Označite in razvrstite ogljikove hidrate. Ogljikovi hidrati

Že v pradavnini se je človeštvo seznanilo z ogljikovimi hidrati in se jih naučilo uporabljati v svojih vsakdanjem življenju. Bombaž, lan, les, škrob, med, trsni sladkor so le nekateri izmed ogljikovih hidratov, ki so igrali pomembno vlogo. pomembno vlogo v razvoju civilizacije. Ogljikovi hidrati so med najpogostejšimi organskimi spojinami v naravi. So sestavni del celic vseh organizmov, vključno z bakterijami, rastlinami in živalmi. Pri rastlinah ogljikovi hidrati predstavljajo 80–90% suhe mase, pri živalih pa približno 2% telesne teže. Njihova sinteza iz ogljikov dioksid vodo pa zelene rastline črpajo z energijo sončna svetloba (fotosinteza ). Celotna stehiometrična enačba za ta proces je:

Glukoza in drugi enostavni ogljikovi hidrati se nato pretvorijo v več kompleksni ogljikovi hidrati npr. škrob in celuloza. Rastline te ogljikove hidrate uporabljajo za sproščanje energije skozi proces dihanja. Ta proces je v bistvu obraten od fotosinteze:

Zanimivo vedeti! Zelene rastline in bakterije letno v procesu fotosinteze iz ozračja absorbirajo približno 200 milijard ton ogljikovega dioksida. V tem primeru se v ozračje sprosti približno 130 milijard ton kisika in sintetizira 50 milijard ton organskih ogljikovih spojin, predvsem ogljikovih hidratov.

Živali niso sposobne sintetizirati ogljikovih hidratov iz ogljikovega dioksida in vode. Živali z zaužitjem ogljikovih hidratov s hrano uporabljajo nakopičeno energijo za vzdrževanje vitalnih procesov. Za naša živila, kot so pecivo, krompir, žita itd., je značilna visoka vsebnost ogljikovih hidratov.

Ime "ogljikovi hidrati" je zgodovinsko. Opisani so prvi predstavniki teh snovi formula povzetka C m H 2 n O n ali C m (H 2 O) n. Drugo ime za ogljikove hidrate je Sahara – je razloženo s sladkim okusom najpreprostejših ogljikovih hidratov. Na svoj način kemijska struktura ogljikovi hidrati so kompleksna in raznolika skupina spojin. Med njimi so tako dokaj preproste spojine z molekulsko maso približno 200 kot velikanski polimeri, molekulska masa ki doseže več milijonov. Poleg atomov ogljika, vodika in kisika lahko ogljikovi hidrati vsebujejo atome fosforja, dušika, žvepla in redkeje druge elemente.

Razvrstitev ogljikovih hidratov

Vse znane ogljikove hidrate lahko razdelimo na dvoje velike skupine – enostavni ogljikovi hidrati in kompleksni ogljikovi hidrati. Ločena skupina sestavljajo mešane polimere, ki vsebujejo ogljikove hidrate, npr. glikoproteini– kompleks z beljakovinsko molekulo, glikolipidi – kompleks z lipidi itd.

Enostavni ogljikovi hidrati (monosaharidi ali monosaharidi) so polihidroksikarbonilne spojine, ki pri hidrolizi niso sposobne tvoriti enostavnejših molekul ogljikovih hidratov. Če monosaharidi vsebujejo aldehidno skupino, potem spadajo v razred aldoz (aldehidnih alkoholov), če vsebujejo ketonsko skupino, spadajo v razred ketoz (keto alkoholi). Glede na število ogljikovih atomov v molekuli monosaharida ločimo trioze (C 3), tetroze (C 4), pentoze (C 5), heksoze (C 6) itd.:

Najpogostejše spojine v naravi so pentoze in heksoze.

Kompleksno ogljikovi hidrati ( polisaharidi, oz otroška paraliza) so polimeri, zgrajeni iz ostankov monosaharida. Pri hidrolizaciji tvorijo enostavne ogljikove hidrate. Glede na stopnjo polimerizacije jih delimo na nizkomolekularne ( oligosaharidi, katerih stopnja polimerizacije je običajno manjša od 10) in visoko molekulsko maso. Oligosaharidi so sladkorju podobni ogljikovi hidrati, ki so topni v vodi in imajo sladek okus. Glede na sposobnost redukcije kovinskih ionov (Cu 2+, Ag +) jih delimo na obnovitveno in neobnovitvena. Tudi polisaharide lahko glede na sestavo razdelimo v dve skupini: homopolisaharidi in heteropolisaharidi. Homopolisaharidi so zgrajeni iz istovrstnih monosaharidnih ostankov, heteropolisaharidi pa iz ostankov različnih monosaharidov.

Zgornje s primeri najpogostejših predstavnikov posamezne skupine ogljikovih hidratov lahko predstavimo v naslednjem diagramu:

Funkcije ogljikovih hidratov

Biološke funkcije polisaharidov so zelo raznolike.

Energijska in skladiščna funkcija

Ogljikovi hidrati vsebujejo večino kalorij, ki jih človek zaužije s hrano. Glavni ogljikovi hidrati, ki jih dobimo s hrano, je škrob. Vsebuje se v pekovski izdelki, krompir, kot del žit. Človeška prehrana vsebuje tudi glikogen (v jetrih in mesu), saharozo (kot dodatke k različnim jedem), fruktozo (v sadju in medu) in laktozo (v mleku). Polisaharide, preden jih telo absorbira, je treba s pomočjo prebavnih encimov hidrolizirati v monosaharide. Samo v tej obliki se absorbirajo v kri. S krvnim obtokom monosaharidi prehajajo v organe in tkiva, kjer se uporabljajo za sintezo lastnih ogljikovih hidratov ali drugih snovi ali pa se razgradijo za pridobivanje energije iz njih.

Energija, ki se sprosti kot posledica razgradnje glukoze, se shrani v obliki ATP. Obstajata dva procesa razgradnje glukoze: anaerobni (v odsotnosti kisika) in aerobni (v prisotnosti kisika). Kot rezultat anaerobnega procesa nastane mlečna kislina

ki v hudih telesna aktivnost se kopiči v mišicah in povzroča bolečine.

Kot rezultat aerobnega procesa se glukoza oksidira v ogljikov monoksid (IV) in vodo:

Pri aerobni razgradnji glukoze se sprosti bistveno več energije kot pri anaerobni razgradnji. Na splošno se pri oksidaciji 1 g ogljikovih hidratov sprosti 16,9 kJ energije.

Glukoza je lahko podvržena alkoholnemu vrenju. Ta proces izvajajo kvasovke v anaerobnih pogojih:

Alkoholna fermentacija se pogosto uporablja v industriji za proizvodnjo vin in etilnega alkohola.

Človek se je naučil uporabljati ne le alkoholno vrenje, ampak je našel tudi uporabo mlečnokislinskega vrenja, na primer za pridobivanje mlečnokislinskih izdelkov in vlaganje zelenjave.

V človeškem ali živalskem telesu ni encimov, ki bi lahko hidrolizirali celulozo, vendar je celuloza glavna sestavina hrane mnogih živali, zlasti prežvekovalcev. V želodcu teh živali velike količine vsebuje bakterije in praživali, ki proizvajajo encime celulaza, ki katalizira hidrolizo celuloze v glukozo. Slednje se lahko še naprej transformirajo, zaradi česar nastanejo maslena, ocetna in propionska kislina, ki se lahko absorbirajo v kri prežvekovalcev.

Ogljikovi hidrati opravljajo tudi rezervno funkcijo. Tako škrob, saharoza, glukoza v rastlinah ter glikogen pri živalih so energijska rezerva njihovih celic.

Strukturne, podporne in zaščitne funkcije

Celuloza v rastlinah in hitin pri nevretenčarjih in glivah opravljajo podporo in zaščitne funkcije. Polisaharidi v mikroorganizmih tvorijo kapsulo in s tem krepijo membrano. Lipopolisaharidi bakterij in glikoproteini na površini živalskih celic zagotavljajo selektivnost medcelične interakcije in imunoloških reakcij telesa. Riboza služi kot gradbeni material za RNK, deoksiriboza pa za DNK.

Izvaja zaščitno funkcijo heparin. Ta ogljikov hidrat, ki je zaviralec strjevanja krvi, preprečuje nastajanje krvnih strdkov. Najdemo ga v krvi in vezivno tkivo sesalci. Bakterijske celične stene, ki jih tvorijo polisaharidi, ki jih držijo skupaj kratke verige aminokislin, ščitijo bakterijske celice pred škodljivimi učinki. Pri rakih in žuželkah ogljikovi hidrati sodelujejo pri gradnji eksoskeleta, ki opravlja zaščitno funkcijo.

Regulativna funkcija

Vlaknine povečajo črevesno gibljivost in s tem izboljšajo prebavo.

Zanimiva je možnost uporabe ogljikovih hidratov kot vira tekočega goriva – etanola. Les so že od antičnih časov uporabljali za ogrevanje domov in kuhanje hrane. IN moderna družba to vrsto goriva nadomeščajo druge vrste - olje in premog, ki sta cenejša in bolj priročna za uporabo. Rastlinske surovine pa so kljub nekaterim nevšečnostim pri uporabi, za razliko od nafte in premoga, obnovljiv vir energije. Toda njegova uporaba v motorjih notranje zgorevanje težko. Za te namene je bolje uporabiti tekoče gorivo ali plin. Iz nizko kakovostnega lesa, slame ali drugih rastlinskih materialov, ki vsebujejo celulozo ali škrob, je mogoče pridobiti tekoče gorivo - etanol. Če želite to narediti, morate najprej hidrolizirati celulozo ali škrob, da dobite glukozo:

in nato nastalo glukozo podvržemo alkoholni fermentaciji, da nastane etilni alkohol. Po čiščenju se lahko uporablja kot gorivo v motorjih z notranjim zgorevanjem. Omeniti velja, da v Braziliji v ta namen letno proizvedejo milijarde litrov alkohola iz sladkornega trsa, sirka in kasave ter ga uporabijo v motorjih z notranjim zgorevanjem.

Veliko ogljikovih hidratov je belih trdnih snovi sladkega okusa. Različni ogljikovi hidrati imajo različne stopnje sladkarije. Torej je fruktoza trikrat slajša od glukoze. Med je pol fruktoze, zato je tako sladek. Drugi ogljikovi hidrati imajo manj subtilen sladek okus.

Najbolj znan ogljikov hidrat, glukoza, je eden najpomembnejših ogljikovih hidratov, ki se v prosti obliki nahaja v rastlinskem soku, predvsem v sadju in cvetličnem nektarju. Ogljikovi hidrati so prisotni v krvi, jetrih, možganih in drugih organih živali in ljudi. Tako se v človeških jetrih kopiči glikogen, skladiščni ogljikov hidrat živalskega izvora.

Ogljikovi hidrati služijo kot glavni vir energije za telo. Ko se glukoza razgradi, se sprosti veliko število energije, ki jo telo porabi za vitalne procese. Ogljikovi hidrati sestavljajo glavni delčloveška prehrana.

Glukoza je snov, v kateri je akumulirana energija sonca. Lahko ga imenujemo vezni člen med živo naravo in Soncem. Glukoza se sintetizira v zelenih rastlinskih listih iz ogljikovega dioksida in vode. To je edinstven proces na Zemlji, ki zagotavlja obstoj rastlin, živali in ljudi.

Formula C6H12O6 ustreza številnim strukturam. Med njimi bomo izpostavili dve – glukozo in fruktozo. Njihove strukture vsebujejo pet hidroksilnih in eno karbonilno skupino. To je v primeru, ko ima snov različne funkcionalne skupine. Od funkcionalne skupine Kemične lastnosti ogljikovih hidratov so odvisne. Glukoza je aldehidni alkohol, fruktoza pa ketonski alkohol. Zato ima glukoza lastnosti polihidrični alkoholi in aldehidi ter fruktoza - polihidrični alkoholi in ketoni.

Molekule glukoze in fruktoze se lahko medsebojno povezujejo z cepitvijo molekul vode. Dve molekuli sta povezani preko atoma kisika. Če se tako združijo, tvorijo disaharid, imenovan saharoza, ali sladkor v vsakdanjem življenju.

Vlakna in škrob

Ko se veliko molekul glukoze poveže, nastanejo vlaknine (celuloza) in škrob ter glikogen. Vsi so seznanjeni s temi snovmi. Bombažna in lanena vlakna so sestavljena iz dolgih vlaknastih molekul. Vlakna so del lesa.

Molekule vlaken se nahajajo vzporedno druga z drugo in so trdno povezane z vodikovimi vezmi. Nastanejo med atomi kisika nekaterih molekul in atomi vodika, vključenimi v hidroksilno skupino, drugi. Po celotni dolžini vlakna je takih povezav ogromno. Zato je "paket" molekul zelo vzdržljiv.

Ko nastane škrob, se molekule glukoze združijo v linearne in razvejane verige. Škrob je drobljiv beli prah. Najdemo ga v krompirju, zrnih različnih žit in zelenjavi. to potrebna komponenta naša hrana.

V živalskih in človeških organizmih se molekule glukoze združijo in tvorijo živalski škrob – glikogen. Molekule glikogena so bolj razvejane kot molekule škroba. Glikogen je skladišče glukoze: oskrbuje telo z glukozo med povečano telesno aktivnostjo.

Glukoza, škrob in vlaknine so velikega pomena ne le v naravi, ampak tudi v industriji. Glukoza se uporablja v živilska industrija, v medicini. Škrob se uporablja za izdelavo slaščic. Vlakna se uporabljajo kot vlaknati material in za proizvodnjo tkanin, lakov in eksplozivov.

Potrebujete pomoč pri študiju?

Prejšnja tema: Estri: maščobe
Naslednja tema: Proteini: beljakovinske molekule in njihove lastnosti

PREBAVA IN ABSORPCIJA.

SINTEZA IN RAZTPAJANJE GLIKOGENA.

Individualna naloga

študent biologije

skupine 4120-2(b)

Menadijev Ramazan Ismetovič

Zaporizhia 2012

Kratka opomba o ogljikovih hidratih
2. Razvrstitev ogljikovih hidratov
3. Strukturne in funkcionalne značilnosti organizacije mono- in disaharidov: struktura; biti v naravi; prejemanje; značilnost posamezni predstavniki
4.

7. Sinteza in razgradnja glikogena
8. Sklepi

9. Seznam referenc.

UVOD

Organske spojine predstavljajo v povprečju 20-30% celične mase živega organizma.

Sem spadajo biološki polimeri: beljakovine, nukleinske kisline, ogljikovi hidrati, pa tudi maščobe in številne majhne molekule - hormoni, pigmenti, ATP itd. Različne vrste celic vsebujejo različne količine organskih spojin.

KRATKE INFORMACIJE O OGLJIKOVIH HIDRATIH

Ogljikovi hidrati so organske spojine, sestavljene iz ene ali več molekul enostavnih sladkorjev. Molska masa ogljikovi hidrati segajo od 100 do 1.000.000 Da (Daltonova masa, pribl. enaka masi en atom vodika).

Njihova splošna formula je običajno zapisana kot Cn (H2O) n (kjer je n vsaj tri). Prvič leta 1844 je ta izraz uvedel domači znanstvenik K.

Šmid (1822-1894). Ime "ogljikovi hidrati" je nastalo na podlagi analize prvega znani predstavniki to skupino spojin. Izkazalo se je, da so te snovi sestavljene iz ogljika, vodika in kisika, razmerje med številom atomov vodika in kisika v njih pa je enako kot v vodi: za dva atoma vodika - en atom kisika. Tako so veljali za spojino ogljika in vode. Kasneje je postalo znanih veliko ogljikovih hidratov, ki niso izpolnjevali tega pogoja, vendar ime "ogljikovi hidrati" še vedno ostaja splošno sprejeto.

IN živalska celica ogljikovi hidrati so prisotni v količinah, ki ne presegajo 2-5%. Najbolj bogata z ogljikovimi hidrati rastlinske celice, kjer njihova vsebnost v nekaterih primerih doseže 90% suhe teže (na primer v gomoljih krompirja, semenih).

RAZVRSTITEV OGLJIKOVIH HIDRATOV

Monosaharidi so ketonski ali aldehidni derivati polihidričnih alkoholov. Atomi ogljika, vodika in kisika, ki jih sestavljajo, so v razmerju 1:2:1.

Splošna formula za enostavne sladkorje - (CH2O) n. Glede na dolžino ogljikovega skeleta (število ogljikovih atomov) jih delimo na: trioze-C3, tetroze-C4, pentoze-C5, heksoze-C6 itd.. Poleg tega sladkorje delimo še na: - aldoze, ki vsebujejo aldehidno skupino, - C=O. Ti vključujejo | N glukoza:

H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH OH

V raztopinah imajo vsi sladkorji, začenši s pentozami, ciklično obliko; v linearni obliki so prisotne le trioze in tetroze. Ko nastane ciklična oblika, se veže atom kisika aldehidne skupine kovalentna vez s predzadnjim atomom ogljika v verigi, kar ima za posledico nastanek hemiacetalov (v primeru aldoz) in hemiketalov (v primeru ketoz).

Ta sladkor je eden od vmesnih produktov fotosinteze. Pentoze najdemo v naravne razmere predvsem kot sestavine molekul kompleksnejših snovi, na primer kompleksnih polisaharidov, imenovanih pentozani, pa tudi rastlinskih gumov. Pentoze v pomemben znesek(10-15%) se nahajajo v lesu in slami. Arabinozo najdemo predvsem v naravi.

Najdemo ga v češnjevem lepilu, pesi in arabskem gumiju, od koder ga pridobivajo. Riboza in deoksiriboza sta široko prisotni v živalskih in flora, to so sladkorji, ki so del monomerov nukleinske kisline RNA in DNA. Riboza se pridobiva z epimerizacijo arabinoze.

Ksiloza nastane s hidrolizo polisaharida ksilozan, ki ga vsebujejo slama, otrobi, les in sončnično lupino. Izdelki različne vrste Sredstva za fermentacijo ksiloze so mlečna, ocetna, citronska, jantarna in druge kisline.

Človeško telo slabo absorbira ksilozo. Hidrolizati, ki vsebujejo ksilozo, se uporabljajo za gojenje nekaterih vrst kvasovk, uporabljajo pa se kot vir beljakovin za krmo domačih živali. Pri redukciji ksiloze dobimo ksilitol, ki se uporablja kot nadomestek sladkorja.

Ksilitol se pogosto uporablja kot stabilizator vlage in plastifikator (v papirna industrija, parfumerija, proizvodnja celofana).

Je ena glavnih sestavin pri proizvodnji številnih površinsko aktivnih snovi, lakov in lepil. Najpogostejše heksoze so glukoza, fruktoza in galaktoza; njihova splošna formula je C6H12O6. Glukozo (grozdni sladkor, dekstroza) najdemo v grozdnem soku in drugem sladkem sadju, v majhnih količinah pa pri živalih in ljudeh. Glukoza je del najpomembnejših disaharidov – trsnega in grozdnega sladkorja.

Visokomolekularni polisaharidi, to so škrob, glikogen (živalski škrob) in vlaknine, so v celoti zgrajeni iz ostankov med seboj povezanih molekul glukoze. na različne načine. Glukoza je primarni vir energije za celice. Človeška kri vsebuje 0,1-0,12% glukoze; znižanje ravni povzroči motnje v delovanju živčnih in mišičnih celic, ki jih včasih spremljajo krči ali omedlevica. Raven glukoze v krvi uravnava zapleten mehanizem živčnega sistema in endokrinih žlez.

Glukoza se uporablja v tekstilni proizvodnji in v nekaterih drugih panogah kot reducent. V medicini se uporablja čista glukoza v obliki raztopin za injiciranje v kri pri številnih boleznih in v obliki tablet. Iz njega se pridobiva vitamin C.

Galaktoza je skupaj z glukozo del nekaterih glikozidov in polisaharidov. Ostanki molekul galaktoze so del najkompleksnejših biopolimerov - gangliozidov ali glikosfingolipidov. Najdemo jih v živčnih ganglijih ljudi in živali, najdemo pa jih tudi v možganskem tkivu, v vranici v rdečih krvničkah. Galaktoza se proizvaja predvsem s hidrolizo mlečni sladkor. Fruktoza (sadni sladkor) se v prostem stanju nahaja v sadju in medu.

Je sestavni del številnih kompleksnih sladkorjev, kot je trsni sladkor, iz katerega ga je mogoče pridobiti s hidrolizo. Inulin, kompleksno zgrajen visokomolekularni polisaharid, najdemo v nekaterih rastlinah. Fruktoza se pridobiva tudi iz inulina. Fruktoza je dragocen prehranski sladkor; je 1,5-krat slajši od saharoze in 3-krat slajši od glukoze. Telo ga dobro absorbira. Ko se fruktoza zmanjša, nastaneta sorbitol in manitol. Sorbitol se uporablja kot nadomestek sladkorja v prehrani diabetikov; Poleg tega se uporablja za proizvodnjo askorbinske kisline (vitamin C).

Disaharidi so značilni sladkorju podobni polisaharidi. to trdne snovi, ali nekristalizirajoči sirupi, zelo topni v vodi.

Tako amorfni kot kristalni disaharidi se običajno topijo v določenem temperaturnem območju in praviloma z razgradnjo. Disaharidi nastanejo s kondenzacijsko reakcijo med dvema monosaharidoma, običajno heksozama. Vez med dvema monosaharidoma imenujemo glikozidna vez. Običajno nastane med prvim in četrtim ogljikovim atomom sosednjih monosaharidnih enot (1,4-glikozidna vez).

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

Sladkor je bistveno manj sladek kot trsni sladkor (0,6-krat pri enakih koncentracijah). Laktoza (mlečni sladkor).

Ime tega disaharida je nastalo v povezavi z njegovo proizvodnjo iz mleka (iz latinskega laktuma - mleko). Med hidrolizo se laktoza razgradi na glukozo in galaktozo:

Laktoza se od drugih sladkorjev razlikuje po tem, da ni higroskopna: ne vlaži. Mlečni sladkor se uporablja kot zdravilo in hrana za dojenčke. Laktoza je 4 ali 5-krat manj sladka od saharoze. Saharoza (sladkor iz sladkornega trsa ali pese). Ime je nastalo zaradi njegovega pridobivanja iz sladkorne pese ali sladkornega trsa. Trsni sladkor je bil znan že stoletja pred našim štetjem.

Samo v sredi 18. stoletja V. ta disaharid so našli v sladkorni pesi in le v začetku XIX V. je bilo prejeto v proizvodni pogoji. Saharoza je zelo pogosta v rastlinskem svetu. Listi in semena vedno vsebujejo majhna količina saharoza. Najdemo ga tudi v sadju (marelice, breskve, hruške, ananas). Veliko ga je v javorjevih in palmovih sokovih ter koruzi. To je najbolj znan in pogosto uporabljen sladkor.

Pri hidrolizaciji iz nje nastaneta glukoza in fruktoza:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Mešanica enakih količin glukoze in fruktoze, ki nastane pri inverziji trsnega sladkorja (zaradi spremembe v procesu hidrolize iz desne rotacije raztopine v levo), se imenuje invertni sladkor (inverzija rotacije). Naravni invertni sladkor je med, sestavljen predvsem iz glukoze in fruktoze. Saharozo pridobivajo iz ogromne količine.

RAZVRSTITEV OGLJIKOVIH HIDRATOV

Sladkorna pesa vsebuje 16-20% saharoze, sladkorni trs - 14-26%. Oprano peso zdrobimo in saharozo večkrat ekstrahiramo v strojih z vodo pri temperaturi okoli 80 stopinj. Nastala tekočina, ki poleg saharoze vsebuje veliko različnih nečistoč, obdelamo z apnom.

Apno obarja številne organske kisline, pa tudi beljakovine in nekatere druge snovi v obliki kalcijevih soli. Del limete tvori s trsnim sladkorjem, topnim v hladno vodo kalcijeve saharate, ki jih obdelava z ogljikovim dioksidom uniči.

Oborino kalcijevega karbonata ločimo s filtracijo, filtrat pa po dodatnem čiščenju uparimo v vakuumu, dokler ne dobimo pastozne mase.

Sproščene kristale saharoze ločimo s centrifugami. Pridobite torej surovo granulirani sladkor, ki ima rumenkasto barvo, rjavo matično lužnico, nekristalizirajoč sirup (melasa pese ali melasa). Granulirani sladkor se očisti (rafinira) in dobi končni izdelek.

1234Naprej ⇒

Datum objave: 2015-11-01; Prebrano: 417 | Kršitev avtorskih pravic strani

Poglavje I. OGLJIKOVI HIDRATI

§ 1. RAZVRSTITEV IN FUNKCIJE OGLJIKOVIH HIDRATOV

Človeštvo se je že v pradavnini seznanilo z ogljikovimi hidrati in se jih naučilo uporabljati v vsakdanjem življenju.

Bombaž, lan, les, škrob, med, trsni sladkor so le nekateri izmed ogljikovih hidratov, ki so imeli pomembno vlogo pri razvoju civilizacije. Ogljikovi hidrati so med najpogostejšimi organskimi spojinami v naravi. So sestavni del celic vseh organizmov, vključno z bakterijami, rastlinami in živalmi. Pri rastlinah ogljikovi hidrati predstavljajo 80–90% suhe mase, pri živalih pa približno 2% telesne teže.

Njihovo sintezo iz ogljikovega dioksida in vode izvajajo zelene rastline z uporabo energije sončne svetlobe ( fotosinteza). Celotna stehiometrična enačba za ta proces je:

Glukoza in drugi enostavni ogljikovi hidrati se nato pretvorijo v bolj zapletene ogljikove hidrate, kot sta škrob in celuloza.

Rastline te ogljikove hidrate uporabljajo za sproščanje energije skozi proces dihanja. Ta proces je v bistvu obraten od fotosinteze:

Zanimivo vedeti! Zelene rastline in bakterije letno v procesu fotosinteze iz ozračja absorbirajo približno 200 milijard ton ogljikovega dioksida. Pri tem se v ozračje sprosti okoli 130 milijard ton kisika in sintetizira 50 milijard ton.

ton organskih ogljikovih spojin, predvsem ogljikovih hidratov.

Živali niso sposobne sintetizirati ogljikovih hidratov iz ogljikovega dioksida in vode.

Živali z zaužitjem ogljikovih hidratov s hrano uporabljajo nakopičeno energijo za vzdrževanje vitalnih procesov.

Ime "ogljikovi hidrati" je zgodovinsko. Prvi predstavniki teh snovi so bili opisani s skupno formulo CmH2nOn ali Cm(H2O)n. Drugo ime za ogljikove hidrate je Sahara– je razloženo s sladkim okusom najpreprostejših ogljikovih hidratov.

Po kemijski strukturi so ogljikovi hidrati kompleksna in raznolika skupina spojin. Med njimi so tako dokaj preproste spojine z molekulsko maso okoli 200 kot velikanski polimeri, katerih molekulska masa doseže več milijonov. Poleg atomov ogljika, vodika in kisika lahko ogljikovi hidrati vsebujejo atome fosforja, dušika, žvepla in redkeje druge elemente.

Razvrstitev ogljikovih hidratov

Vse znane ogljikove hidrate lahko razdelimo v dve veliki skupini - enostavne ogljikove hidrate in kompleksne ogljikove hidrate.

Ločeno skupino sestavljajo mešani polimeri, ki vsebujejo ogljikove hidrate, na primer glikoproteini - kompleks z beljakovinsko molekulo, glikolipidi - kompleks z lipidom itd.

Enostavni ogljikovi hidrati (monosaharidi ali monosaharidi) so polihidroksikarbonilne spojine, ki pri hidrolizi niso sposobne tvoriti enostavnejših molekul ogljikovih hidratov.

Če monosaharidi vsebujejo aldehidno skupino, potem spadajo v razred aldoz (aldehidnih alkoholov), če vsebujejo ketonsko skupino, spadajo v razred ketoz (keto alkoholi). Glede na število ogljikovih atomov v molekuli monosaharida ločimo trioze (C3), tetroze (C4), pentoze (C5), heksoze (C6) itd.:

Najpogostejše spojine v naravi so pentoze in heksoze.

Kompleksni ogljikovi hidrati (polisaharidi ali polioze) so polimeri, zgrajeni iz ostankov monosaharida.

Pri hidrolizaciji tvorijo enostavne ogljikove hidrate. Glede na stopnjo polimerizacije jih delimo na nizkomolekularne (oligosaharide, katerih stopnja polimerizacije je običajno nižja od 10) in visokomolekularne. Oligosaharidi so sladkorju podobni ogljikovi hidrati, ki so topni v vodi in imajo sladek okus.

Glede na sposobnost redukcije kovinskih ionov (Cu2+, Ag+) jih delimo na redukcijske in neredukcijske. Tudi polisaharide lahko glede na sestavo razdelimo v dve skupini: homopolisaharide in heteropolisaharide.

Homopolisaharidi so zgrajeni iz istovrstnih monosaharidnih ostankov, heteropolisaharidi pa iz ostankov različnih monosaharidov.

Zgornje s primeri najpogostejših predstavnikov posamezne skupine ogljikovih hidratov lahko predstavimo v naslednjem diagramu:

Funkcije ogljikovih hidratov

Biološke funkcije polisaharidov so zelo raznolike.

Energijska in skladiščna funkcija

Ogljikovi hidrati vsebujejo večino kalorij, ki jih človek zaužije s hrano.

Glavni ogljikovi hidrati, ki jih dobimo s hrano, je škrob.

Ogljikovi hidrati: njihova razvrstitev in sestava

Najdemo ga v pekovskih izdelkih, krompirju in žitih. Človeška prehrana vsebuje tudi glikogen (v jetrih in mesu), saharozo (kot dodatke k različnim jedem), fruktozo (v sadju in medu) in laktozo (v mleku).

Polisaharide, preden jih telo absorbira, je treba s pomočjo prebavnih encimov hidrolizirati v monosaharide. Samo v tej obliki se absorbirajo v kri. S krvnim obtokom monosaharidi prehajajo v organe in tkiva, kjer se uporabljajo za sintezo lastnih ogljikovih hidratov ali drugih snovi ali pa se razgradijo za pridobivanje energije iz njih.

Energija, ki se sprosti kot posledica razgradnje glukoze, se shrani v obliki ATP.

Obstajata dva procesa razgradnje glukoze: anaerobni (v odsotnosti kisika) in aerobni (v prisotnosti kisika). Kot rezultat anaerobnega procesa nastane mlečna kislina

ki se ob težji telesni aktivnosti kopiči v mišicah in povzroča bolečine.

Kot rezultat aerobnega procesa se glukoza oksidira v ogljikov monoksid (IV) in vodo:

Pri aerobni razgradnji glukoze se sprosti bistveno več energije kot pri anaerobni razgradnji.

Na splošno se pri oksidaciji 1 g ogljikovih hidratov sprosti 16,9 kJ energije.

Glukoza je lahko podvržena alkoholnemu vrenju. Ta proces izvajajo kvasovke v anaerobnih pogojih:

Alkoholna fermentacija se pogosto uporablja v industriji za proizvodnjo vin in etilnega alkohola.

Človek se je naučil uporabljati ne le alkoholno vrenje, ampak je našel tudi uporabo mlečnokislinskega vrenja, na primer za pridobivanje mlečnokislinskih izdelkov in vlaganje zelenjave.

V človeškem ali živalskem telesu ni encimov, ki bi lahko hidrolizirali celulozo, vendar je celuloza glavna sestavina hrane mnogih živali, zlasti prežvekovalcev.

Želodec teh živali vsebuje velike količine bakterij in protozojev, ki proizvajajo encim celulazo, ki katalizira hidrolizo celuloze v glukozo. Slednje se lahko še naprej transformirajo, zaradi česar nastanejo maslena, ocetna in propionska kislina, ki se lahko absorbirajo v kri prežvekovalcev.

Ogljikovi hidrati opravljajo tudi rezervno funkcijo.

Tako so škrob, saharoza, glukoza v rastlinah in glikogen v živalih energijska rezerva njihovih celic.

Strukturne, podporne in zaščitne funkcije

Celuloza v rastlinah in hitin v nevretenčarjih in glivah opravljata podporne in zaščitne funkcije.

Polisaharidi v mikroorganizmih tvorijo kapsulo in s tem krepijo membrano. Lipopolisaharidi bakterij in glikoproteini na površini živalskih celic zagotavljajo selektivnost medcelične interakcije in imunoloških reakcij telesa. Riboza služi kot gradbeni material za RNK, deoksiriboza pa za DNK.

Heparin opravlja zaščitno funkcijo. Ta ogljikov hidrat, ki je zaviralec strjevanja krvi, preprečuje nastajanje krvnih strdkov. Najdemo ga v krvi in vezivnem tkivu sesalcev.

Bakterijske celične stene, ki jih tvorijo polisaharidi, ki jih držijo skupaj kratke verige aminokislin, ščitijo bakterijske celice pred škodljivimi učinki. Pri rakih in žuželkah ogljikovi hidrati sodelujejo pri gradnji eksoskeleta, ki opravlja zaščitno funkcijo.

Regulativna funkcija

Vlaknine povečajo črevesno gibljivost in s tem izboljšajo prebavo.

Zanimiva je možnost uporabe ogljikovih hidratov kot vira tekočega goriva – etanola.

Les so že od antičnih časov uporabljali za ogrevanje domov in kuhanje hrane. V sodobni družbi to vrsto goriva nadomeščajo druge vrste - nafta in premog, ki sta cenejša in bolj priročna za uporabo. Rastlinske surovine pa so kljub nekaterim nevšečnostim pri uporabi, za razliko od nafte in premoga, obnovljiv vir energije. Toda njegova uporaba v motorjih z notranjim zgorevanjem je težavna. Za te namene je bolje uporabiti tekoče gorivo ali plin.

Iz nizkokakovostnega lesa, slame ali drugih rastlinskih materialov, ki vsebujejo celulozo ali škrob, lahko dobite tekoče gorivo - etilni alkohol.

Če želite to narediti, morate najprej hidrolizirati celulozo ali škrob, da dobite glukozo:

BIOLOŠKA VLOGA OGLJIKOVIH HIDRATOV.

PREBAVA IN ABSORPCIJA.

SINTEZA IN RAZTPAJANJE GLIKOGENA.

Individualna naloga

študent biologije

skupine 4120-2(b)

Menadijev Ramazan Ismetovič

Zaporizhia 2012

Biološka vloga biopolimerov – polisaharidov
5. Kemijske lastnosti ogljikovih hidratov
6. Prebava in absorpcija

7. Sinteza in razgradnja glikogena
8. Sklepi

9. Seznam referenc.

UVOD

Organske spojine predstavljajo v povprečju 20-30% celične mase živega organizma. Sem spadajo biološki polimeri: beljakovine, nukleinske kisline, ogljikovi hidrati, pa tudi maščobe in številne majhne molekule - hormoni, pigmenti, ATP itd. Različne vrste celic vsebujejo različne količine organskih spojin.

V rastlinskih celicah prevladujejo kompleksni ogljikovi hidrati-polisaharidi, medtem ko je v živalskih celicah več beljakovin in maščob. Vendar pa vsaka od skupin organskih snovi v kateri koli vrsti celic deluje podobne funkcije: daje energijo, je gradbeni material.

KRATKE INFORMACIJE O OGLJIKOVIH HIDRATIH

Ogljikovi hidrati so organske spojine, sestavljene iz ene ali več molekul enostavnih sladkorjev.

Molska masa ogljikovih hidratov se giblje od 100 do 1.000.000 Da (Daltonova masa, približno enaka masi enega atoma vodika). Njihova splošna formula je običajno zapisana kot Cn (H2O) n (kjer je n vsaj tri). Prvič leta 1844 je ta izraz uvedel domači znanstvenik K. Schmid (1822-1894). Ime ogljikovi hidrati je nastalo z analizo prvih znanih predstavnikov te skupine spojin. Izkazalo se je, da so te snovi sestavljene iz ogljika, vodika in kisika, razmerje med številom atomov vodika in kisika v njih pa je enako kot v vodi: za dva atoma vodika - en atom kisika.

Tako so veljali za spojino ogljika in vode. Kasneje je postalo znanih veliko ogljikovih hidratov, ki niso izpolnjevali tega pogoja, vendar ime "ogljikovi hidrati" še vedno ostaja splošno sprejeto. V živalski celici se ogljikovi hidrati nahajajo v količinah, ki ne presegajo 2-5%. Rastlinske celice so najbolj bogate z ogljikovimi hidrati, kjer njihova vsebnost v nekaterih primerih doseže 90% suhe teže (na primer v gomoljih krompirja, semenih).

RAZVRSTITEV OGLJIKOVIH HIDRATOV

Poznamo tri skupine ogljikovih hidratov: monosaharide, oz enostavni sladkorji(glukoza, fruktoza); oligosaharidi - spojine, sestavljene iz 2-10 zaporedno povezanih molekul enostavnih sladkorjev (saharoza, maltoza); polisaharidi, vključno z več kot 10 molekulami sladkorja (škrob, celuloza).

STRUKTURNE IN FUNKCIONALNE ZNAČILNOSTI ORGANIZACIJE MONO- IN DISAHARIDA: STRUKTURA; BIVANJE V NARAVI; PREJEM. ZNAČILNOSTI POSAMEZNIH PREDSTAVNIKOV

Monosaharidi so ketonski ali aldehidni derivati polihidričnih alkoholov. Atomi ogljika, vodika in kisika, ki jih sestavljajo, so v razmerju 1:2:1. Splošna formula za enostavne sladkorje je (CH2O) n. Glede na dolžino ogljikovega skeleta (število ogljikovih atomov) jih delimo na: trioze-C3, tetroze-C4, pentoze-C5, heksoze-C6 itd.

d. Poleg tega se sladkorji delijo na: - aldoze, ki vsebujejo aldehidno skupino, - C=O. Ti vključujejo | N glukoza:

H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH OH

Ketoze, ki vsebujejo ketonsko skupino, so C-. Na primer || se nanaša na fruktozo.

V raztopinah imajo vsi sladkorji, začenši s pentozami, ciklično obliko; v linearni obliki so prisotne le trioze in tetroze.

Ko nastane ciklična oblika, se kisikov atom aldehidne skupine s kovalentno vezjo veže na predzadnji atom ogljika v verigi, kar ima za posledico tvorbo hemiacetalov (v primeru aldoz) in hemiketalov (v primeru ketoz ).

ZNAČILNOSTI MONOSAHARIdov, IZBRANI PREDSTAVNIKI

Od tetroz je v presnovnih procesih najpomembnejša eritroza.

Ta sladkor je eden od vmesnih produktov fotosinteze. Pentoze najdemo v naravnih razmerah predvsem kot sestavine molekul bolj zapletenih snovi, na primer kompleksnih polisaharidov, imenovanih pentozani, pa tudi rastlinske gume.

Pentoze najdemo v znatnih količinah (10-15%) v lesu in slami. Arabinozo najdemo predvsem v naravi. Najdemo ga v češnjevem lepilu, pesi in arabskem gumiju, od koder ga pridobivajo. Riboza in deoksiriboza sta široko zastopani v živalskem in rastlinskem svetu, to sta sladkorja, ki sta del monomerov nukleinskih kislin RNK in DNK. Riboza se pridobiva z epimerizacijo arabinoze.

Ksiloza nastane s hidrolizo polisaharida ksilozan, ki ga vsebujejo slama, otrobi, les in sončnično lupino. Produkti različnih vrst fermentacije ksiloze so mlečna, ocetna, citronska, jantarna in druge kisline. Človeško telo slabo absorbira ksilozo.

Hidrolizati, ki vsebujejo ksilozo, se uporabljajo za gojenje nekaterih vrst kvasovk, uporabljajo pa se kot vir beljakovin za krmo domačih živali. Pri redukciji ksiloze dobimo ksilitol, ki se uporablja kot nadomestek sladkorja. Ksilitol se pogosto uporablja kot stabilizator vlage in plastifikator (v papirni industriji, parfumeriji in proizvodnji celofana). Je ena glavnih sestavin pri proizvodnji številnih površinsko aktivnih snovi, lakov in lepil.

Najpogostejše heksoze so glukoza, fruktoza in galaktoza; njihova splošna formula je C6H12O6. Glukozo (grozdni sladkor, dekstroza) najdemo v grozdnem soku in drugem sladkem sadju, v majhnih količinah pa pri živalih in ljudeh. Glukoza je del najpomembnejših disaharidov – trsnega in grozdnega sladkorja. Visokomolekularni polisaharidi, to so škrob, glikogen (živalski škrob) in vlaknine, so v celoti zgrajeni iz ostankov na različne načine med seboj povezanih molekul glukoze.

Glukoza je primarni vir energije za celice. Človeška kri vsebuje 0,1-0,12% glukoze; znižanje ravni povzroči motnje v delovanju živčnih in mišičnih celic, ki jih včasih spremljajo krči ali omedlevica. Raven glukoze v krvi uravnava kompleksen mehanizem živčnega sistema in endokrinih žlez.

Ena najpogostejših hudih endokrinih bolezni - diabetes mellitus - je povezana s hipofunkcijo otočkov trebušne slinavke. Spremlja ga znatno zmanjšanje prepustnosti membrane mišičnih in maščobnih celic za glukozo, kar vodi do povečanja ravni glukoze v krvi in urinu. Glukoza za medicinske namene se pridobiva s čiščenjem - prekristalizacijo - tehnične glukoze iz vodnih ali vodno-alkoholnih raztopin.

Iz njega se pridobiva vitamin C. Skupaj z glukozo je del nekaterih glikozidov in polisaharidov. Ostanki molekul galaktoze so del najkompleksnejših biopolimerov - gangliozidov ali glikosfingolipidov. Najdemo jih v živčnih ganglijih ljudi in živali, najdemo pa jih tudi v možganskem tkivu, v vranici v rdečih krvničkah. Galaktozo pridobivajo predvsem s hidrolizo mlečnega sladkorja. Fruktoza (sadni sladkor) se v prostem stanju nahaja v sadju in medu.

Telo ga dobro absorbira. Ko se fruktoza zmanjša, nastaneta sorbitol in manitol. Sorbitol se uporablja kot nadomestek sladkorja v prehrani diabetikov; Poleg tega se uporablja za proizvodnjo askorbinske kisline (vitamin C).

Pri oksidaciji fruktoze nastaneta vinska in oksalna kislina.

Disaharidi so značilni sladkorju podobni polisaharidi. To so trdne snovi ali nekristalizirajoči sirupi, dobro topni v vodi. Tako amorfni kot kristalni disaharidi se običajno topijo v določenem temperaturnem območju in praviloma z razgradnjo. Disaharidi nastanejo s kondenzacijsko reakcijo med dvema monosaharidoma, običajno heksozama. Vez med dvema monosaharidoma imenujemo glikozidna vez. Običajno nastane med prvim in četrtim ogljikovim atomom sosednjih monosaharidnih enot (1,4-glikozidna vez).

Ta proces se lahko ponovi neštetokrat, rezultat pa je nastanek velikanskih molekul polisaharidov. Ko se monosaharidne enote med seboj povežejo, jih imenujemo ostanki. Tako je maltoza sestavljena iz dveh ostankov glukoze. Med disaharidi so najbolj razširjeni maltoza (glukoza + glukoza), laktoza (glukoza + galaktoza) in saharoza (glukoza + fruktoza).

IZBRANI PREDSTAVNIKI DISAHARIDA

Maltoza (sladni sladkor) ima formulo C12H22O11.

Ogljikovi hidrati. Razvrstitev. Funkcije

Ime je nastalo v povezavi z metodo pridobivanja maltoze: pridobiva se iz škroba pod vplivom slada (latinsko maltum - slad). Zaradi hidrolize se maltoza razdeli na dve molekuli glukoze:

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

Sladkor je vmesni produkt pri hidrolizi škroba in je zelo razširjen v rastlinskih in živalskih organizmih.

Sladkor je bistveno manj sladek kot trsni sladkor (0,6-krat pri enakih koncentracijah). Laktoza (mlečni sladkor). Ime tega disaharida je nastalo v povezavi z njegovo pripravo iz mleka (iz lat.

laktum – mleko). Med hidrolizo se laktoza razgradi na glukozo in galaktozo:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Laktoza se pridobiva iz mleka: kravje mleko vsebuje 4-5,5%, človeško mleko vsebuje 5,5-8,4%.

Laktoza se od drugih sladkorjev razlikuje po tem, da ni higroskopna: ne vlaži. Mlečni sladkor se uporablja kot zdravilo in hrana za dojenčke.

Laktoza je 4 ali 5-krat manj sladka od saharoze. Saharoza (sladkor iz sladkornega trsa ali pese). Ime je nastalo zaradi njegovega pridobivanja iz sladkorne pese ali sladkornega trsa. Trsni sladkor je bil znan že stoletja pred našim štetjem. Šele sredi 18. stol. ta disaharid so odkrili v sladkorni pesi in šele v začetku 19. stoletja. pridobljen je v proizvodnih pogojih.

Saharoza je zelo pogosta v rastlinskem svetu. Listi in semena vedno vsebujejo majhne količine saharoze. Najdemo ga tudi v sadju (marelice, breskve, hruške, ananas). Veliko ga je v javorjevih in palmovih sokovih ter koruzi. To je najbolj znan in pogosto uporabljen sladkor. Pri hidrolizaciji iz nje nastaneta glukoza in fruktoza:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Naravni invertni sladkor je med, sestavljen predvsem iz glukoze in fruktoze. Saharoza se pridobiva v ogromnih količinah. Sladkorna pesa vsebuje 16-20% saharoze, sladkorni trs - 14-26%. Oprano peso zdrobimo in saharozo večkrat ekstrahiramo v strojih z vodo pri temperaturi okoli 80 stopinj.

Nastala tekočina, ki poleg saharoze vsebuje veliko različnih nečistoč, obdelamo z apnom. Apno obarja številne organske kisline, pa tudi beljakovine in nekatere druge snovi v obliki kalcijevih soli.

Del apna s trsnim sladkorjem tvori v hladni vodi topne kalcijeve saharate, ki jih obdelava z ogljikovim dioksidom uniči.

Oborino kalcijevega karbonata ločimo s filtracijo, filtrat pa po dodatnem čiščenju uparimo v vakuumu, dokler ne dobimo pastozne mase. Sproščene kristale saharoze ločimo s centrifugami. Tako dobimo surovi kristalni sladkor, ki ima rumenkasto barvo, rjavkasto matično lužnico in nekristalizirajoč sirup (pesna melasa ali melasa).

Granulirani sladkor se očisti (rafinira) in dobi končni izdelek.

1234Naprej ⇒

Datum objave: 2015-11-01; Prebrano: 416 | Kršitev avtorskih pravic strani

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,002 s)…

Glavni vir človeške energije so ogljikovi hidrati. Telo prejme približno 60 % energije iz ogljikovih hidratov, ostalo iz beljakovin in maščob. Večinoma je rastlinska hrana bogata z ogljikovimi hidrati.

Odvisno od kompleksnosti strukture, topnosti, hitrosti absorpcije ogljikovih hidratov prehrambeni izdelki delimo na: enostavne in zapletene. Enostavni ogljikovi hidrati se hitro absorbirajo v kri in absorbirajo v telo ter se zlahka raztopijo v tekočini. So sladkega okusa in jih uvrščamo med sladkorje.

Ko potrebujemo veliko energije in hitro, se porabi glukoza (ogljikovi hidrati)! Če moramo hitro skočiti ali teči, se to dejanje izvede zaradi anaerobne glikolize (razgradnja molekule glukoze v piruvično in mlečno kislino).

Razvrstitev ogljikovih hidratov.

Ogljikove hidrate delimo v 3 kategorije: mono in disaharidi, oligosaharidi, polisaharidi.

1) Sladkorji (vsebujejo 1-2 monomera glukoze):

Monosaharidi so enostavne spojine: glukoza, fruktoza, galaktoza.

Disaharidi – več kompleksne povezave: saharoza (sladkor, dekstroza), laktoza (mlečni sladkor - ogljikov hidrat živalskega izvora), maltoza (sladni sladkor).

2) Oligosaharidi (vsebujejo 3-9 monomerov glukoze). Sem spada maltodekstrin (produkt nepopolne encimske razgradnje škroba).

3) Polisaharidi (vsebujejo več kot 9 monomerov): rastlinski škrob, glikogen ("živalski" škrob, ki ga najdemo v mesu in jetrih).

Med polisaharide uvrščamo tudi neškrobne ali prehranske vlaknine. Razdeljeni so na:

1) vodotopni (prebavljeni v prebavnem traktu) - pektini, gume in sluz,

2) netopen v vodi (ni prebavljen v prebavnem traktu) - celuloza ali vlakna, hemiceluloza.

Ogljikovi hidrati v hrani.

Živila, bogata z viri prehranskih vlaknin: sadje, zelenjava, jagode, žita, otrobi, stročnice, oreški.

Izdelki, ki vsebujejo vire škrobnih polisaharidov: žita, krompir, testenine, izdelki iz moke vrhunskega razreda.

Viri "sladkorjev" so izdelki: sladkor, med, čokolada, marmelada, suho sadje.

Vlaknine in njihova vloga v človeškem telesu.

Vlaknine so sestavina hrane, ki je ne prebavijo prebavni encimi človeškega telesa, ampak jih predela koristna črevesna mikroflora.

Vlakna (v v ožjem smislu) - celuloza, odporen škrob, polisaharid, ki po popolni hidrolizi daje glukozo; je del večine rastlinskih organizmov, saj je osnova celičnih sten.

Preprosto povedano, ko slišite besedo "vlaknine", pomislite na rastline, in sicer na zelenjavo, sadje in cela zrna.

Zakaj so vlaknine tako koristne?

1) Povečanje količine hrane in obdobja njenega vnosa

2) Zaviranje praznjenja želodca

3) Zmanjšanje časa stika črevesne sluznice s toksini, rakotvornimi snovmi, žolčnimi kislinami

4) Stimulacija procesov izločanja žolča

5) Inhibicija hidrolize škroba

6) Znižana raven sladkorja v krvi po obroku

7) Zmanjšana energijska vrednost hrane

8) Čiščenje črevesja in normalizacija sestave črevesne mikroflore

9) Povečana vsebnost vode v blatu

10) Zmanjšuje tveganje za bolezni srca in ožilja.

Glikemični indeks ogljikovih hidratov.

Glikemični indeks (GI) je pokazatelj vpliva ogljikovih hidratov po njihovem zaužitju na raven krvnega sladkorja (njegov dvig) in stopnjo razpoložljivosti hidrolitičnih encimov.

Glikemični indeks primerja odziv telesa na živilo z odzivom telesa na čisto glukozo, ki ima glikemični indeks 100. Glikemični indeksi vseh drugih živil se primerjajo z glikemičnim indeksom glukoze, odvisno od tega, kako hitro se absorbirajo.

GI izdelka je odvisen od več dejavnikov - vrste ogljikovih hidratov in količine vlaknin, ki jih vsebuje, načina toplotne obdelave, vsebnosti beljakovin in maščob.

Glede na vrednost GI delimo ogljikove hidrate na ogljikove hidrate z visokim in nizkim GI. Tako se glikemični indeks nad 50 šteje za "visok", manj kot 50 pa za "nizek". Visok GI imajo: sladkorji, oligosaharidi, "škrobni" rastlinski polisaharidi. Nizek GI imajo: prehranske vlaknine – večina pektinov (sadje), netopni v vodi (vlaknine).

Kompleksnost strukture ogljikovih hidratov NE VPLIVA NA NJEGOVO HITROST pretvorbe v glukozo (in na hitrost absorpcije v telesu)!!!

GI je sposobnost ogljikovih hidratov, da zvišajo raven sladkorja v krvi. To je kvantitativni kazalnik, ne hitrost!

GI je odvisen od časa in načina priprave izdelka.

Na primer, surovi krompir - GI65, ocvrt krompir - GI95.

Bolj ko je ogljikov hidrat predelan, bolj zviša raven sladkorja (več GI). Več kot je vlaknin v ogljikovih hidratih, manj zvišuje raven sladkorja (manjši GI).

Na primer: bele žemljice - GI90, beli kruh - GI70, štruca - GI50, kruh z otrobi - GI30.

Struktura porabe ogljikovih hidratov.

- 65-70% - "škrobni" polisaharidi;

- 25-30% - "prehranske vlaknine";

- 5-10% - "sladkor".

Dnevna potreba po ogljikovih hidratih je: 4-5 g/kg telesne teže ali 300-500 g/dan in je odvisna od porabe energije telesa.

Če je v prehrani presežek ogljikovih hidratov z visokim GI (zlasti »lahko prebavljivih«), se ogljikovi hidrati pretvorijo v maščobe, kar prispeva k razvoju debelosti, sladkorne bolezni, srčno-žilnih in drugih bolezni.

Pri gorenju 1 g. ogljikovih hidratov proizvede energijo, ki ustreza 4 kcal.

O tem Prej sem že pisal in da ustvarite popolno sliko ogljikovih hidratov, se lahko z njim tudi seznanite. No, če se odločite ugotoviti, zakaj oseba potrebuje beljakovine, katere funkcije opravljajo beljakovine, žitarice, žitarice in ugotovite prehranska priporočila, kliknite in z veseljem ti povem.

Ogljikovi hidrati ali sladkorji, - to so organske spojine, ki hkrati vsebujejo molekulo karbonilne (aldehidne ali ketonske) in več hidroksilnih (alkoholnih) skupin. Z drugimi besedami, ogljikovi hidrati so aldehidni alkoholi (polioksialdehidi) ali ketonski alkoholi (polioksiketoni). Ogljikovi hidrati so sestavni del celic in tkiv vseh živih organizmov, predstavnikov rastlinskega in živalskega sveta, ki predstavljajo (po teži) glavni del organske snovi na Zemlji. Vir ogljikovih hidratov za vse žive organizme je proces fotosinteze, izvajajo rastline. Ogljikovi hidrati imajo v živi naravi izjemno pomembno vlogo in so najpogostejše snovi v rastlinskem svetu, saj predstavljajo do 80 % suhe mase rastlin. Pomembno ogljikovi hidrati so pomembni tudi za industrijo, saj se veliko uporabljajo v lesu v gradbeništvu, proizvodnji papirja, pohištva in drugih dobrin.

Osnovne funkcije :

energija. Ko se ogljikovi hidrati razgradijo, se sproščena energija razprši kot toplota ali shrani v molekulah ATP. Ogljikovi hidrati zagotavljajo približno 50-60% dnevne porabe energije v telesu, med aktivnostjo mišične vzdržljivosti pa do 70%.
Plastika. Ogljikovi hidrati (riboza, deoksiriboza) se uporabljajo za izgradnjo ATP, ADP in drugih nukleotidov ter nukleinskih kislin. So del nekaterih encimov. Posamezni ogljikovi hidrati so strukturne komponente celične membrane Ogljikovi hidrati se kopičijo (shranjujejo) v skeletne mišice, jetra in druga tkiva v obliki glikogena.
Specifično. Posamezni ogljikovi hidrati sodelujejo pri zagotavljanju specifičnosti krvnih skupin, imajo vlogo antikoagulantov (povzročajo strjevanje), so receptorji za verigo hormonov oz. farmakološke snovi, ki zagotavlja protitumorski učinek.
Zaščitna. Kompleksni ogljikovi hidrati so vključeni v komponente imunski sistem; mukopolisaharidi se nahajajo v sluznicah, ki pokrivajo površino žil nosu, bronhijev, prebavnega trakta in genitourinarnega trakta ter ščitijo pred prodiranjem bakterij in virusov ter pred mehanskimi poškodbami.
Regulativni. Vlaknine v hrani niso primerne za proces razgradnje v črevesju, ampak aktivirajo peristaltiko črevesnega trakta, encime, ki se uporabljajo pri prebavni trakt, izboljšanje prebave in absorpcije hranil.

Razvrstitev ogljikovih hidratov . Vse ogljikove hidrate lahko razdelimo v dve veliki skupini:

enostavni ogljikovi hidrati (monosaharidi ali monosaharidi),
kompleksni ogljikovi hidrati (polisaharidi ali polioze).

Enostavni ogljikovi hidrati niso podvrženi hidrolizi, da bi tvorili druge, še več enostavni ogljikovi hidrati. Ko so molekule monosaharida uničene, lahko dobimo molekule le drugih razredov kemične spojine. Glede na število ogljikovih atomov v molekuli ločimo tetroze (štirje atomi), pentoze (pet atomov), heksoze (šest atomov) itd. Če monosaharidi vsebujejo aldehidno skupino, potem spadajo v razred aldoz (aldehidnih alkoholov), če vsebujejo ketonsko skupino, spadajo v razred ketoz (ketonski alkoholi).

Kompleksni ogljikovi hidrati ali polisaharidi, med hidrolizo razpadejo na molekule enostavnih ogljikovih hidratov. Kompleksne ogljikove hidrate pa delimo na:

oligosaharidi,
polisaharidi.

oligosaharidi- To so nizkomolekularni kompleksni ogljikovi hidrati, topni v vodi in sladkega okusa. Polisaharidi- To so visokomolekularni ogljikovi hidrati, nastali iz več kot 20 monosaharidnih ostankov, netopni v vodi in niso sladkega okusa.

Odvisno iz kompozicije, lahko kompleksne ogljikove hidrate razdelimo v dve skupini:

homopolisaharidi, sestavljeni iz ostankov istega monosaharida;
heteropolisaharidi, sestavljeni iz ostankov različnih monosaharidov.

Monosaharidi. Splošna formula monosaharidov je SpN2nOp. Imena monosaharidov so sestavljena iz grške številke, ki ustreza številu ogljikovih atomov v določeni molekuli, in končnice -ose. V naravi najpogosteje najdemo monosaharide s petimi in šestimi ogljikovimi atomi - pentoze in heksoze. Glede na naravo karbonilne skupine, vključene v monosaharide (aldehid ali keton), monosaharide delimo na:

aldoze (aldehidni alkoholi),
ketoze (ketonski alkoholi).

Najpogostejši heksozi sta glukoza (grozdni sladkor) in fruktoza (sadni sladkor). Glukoza je predstavnica aldoz, fruktoza pa predstavnica ketoz. Glukoza in fruktoza sta izomeri, tj. imata enako atomsko sestavo in njuna molekulska formula je enaka (C6H12O6). Vendar se prostorska struktura njihovih molekul razlikuje:
CH2OH-CHON-CHON-CHON-CHON-CHO Glukoza (aldoheksoza)

CH2OH-CHON-CHON-CHON-CO-CH2OH Fruktoza (ketoheksoza).

E. Fisher razvil prostorske formule imenovan po njem. V teh formulah so ogljikovi atomi oštevilčeni od konca verige, ki mu je karbonilna skupina najbližja. Zlasti v aldozah je prva številka dodeljena ogljiku aldehidne skupine.
Vendar pa monosaharidi ne obstajajo le v obliki odprtih oblik, ampak tudi v obliki ciklov. Ti dve obliki - verižna in ciklična - sta tavtomerni in se lahko spontano spreminjata ena v drugo v vodne raztopine. Predstavniki monosaharidov:

D-riboza je sestavni del RNA in koencimov nukleotidne narave.
D-glukoza (grozdni sladkor) je kristalinična bela snov, dobro topna v vodi, tališče je 146°C. Polimeri glukoze so predvsem
D-galaktoza - kristalna snov, komponento mlečni sladkor, bistvena sestavina obrok hrane. Dobro se topi v vodi, je sladkega okusa in ima tališče 165°C. Skupaj z D-manozo je ta monosaharid del številnih glikolipidov in glikoproteinov.
D-manoza je kristalinična snov, sladkega okusa, dobro topna v vodi, tališče je 132°C. V naravi se pojavlja v obliki polisaharidov – mananov, iz katerih se pridobiva s hidrolizo.
D-fruktoza (sadni sladkor) je kristalinična snov, tališče je 132°C. Je dobro topen v vodi, sladkega okusa, sladkost je dvakrat večja od saharoze. IN prosta oblika najdemo v sadnih sokovih (sadni sladkor) in medu. IN povezana oblika fruktoza je prisotna v saharozi in rastlinskih polisaharidov (na primer inulin).

Pri oksidaciji aldoz nastanejo trije razredi kislin: aldonska, aldarinska in alduronska.

Najpomembnejši polisaharidi so naslednji:

Celuloza- linearni polisaharid, sestavljen iz več ravnih vzporednih verig, povezanih z vodikovimi vezmi. Vsako verigo sestavljajo ostanki β-D-glukoze. Ta struktura preprečuje prodiranje vode in je zelo natezna, kar zagotavlja stabilnost celičnih membran rastlin, ki vsebujejo 26-40% celuloze. Celuloza služi kot hrana številnim živalim, bakterijam in glivam. Vendar pa večina živali, vključno z ljudmi, ne more prebaviti celuloze, ker vsebuje prebavila Ni encima celulaze, ki razgradi celulozo v glukozo. Hkrati imajo celulozna vlakna pomembno vlogo v prehrani, saj dajejo hrani prostornino in grobo konsistenco ter spodbujajo črevesno gibljivost.
Škrob in glikogen. Ti polisaharidi so glavne oblike shranjevanja glukoze v rastlinah (škrob), živalih, ljudeh in glivah (glikogen). Ko se hidrolizirajo, se v organizmih tvori glukoza, ki je potrebna za vitalne procese.
hitin tvorijo molekule β-glukoze, v katerih je alkoholna skupina pri drugem ogljikovem atomu nadomeščena s skupino, ki vsebuje dušik NHCOCH3. Njegove dolge vzporedne verige, kot so celulozne verige, so zbrane v snope. Hitin - glavni strukturni element ovojnice členonožcev in celične stene gliv.

Ogljikove hidrate glede na velikost molekul delimo v 3 skupine:

Monosaharidi– vsebuje 1 molekulo ogljikovih hidratov (aldozo ali ketozo).

Trioze (gliceraldehid, dihidroksiaceton).

Tetroze (eritroze).

Pentoze (riboza in deoksiriboza).

Heksoze (glukoza, fruktoza, galaktoza).

oligosaharidi- vsebujejo 2-10 monosaharidov.

Disaharidi (saharoza, maltoza, laktoza).

Trisaharidi itd.

Polisaharidi- vsebujejo več kot 10 monosaharidov.

Homopolisaharidi - vsebujejo enake monosaharide (škrob, vlakna, celuloza so sestavljeni samo iz glukoze).

Heteropolisaharidi - vsebujejo različne vrste monosaharidov, njihove parne derivate in sestavine, ki niso ogljikove hidrate (heparin, hialuronska kislina, hondroitin sulfati).

Shema št. 1. K razvrstitev ogljikovih hidratov.

Ogljikovi hidrati Monosaharidi Oligosaharidi Polisaharidi

1. Trioze 1. Disaharidi 1. Homopolisaharidi

2. Tetroze 2. Trisaharidi 2. Heteropolisaharidi

3. Pentoze 3. Tetrasaharidi

4. Heksoze

3. 4. Lastnosti ogljikovih hidratov.

Ogljikovi hidrati so trdne, kristalno bele snovi, skoraj vse sladkega okusa.

Skoraj vsi ogljikovi hidrati so dobro topni v vodi in nastanejo prave raztopine. Topnost ogljikovih hidratov je odvisna od mase (kot več mase

, manj kot je snov topna, na primer saharoza in škrob) in struktura (bolj kot je razvejana struktura ogljikovih hidratov, slabša je topnost v vodi, na primer škrob in vlaknine). Monosaharide lahko najdemo v dveh stereoizomerne oblike : L-oblika (leavus - levo) in D-oblika (dexter - desno). Te oblike imajo enake kemijske lastnosti , vendar se razlikujejo po lokaciji hidroksidnih skupin glede na os molekule in optični aktivnosti, tj. zasukati ravnino za določen kot polarizirana svetloba , ki gre skozi njihovo rešitev. Poleg tega se ravnina polarizirane svetlobe zavrti za eno količino, vendar v

nasprotna smer

. Oglejmo si nastanek stereoizomerov na primeru gliceraldehida: Sno sno AMPAK

-S-N N-S-

CH2OH CH2OH

L – oblika D – oblika Pri proizvodnji monosaharidov v laboratorijskih pogojih se v telesu tvorijo stereoizomeri v razmerju 1:1, sinteza poteka pod delovanjem encimov, ki strogo razlikujejo med L-obliko in D-obliko. Ker se v telesu sintetizirajo in razgrajujejo le D-sladkorji, so L-stereoizomeri v evoluciji postopoma izginili (na tem temelji določanje sladkorjev v bioloških tekočinah s polarimetrom).

Monosaharidi v vodnih raztopinah se lahko medsebojno pretvorijo, ta lastnost se imenuje

mutacija.

HO-CH2 O=C-H TAKO NE-S-N N N

N-S-OH AMPAK S S NE-S-N

AMPAK ON N

AMPAK-S-N

HO-CH2 O=C-H AMPAK

N-S-OH TAKO NE-S-N

C CH2-OH

Alfa oblika Odprta oblika heksoze

Betta oblika.

V odprti obliki lahko medsebojno delujejo z beljakovinami, lipidi in nukleotidi brez sodelovanja encimov. Te reakcije imenujemo glikacija. Klinika uporablja študijo ravni glikoziliranega hemoglobina ali fruktozamina za diagnosticiranje sladkorne bolezni.

Monosaharidi lahko tvorijo estre. Najpomembnejša je lastnost ogljikovih hidratov, da tvorijo estre s fosforno kislino, ker da se vključi v presnovo, mora ogljikov hidrat postati fosforjev ester, na primer glukoza se pred oksidacijo pretvori v glukoza-1-fosfat ali glukoza-6-fosfat.

Aldolaze imajo sposobnost redukcije kovin iz njihovih oksidov v oksidno ali prosto stanje v alkalnem okolju. Ta lastnost se uporablja v laboratorijski praksi za odkrivanje aldoloz (glukoze) v bioloških tekočinah. Najpogosteje uporabljena Trommerjeva reakcija

pri kateri aldoloza reducira bakrov oksid v oksid, sama pa se oksidira v glukonsko kislino (oksidira se 1 ogljikov atom).

CuSO4 + NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4

Modra

C5H11COH + 2Cu(OH)2 C5H11COOH + H2O + 2CuOH

Opečnato rdeča barva

Monosaharidi se lahko oksidirajo v kisline ne samo v Trommerjevi reakciji. Na primer, pri oksidaciji 6. ogljikovega atoma glukoze v telesu nastane glukuronska kislina, ki se poveže s toksičnimi in slabo topnimi snovmi, jih nevtralizira in naredi topne, v kateri obliki se te snovi izločajo iz telesa z urinom. . Monosaharidi se lahko med seboj povezujejo in tvorijo polimere. Povezava, ki nastane v tem primeru, se imenuje glikozidni

, tvorita ga OH skupina prvega atoma ogljika enega monosaharida in skupina OH četrtega (1,4-glikozidna vez) ali šestega atoma ogljika (1,6-glikozidna vez) drugega monosaharida. Poleg tega lahko nastane alfa glikozidna vez (med dvema alfa oblikama ogljikovih hidratov) ali beta glikozidna vez (med alfa in beta oblikama ogljikovih hidratov). Oligo- in polisaharidi so lahko podvrženi hidrolizi, da tvorijo monomere.

Reakcija prihaja