Функции углеводов.

Для большинства организмов природные углеводы выполняют две основные функции:

1. Являются источником углерода, необходимого для синтеза белков, нуклеиновых кислот, липидов и других представителей живого мира.

2. Углеводы – это главный источник энергии для человеческого организма. Они обеспечивают до 70% потребности организма в энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности всех клеток, тканей и органов, но в особенности мозга, сердца, мышц. Они являются энергетически ёмкими, при окислении 1г углеводов выделяется 16,7-16,9 кДж энергии.

Углеводы и их производные играют и другие важные функции в организме.

- Резервная. Крахмал и гликоген представляют собой депонированную форму хранения питательных веществ, в частности глюкозы.

- Структурная. Целлюлоза и другие полисахариды растений образуют прочный остов; в комплексе с белками и липидами они входят в состав биомембран всех клеток, хитинового покрова многих насекомых и ракообразных, соединительных тканей и жидкостей.

- Защитная. Например, кислые гетерополисахариды выполняют роль биологического смазочного материала, выстилая трущиеся поверхности суставов, слизистой и пищеварительных путей, носа, бронхов, трахеи и т.д. Углевод гепарин предотвращает свёртываемость крови.

Глюкуроновая кислота связывается с токсическими веществами, нарушающими функцию печени в виде эфиров, выводя их таким образом из организма.

- Особое значение имеет специфическая функция углеводов – участие в образование гибридных (комплексных) молекул, например, таких как гликопротеины, в которых углеводы ковалентно связаны с белком. Небольшие олигосахаридные группы присоединяется через О-гликозидную связь к гидроксильным остаткам серина или треонина, а также через N-гликозидную связь к амидному азоту аспарагина. Гликопротеины содержатся в плазме крови, входят в состав структурных белков, ферментов, рецепторов. Большинство белков, расположенных на внешней поверхности животных клеток, являются гликопротеинами. Содержание углеводного компонента в гликопротеинах варьируется в широких пределах (от 1 до 30% массы всей молекулы). Гликопротеины служит маркерами в процессах узнавания молекулами и клетками друг друга, определяют антигенную специфичность, обусловливают различия групп крови, играют каталитическую роль.

Другим важным классом комплексных структур являются гликолипиды – производные церамидов, спиртовая группа которых гликозилирована остатками одного или нескольких углеводов.

Важной функцией углеводов является способность связывать метаболиты. Например, вырабатываясь наряду с инсулином в поджелудочной железе, они связывают образующиеся кетоновые тела. При нарушении обмена углеводов развивается сахарный диабет, приводящий к ацифозу.

Многие углеводы сладкого вкуса, но это не просто приятные ощущения. Раздражая, подобным образом, рецепторы языка они стимулируют деятельность центральной нервной системы.

Углеводные запасы человека ограничены, и они быстро расходуются. Поэтому запасы углеводов должны постоянно пополняться. Суточная потребность человека в углеводах составляет 400-500г, из них 80% приходится на крахмал.

Моносахара (виноградный сахар)

Содержат в своей структуре от 2 до 9 атомов углерода, при названии пользуются тривиальной номенклатурой.

название	символ	название	символ
глюкоза	Gle	рибулоза	Pbu
галактоза	Gal	ксилуллоза	Xlu
манноза	Man	N-ацетилглюкозамин	Gle-NAc
фруктоза	Fru	глюкпоновая кислота	Gle-UA
рибоза	Rib
ксилоза	Xyl

Глюкоза – это основной обменный моносахарид. Нормальное её содержание в крови 80-100мг/10мл. Избыток сахара сконсервируется организмом в виде гликогена. Утилизация глюкозы замедляется, если поджелудочной железой не вырабатывается гормон – инсулин или его вырабатывается недостаточно (инсулин – это полипептид, в котором в цепи внутримолекулярно путём образования дисульфидных связей сшиты молекулы цистеина, включённого в полипептидную цепь). При этом уровень глюкозы в крови повышается до 200-400мг/100мг, почти не в состоянии задерживать такие высокие концентрации сахара и он появляется в моче. Такие явления характерны при сахарном диабете. Наиболее быстро уровень сахара (глюкозы) в крови повышается при употреблении сахарозы. Они очень быстро расщепляется в тонком кишечнике с освобождением глюкозы, которая быстро всасывается в кровь. В свободном виде глюкоза содержится в ягоде и фруктах (винограде – 8%, сливе, черешне – 5-6%, мёде – 36%). Она входит составной частью во многие олиго- и полисахара – крахмал, гликоген, мальтоза, лактоза и т.д. Глюкозу применяют в хлопчатобумажном производстве, в медицине (используют 10-40% растворы). Глюкоза легко подвергается брожению, поэтому используется при получении виноградных вин, в пивоварении.

Фруктоза в чистом виде содержится в пчелином мёде (37%), винограде (7,5%), яблоках (5,5%), входит в состав сахарозы. Фруктоза усваивается медленнее, она больше участвует в обменных процессах. Утилизация фруктозы не требует инсулина, поэтому она может употребляться и больными сахарным диабетом. Кроме этого, фруктоза более сладкий моносахарид, чем глюкоза и употребление её в любых случаях предпочтительно.

D- Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах практически не встречается, в небольших количествах содержится в растительных тканях и семенах. Она высвобождается при расщеплении лактозы – молочного сахара. Дисахарид лактоза содержится только в молоке, составляя примерно 1/3 от сухого вещества. Лактоза необходимый продукт питания. Она нормализует деятельность кишечной микрофлоры, способствует развитию молочнокислых бактерий, которые подавляют развитие патогенной и условно-патогенной микрофлоры, гнилостных микробов.

D- Манноза в свободном состоянии практически не встречается, но входит в состав сложных моносахаров.

L-плюс-арабиноза входит в качестве мономерного звена в камеди, слизи гемицеллюлозы. В свободном виде содержится в хвойных растениях, в свекловичном шоме, входит в пектиновые вещества. D-арабиноза не образуется.

D-плюс-ксилоза (древесный сахар), содержится в хлопковой шелухе, кукурузных кочерыжках, входит в состав пентозинов. Выделяется путем кипячения с сахарами. Она сладкая и используется в кондитерской промышленности.

D- ксилулоза участвует в синтезе нуклеофильных кислот. В организме содержится в виде эфира, который образуется в пентозофосфатном цикле окисления глюкозы.

D-рибулоза образуется при окислении глюкозы.

Особое место в ряду моносахаров отведено D-рибозе. Оно является универсальным компонентом главных биологически активных молекул, ответственных за передачу наследственной информации РНК (рибонуклеиновая кислота) и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Помимо этого она входит составной частью АТФ и АТФ (аденозинтрифосфата и аденозиндитрифосфата) – переносчиков химической энергии. Они участвуют в процессах ассимиляции углекислого газа растениями.

D-рибоза D-2-дезоксирибоза

Д-рибоза представлена четырьмя таутомерными формами – β-Д-рибопираноза (51%), α-Д-рибопираноза (18%), α-Д-рибофураноза (16,5%), β-Д-рибофураноза (6%).

К производным углеводов прежде всего следует отнести сорбит и ксилит.Сорбит – это шестиатомный спирт, получаемый из глюкозы и фруктозы, а ксилит восстановлением ксилозы.

Чаще всего используют ксилит, например, в процессе изготовления напитков, потому что ксилит не имеет неприятного постороннего привкуса в отличие от сорбита. Сорбит образуется в процессе производства аскорбиновой кислоты, а ксилит выделяют из початков кукурузы и хлопковой шелухи.

Калорийность сорбита – 14,8 кДж/г, ксилита – 15,35 кДж. Эти цифры показывают, что по калорийности они близки к углеводам, сладкие на вкус. При этом в организме ксилит и сорбит расщепляются до СО₂ и Н₂О и вызывают повышение уровня глюкозы в крови.

Моносахариды с длиной цепи 7-8 встречаются редко. В семействе толстянковый найден С-7 углевод седогетулоза. В авокадо обнаружены октозы и наннозы.

Редко, но встречаются разветвлённые моносахара.

Дата добавления: 2015-10-16