Kokia angliavandenių struktūra ir funkcijos ląstelėje. Paprasti ir sudėtingi angliavandeniai: ar reikėtų jų bijoti? Kasdienis angliavandenių suvartojimas

Biologinių molekulių struktūra pagrįsta anglies atomų gebėjimu sudaryti kovalentinius ryšius, dažniausiai su anglies, deguonies, vandenilio ar azoto atomais. Molekulės gali būti ilgų grandinių pavidalo arba sudaryti žiedines struktūras.

Tarp organinių molekulių, sudarančių ląstelę, yra angliavandeniai, lipidai, baltymai ir nukleorūgštys.

Angliavandeniai - Tai polimerai, kurie susidaro iš monosacharidų jungiantis glikozidais. Monosacharidai sujungiami kondensacijos būdu (reakciją lydi vandens molekulės išsiskyrimas).

Angliavandeniai skirstomi į paprastus (monosacharidai) ir kompleksinius (polisacharidus). Tarp monosacharidų pagal anglies atomų skaičių išskiriamos triozės (3C), tetrozės (4C), pentozės (5C), heksozės (6C), heptozės (7C). Tirpaluose pentozės ir heksozės gali būti ciklinės formos.

Dvi monosacharidų molekulės susijungia viena su kita ir išskiria vandens molekulę ir susidaro disacharidas. Tipiški disacharidų pavyzdžiai yra sacharozė (gliukozė + fruktozė), maltozė (gliukozė + gliukozė), laktozė (galaktozė + gliukozė). Disacharidai savo savybėmis yra panašūs į monosacharidus. Jie gerai tirpsta vandenyje ir yra saldaus skonio.

Padidinus monosacharidų kiekį, sumažėja tirpumas, dingsta saldus skonis.

Gamtoje dažnai randami monosacharidai yra gliceraldehidas, ribozė, ribulozė, dezoksiribozė, fruktozė, galaktozė.

Gliceraldehidas dalyvauja fotosintezės reakcijose. Ribozė yra RNR ir ATP dalis. Dezoksiribozė yra DNR dalis. Ribulozė gryna forma gamtoje neaptinkama, o jos fosforo esteris dalyvauja fotosintezės reakcijose. Fruktozė dalyvauja krakmolo transformavime. Galaktozė yra laktozės dalis.

Gamtoje dažnai randami polisacharidai yra krakmolas, glikogenas, celiuliozė, chitinas, inulinas.

Krakmolas susideda iš dviejų polimerų α – gliukozės. Glikogenas yra α-gliukozės polimeras. Tai atsarginė maistinė medžiaga gyvūnų ląstelėse. Celiuliozė yra β-gliukozės polimeras. Augalų ląstelės sienelės dalis. Celiuliozė susideda iš lygiagrečių grandinių, sujungtų vandeniliniais ryšiais. Šis kryžminis sujungimas neleidžia vandeniui prasiskverbti. Celiuliozė yra labai atspari hidrolizei ir yra struktūrinė molekulė.

Darbo pabaiga -

Ši tema priklauso skyriui:

Šiuolaikiniai ląstelių tyrimo metodai

Elektronų mikroskopija.. fizikai pasiūlė vietoj šviesos pluošto naudoti elektronų pluoštus.. perdavimo elektronų mikroskopą..

Jei jums reikia papildomos medžiagos šia tema arba neradote to, ko ieškojote, rekomenduojame pasinaudoti paieška mūsų darbų duomenų bazėje:

Ką darysime su gauta medžiaga:

Jei ši medžiaga jums buvo naudinga, galite ją išsaugoti savo puslapyje socialiniuose tinkluose:

Visos temos šiame skyriuje:

Šviesos mikroskopija
Ląstelė ir jos organelės buvo atidarytos šviesos mikroskopu. Kai kurias organeles buvo sunku pamatyti, nes jos buvo skaidrios. Vėliau buvo sukurti įvairūs metodai

Ląstelių teorija
Ląstelės yra gyvų organizmų struktūriniai ir funkciniai vienetai. Panaši idėja, žinoma kaip ląstelių teorija, palaipsniui atsirado XIX amžiuje dėl mikrobų.

Vanduo ir neorganiniai junginiai, jų vaidmuo ląstelėje
Pirmoje vietoje tarp ląstelių medžiagų yra vanduo. Jo kiekis priklauso nuo organizmo tipo, jo buveinės sąlygų ir kt.

Pavyzdžiui, vandens kiekis dantų emalyje yra 10%, nervų ląstelėse
Lipidai, jų vaidmuo ląstelėje

Lipidai yra kai kurių alkoholio ir riebalų rūgščių esteriai. Jie skiriasi savo struktūra. Yra keletas lipidų grupių.
Triacilgliceroliai (arba tikri

Baltymai, jų struktūra ir funkcijos
Baltymai yra visų augalų ir gyvūnų audinių dalis. Ląstelėse ir audiniuose randama daugiau nei 170 skirtingų aminorūgščių. Tik 26 iš jų yra baltymuose. Įprasti baltymų komponentai

Baltymų funkcijos
Energija – visiškai suskaidžius 1 g baltymo, išsiskiria 17,6 kJ energijos. Struktūriniai – baltymai yra visų ląstelių membranų ir ląstelių organelių dalis, taip pat

Fermentai
Klasių skaičius ir pavadinimas Katalizuojamos reakcijos Pavyzdžiai 1. Oksidoreduktazės 2. Transferazės 3. Hidrolazės 4. Liazės 5. Izomeras

Nukleino rūgštys
Nukleino rūgštis 1869 m. atrado šveicarų chemikas Miescheris. Nukleino rūgštys yra dviejų tipų: DNR (dezoksiribonukleino rūgštis). RNR (ribonukleino

DNR replikacija
Genetinė medžiaga turi būti pajėgi tiksliai atkurti save su kiekvienu ląstelių dalijimusi. Kiekviena DNR grandinė gali būti polipeptidinės grandinės sintezės šablonas. Toks replikos mechanizmas

Biologinės membranos, jų sandara, savybės ir funkcijos. Plazminė membrana
Plazminė membrana arba plazmolema yra pati pastoviausia, pagrindinė, universaliausia membrana visoms ląstelėms. Tai ploniausia (apie 10 nm) plėvelės danga

Augalų ląstelių sienelė
Ląstelių sienelė yra vienas iš svarbiausių augalų ląstelių, grybų komponentų, yra augaluose.

Ląstelės sienelė atlieka šias funkcijas: Suteikia mechaninį stiprumą
Citoplazma: hialoplazma, citoskeletas

Gyvąjį eukariotinių ląstelių turinį sudaro branduolys ir citoplazma, kurie kartu sudaro protoplazmą. Citoplazma susideda iš pagrindinės vandeninės medžiagos ir joje esančių organelių.
Ląstelių organelės, jų sandara ir funkcijos

Plastidės yra autonominės augalų ląstelių organelės. Yra šių tipų plastidų: Proplastidai Leukoplastai Etioplastai Chloroplastai

Angliavandeniai yra viena iš svarbiausių ir gausiausių organinių junginių klasių planetoje. Angliavandenių vaidmenį apskritai galima apibūdinti kaip tam tikrą tiltą tarp organinių ir neorganinių junginių. Kalbant apie angliavandenių vaidmenį žmogaus gyvenime, reikėtų pabrėžti jų dalyvavimą biocheminių procesų reguliavime organizme, skatinantį energijos kaupimąsi ir išsiskyrimą, taip pat didžiulę įtaką gyvų ląstelių struktūrai ir plastiškumui.

Pagrindiniai angliavandenių šaltiniai yra augalinės kilmės produktai. Angliavandeniai, tokie kaip pektinas, skaidulos ir krakmolas, yra sudėtingi angliavandeniai – polisacharidai. Skaidulų turi būti žmogaus mityboje, nes jos prisideda prie normalios žarnyno veiklos ir skatina svarbių bei naudingų bakterijų vystymąsi žarnyno aplinkoje. Pektinas labai svarbus šalinant iš organizmo kenksmingas medžiagas, nes skatina ir žmogaus virškinimą.

Kalbant apie krakmolą, šis sudėtingas angliavandenis organizme pasisavinamas gana ilgą laiką, per kurį jis perdirbamas į monosacharozę – gliukozę. Jį galima pavadinti ilgai veikiančiu energijos šaltiniu.

Kai angliavandeniai suskaidomi ir apdorojami, pradedami procesai, skirti išlaisvinti energiją, reikalingą normaliam viso organizmo funkcionavimui palaikyti. Apdorojant vieną gramą angliavandenių, susidaro iki 4,1 kcal.

Monosacharidai arba paprasčiausi angliavandeniai susideda iš vienos cukraus molekulės, yra kristalinės kietosios medžiagos, tirpsta vandenyje ir yra saldaus skonio. Monosacharidai gali būti sudėtingesnių angliavandenių dalis. Sudėtingų angliavandenių hidrolizė arba sudėtingos medžiagos ištirpinimas vandeniu lemia jų suskaidymą į paprastesnius angliavandenius - monosacharidus. Tačiau monosacharidai nesuyra, nes jie patys yra paprasčiausios medžiagos.

Monosacharidams priskiriama gliukozė, galaktozė ir fruktozė – svarbiausi žmogaus organizmui monosacharidai. Suskaidžius sudėtinius angliavandenius, jie patenka į kraują ir jo dėka patenka į visus žmogaus organus, ypač į kepenis.

Fruktozė yra vadinamasis vaisių cukrus, randamas vaisiuose ir meduje. Skirtingai nei gliukozė, fruktozė yra dvigubai saldesnė ir daug lėčiau absorbuojama į kraują.

Gryna galaktozė gamtoje neegzistuoja. Šis monosacharidas, susietas su gliukoze, sudaro pieno cukrų – laktozę. Laktozė pasigamina gyvulinės kilmės pieno riebaluose iš gliukozės kraujyje šėrimo – laktacijos metu.

Patekusios į kepenis, fruktozė ir galaktozė cheminiai virsta ir taip virsta gliukoze.

Kalbant apie gliukozę, tai yra svarbiausias monosacharidas, būtinas normaliai žmogaus organizmo veiklai.

Pagrindinė funkcija yra energija

Pagrindinis energijos šaltinis žmogaus organizmo ląstelėms yra gliukozė – paprastas angliavandenių tipas. Vidutinis gliukozės kiekis kraujyje yra 0,6–1,1 g/l. Maistas, kuriame gausu angliavandenių, leidžia organizmui gauti daugiau nei 60% reikalingų energijos išteklių normaliam visų organų funkcionavimui.

Produktuose ir paruoštuose patiekaluose angliavandeniai pateikiami sudėtingų junginių pavidalu - augalinės ar gyvūninės kilmės polisacharidai. O patekę į skrandį jie suskaidomi į paprasčiausius junginius – monosacharidus. Gliukozė organizme sudaro 80% visų monosacharidų.

Apdorojant gliukozę pagaminama energija leidžia užtikrinti normalų smegenų ir raumenų audinio ląstelių lygmens funkcionavimą, ypač didelio streso metu. Gliukozė yra svarbi smegenims, nes jos ląstelės negali savarankiškai sintetinti energijos iš medžiagų, tiekiamų su krauju.

Būtina atidžiau stebėti gliukozės kiekį organizme. Jei gyvenate aktyvų gyvenimo būdą arba turite gana didelį psichinį stresą, turėtumėte padidinti angliavandenių suvartojimą, kad organizmas gautų reikiamą gliukozės kiekį. Staigus gliukozės kiekio sumažėjimas arba padidėjimas gali sukelti gana rimtų pasekmių.

Kai gliukozės kiekis smarkiai sumažėja, smegenys pradeda badauti, o tai gali sukelti alpimą, komą ir kartais mirtį. Jei gliukozės kiekio kraujyje mažėjimas yra laipsniškas procesas – pavyzdžiui, laikantis dietos, tai energijos trūkumas neigiamai veikia ne tik fizinę, bet ir psichinę žmogaus būseną. Jį apima apatija ar depresija, atsiranda raumenų silpnumas ir sunku atlikti bet kokį fizinį krūvį. Psichinė veikla sulėtėja, ir žmogus pasineria į tam tikrą slopinamą būseną.

Gliukozės perteklius sukelia tokias ligas kaip diabetas. Be to, per didelis gliukozės kiekis kraujyje sukelia inkstų sutrikimus. Jie pradeda intensyviai šalinti vandenį iš organizmo, todėl žmogus jaučia stiprų troškulį ar dehidrataciją. Tai vienas iš diabeto simptomų.

Be to, dėl gliukozės pertekliaus kraujyje suaktyvėja riebalų kaupimosi procesai organizme. Taigi, angliavandenių perteklius maiste prisideda prie riebalų sankaupų susidarymo, o tai neigiamai paveiks tiek išorę - figūrą, tiek vidų - bendrą sveikatos būklę.

Štai kodėl labai svarbu išlaikyti angliavandenių suvartojimo balansą. Jei esate aktyvus gyvenimo būdas, didelis fizinis krūvis ar užsitęsę psichiniai procesai, turėtumėte vartoti daugiau maisto produktų, kuriuose yra greitai virškinamų angliavandenių. Tokie gaminiai yra duonos kepiniai, balti miltai, saldainiai ir šokoladas, dribsniai ir alkoholiniai gėrimai.

Jei žmogus gyvena mažiau aktyvų ar pasyvų gyvenimo būdą, mažai juda, o fizinis aktyvumas yra sumažintas iki būtino minimumo, tada dietoje turėtų dominuoti maistas, kuriame yra lėtai virškinami angliavandeniai. Tada kūnas nebus persotintas energijos, ji tekės tolygiai. Priešingu atveju jo perteklius neigiamai paveiks bendrą organizmo būklę, sutriks nervų sistemos ir smegenų veikla, pradės gamintis dideli kiekiai hormonų ir fermentų, kurie prisideda prie riebalų „sandėliavimo“ audiniuose. .

Apsauginės funkcijos

Ląstelės membranoje ir tarpląsteliniuose dariniuose taip pat yra angliavandenių arba jų darinių. Todėl angliavandeniai ne tik pripildo organizmą energija, bet ir prisideda prie daugelio būtinų medžiagų, fermentų, aminorūgščių ir lipidų sintezės. Ši angliavandenių savybė padeda stiprinti žmogaus imuninę sistemą, saugo organizmą nuo patogeninių bakterijų ir virusų. Kai kurie gliukozės polisacharidai sudaro žmogaus plaukų, kremzlių ir raiščių pagrindą.

Daugumoje visų organizmo sekretų, ypač virškinimo trakto, yra daug angliavandenių ir darinių. Todėl dar viena svarbi angliavandenių funkcija organizme turėtų būti gebėjimas aktyvuotis ir dalyvauti procesuose, siekiant apsaugoti stemplės, žarnyno ir skrandžio sieneles bei kitus tuščiavidurius organus nuo patogeninių ir kenksmingų bakterijų bei virusų įsiskverbimo ir mechaniniai pažeidimai.

Reguliavimo funkcijos

Normaliam žarnyno funkcionavimui organizmui reikia skaidulų. Tai sudėtingas polisacharidas, netirpus vandenyje ir negalintis fermentuotis žmogaus virškinimo trakte. Tuo pačiu metu didžioji dalis maisto, kurį žmogus vartoja, yra daug skaidulų. Šio polisacharido struktūra yra gana šiurkšti, jį apdorojant, atsiranda mechaninis skrandžio ir žarnyno gleivinės dirginimas. Dėl tokio dirginimo į bangas susitraukia žarnyno ir skrandžio sienelės, atsiranda pilnumo jausmas. Taigi skaidulos yra savotiška valiklis, padedantis išvalyti žarnyno sieneles nuo toksinų ir kitų nuosėdų.

Kitos funkcijos

Kita angliavandenių funkcija yra plastinė funkcija. Su maistu į organizmą patenkantys angliavandeniai ne tik suskaidomi ir yra pagrindinė gliukozės gamybos priežastis. Glikogenas reiškia paprastus gyvūninės kilmės angliavandenius ir yra tam tikra gliukozės saugykla. Šis angliavandenis nusėda organizmo audiniuose, taip sukuriant energijos rezervą.

Be to, angliavandeniai yra tokių sudėtingų molekulių kaip dezoksiribozė ir rizobai dalis. Dėl šios priežasties angliavandeniai dalyvauja kuriant DNR, RNR ir ATP.

Kraujo osmosinis slėgis labai priklauso nuo gliukozės koncentracijos kraujyje. Tai slėgis, kuriam esant vyksta normalūs mainai tarp tarpląstelinio skysčio ir skysčio, esančio už ląstelės membranos. Normaliomis sąlygomis spaudimas ląstelės membranai atsiranda tiek, kad ląstelė yra normalios formos – nesusitraukusi ir neišbrinkusi. Esant normaliam osmosiniam slėgiui, gliukozės koncentracija yra apie 100 mg vienam gliukozės procentui. Taigi angliavandeniai atlieka reguliavimo funkciją.

Viena iš polisacharidų rūšių yra oligosacharidas. Šiame angliavandenyje yra monosacharidų liekanų ir jis yra ląstelės arba ligando molekulės suvokiančiosios (receptoriaus) dalies dalis. Tokio tipo angliavandenių funkcija vadinama receptorių funkcija.

), neapsiriboja vienos funkcijos žmogaus organizme atlikimu. Be energijos tiekimo Pagrindinis funkcinis angliavandenių vaidmuo, jie taip pat būtini normaliai širdies, kepenų, raumenų ir centrinės nervų sistemos veiklai. Jie yra svarbus baltymų ir riebalų metabolizmo reguliavimo komponentas.

Pagrindinės angliavandenių biologinės funkcijos, kodėl jie reikalingi organizmui

1. Energijos funkcija.
   Pagrindinė angliavandenių funkcija žmogaus organizme. Jie yra pagrindinis energijos šaltinis visų tipų darbui, vykstančiam ląstelėse. Kai angliavandeniai suskaidomi, išsiskirianti energija išsisklaido kaip šiluma arba kaupiama ATP molekulėse. Angliavandeniai suteikia apie 50 - 60 % organizmo kasdien suvartojamos energijos ir visos smegenų energijos sąnaudos (smegenys pasisavina apie 70 % kepenų išskiriamos gliukozės). Oksiduojant 1 g angliavandenių išsiskiria 17,6 kJ energijos. Kaip pagrindinį energijos šaltinį organizmas naudoja laisvą gliukozę arba susikaupusius angliavandenius glikogeno pavidalu.
2. Plastikinė (konstrukcinė) funkcija.
   Angliavandeniai (ribozė, dezoksiribozė) naudojami ADP, ATP ir kitiems nukleotidams, taip pat nukleorūgštims gaminti. Jie yra kai kurių fermentų dalis. Atskiri angliavandeniai yra struktūriniai ląstelių membranų komponentai. Gliukozės transformacijos produktai (gliukurono rūgštis, gliukozaminas ir kt.) yra polisacharidų ir sudėtinių kremzlių bei kitų audinių baltymų dalis.
3. Sandėliavimo funkcija.
   Angliavandeniai kaupiami (kaupiami) griaučių raumenyse (iki 2%), kepenyse ir kituose audiniuose glikogeno pavidalu. Tinkamai maitinantis, kepenyse gali susikaupti iki 10% glikogeno, o esant nepalankioms sąlygoms jo kiekis gali sumažėti iki 0,2% kepenų masės.
4. Apsauginė funkcija.
   Sudėtiniai angliavandeniai yra imuninės sistemos dalis; mukopolisacharidai randami gleivinėse medžiagose, kurios dengia nosies, bronchų, virškinamojo trakto, urogenitalinių takų kraujagyslių paviršių ir apsaugo nuo bakterijų ir virusų įsiskverbimo, taip pat nuo mechaninių pažeidimų.
5. Reguliavimo funkcija.
   Jie yra membraninių glikoproteinų receptorių dalis. Angliavandeniai dalyvauja reguliuojant osmosinį slėgį organizme. Taigi kraujyje yra 100-110 mg/% gliukozės, o nuo gliukozės koncentracijos priklauso kraujo osmosinis slėgis. Iš maisto gaunamos skaidulos žarnyne neskaidomos (suvirškinamos), tačiau aktyvina žarnyno motoriką ir virškinamajame trakte naudojamus fermentus, gerina virškinimą ir maistinių medžiagų pasisavinimą.

Angliavandenių grupės

• Paprasti (greiti) angliavandeniai
  Yra dviejų tipų cukrus: monosacharidai ir disacharidai. Monosachariduose yra viena cukraus grupė, tokia kaip gliukozė, fruktozė arba galaktozė. Disacharidai susidaro iš dviejų monosacharidų liekanų, o ypač juos sudaro sacharozė (paprastasis stalo cukrus) ir laktozė. Jie greitai padidina cukraus kiekį kraujyje ir turi aukštą glikemijos indeksą.
• Sudėtingi (lėti) angliavandeniai
  Polisacharidai yra angliavandeniai, kuriuose yra trys ar daugiau paprastų angliavandenių molekulių. Šio tipo angliavandeniai visų pirma apima dekstrinus, krakmolą, glikogeną ir celiuliozę. Polisacharidų šaltiniai yra javai, ankštiniai augalai, bulvės ir kitos daržovės. Palaipsniui didinkite gliukozės kiekį ir turėkite žemą glikemijos indeksą.
• Nevirškinamas (pluoštinis)
  Skaidulos (maistinės skaidulos) neteikia organizmui energijos, tačiau vaidina didžiulį vaidmenį jo gyvenime. Daugiausia randama augaliniame maiste, kuriame yra mažai arba labai mažai cukraus. Reikėtų pažymėti, kad skaidulos lėtina angliavandenių, baltymų ir riebalų įsisavinimą (gali būti naudingi metant svorį). Suteikia maistinių medžiagų naudingosioms žarnyno bakterijoms (mikrobiomui)

Angliavandenių rūšys

Monosacharidai

• gliukozė
  Monosacharidas – bespalvė saldaus skonio kristalinė medžiaga, randama beveik kiekvienoje angliavandenių grandinėje.
• Fruktozė
  Laisvo vaisių cukraus yra beveik visose saldžiose uogose ir vaisiuose, jis yra saldžiausias iš cukrų.
• Galaktozė
  Nerasta laisvos formos; Sujungus su gliukoze, susidaro laktozė, pieno cukrus.

Disacharidai

• Sacharozė
  Disacharidas, sudarytas iš fruktozės ir gliukozės derinio, turi didelį tirpumą. Patekęs į žarnyną, jis skyla į šiuos komponentus, kurie vėliau absorbuojami į kraują.
• Laktozė
  Pieno cukrus, disacharidų grupės angliavandenis, randamas piene ir pieno produktuose.
• Maltozė
  Salyklo cukrų žmogaus organizmas lengvai pasisavina. Susidaro dviejų gliukozės molekulių derinys. Maltozė susidaro dėl krakmolo skaidymo virškinimo metu.

Polisacharidai

• Krakmolas
  Balti milteliai, netirpūs šaltame vandenyje. Krakmolas yra labiausiai paplitęs angliavandenis žmonių mityboje ir randamas daugelyje pagrindinių maisto produktų.
• Pluoštas
  Sudėtingi angliavandeniai, kurie yra kietos augalų struktūros. Augalinio maisto komponentas, kuris nėra virškinamas žmogaus organizme, tačiau atlieka didžiulį vaidmenį jo gyvenime ir virškinime.
• Maltodekstrinas
  Balti arba kreminės spalvos saldaus skonio milteliai, gerai tirpūs vandenyje. Tai tarpinis augalinio krakmolo fermentinio skilimo produktas, dėl kurio krakmolo molekulės suskirstomos į fragmentus – dekstrinus.
• Glikogenas
  Polisacharidas, sudarytas iš gliukozės likučių; Pagrindinis atsarginis angliavandenis nerandamas niekur, išskyrus organizmą. Glikogenas formuoja energijos rezervą, kurį prireikus galima greitai mobilizuoti, kad kompensuotų staiga atsiradusį gliukozės trūkumą žmogaus organizme.

1. Kokias su angliavandeniais susijusias medžiagas žinote?

Atsakymas. Angliavandeniai (sacharidai) yra bendras plačios natūralių organinių junginių klasės pavadinimas. Pavadinimas kilęs iš žodžių „anglis“ ir „vanduo“. Angliavandeniai skirstomi į dvi grupes: paprastus ir sudėtingus. Paprasti angliavandeniai - gliukozė ir fruktozė, disacharidai - sacharozė, polisacharidai - krakmolas ir celiuliozė

2. Kokį vaidmenį gyvame organizme atlieka angliavandeniai?

Atsakymas. Angliavandeniai gyvame organizme atlieka nemažai funkcijų: energetines, statybines, apsaugines, kaupimo funkcijas.

Klausimai po §9

1. Kokie angliavandeniai vadinami mono-, oligo- ir polisacharidais?

Atsakymas. Monosacharidai (iš graikų monos - vienas) yra bespalvės kristalinės medžiagos, lengvai tirpios vandenyje ir turinčios saldų skonį. Iš monosacharidų gyviems organizmams svarbiausi yra ribozė, dezoksiribozė, gliukozė, fruktozė ir galaktozė. Ribozė yra RNR, ATP, B grupės vitaminų ir daugelio fermentų dalis. Dezoksiribozė yra DNR dalis. Gliukozė (vynuogių cukrus) yra polisacharidų (krakmolo, glikogeno, celiuliozės) monomeras. Jis randamas visų organizmų ląstelėse. Fruktozė yra oligosacharidų, tokių kaip sacharozė, dalis. Laisva forma randama augalų ląstelėse. Galaktozė taip pat yra kai kurių oligosacharidų, tokių kaip laktozė, dalis.

Oligosacharidus (iš graikų oligos – šiek tiek) sudaro du (tada vadinti disacharidais) arba keli monosacharidai, kovalentiškai sujungti vienas su kitu glikozidine jungtimi. Dauguma oligosacharidų yra vandenyje tirpūs ir saldaus skonio. Iš oligosacharidų labiausiai paplitę disacharidai yra sacharozė (cukranendrių cukrus), maltozė (salyklo cukrus), laktozė (pieno cukrus).

Polisacharidai (iš graikų kalbos poli - daug) yra polimerai ir susideda iš neriboto didelio (iki kelių šimtų ar tūkstančių) monosacharidų molekulinių liekanų, sujungtų kovalentiniais ryšiais. Tai krakmolas, glikogenas, celiuliozė, chitinas ir kt. Įdomu tai, kad krakmolas, glikogenas ir celiuliozė, kurie vaidina svarbų vaidmenį gyvuose organizmuose, yra sudaryti iš gliukozės monomerų, tačiau jų molekulių ryšiai yra skirtingi. Be to, celiuliozės grandinės nesišakoja, tačiau glikogeno grandinės yra labiau išsišakojusios nei krakmolo.

2. Kokias funkcijas gyvuose organizmuose atlieka angliavandeniai?

Atsakymas. Pagrindinė angliavandenių funkcija yra energija. Jų fermentinio skaidymo ir angliavandenių molekulių oksidacijos metu išsiskiria energija, kuri užtikrina gyvybines organizmo funkcijas. Visiškai suskaidžius 1 g angliavandenių išsiskiria 17,6 kJ.

Angliavandeniai atlieka saugojimo funkciją. Esant pertekliui, jie kaupiasi ląstelėje kaip akumuliacinės medžiagos (krakmolas, glikogenas) ir, esant reikalui, organizmo panaudojamos kaip energijos šaltinis. Padidėjęs angliavandenių skilimas pasireiškia, pavyzdžiui, sėklų dygimo, intensyvaus raumenų darbo ir ilgalaikio badavimo metu.

Struktūrinė, arba konstrukcinė, angliavandenių funkcija yra labai svarbi. Jie naudojami kaip statybinė medžiaga. Taigi celiuliozė dėl savo ypatingos struktūros netirpi vandenyje ir turi didelį stiprumą. Vidutiniškai 20–40 % medžiagos augalų ląstelių sienelėse yra celiuliozė, o medvilnės pluoštai – beveik gryna celiuliozė, todėl iš jų gaminama tekstilė.

Chitinas yra kai kurių pirmuonių ir grybų ląstelių sienelių dalis. Kaip svarbus egzoskeleto komponentas, chitinas randamas tam tikrose gyvūnų grupėse, pavyzdžiui, nariuotakojų.

Angliavandeniai atlieka apsauginę funkciją. Taigi gumos (dervos, išsiskiriančios pažeidžiant augalų, pavyzdžiui, slyvų ir vyšnių, kamienus ir šakas), neleidžiančios patogeniniams mikroorganizmams prasiskverbti į žaizdas, yra monosacharidų dariniai.

Apsaugines funkcijas atlieka ir vienaląsčių organizmų kietosios ląstelių sienelės bei chitininiai nariuotakojų dangalai, kuriuose yra angliavandenių.

3. Kodėl angliavandeniai laikomi pagrindiniais energijos šaltiniais ląstelėje?

Atsakymas. Angliavandeniai laikomi pagrindiniais energijos šaltiniais ląstelėje, nes jiems suskaidžius išsiskiria pakankamas energijos kiekis. Angliavandeniai yra prieinami organizmui. Angliavandeniai skaidosi greičiau nei kitos organinės medžiagos.

Paprastai gyvūno ląstelėje yra apie 1% angliavandenių, kepenų ląstelėse jų kiekis siekia 5%, o augalų ląstelėse - iki 90%. Pagalvokite ir paaiškinkite kodėl.

Atsakymas. Augalų ląstelėse yra didelis procentas angliavandenių, t. y. augalai yra autotrofai ir jų ląstelėse nuolat vyksta angliavandenių fotosintezės procesas.

Gyvūnų kepenyse yra daugiau angliavandenių, nes jų ląstelėse yra gliukozės glikogeno pavidalu.

Angliavandeniai yra polihidroksilių alkoholių dariniai ir susideda iš anglies, vandenilio ir deguonies. Chemikai šiuos junginius apibrėžia kaip polihidroksialdehidus arba polihidroksiketonus. Pavadinimas „angliavandeniai“, nors ir pasenęs, vis dar plačiai naudojamas šiandien, taip pat ir mokslinėje literatūroje. Ši junginių klasė gavo savo pavadinimą, nes daugumos jų molekulėje yra toks pat vandenilio ir deguonies santykis kaip ir vandenyje. Bendroji angliavandenių formulė yra Cn(H20)m, kur n ne mažesnis kaip 3. Tačiau ne visi angliavandenių klasei priklausantys junginiai atitinka šią formulę.

Sužinokite, kokie yra šie ryšiai.

Atsakymas. Bendra angliavandenių formulė yra Сn(H2O)m. Tačiau, tobulėjant angliavandenių chemijai, buvo atrasti junginiai, kurių sudėtis neatitinka pateiktos bendrosios formulės, bet turi savo klasės medžiagų savybių (pavyzdžiui, C5H10O4-dezoksiribozė). Kitas pavyzdys yra pieno rūgštis C3H6 O3.

Angliavandeniai- organiniai junginiai, kurių sudėtis daugeliu atvejų išreiškiama bendra formule C n(H2O) m (n Ir m≥ 4). Angliavandeniai skirstomi į monosacharidus, oligosacharidus ir polisacharidus.

Monosacharidai- paprastieji angliavandeniai, priklausomai nuo anglies atomų skaičiaus, skirstomi į triozes (3), tetrozes (4), pentozes (5), heksozes (6) ir heptozes (7 atomai). Dažniausios yra pentozės ir heksozės. Monosacharidų savybės- lengvai tirpsta vandenyje, kristalizuojasi, saldaus skonio, gali būti α- arba β-izomerų pavidalu.

Ribozė ir dezoksiribozė priklauso pentozių grupei, yra RNR ir DNR nukleotidų, ribonukleozidų trifosfatų ir dezoksiribonukleozidtrifosfatų ir kt. dalis. Dezoksiribozė (C 5 H 10 O 4) nuo ribozės (C 5 H 10 O 5) skiriasi tuo, kad yra antrame anglies atome jis turi vandenilio atomą, o ne hidroksilo grupę kaip ribozė.

Gliukozė arba vynuogių cukrus(C 6 H 12 O 6), priklauso heksozių grupei, gali egzistuoti α-gliukozės arba β-gliukozės pavidalu. Skirtumas tarp šių erdvinių izomerų yra tas, kad prie pirmojo α-gliukozės anglies atomo hidroksilo grupė yra žemiau žiedo plokštumos, o β-gliukozės – virš plokštumos.

Gliukozė yra:

1. vienas iš labiausiai paplitusių monosacharidų,
2. svarbiausias energijos šaltinis visų tipų ląstelėje atliekamiems darbams (ši energija išsiskiria oksiduojantis gliukozei kvėpuojant),
3. daugelio oligosacharidų ir polisacharidų monomeras,
4. būtinas kraujo komponentas.

Fruktozė arba vaisių cukrus, priklauso heksozių grupei, saldesnė už gliukozę, laisva forma randama meduje (daugiau nei 50%) ir vaisiuose. Tai daugelio oligosacharidų ir polisacharidų monomeras.

Oligosacharidai- angliavandeniai, susidarę dėl kelių (nuo dviejų iki dešimties) monosacharidų molekulių kondensacijos reakcijos. Priklausomai nuo monosacharidų likučių skaičiaus, dažniausiai išskiriami disacharidai, trisacharidai ir kt. Oligosacharidų savybės- ištirpsta vandenyje, kristalizuojasi, saldus skonis mažėja, nes didėja monosacharidų likučių skaičius. Tarp dviejų monosacharidų susidaręs ryšys vadinamas glikozidinis.

Sacharozė, arba cukranendrių, arba runkelių cukrus, yra disacharidas, susidedantis iš gliukozės ir fruktozės likučių. Esama augalų audiniuose. yra maisto produktas (bendras pavadinimas - cukraus). Pramonėje sacharozė gaminama iš cukranendrių (stiebuose yra 10-18 proc.) arba cukrinių runkelių (šakniavaisėse sacharozės yra iki 20 proc.).

Maltozė, arba salyklo cukrus, yra disacharidas, susidedantis iš dviejų gliukozės liekanų. Yra dygstančiose javų sėklose.

Laktozė, arba pieno cukrus, yra disacharidas, susidedantis iš gliukozės ir galaktozės likučių. Esama visų žinduolių piene (2-8,5%).

Polisacharidai- tai angliavandeniai, susidarantys dėl daugelio (kelių dešimčių ar daugiau) monosacharidų molekulių polikondensacijos reakcijos. Polisacharidų savybės— netirpsta arba blogai tirpsta vandenyje, nesudaro aiškios formos kristalų ir neturi saldaus skonio.

Krakmolas(C 6 H 10 O 5) n- polimeras, kurio monomeras yra α-gliukozė. Krakmolo polimero grandinėse yra šakotos (amilopektino, 1,6-glikozidinės jungtys) ir nešakotosios (amilozės, 1,4-glikozidinės jungtys) sritys. Krakmolas yra pagrindinis augalų atsarginis angliavandenis, vienas iš fotosintezės produktų, kaupiasi sėklose, gumbuose, šakniastiebiuose, svogūnėliuose. Ryžių grūduose krakmolo yra iki 86%, kviečiuose - iki 75%, kukurūzų - iki 72%, bulvių gumbuose - iki 25%. Krakmolas yra pagrindinis angliavandenisžmogaus maistas (virškinimo fermentas – amilazė).

Glikogenas(C 6 H 10 O 5) n- polimeras, kurio monomeras taip pat yra α-gliukozė. Glikogeno polimerinės grandinės primena krakmolo amilopektino sritis, tačiau, skirtingai nei jos, šakojasi dar labiau. Glikogenas yra pagrindinis gyvūnų, ypač žmonių, atsarginis angliavandenis. Kaupiasi kepenyse (turinys iki 20%) ir raumenyse (iki 4%), yra gliukozės šaltinis.

(C 6 H 10 O 5) n- polimeras, kurio monomeras yra β-gliukozė. Celiuliozės polimerų grandinės nesišakoja (β-1,4-glikozidiniai ryšiai). Pagrindinis augalų ląstelių sienelių struktūrinis polisacharidas. Celiuliozės kiekis medienoje yra iki 50%, medvilnės sėklų pluoštuose - iki 98%. Žmogaus virškinimo sultys celiuliozės nesuskaido, nes jame trūksta fermento celiulazės, kuri nutraukia ryšius tarp β-gliukozės.

Inulinas- polimeras, kurio monomeras yra fruktozė. Asteraceae šeimos augalų atsarginiai angliavandeniai.

Glikolipidai- sudėtingos medžiagos, susidarančios dėl angliavandenių ir lipidų derinio.

Glikoproteinai- sudėtingos medžiagos, susidarančios dėl angliavandenių ir baltymų derinio.

Angliavandenių funkcijos

Lipidų struktūra ir funkcijos

Lipidai neturi vienos cheminės savybės. Daugumoje naudos, duoti lipidų nustatymas, jie sako, kad tai kolektyvinė vandenyje netirpių organinių junginių grupė, kurią iš ląstelės galima išskirti organiniais tirpikliais – eteriu, chloroformu ir benzenu. Lipidus galima suskirstyti į paprastus ir sudėtingus.

Paprasti lipidai Daugumą sudaro aukštesniųjų riebalų rūgščių esteriai ir trihidroksilio alkoholio glicerolis - trigliceridai. Riebalų rūgštys turi: 1) grupę, kuri yra vienoda visoms rūgštims – karboksilo grupę (-COOH) ir 2) radikalą, kuriuo jos skiriasi viena nuo kitos. Radikalas yra įvairaus skaičiaus (nuo 14 iki 22) -CH2 - grupių grandinė. Kartais riebalų rūgščių radikalas turi vieną ar daugiau dvigubų jungčių (-CH=CH-), pvz riebalų rūgštys vadinamos nesočiosiomis. Jei riebalų rūgštis neturi dvigubų jungčių, ji vadinama turtingas. Kai susidaro trigliceridas, kiekviena iš trijų glicerolio hidroksilo grupių vyksta kondensacijos reakcija su riebalų rūgštimi ir susidaro trys esterio ryšiai.

Jei vyrauja trigliceridai sočiųjų riebalų rūgščių, tada 20°C temperatūroje jie yra kieti; jie vadinami riebalų, jie būdingi gyvūnų ląstelėms. Jei vyrauja trigliceridai nesočiųjų riebalų rūgščių, tada 20 °C temperatūroje jie yra skysti; jie vadinami alyvos, jie būdingi augalų ląstelėms.

1 - trigliceridas; 2 - esterio jungtis; 3 - nesočiosios riebalų rūgštys;
4 — hidrofilinė galvutė; 5 - hidrofobinė uodega.

Trigliceridų tankis yra mažesnis nei vandens, todėl jie plūduriuoja vandenyje ir yra jo paviršiuje.

Paprasti lipidai taip pat apima vaškai- aukštesnių riebalų rūgščių ir didelės molekulinės masės alkoholių esteriai (dažniausiai su lyginiu anglies atomų skaičiumi).

Sudėtingi lipidai. Tai yra fosfolipidai, glikolipidai, lipoproteinai ir kt.

Fosfolipidai- trigliceridai, kuriuose viena riebalų rūgšties liekana pakeista fosforo rūgšties likučiu. Dalyvauti formuojant ląstelių membranas.

Glikolipidai- žr. aukščiau.

Lipoproteinai- sudėtingos medžiagos, susidarančios dėl lipidų ir baltymų derinio.

Lipoidai- į riebalus panašios medžiagos. Tai karotinoidai (fotosintezės pigmentai), steroidiniai hormonai (lytiniai hormonai, mineralokortikoidai, gliukokortikoidai), giberelinai (augalų augimo medžiagos), riebaluose tirpūs vitaminai (A, D, E, K), cholesterolis, kamparas ir kt.

Lipidų funkcijos

Eiti į paskaitos Nr.1"Įvadas. Cheminiai ląstelės elementai. Vanduo ir kiti neorganiniai junginiai"

Eiti į paskaitos Nr.3„Baltymų struktūra ir funkcijos. Fermentai"