcie

Glykoproteíny sa nachádzajú vo väčšine organizmov, od baktérií až po ľudí. Mnoho živočíšnych vírusov obsahuje aj glykoproteíny a niektoré z týchto vírusov boli intenzívne študované, čiastočne preto, že sú vhodné na výskum.

Glykoproteíny sú veľkou skupinou proteínov s rôznymi funkciami, ich obsah sacharidov sa pohybuje od 1 do 85 % alebo viac (v hmotnostných jednotkách). Úloha oligosacharidových reťazcov vo funkcii glykoproteínov nie je napriek intenzívnemu štúdiu tejto problematiky zatiaľ presne stanovená.

Glykolipidy sú komplexné lipidy tvorené spojením lipidov so sacharidmi. Glykolipidové molekuly majú polárne „hlavy“ (sacharidy) a nepolárne „chvosty“ (zvyšky mastných kyselín). Vďaka tomu sú glykolipidy (spolu s fosfolipidmi) súčasťou bunkových membrán.

Glykolipidy sú široko prítomné v tkanivách, najmä v nervové tkanivo najmä v mozgovom tkanive. Sú lokalizované predovšetkým na vonkajšom povrchu plazmatickej membrány, kde sú ich sacharidové zložky zahrnuté medzi ostatné sacharidy bunkového povrchu.

Glykosfingolipidy, ktoré sú súčasťou vonkajšej vrstvy plazmatickej membrány, sa môžu podieľať na medzibunkových interakciách a kontaktoch. Niektoré z nich sú antigény, napríklad Forssmannov antigén a látky, ktoré určujú krvné skupiny systému ABO. Podobné oligosacharidové reťazce boli nájdené v iných glykoproteínoch plazmatickej membrány. Množstvo gangliozidov funguje ako receptory pre bakteriálne toxíny (napríklad toxín cholery, ktorý spúšťa aktiváciu adenylátcyklázy).

Glykolipidy na rozdiel od fosfolipidov neobsahujú zvyšky kyselina fosforečná. Vo svojich molekulách sú galaktózové alebo sulfoglukózové zvyšky pripojené k diacylglycerolu glykozidickou väzbou

Dedičné poruchy metabolizmu monosacharidov a disacharidov

Galaktozémia je dedičná metabolická patológia spôsobená nedostatočnou aktivitou enzýmov zapojených do metabolizmu galaktózy. Neschopnosť tela využiť galaktózu vedie k vážnemu poškodeniu tráviaceho, zrakového a nervového systému detí vo väčšine nízky vek. V pediatrii a genetike je galaktozémia zriedkavé genetické ochorenie, ktoré sa vyskytuje s frekvenciou jeden prípad na 10 000 - 50 000 novorodencov. Klinický obraz galaktozémie bol prvýkrát opísaný v roku 1908 u dieťaťa, ktoré trpelo ťažkým vyčerpaním, hepato- a splenomegáliou a galaktozúriou; choroba zmizla ihneď po vysadení mliečnych výrobkov. Neskôr, v roku 1956, vedec Hermann Kelker zistil, že základom choroby bolo porušenie metabolizmu galaktózy. Príčiny ochorenia galaktozémia je vrodená patológia, dedí autozomálne recesívne, teda ochorenie sa prejaví len vtedy, ak dieťa zdedí od každého rodiča dve kópie defektného génu. Jedinci heterozygotní pre mutantný gén sú prenášačmi choroby, ale môžu sa tiež vyvinúť jednotlivé znaky galaktozémia v mierny stupeň. Premena galaktózy na glukózu (metabolická dráha Leloir) prebieha za účasti 3 enzýmov: galaktóza-1-fosfát uridyltransferáza (GALT), galaktokináza (GALK) a uridíndifosfát-galaktóza-4-epimeráza (GALE). Podľa nedostatku týchto enzýmov existuje 1 ( klasická verzia), 2 a 3 typy galaktozémie Identifikácia troch typov galaktozémie sa nezhoduje s poradím pôsobenia enzýmov v Leloirovej metabolickej dráhe. Galaktóza sa do tela dostáva s potravou a vzniká aj v črevách pri hydrolýze disacharidu laktózy. Metabolická dráha galaktózy začína jej premenou enzýmom GALK na galaktóza-1-fosfát. Potom sa za účasti enzýmu GALT galaktóza-1-fosfát premení na UDP-galaktózu (uridyldifosfogalaktózu). Potom sa pomocou GALE metabolit premení na UDP - glukózu (uridyldifosfoglukózu).Ak je niektorý z týchto enzýmov deficitný (GALK, GALT alebo GALE), koncentrácia galaktózy v krvi sa výrazne zvýši, intermediárne metabolity galaktóza sa hromadí v tele, čo spôsobuje toxické poškodenie rôzne orgány: centrálny nervový systém, pečeň, obličky, slezina, črevá, oči atď. Podstatou galaktozémie je narušenie metabolizmu galaktózy. Najčastejšie v klinickej praxi vyskytuje sa klasická (1. typ) galaktozémia spôsobená poruchou enzýmu GALT a porušením jeho aktivity. Gén kódujúci syntézu galaktóza-1-fosfáturidyltransferázy sa nachádza v circumcentromerickej oblasti 2. chromozómu. Podľa závažnosti klinický priebeh Existujú ťažké, stredné a mierne stupne galaktozémie. Prvé klinické príznaky ťažkej galaktozémie sa vyvíjajú veľmi skoro, v prvých dňoch života dieťaťa. Čoskoro po kŕmení novorodenca materským mliekom alebo umelou výživou dochádza k zvracaniu a stolici (vodnatá hnačka) a zvyšuje sa intoxikácia. Dieťa sa stáva letargickým a odmieta prsník alebo fľašu; jeho podvýživa a kachexia rýchlo postupujú. Dieťa môže trápiť plynatosť, črevná kolika, nadmerné vypúšťanie plynov.Pri vyšetrení dieťaťa s galaktozémiou neonatológom sa odhalí zánik reflexov počas novorodeneckého obdobia. Pri galaktozémii sa skoro objavuje pretrvávajúca žltačka rôznej závažnosti a hepatomegália a progreduje zlyhanie pečene. Do 2-3 mesiacov života sa objaví splenomegália, cirhóza pečene a ascites. Poruchy v procesoch zrážania krvi vedú k vzniku krvácania na koži a slizniciach. Deti začínajú zaostávať v psychomotorickom vývoji skoro, ale o stupeň mentálnym postihnutím pri galaktozémii nedosahuje takú závažnosť ako pri fenylketonúrii. Do 1-2 mesiacov sa u detí s galaktozémiou vyvinie bilaterálna katarakta. Poškodenie obličiek pri galaktozémii je sprevádzané glukozúriou, proteinúriou a hyperaminoacidúriou. V terminálnej fáze galaktozémie dieťa zomiera na hlboké vyčerpanie, ťažké zlyhanie pečene a vrstvy sekundárnych infekcií. Na galaktozémiu stredná závažnosť zaznamenáva sa aj vracanie, žltačka, anémia, oneskorený psychomotorický vývoj, hepatomegália, šedý zákal a podvýživa. Mierna galaktozémia je charakterizovaná odmietaním dojčenia, vracaním po vypití mlieka, oneskoreným vývinom reči a retardáciou hmotnosti a výšky dieťaťa. Avšak aj s mierny tok galaktozémia, metabolické produkty galaktózy majú toxický účinok na pečeň, čo vedie k jej chronickým ochoreniam.

Fruktozémia

Fruktozémia je dedičná genetické ochorenie, ktorý spočíva v neznášanlivosti fruktózy (ovocný cukor, ktorý sa nachádza vo všetkom ovocí, bobuľových plodoch a niektorých druhoch zeleniny, ako aj v mede). Pri fruktozémii má ľudské telo málo alebo prakticky žiadne enzýmy (enzýmy, organické látky bielkovinovej povahy, ktoré urýchľujú chemické reakcie prebiehajúce v tele), ktoré sa podieľajú na rozklade a absorpcii fruktózy. Ochorenie sa zvyčajne zistí v prvých týždňoch a mesiacoch života dieťaťa alebo od okamihu, keď dieťa začne dostávať šťavy a potraviny obsahujúce fruktózu: sladký čaj, ovocné šťavy, zeleninové a ovocné pyré. Fruktozémia sa prenáša autozomálne recesívnym spôsobom dedičnosti (ochorenie sa vyskytuje, ak majú ochorenie obaja rodičia). Chlapci a dievčatá ochorejú rovnako často.

Príčiny ochorenia

Pečeň má nedostatočné množstvošpeciálny enzým (fruktóza-1-fosfátaldoláza), ktorý premieňa fruktózu. Výsledkom je, že produkty metabolizmu (fruktóza-1-fosfát) sa hromadia v tele (pečeň, obličky, črevné sliznice) a majú škodlivý účinok. Zistilo sa, že fruktóza-1-fosfát sa nikdy neukladá v mozgových bunkách a očnej šošovke. Príznaky ochorenia sa objavujú po konzumácii ovocia, zeleniny alebo bobúľ v akejkoľvek forme (šťavy, nektáre, pyré, čerstvé, mrazené alebo sušené), ako aj med. Závažnosť prejavu závisí od množstva spotrebovanej potravy.

Letargia, bledosť koža. Zvýšené potenie. Ospalosť. Zvracať. Hnačka (častá, objemná (veľké porcie) riedka stolica). Nechuť k sladkým jedlám. Hypotrofia (nedostatok (nedostatočnosť) telesnej hmotnosti) sa vyvíja postupne. Zvýšená veľkosť pečene. Ascites (nahromadenie tekutiny v brušná dutina). Žltačka (zožltnutie kože) – vzniká niekedy. Akútna hypoglykémia (stav, pri ktorom výrazne klesá hladina glukózy (cukru) v krvi) sa môže vyvinúť pri súčasnej konzumácii veľkého množstva potravín obsahujúcich fruktózu. Charakterizované: trasením končatín; kŕče (paroxysmálne mimovoľné svalové kontrakcie a extrémne napätie); Strata vedomia až kóma (nedostatok vedomia a reakcie na akékoľvek podnety; stav predstavuje nebezpečenstvo pre ľudský život).

Záver

Význam sacharidov vo výžive človeka je veľmi vysoký. Slúžia ako najdôležitejší zdroj energie, poskytujú až 50-70% celkového príjmu kalórií.

Schopnosť uhľohydrátov byť vysoko účinným zdrojom energie je základom ich „bielkoviny šetriaceho“ pôsobenia. Aj keď sacharidy nepatria medzi základné nutričné ​​faktory a môžu sa v tele tvoriť z aminokyselín a glycerolu, minimálne množstvo sacharidov v dennej strave by nemalo byť nižšie ako 50-60 g.

S narušeným metabolizmom uhľohydrátov úzko súvisí množstvo chorôb: diabetes mellitus, galaktozémia, poruchy systému zásobovania glykogénu, intolerancia mlieka atď. Treba poznamenať, že v ľudskom a zvieracom tele sú uhľohydráty prítomné v menšom množstve (nie viac ako 2 % suchej telesnej hmotnosti) ako proteíny a lipidy; v rastlinných organizmoch tvoria uhľohydráty vďaka celulóze až 80 % sušiny, preto je vo všeobecnosti v biosfére viac uhľohydrátov ako všetkých ostatných organických zlúčenín dohromady. živé organizmy na planéte, vedci sa domnievajú, že približne Keď sa objavila prvá sacharidová zlúčenina, objavila sa prvá živá bunka.

Literatúra

1. Biochémia: učebnica pre vysoké školy / vyd. E.S. Severina - 5. vydanie, - 2009. - 768 s.

2. T.T. Berezov, B.F. Korovkin "Biologická chémia".

3. P.A. Verbolovič "Workshop o organickej, fyzikálnej, koloidnej a biologickej chémii."

4. Leninger A. Základy biochémie // M.: Mir, 1985

5. Klinická endokrinológia. Sprievodca / N. T. Starková. - 3. vydanie, prepracované a rozšírené. - Petrohrad: Peter, 2002. - s. 209-213. - 576 s.

6. Detské choroby (2. ročník) - Shabalov N.P. - učebnica, Peter, 2011

Doučovanie

Potrebujete pomôcť so štúdiom témy?

Naši špecialisti vám poradia alebo poskytnú doučovacie služby na témy, ktoré vás zaujímajú.
Odošlite žiadosť s uvedením témy práve teraz, aby ste sa dozvedeli o možnosti konzultácie.