Kaj so ogljikovi hidrati vloga ogljikovih hidratov v človeškem telesu

Kemične lastnosti celic, ki sestavljajo žive organizme odvisna predvsem od števila ogljikovih atomov, ki sestavlja do 50% suhe teže. Ogljikovi atomi so glavne organske snovi: beljakovine, nukleinske kisline, lipide in ogljikove hidrate. Slednja skupina vključuje karbonilno spojino in vode, ki ustreza formuli _(CH2 O) _n, kjer je n enak ali večji od treh. Poleg ogljik, vodik in oksigenaciji, v molekuli, lahko vsebujejo fosfor, dušika, žvepla. V tem članku smo preučiti vlogo ogljikovih hidratov v človeškem telesu, kot tudi značilnosti njihove strukture, lastnosti in funkcije.

razvrstitev

Ta skupina spojin v biokemije so razdeljene v tri razrede: enostavni sladkorji (monosaharidi), polimerne spojine z glikozidno vezjo - oligosaharidov in biopolimerov z visoko molekulsko maso, - polisaharidi. Zgoraj omenjene razredov snovi najdemo v različnih vrstah celic. Na primer, obstaja glukoze in škroba v rastlinskih strukturah, glikogen - v človeških hepatocitov in celične stene gliv, za citin - v zunanjih okostje členonožce. Vse zgoraj navedenih snovi - so ogljikovi hidrati. Vloga ogljikovih hidratov v telesu, je univerzalna. Oni - glavni dobavitelj energije za vitalne procese rastlinskih celic, bakterij, živali in ljudi.

monosaharidi

Imajo splošno formulo C _n H _{2 N} I in so razdeljeni v skupine, odvisno od števila ogljikovih atomov v molekuli: trioses, tetroses, pentoz in tako naprej. Kot del organelov celic in citoplazme enostavnih sladkorjev imajo dve prostorske konfiguracije: linearno in krožno. V prvem primeru so ogljikovi atomi medsebojno povezani s pomočjo kovalentne vezi sigma in tvorita zaprt zank, v drugem primeru okostje ogljik ni zaprta in morda razvejanja. Če želite ugotoviti, kakšna je vloga ogljikovih hidratov v telesu, menijo, da je najpogostejši od njih - pentoze in heksozni.

Izomeri: glukoza in fruktoza

Imajo enako molekulsko formulo C ₆ H ₁₂ O _6, temveč različne vrste strukturnih molekul. Prej smo se imenuje glavna vloga ogljikovih hidratov v živih organizmih - energija. Omenjene snovi so razčlenjene po celici. Rezultat je sproščanje energije (17,6 kJ ene gram glukoze). Poleg tega je 36 molekul ATP sintetiziramo. glukoza razkroj pojavi na membranah (cristae) mitohondrije in predstavlja verigo encimskih reakcij - v Krebsov ciklus. Je pomemben del dissimilation teče v vseh celicah heterotrofnih evkariontskih organizmov.

Glukoza je nastala tudi mišičnih celic pri sesalcih zaradi cepljenje v glikogena v mišicah. V prihodnosti se uporablja kot hitro razgradljive snovi, kot je zagotavljanje celic z energijo - to je glavna vloga ogljikovih hidratov v telesu. Rastline so phototrophs in neodvisno tvorita glukoze med fotosintezo. Te reakcije se imenujejo Calvin cikel. Izhodni material je ogljikov dioksid in akceptorjem - ribolozodifosfat. Sinteza glukoze pojavi v kloroplast matrici. Fruktoza, ki imajo enako molekulsko formulo kot glukoza, vsebuje v molekuli funkcionalno skupino ketonov. Ona je slajše kot glukoze, in je v medu in sok iz jagod in sadja. Tako je biološka vloga ogljikovih hidratov v telesu, predvsem v njegovi uporabi kot hiter vir energije.

Vloga dednosti pri pentoze

Vzemimo drugo skupino monosaharidi - riboze in deoksiriboznega. Njihova edinstvenost je v tem, da so del polimerov - nukleinskih kislin. Za vse organizme, vključno s neceličnimi življenjskih oblik, DNA in RNA so glavni nosilci dednih informacij. Riboza je vključen v molekulo RNA in deoksiriboznega nukleotidov vsebuje DNA. Zato je biološka vloga ogljikovih hidratov v človeškem telesu, ki so vpleteni v nastanek enot dednosti - genov in kromosomov.

Primeri pentoze, ki vsebuje aldehidno skupino in razširjena v rastlinskem kraljestvu, ksilozo (iz stebla in semena), alfa-arabinoze (shranjen v dlesni kamnitih sadnega drevja). Tako razporeditev in biološka vloga ogljikovih hidratov v telesu višjih rastlin so dovolj velike.

Kaj je oligosaharidi

Če ostanki molekul monosaharidi, kot je glukoza ali fruktoza, povezanih s kovalentnimi vezmi, so tvorjene oligosaharidnih - polimerni ogljikovi hidrati. Vloga ogljikovih hidratov v telesu obeh rastlin in živali spreminja. To še posebej velja za disaharidov. Najpogostejši med njimi so saharoza, laktoza, maltoza in trehaloza. Tako, saharoza, znane tudi kot trsa ali sladkorne pese sladkor, vsebovan v rastlinah kot raztopina in shranijo v svojih korenin ali stebla. Hidroliza nastale molekule glukoze in fruktoze. Mlečni sladkor, laktoza je živalskega izvora. Za nekatere ljudi, da je nestrpnost do te snovi, povezane z hyposecretion encima laktaza, ki razgrajuje galaktoza mleko, sladkor in glukozo. Vloga življenja organizma različnih ogljikovih hidratov. Na primer, disaharid trehaloza, sestavljen iz dveh glukoznih ostankov, del hemolimfi rakov, pajkov, žuželk. Prav tako se pojavlja v celicah gliv in nekaterih alg.

Druga disaharid - maltoze, ali sladnega sladkorja, ki je vsebovana v zrnju ječmena in rži v njihovo kalitev, je molekula sestavljena iz dveh glukoznih ostankov. To je nastala z razpadom rastlinskega ali živalskega škroba. V tankem črevesu človeka in sesalcev maltoza cepi z encimom - maltaze. V njegovi odsotnosti v sokov trebušne slinavke pojavi patologija zaradi nestrpnosti do hrane škroba glikogen ali rastlinskega izvora povzroča. V tem primeru, je posebna prehrana in dodal k prehrani samega encima.

Kompleksni ogljikovi hidrati v naravi

So zelo razširjena, predvsem v rastlinskem svetu, so biopolimeri in imajo visoko molekulsko maso. Na primer, škrob je 800 000 in celuloze - 1 600 000 polisaharide razlikuje v sestavi monomera, stopnjo polimerizacije in dolžinami verig. V nasprotju s enostavnih sladkorjev in oligosaharidov, ki so zlahka topen v vodi in imajo sladek okus, polisaharidi hidrofoben in okusa. Razmislite vlogo ogljikovih hidratov v človeškem telesu kot primer glikogen - živalskega škroba. To se sintetizira iz glukoze in pridržane v jetrnih celicah in skeletnih mišičnih celic, kjer je njegova vsebina dvakrat višja kot v jetrih. Z nastajanje glikogena so lahko tudi podkožne maščobe, neurocytes in makrofagov. Druga polisaharid - rastlinskega škroba je produkt fotosinteze in se proizvaja v plastidih zelene.

Od samega začetka človeške civilizacije, so bili glavni dobavitelji škroba dragocene pridelke: riž, krompir, koruza. So še vedno temelj prehrane velika večina ljudi na Zemlji. To je razlog, zakaj je tako dragocena ogljikovi hidrati. Vloga ogljikovih hidratov v telesu, je, kot smo videli, v svoji vlogi kot organske snovi moči lačen in hitro prebavljive.

Obstaja skupina polisaharidov, ki so monomeri ostanki hialuronske kisline. So se imenuje pektin in so gradbeni material iz rastlinskih celic. Posebej bogata z olupimo jabolka, pesni rezanci. Cellular snovi pektini uravnavajo znotrajcelično tlak - nabreklost. V slaščičarstvu, se uporabljajo kot želirnih in zagostila v proizvodnji sort visoke kakovosti marshmallow in žele. V diete, ki se uporabljajo kot biološko aktivne snovi je dobro razkritja strupov iz debelega črevesa.

Kaj je glikolipidi

To je zanimiva skupina kompleksnih spojin ogljikovih hidratov in maščob, ki so v živčnem tkivu. Sestoji iz možganov in hrbtenjače sesalcev. Glikolipidov najdemo tudi v sestavi celičnih membran. Na primer, so bakterije vključeni v stikih celica celic. Nekatere od teh spojin je antigenov (snovi, ki zaznavajo Landsteiner AB0 sistem krvno skupino). V celicah živali, rastline in ljudi, razen glikolipidov, so prisotne in različni maščobne molekule. Opravljajo predvsem energijske funkcije. Po odcepitvi en gram maščobe je 38,9 kJ energije sprosti. Funkcija struktura (del celične membrane) do lipidov značilna tudi. Tako so te funkcije izvaja ogljikovih hidratov in maščob. Njihova vloga v telesu je izredno visoka.

Vloga ogljikovih hidratov in maščob v telesu

V človeških in živalskih celic je mogoče opaziti medsebojnih polisaharidov in maščob, ki se pojavljajo kot posledica metabolizma. Znanstveniki in strokovnjaki za prehrano ugotovila, da je prekomeren vnos škrobnih živil, vodi do kopičenja maščobe. Če ima oseba, bolezni trebušne slinavke v smislu izolacije ali amilaze vodi sedeči način življenja, lahko teža je zelo velika. Pri tem je treba spomniti, da je hrana, ogljikovi hidrati bogato razčlenjeno predvsem v dvanajstniku v glukozo. Ona absorbira kapilare na resic tankega črevesa in deponirani v jetrih in mišicah kot glikogen. Bolj intenzivna izmenjava snovi v telesu, bolj je razdeljen v glukozo. ga nato uporabimo kot primarnih celic, energijskega materiala. Ta podatek daje odgovor na vprašanje o vlogi ogljikovih hidratov, človeško telo igral.

Pomen glikoproteinov

Spojine te skupine snovi, ki jih kompleksne ogljikove hidrate + proteina zastopani. So imenovani glycoconjugates. Ta protitelesa, hormoni, membranska struktura. Najnovejši biokemijske študije so pokazale, da če glikoproteini začne spreminjati izvorno (naravno) strukturo, vodi do razvoja teh zapletenih bolezni, kot so astma, revmatoidni artritis, rak. Vloga glycoconjugates v metabolizmu celice je visoka. Na primer, interferoni zavirajo razmnoževanje virusov, imunoglobulini ščitijo telo pred patogeni. plazemska beljakovina sodijo v to skupino snovi. Zagotavljajo zaščito in buffering lastnosti. Vse zgoraj navedenih funkcij, potrjuje dejstvo, da je fiziološka vloga ogljikovih hidratov v telesu raznolika in zelo pomembna.

Kje in kako se oblikujejo ogljikovi hidrati

Glavni dobavitelji enostavnih in kompleksnih sladkorjev - zelena rastlin: alge, višje spore, golosemenke in cvetenja. Vsi vsebujejo klorofil celice pigment. Je del thylakoid - struktur kloroplastov. Ruščina znanstvenik KA Timirjazev preučevali fotosinteze, ki izhaja iz ogljikovih hidratov formaciji. Vloga ogljikovih hidratov v telesu obrata je kopičenje škroba v sadje, semena in čebulice, tj, v vegetativnih organov. fotosinteza mehanizem je precej zapletena in je sestavljen iz niza encimskih reakcij, ki potekajo tako v luči in v temi. Glukoza sintetiziramo iz ogljikovega dioksida zaradi delovanja encimov. Heterotrofov organizmi uporabljajo zelene rastline kot vir hrane in energije. Tako rastline so prvi člen v vseh živilskih verigah in se imenujejo proizvajalci.

Celice heterotrofnih organizmov ogljikovih hidratov, sintetiziranih v gladkih kanalih (agranular) endoplazemski retikulum. Potem se uporablja kot energetski in gradbeni material. V rastlinskih celicah ogljikovi hidrati dodatno oblikovane v Golgi, nato kraju tvorbo celuloznega celično steno. V procesu prebave sestavljenih vretenčarjev živali, bogate z ogljikovimi hidrati, delno razgradijo v ustih in želodcu. Glavna dissimilation enake reakcije pojavljajo v dvanajstniku. V sedanji obliki trebušne slinavke sok vsebuje amilazo, encim, ki cepi škrob za glukozo. Kot je bilo rečeno že prej, se glukoza absorbira v kri v tankem črevesu in se razširila na vse celice. Tu se uporablja kot vir energije in gradbenega materiala. To pojasnjuje vlogo, ki jo imajo ogljikovi hidrati v telesu.

Nadmembrannye kompleksov heterotrofne celice

Značilni so živali in gliv. Kemična sestava in molekularna ureditev teh struktur, predstavljene s spojinami, kot so lipidi, proteini in ogljikovi hidrati. Vloga ogljikovih hidratov v telesu - je vključen v energetski presnovi in gradbenega membran. V človeških in živalskih celic imajo posebno strukturno komponento imenovano glikokaliks. Ta tanka površinska plast sestavljena iz glikolipidi in glikoproteini, povezanih s citoplazemsko membrano. To omogoča neposredno povezavo z zunaj celic. Prihaja dojemanje dražljajev in zunajcelične prebavo. Zaradi svojih ogljikovih hidratov lupine celic držijo med seboj tvorijo tkanino. Ta pojav imenujemo adhezija. Prav tako smo dodali, da "repi" molekul ogljikovih hidratov najti na površini celice in so usmerjeni v intersticijski tekočini.

Druga skupina heterotrofnih organizmov - glive Naprava ima tudi površino, ki se imenuje celične stene. Vsebuje kompleksne sladkorje - hitin, glikogen. Nekatere vrste gliv vsebujejo tudi topnih ogljikovih hidratov, kot so trehaloza, imenovanih gob sladkor.

V enoceličnih živali, kot so ciliates, površinski sloj - pellicle vsebuje tudi oligosaharidov komplekse s proteini in lipidov. Nekateri preprosto pellicle dovolj tanek in ne preprečuje spremembo oblike telesa. V drugih pa zgosti in postane močan kot oklep, ki nosi zaščitno funkcijo.

Rastlinska celične stene

Vsebuje tudi velike količine ogljikovih hidratov, predvsem celuloze, ki nastane kot snopov vlaken. Te strukture tvorijo okvir, potopljena v koloidnem matrici. Sestoji predvsem iz oligosaharidov in polisaharidov. Celičnih sten rastlinskih celic lahko lignificated. V tem primeru se prostori med tramovi napolnjen s celuloznimi drugih ogljikovih hidratov - lignin. Povečuje podporno funkcijo celične membrane. Pogosto, zlasti v trajnih lesnih rastlin, zunanja plast iz celuloze obloženih maščobe podobnih snovi - suberin. To preprečuje vdor vode v rastlinskem tkivu, tako da so z njimi povezane celice hitro umrli in s plastjo plute pokrita.

Če povzamemo, vidimo, da so v stenah rastlinskih celic, ki so tesno povezane ogljikovi hidrati in maščobe. Njihova vloga v telesnih phototrophs podcenjevati, saj glikolipidni kompleksi zagotavljajo podporne in zaščitno funkcijo. Preučili bomo različne ogljikovih hidratov, posebno na Monera kraljestvo organizmov. To vključuje prokariontih, kot so bakterije. Njihova celične stene vsebuje ogljikove hidrate - murein. Glede na površinsko strukturo aparature je razdeljen na bakterije gram-pozitivnih in gram-negativne.

Struktura druge skupine, je bolj zapletena. Te bakterije imajo dve plasti: Polimerni in tog. Prva vsebuje mukopolisaharide, npr murein. Njegove molekule v obliki velikih mrežnih struktur, tvorjenje kapsule okoli bakterijske celice. Drugi sloj je sestavljen iz peptidoglikana - spojina polisaharidi in proteini.

Lipopolisaharidi celične stene omogočajo, da se bakterije trdno držijo različnih substratov, na primer do zobne sklenine ali membrane evkariontskih celic. Poleg tega glikolipidi spodbujajo kohezijo bakterijskih celic med seboj. Na ta način se na primer oblikujejo verige streptokokov, skupine stafilokokov, poleg tega pa imajo nekatere vrste prokariontov dodatno sluznico - peplos. Vsebuje polisaharide v svoji sestavi in se zlahka uniči z delovanjem trdega sevanja ali s stikom z nekaterimi kemikalijami, na primer z antibiotiki.