Понятие об углеводах. Классификация углеводов

Избыток

Как и дефицит, избыток углеводов не сулит пользы организму. Если человек принимает с пищей слишком много углеводов, уровень инсулина и глюкозы в крови повышается. В результате образуются жировые отложения. Происходит это следующим образом. Когда человек после завтрака целый день не ест, а вечером, придя с работы, решает принять обед, полдник и ужин одновременно, организм пытается бороться с избытком углеводов. Так и происходит повышение уровня сахара в крови. Чтобы глюкоза из крови перешла в клетки тканей, нужен инсулин. Он, в свою очередь, попадая в кровь, дает стимул синтезу жиров.

Кроме инсулина, обмен углеводов регулируют и другие гормоны. Глюкокортикоиды — гормоны коры надпочечников, которые стимулируют синтез глюкозы из аминокислот в печени. Этот же процесс усиливается По функциям глюкокортикоиды и глюкагон противоположны инсулину.

Углевод Мальтоза

Солодовый сахар — Мальтоза является промежуточным веществом, возникающим при расщеплении крахмала и гликогена в ЖКТ. В свободном виде ее можно определить в меде, пиве, солоде, патоке и проросшем зерне.

Важнейшим поставщиком углеводов является крахмал
. Крахмал сырых растений поступательно распадается в пищеварительном тракте организма человека, а распад начинается еще во рту. Слюна рта начинает превращать т его в мальтозу. Именно поэтому тщательное пережевывание пищи и обработка ее слюной весьма важны.

Следует всегда применять продукты, в которых содержится естественная глюкоза, фруктоза и сахароза. Больше всего сахара в овощах, фруктах и сухофруктах, но кроме того, он есть и в проросшем зерне.

Для нашего организма углеводы являются одним из ключевых источников энергии. Сегодня мы рассмотрим виды и а также узнаем, в каких продуктах питания они содержатся.

Дисахариды и полисахариды

Так же, как и моносахариды, широкое распространение в природе имеют и дисахариды – всем известная сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар). Сам термин «дисахарид» сообщает нам о двух остатках моносахаридов, связанных между собой в молекулах этих органических соединений, получение которых возможно путем гидролиза (разложением водой) молекулы дисахарида.

Дисахариды – углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, которые соединены друг с другом за счет взаимодействия двух гидроксильных групп. В процессе образования молекулы дисахарида происходит отщепление одной молекулы воды:

или для сахарозы:

Поэтому молекулярная формула дисахаридов С12H22O11. Образование сахарозы происходит в клетках растений под воздействием ферментов. Но химики нашли способ осуществления многих реакций, являющихся частью процессов, которые происходят в живой природе. В 1953 году французский химик Р.

Лемье впервые осуществил синтез сахарозы, названный современниками «покорением Эвереста органической химии». В промышленности сахароза получается из сока сахарного тростника (содержание 14-16%), сахарной свеклы (16-21%), а также некоторых других растений, таких как канадский клен или земляная груша.

Всем известно, что сахароза представляет из себя кристаллическое вещество, которое имеет сладкий вкус и хорошо растворимо в воде. Сок сахарного тростника содержит углевод сахароза, привычно называемый нами сахаром. Имя немецкого химика и металлурга А. Маргграфа тесно связано с производством сахара из свеклы.

Он был одним из первых исследователей, применивших в своих химических исследованиях микроскоп, при помощи которого им были обнаружены кристаллы сахара в свекольном соке в 1747 году. Лактоза – кристаллический молочный сахар, была получена из молока млекопитающих еще в XVII в. Лактоза является менее сладким дисахаридом, нежели сахароза.

Теперь ознакомимся с углеводами, имеющими более сложное строение – полисахаридами. Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, молекулы которых состоят из множества моносахаридов. В упрощенном виде общая схема может быть представлена так:

Теперь сравним строение и свойства крахмала и целлюлозы – важнейших представителей полисахаридов. Структурное звено полимерных цепей этих полисахаридов, формула которых (С6H10O5)n, – это остатки глюкозы. Для того, чтобы записать состав структурного звена (С6H10O5), нужно отнять молекулу воды из формулы глюкозы.

Целлюлоза и крахмал имеют растительное происхождение. Они образуются из молекул глюкозы в результате поликонденсации. Уравнение реакции поликонденсации, а также обратного ей процесса гидролиза для полисахаридов условно можно записать следующим образом:

Молекулы крахмала могут иметь как линейный, так и разветвленный тип строения, молекулы целлюлозы – только линейный. При взаимодействии с йодом крахмал, в отличие от целлюлозы, дает синее окрашивание. Различные функции эти полисахариды имеют и в растительной клетке. Крахмал служит запасным питательным веществом, целлюлоза выполняет структурную, строительную функцию. Стенки растительных клеток построены из целлюлозы.

Виды углеводов

Выделяют три основных вида углеводов:

  • Простые (быстрые) углеводы или сахара: моно- и дисахариды
  • Сложные (медленные) углеводы: олиго- и полисахариды
  • Неусваиваемые, или волокнистые, углеводы определяются как пищевая клетчатка.

Сахара

Различают два вида сахаров:

  • моносахариды – моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, глюкоза, фруктоза или галактоза.
  • дисахариды – дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой.

Сложные углеводы

Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К данному виду углеводов относятся, в частности, декстрины, крахмалы, гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи.

Простые углеводы

Глюкоза
. Начинаем рассматривать простые виды углеводов с самого главного из них. Глюкоза выступает структурной единицей основного количества поли- и дисахаридов. При обмене веществ она распадается на молекулы моносахаридов. Они, в свою очередь, в ходе сложной реакции превращаются в вещества, окисляемые до воды и углекислого газа, которые являются топливом для клеток.

Глюкоза является важным компонентом в углеводном обмене. Когда его уровень в крови падает или высокая концентрация делает нормальное функционирование организма невозможным (как в случае с диабетом), человек испытывает сонливость и может потерять сознание (гипогликемическая кома).

В чистом (как моносахарид) содержится в большом количестве овощей и фруктов. Особенно этим веществом богаты такие фрукты:

  • виноград — 7,8 %;
  • вишня и черешня — 5,5 %;
  • малина — 3,9 %;
  • земляника — 2,7 %;
  • арбуз и слива — 2,5 %.

Среди овощей, богатых глюкозой, можно отметить: тыкву, белокочанную капусту и морковь. В них содержится около 2,5 % этого компонента.

Фруктоза
. Это один из наиболее распространенных фруктовых углеводов. Он, в отличие от глюкозы, может проникать из крови в ткани без участия инсулина. Поэтому фруктоза считается оптимальным для людей, страдающих диабетом. Ее часть попадает в печень, где она превращается в глюкозу — более универсальное «топливо». Такое вещество также может повысить уровень сахара в крови, но не настолько, как другие простые углеводы. Фруктоза превращается в жиры легче, чем глюкоза. Но ее главное преимущество состоит в том, что она слаще глюкозы и сахарозы в 2,5 и 1,7 раз соответственно. Поэтому данный углевод применяют вместо сахара с целью понижения калорийности пищи.

Больше всего фруктозы содержится во фруктах, а именно:

  • винограде — 7,7 %;
  • яблоках — 5,5 %;
  • грушах — 5,2 %;
  • вишне и черешне — 4,5 %;
  • арбузах — 4,3 %;
  • черной смородине — 4,2 %;
  • малине — 3,9 %;
  • землянике — 2,4 %;
  • дыне — 2,0 %.

В овощах фруктозы содержится меньше. Больше всего ее можно встретить в белокочанной капусте. Кроме того, фруктоза присутствует в меде — порядка 3,7 %. Достоверно известно, что она не вызывает кариеса.

Галактоза
. Рассматривая виды углеводов, мы уже познакомились с некоторыми простыми веществами, которые можно встретить в продуктах в свободном виде. Галактоза таковой не является. Она образует дисахарид с глюкозой, который называется лактозой (она же молочный сахар) — основной углевод молока и продуктов, полученных из него.

В желудочно-кишечном тракте лактоза под действием фермента лактазы расщепляется на глюкозу и галактозу. У некоторых людей наблюдается непереносимость молока, связанная с нехваткой в организме лактазы. В нерасщепленном виде лактоза является хорошим питательным веществом для микрофлоры кишечника. В кисломолочных продуктах львиная доля этого вещества сбраживается до молочной кислоты. Благодаря этому люди, у которых наблюдается лактазная недостаточность, могут без неприятных последствий употреблять кисломолочные продукты. Кроме того, в них есть молочнокислые бактерии, которые подавляют деятельность микрофлоры кишечника и нивелируют последствия действия лактозы.

Галактоза, образование которой происходит при распаде лактозы, в печени превращается в глюкозу. Если у человека недостает фермента, который отвечает за данный процесс, у него может развиться такое заболевание, как галактоземия. В коровьем молоке содержится 4,7 % лактозы, в твороге — 1,8-2,8 %, в сметане — 2,6-3,1 %, в кефире — 3,8-5,1 %, в йогуртах — порядка 3 %.

Сахароза.
На этом веществе мы закончим рассматривать простые виды углеводов. Сахароза — это дисахарид, который состоит из глюкозы и фруктозы. В сахаре содержится 99,5 % сахарозы. Сахар стремительно расщепляется желудочно-кишечным трактом. Глюкоза с фруктозой всасываются в кровь человека и служат не только источником энергии, но и самым важным предшественником гликогена в жире. Так как сахар представляет собой углеводы в чистом виде, не содержащие питательных веществ, многие его называют источником «пустых калорий».

Свекла — самый богатый сахарозой продукт (8,6 %). Среди других растительных плодов можно выделить персик — 6 %, дыню — 5,9 %, сливу — 4,8 %, мандарин — 4,5 %, морковь — 3,5 %. В других овощах и фруктах содержание сахарозы колеблется в приделах 0,4-0,7 %.

Пару слов стоит сказать также о мальтозе
. Этот углевод состоит из двух молекул глюкозы. содержится в меде, патоке, кондитерских изделиях, солоде и пиве.

2. Строение моносахаридов. Строение моноз

При восстановлении
йодистоводородной кислотой глюкоза и
фруктоза образуют 2-йодгексан:

Это доказывает, что
гексозы имеют нормальное строение
углеродного скелета.

При
окислении в мягких условиях глюкоза
образует глюконовую кислоту, а фруктоза
окисляется в жестких условиях до
щавелевой и винной кислот:

Результаты окисления
моноз показывают, что глюкоза является
альдегидом, фруктоза – кетоном, у
которого карбонильная группа находится
во втором положении.

Ацилирование
глюкозы и фруктозы уксусным ангидридом
указывает на наличие в обоих монозах
пяти гидроксильных групп:

Полученным
экспериментальным данным могут
соответствовать следующие структурные
формулы:

Согласно этим формулам
глюкоза и фруктоза должны присоединять
бисульфит натрия. Однако эта реакция
идет очень плохо. Кроме того, монозы по
разному реагируют с метилирующими
агентами. При действии на глюкозу
йодистого метила в присутствии влажной
окиси серебра получается пентаметилглюкоза,
но при действии метилового спирта в
присутствии соляной кислоты метилируется
только один гидроксил. Известно, что
спирты в кислой среде присоединяются
к карбонильной группе альдегидов с
образованием ацеталей. Присоединение
одной молекулы спирта указывает на
образование полуацеталя. Наиболее полно
соответствует свойствам моносахаридов
строение в форме циклических полуацеталей:

Равновесие между
циклической и открытой формой называется
кольчато-цепной таутомерией. В образовании
циклической формы участвует чаще всего
гидроксигруппа пятого тетраэдра (отсчет
сверху).

При образовании
циклической полуацетальной формы
карбонильная группа образует
гидроксигруппу, которая называется
гликозидным гидроксилом.

Шестичленный
кислородсодержащий цикл называется
пираном. Соответственно циклический
полуацеталь глюкозы называется пиранозой
– глюкопираноза. Пятичленный цик
называется фураном. Соответственно
пятичленная циклическая форма фруктозы
будет называться фруктофуранозой.

В
открытой цепной форме глюкоза имеет
четыре хиральных центра. Соответственно
должно быть 24
= 16 изомерных альдогексоз: 8 для D – ряда
и 8 для L – ряда. Отнесение сахаров к D –
ряду или L – ряду не связано со знаком
вращения и зависит только от конфигурации
пятого тетраэдра. Ряд D или L формируют
соединения генетически связанные друг
с другом (одно происходит от другого).
Если конфигурация пятого тетраэдра
соответствует D –глицериновому альдегиду,
то и соединение будет иметь D –
конфигурацию. Если пятый тетраэдр монозы
соответствует L – глицериновому
альдегиду, то моноза будет членом L –
ряда:

Сахара,
отличающиеся конфигурацией только
одного, обычно второго тетраэдра,
называются эпимерами:

Циклическая
полуацетальная форма требует существования
25
= 32 изомерные монозы. Т.е. число оптических
изомеров удваивается, что связано с
конфигурацией первого тетраэдра:

При
этом условились называть стереоизомер
с гликозидным гидроксилом повернутым
вправо α-формой, а стереоизомер с
гликозидным гидроксилом повернутым
влево β-формой. Стереоизамерные сахара
отличающиеся конфигурацией первого
тетраэдра называются аномерами.

Удельное
вращение α-формы глюкозы составляет
110.
Удельное вращение β-формы составляет
19,3.
Однако в водном растворе, независимо
от того, какая форма и в каком количестве
присутствует, со временем устанавливается
удельное вращение равное 52,3.
Такое явление называется мутаротацией.
Оно обусловлено существованием равновесия
между циклическими формами и открытой.
При этом циклические формы получают
возможность переходить друг в друга.

Для
изображения молекул сахаров в циклической
форме удобно пользоваться перспективными
формулами Хеуорса. При переходе от
проекционных формул Фишера к перспективным,
следует атомы и группы, расположенные
в проекционной формуле слева писать
наверху, а расположенные справа писать
под кольцом:

Моносахариды

Моносахариды (моно- = «один», сахаро- = «сладкий») являются простыми сахарами, наиболее распространенным из которых является глюкоза.

В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи.

Большинство моносахаридных названий заканчиваются суффиксом -оза.

Если в сахаре есть альдегидная группа (функциональная группа со структурой R-CHO), она является альдозой, и если она имеет кетоновую группу (функциональную группу со структурой RC (= O) R ‘), она является кетозой.

В зависимости от количества углеродов в сахаре они также могут быть известны как триозы (три углерода), пентозы (пять углеродов) и гексозы (шесть атомов углерода).

Триозы

Двумя простейшими моносахаридами являются дигидроксиацетон (триоза с кетоновой группой) и глицеральдегид (триоза с альдегидной группой).

Пентозы

Два распространенных пентозных сахаров представляют собой рибозу (ribose, компонент РНК) и рибулозу (ribulose, участвует в фотосинтезе).

Гексозы

Три распространенных гексозы — глюкоза (glucose, источник энергии для всех клеток), галактоза (galactose, молочный сахар) и фруктоза (fructose, фруктовый сахар).

Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одну и ту же химическую формулу (C6H12O6), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за различного расположения функциональных групп вокруг асимметричного углерода. Все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода.

Моносахариды могут существовать как в виде линейной цепи, так и в виде кольцевой молекулы. В водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах.

Структура глюкозных колец

Когда молекулы глюкозы образуют шестичленное кольцо, существует 50-процентный шанс того, что гидроксильная группа у первого углерода окажется ниже плоскости кольца.

Если гидроксильная группа ниже углерода № 1 в сахаре, то говорят, что она находится в положении альфа (α), и если она находится над плоскостью, говорят, что она находится в положении бета (β).

Химия моно- и дисахаридов

Программа спецкурса

Курс лекций читает профессор Орецкая Татьяна Семеновна

Представления о роли углеводов в обеспечении функционирования животных и растительных организмов на Земле. Моно- и дисахариды — компоненты важнейших биополимеров — полисахаридов. Строение полисахаридов — неинформационных полимерных молекул.

Фотосинтез как единственный природный путь синтеза в биосфере Земли органических веществ из неорганических. Представления о механизме синтеза. Практическое значение первичных продуктов фотосинтеза.

Моносахариды
Основные типы и номенклатура Альдозы и кетозы. Проекционные формулы и правила пользования ими. D — и L -ряды. Вывод конфигураций простейших альдоз D -ряда. Конфигурация простейших природных D — кетоз. Химические свойства альдоз и кетоз, как многофункциональных соединений; реакции нециклических форм — образование сахаратов, действие щелочей, окислительно-восстановительные реакции, синтез меркапталей, реакция Виттига, получение озазонов, эпимеризация, синтез тритиловых эфиров. Свойства альдоз и кетоз как циклических полуацеталей: особенности получения и свойств метиловых эфиров и ацетатов; размер окисного кольца — фуранозные и пиранозные формы; a — и b — аномеры; гликозиды; перспективные формулы; мутаротация и ее механизм; определение размеров окисного кольца в сахарах и рибонуклеозидах и конфигурации гликозидного центра; алкилиденовые производные.

Направленная модификация моносахаридов и использование последних в качестве синтонов для получения различных классов соединений: синтез дезоксипроизводных; окисление первичноспиртовых и вторичноспиртовых групп: реакции нуклеофильного замещения. Примеры практического использования — синтез уроновых кислот, 2-дезоксимоносахаридов, труднодоступных кетоз, D -глицеринового альдегида, аскорбиновой кислоты. Определение нуклеозида, основные методы синтеза модифицированных нуклеозидов и области их использования, получение нуклеозидов, модифицированных по углеводному фрагменту (ангидро-, азидо-, амино-), инверсия 2′- или 3′-гидроксильных групп.

Конформации моносахаридов и их влияние на реакционную способность последних. Пространственное расположение гидроксильных групп в эритрозе и треозе и его влияние на их свойства. Экз о- и эндо-конформации фураноз. С 1 (кресло 1) и 1С (кресло 2) конформации пираноз; оценка их устойчивости в случае простейших моносахаридов. Влияние пространственного расположения гидроксильных групп в пиранозах и их производных на их поведение в реакциях окисления, алкилирования, ацилирования, образования медно-аммиачных комплексов и алкилиденовых производных.

Дисахариды
Установление строения как важнейшая задача в химии дисахаридов. Типы встречающихся в природе дисахаридов, написание их формул и номенклатура. Химические свойства. Установление строения восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов. Представления о синтезе дисахаридов (реакция Кёнингса-Кнорра, орто-эфирный метод, модификация восстанавливающего звена доступных дисахаридов).

Рекомендуемая литература
1. Н. К. Кочетков и др. Химия углеводов. Изд-во » Химия», Москва, 1976.
2. Ю. С. Шабаров, Т. С. Орецкая, П. В. Сергиев. Моно- и дисахариды. Методическая разработка, часть I и II, МГУ, Москва, 2004.
3. A. L. Lehninger, D. L. Nelson, M. M. Cox. Principles of Biochemistry. Worth Publishers, NY, 1993.

Программа составлена
проф. Орецкой Т. С.

Дефицит

При хроническом дефиците углеводов запас гликогена в печени истощается, и в ее клетках начинают откладываться жиры. Это приводит к перерождению печени и нарушению ее функций. Когда человек потребляет с пищей недостаточное количество углеводов, его органы и ткани начинают использовать для синтеза энергии не только белок, но и жир. Усиленный распад жиров приводит к нарушению обменных процессов. Причина тому — ускоренное образование кетонов (самый известный из них — ацетон) и скапливание их в организме. Когда кетоны образуются в избытке, внутренняя среда организма «закисляется», а ткани головного мозга постепенно начинают отравляться.

b б — форма глюкозы — гидроксильные группы находятся по разные стороны кольца молекулы.

а) взаимодействие с оксидом меди (II):

б) взаимодействие с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации).

а) взаимодействие с оксидом серебра ( I ) в аммиачном растворе (реакция «серебряного зеркала»)

C6H12O6 + Аg2O > C6H12O7 +2Agv

б)восстановление (гидрирование) — до шестиатомного спирта (сорбита):

3. Специфические реакции — брожение:

а) спиртовое брожение (под действием дрожжей)

глюкоза этиловый спирт

б) молочнокислые брожение (под действие молочнокислых бактерий)

глюкоза молочная кислота

в) маслянокислое брожение

глюкоза масляная кислота

Первый синтез простейших углеводов из формальдегида в присутствии гидроксида кальция был произведен А.М.Бутлеровым в 1861 году:

формальдегид люкоза

На производстве глюкозу чаще всего получают гидролизом крахмала в присутствии серной кислоты:

Крахмал глюкоза

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям, в результате которых освобождается энергия, которая накопилась в процессе фотосинтеза. Упрощено процесс окисления глюкозы в организме можно выразить следующим уравнением:

Так как глюкоза легко усваивается организмом, ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников).

Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же, как при силосований кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению.

На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

Нахождение в природе и организме человека

В организме человека глюкоза содержится в мышцах, в крови и в небольших количествах во всех клетках. Много глюкозы находится во фруктах, ягодах, нектаре цветов, особенно много в винограде.

В природе глюкоза образуется в растениях в результате фотосинтеза в присутствии зелёного вещества — хлорофилла, содержащего атом магния. В свободном виде глюкоза содержится почти во всех органах зеленых растений. Особенно ее много в соке винограда, поэтому глюкозу иногда называют виноградным сахаром. Мед в основном состоит из смеси глюкозы с фруктозой.

II. Дисахариды

Функции Значение углеводов

Значение углеводов в питании человека чрезвычайно велико.

Углеводы служат важнейшим источником энергии, обеспечивая до 50—70 % общей энергетической ценности рациона. Большая часть глюкозы используется для сиюминутных потребностей клеток в энергии (1 г глюкозы обеспечивает выделение 4,1 ккал энергии). При поступлении с пищей достаточного количества углеводов аминокислоты лишь в незначительной степени используются в организме как энергетический материал и утилизируются в основном для различных пластических нужд. Если после усвоения глюкозы, вся она не расходуется, то оставшаяся часть запасается в виде гликогена в печени (преимущественно) и мышечных тканях как энергетический резерв (правда, небольшой емкости).

Если после окончания процесса накопления гликогена организм еще продолжает получать глюкозу, то она преобразуется в жирные кислоты и запасается в виде жировых тканей.

Углеводы играют важную роль в реализации пластических функций организма. Глюкоза, фруктоза, галактоза аминосахара и др. являются обязательными составными частями гликопротеидов. К их числу принадлежит большинство белков плазмы крови, включая иммуноглобулины и трансферрин, ряд гормонов, ферментов, факторов свертывания крови и др. Гликопротеиды и гликолипиды, наряду с белками и фосфолипидами, являются необходимыми компонентами клеточных мембран, играют важную роль в межклеточном взаимодействии и росте клеток, их дифференцировке и решении задач иммунитета.

Углеводы пищи являются предшественниками гликогена и триглицеридов, входят в состав заменимых аминокислот, участвуют в построении коферментов, нуклеиновых кислот, АТФ и других биологически важных соединений.

Углеводы необходимы для регуляции нервных тканей, в частности, центральная нервная система расходует около 140 г глюкозы за сутки, для обеспечения функционирования кровеносной системы — эритроциты крови расходуют до 40 г, и являются единственным источником энергии для мозга.

В организме человека все углеводы расщепляются ферментами слюны, поджелудочного и кишечного сока до простейших сахаров и всасываются в виде глюкозы через стенку кишок в кровь. Из воротной вены глюкоза поступает в печень, где часть ее превращается в гликоген и жир, а другая часть переходит, не задерживаясь в печени, в большой круг кровообращения и распределяется по всем органам. В значительном количестве глюкоза используется скелетными мышцами, где она окисляется непосредственно или откладывается в виде гликогена, а также мышцами сердца и мозговой тканью, но значительного накопления глюкозы здесь не происходит. Во всех этих случаях запасы гликогена идут на удовлетворение собственных потребностей тканей, и только гликоген печени, превращаясь в глюкозу, используется для нужд всего организма и поддерживает определенный уровень сахара в крови.

Полисахариды

Полисахариды представляют собой моносахаридные полимеры, которые состоят от нескольких сотен до нескольких тысяч моносахаридных субъединиц, удерживаемых вместе гликозидными связями.

Некоторые полисахариды состоят из прямых цепей, а некоторые из разветвленных. Основными примерами полисахаридов являются крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин.

Крахмал

Крахмал (starch) является формой сахаров запасаемых растениями и состоит из амилозы и амилопектина которые являются полимерами глюкозы.

Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены α 1-4 или 1-6 гликозидными связями. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к номеру атома углерода в мономерах посредством которых они соединены.

Амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связи), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид (α 1-6 связи в точках ветвления).

Гликоген

Гликоген (glycogen) является формой хранения глюкозы у людей и других позвоночных животных и состоит из мономеров глюкозы.

Целлюлоза

Целлюлоза (cellulose) является основным структурным полисахаридом всех растений и является основным компонентом в клеточных стенках.

Целлюлоза — это неразвлетленный полимер β-глюкозы, который удерживается вместе 1-4 гликозидными связями.

Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут и мономеры плотно упакованы в длинные цепочки полимера

Это придает целлюлозе ее жесткость и высокую прочность на растяжение, что так важно для растительных клеток

Хотя связь в целлюлозе не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы, буйволы и лошади, способны с помощью специализированной флоры в своем желудке переваривать растительный материал, богатый клетчаткой и использовать его в качестве источника пищи.

Хитин

Целлюлозоподобный полимер существует в жестком экзоскелете насекомых, ракообразных.

Этот полимер известен как хитин (chitin), который представляет собой полисахарид содержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил-β-d-глюкозамина (модифицированного сахара).

Хитин также является основным компонентом грибковых клеточных стенок. Грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют подцарство в царстве эукариот.

Углеводы, их строение и функции.

Зачем человеку нужны углеводы

Прежде чем рассмотреть виды углеводов, разберемся с их функциями. В организме человека всегда есть углеводный запас в виде гликогена. Он составляет порядка 0,5 кг. 2/3 этого вещества находится в мышечных тканях, а еще треть — в печени. В промежутках между едой гликоген распадется на глюкозу, нивелируя тем самым колебания содержания сахара в крови.

Без поступления в организм углеводов запасы гликогена заканчиваются через 12-18 часов. Если это происходит, углеводы начинают образовываться из промежуточных продуктов белкового обмена. Эти вещества жизненно необходимы человеку, так как они, в основном за счет образуют в наших тканях энергию.

Сложные углеводы

Теперь обсудим виды сложных углеводов. Таковыми называются все полисахариды, которые встречаются в рационе человека. За редким исключением среди них можно встретить полимеры глюкозы.

Крахмал
. Это основной углевод, перевариваемый человеком. На него приходится 80 % потребляемых с пищей углеводов. Крахмал содержится в картофеле и злаковых продуктах, а именно: крупе, муке, хлебе. Больше всего этого вещества можно встретить в рисе — 70 % и гречке — 60 %. Среди злаков самое меньшее содержание крахмала наблюдается в овсяной крупе — 49 %. В макаронных изделиях содержится до 68 % этого углевода. В пшеничном хлебе крахмала 30-50 %, а в ржаном — 33-49 %. Данный углевод также встречается в бобовых — 40-44 %. В картофеле содержится до 18 % крахмала, поэтому диетологи иногда относят его не к овощам, а к крахмалистым продуктам, как и зерновые с бобовыми.

Инулин
. Данный полисахарид является полимером фруктозы, который содержится в топинамбуре и в меньшей мере в других растениях. Продукты, содержащие инулин, назначают при диабете и его профилактике.

Гликоген
. Его часто называют «животным крахмалом». Он состоит из разветвленных молекул глюкозы и содержится в животных продуктах, а именно: печени — до 10 % и мясе — до 1 %.

Польза фруктозы

Фруктоза
имеет те же свойства, что и глюкоза, но она несколько медленнее усваивается в кишечнике, а, поступая в кровь, сравнительно быстро покидает кровяное русло. Фруктоза в ощутимом количестве (до 80%) задерживается в печени и не производит перенасыщения крови сахаром. В печени фруктоза легче превращается в гликоген, ели сравнивать ее с глюкозой. , нежели сахароза и она более сладкая. Это ее свойство применяется для уменьшения ее количества при достижении нужного порядка сладости продуктов, что позволяет уменьшить общее потребление сахара

Это важно при назначении пищевых рационов уменьшенной калорийности. Фруктоза, в основном, содержится во фруктах, ягодах и сладких овощах

Большим пищевым источником глюкозы и фруктозы является мед, там 36.2% глюкозы и 37.1%фруктозы. В арбузах весь сахар — фруктоза, ее там 8%. В семечковых, также фруктоза, но в косточковых культурах, к числу которых относятся персики, абрикосы, сливы — глюкоза.

Список источников

  • diabetexit.com
  • www.zdolg7.ru
  • proamco.ru
  • info-food.ru
  • biology.reachingfordreams.com
  • allbest.ru
  • StudFiles.net
  • www.chem.msu.su
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Жизнь Без Оков: Красота и Здоровье в Ваших Руках!
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector