Строение и функции углеводов

Строение и  функции углеводов

 

1. Общая характеристика  и классификация углеводов. Функции  углеводов в организме.

2. Роль углевод в  питании 

3. Переваривание и  всасывание углеводов 

4. Строение и биологическая  роль глюкозы и гликогена. Синтез  и распад гликогена. 

 

§1. Общая характеристика и классификация углеводов. Функции  углеводов в организме.

Углеводы составляют более 80% всех органических соединений биосферы Земли.

Исключительную роль в энергетическом обмене биосферы играет глюкоза. Именно этот углевод образуется в процессе фотосинтеза. И именно, глюкоза запускает энергетический обмен в нашем организме.

Углеводы делятся на три основных класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды  или простые сахара не подвергаются гидролизу и получить из них более простые углеводы невозможно.  К моносахаридам относятся: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза и другие.

Олигосахариды состоят из нескольких моносахаридов, соединенных ковалентными связями. При гидролизе они распадаются на входящие в них моносахариды. Примером олигосахаридов могут служить дисахариды, состоящие из двух молекул моносахаридов. Наиболее распространенные дисахариды сахароза (пищевой или тростниковый сахар), состоящий из остатков глюкозы и фруктозы, лактоза(молочный сахар), состоящий из остатков глюкозы и галактозы.

Полисахариды представляют собой длинные неразветвленные цепи. Включающие сотни и тысячи моносахаридных остатков. Наиболее известные из них – крахмал, целлюлоза, гликоген -  состоят из остатков глюкозы.

Функции углеводов  в организме весьма разнообразны.

1. Энергетическая.

2. Структурная  функция  (входят в состав клеточных  структур).

3. Защитная (синтез иммунных  тел в ответ на антигены).

4.Антисвертывающая (гепарин).

5. Гомеостатическая (поддержание  водно-солевого обмена)

6. Механическая ( входят  в состав соединительных и  опорных тканей)

 

§2. Роль углевод  в питании

Углеводы составляют большую часть пищи человека, около 60-70% пищевого рациона. В среднем  количество углеводов в суточном рационе человека составляет 450—600 г. Организм человека и животных получает углеводы с различными пищевыми веществами, главным образом, растительного происхождения. Окисление углеводов в тканях является одним из основных источников энергии, необходимой организму для осуществления разнообразных функций.

Избыток углеводов в пище ведет  к превращению их в жиры. Избыточное введение углеводов может привести к нежелательному ожирению у человека, т. е. отложению жира в жировых депо. Недостаточное потребление углеводов для человека также нежелательно. Оно может закончиться нарушением обмена веществ.

 

§3. Переваривание  и всасывание углеводов

Распад углеводов начинается в ротовой полости. В слюне  содержится фермент, называемый µ-амилазой (птиалином, диастазой), расщепляющий крахмал. Расщепление идет до декстринов, а при более длительном воздействии - до мальтозы. В желудке углеводы не подвергаются перевариванию, так как там нет соответствующего фермента. Основное переваривание углеводов происходит в двенадцатиперстной кишке и в дальнейших отрезках тонких кишок под влиянием µ-амилазы, поступающей в двенадцатиперстную кишку с соком поджелудочной железы. Главным, конечным продуктом гидролиза крахмала µ-амилазой является мальтоза, которая затем расщепляется на две молекулы глюкозы под действием фермента мальтазы.

Мальтаза, а также и  другие гликозидазы - сахараза и лактаза, вырабатываемые в железах слизистой  оболочки тонких кишок, расщепляют дисахариды до моносахаридов. Сахараза гидролизует сахарозу на глюкозу и фруктозу, а лактаза - лактозу до глюкозы и галактозы. Клетчатка (целлюлоза) из-за отсутствия целлюлазы в животном организме не разлагается ферментами пищеварительных соков.

Из кишечника в кровь  всасываются только моносахариды. Скорость всасывания у разных моносахаридов различна. Полагают, что они всасываются в виде моносфорных эфиров, что дает возможность взаимопревращению в стенке кишечника гексоз, в частности, превращению фруктозы и галактозы в глюкозу. Моносахариды с током крови по системе воротной вены попадают в печень. В печени часть глюкозы превращается в гликоген. Печень способна как синтезировать гликоген, так и расщеплять его с образованием  глюкозы.

 

 

§ 4. Строение и  биологическая роль глюкозы и  гликогена. Синтез и распад гликогена.

 

Эмпирическая формула  глюкозы С6Н12О6. Она может иметь различные пространственные формы. В организме человека глюкоза как правило находится в циклической форме:

 

Свободная глюкоза в  организме человека в основном находится  в крови, где ее содержание довольно постоянно и колеблется в диапазоне от 3,9 до 6,1 ммоль/л.

Глюкоза главный  источник энергии в организме.

Другим углеводом типичным для человека является гликоген. Состоит гликоген из сильно разветвленных молекул большого размера, содержащих десятки тысяч остатков глюкозы. Эмпирическая формула гликогена: (С6 Н12 О5)n  где n  число остатков глюкозы.

Основные запасы гликогена  сосредоточены в печени  и мышцах.

Гликоген является запасной формой глюкозы.

В норме с пищей  поступает 400 – 500 г углеводов. Это, главным образом, крахмал, клетчатка, сахароза, лактоза, гликоген. Переваривание углеводов происходит в разных частях пищеварительного тракта, начиная с ротовой полости. Осуществляют его ферменты амилазы. Единственный углевод, который не расщепляется в нашем организме – это клетчатка. Все остальные расщепляются до глюкозы, фруктозы, галактозы и.т. д. и вовлекаются в процессы катаболизма, Значительная часть глюкозы превращается в печени в гликоген. Между приемами пищи часть гликогена в печени превращается в глюкозу, которая поступает в кровь.

Глюкоза, используемая для  синтеза гликогена, предварительно активируется. Затем после ряда превращений  образует гликоген. В этом процесс  участвует нуклеотид УТФ (уридинтрифосфат), который  по строению напоминает АТФ. В ходе реакций образуется промежуточное соединение – уридиндифосфатглюкоза (УДФ-глюкоза). Именно это соединение  образует молекулы гликогена, вступая в реакцию с так  называемой затравкой. Затравкой служат имеющиеся в печени молекулы гликогена.

Реакции образования гликогена обеспечиваются  энергией молекулами АТФ. Синтез гликогена ускоряется гормоном инсулином.  

Распад гликогена в  печени осуществляется в обратном порядке  и в конечном итоге образуется глюкоза и фосфорная кислота. Этот процесс ускоряется гормонами глюкагоном и адреналином. Распад гликогена в мышцах стимулирует гормон адреналин, который выделяется в кровь во время мышечной работы. При этом  в мышцах не образуется свободная глюкоза и путь расщепления гликогена несколько иной.

 

 

Источник: Краснодембский Е. Г."Общая биология: Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы"