УГЛЕВОДЫ - СТРУКТУРНЫЕ АСПЕКТЫ; - ЭНТЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН; - ТКАНЕВОЙ ОБМЕН

Углеводами называются вещества с общей формулой С х (Н 2 О) у Все углеводы являются либо альдегидами, либо кетонами, и в их молекулах всегда имеется несколько гидроксильных групп (полигидроксиальдегиды или полигидроксикетоны).

Классификация углеводы Моносахариды (не гидролизуемые) Альдозы (содержат альдегидную группу) Триозы Тетрозы Пентозы Гексозы Гептозы Октозы Кетозы (содержат кетонную группу) Триозы Тетрозы Пентозы Гексозы Гептозы Октозы Полисахариды (при гидролизе образуются более простые углеводы) Гомополи- сахариды (состоят из одинаковых моносахаридных остатков) Гетерополи- сахариды (Состоят из остатков разных моносахаридов)

Функции углеводов - основной и единственный анаэробный энергетический материал - структурная: гликокаликс, гликопротеины мембран, гликозаминогликаны соединительной ткани, клеточная стенка растений - гидроосмотическая: гиалуроновая кислота - защитная: гликокаликс, иммуноглобулины - специфическое узнавание: рецепторы, антигены

Моносахариды и дисахариды Моносахариды и дисахариды часто называют «сахара», потому что они объединяют ряд общих свойств: 1. Сладкие на вкус. 2. Легко растворимые в воде. 3. Кристаллизуются. 4. В названиях используется суффикс «-оз»: глюкоза, сахароза Моносахариды («простые сахара») (СН 2 О) n, где n = 3-9 Дисахариды образуются путем соединения двух моносахаридов гликозидной связью С 12 Н 24 О 11

Моносахариды В молекулах моносахаридов ко всем атомам углерода, за исключением одного, присоединены гидроксильные группы. Этот один С входит в состав либо альдегидной группы, либо кетогруппы

В соответствии с числом атомов С моносахариды делятся на Триозы, тетрозы, пентозы и гексозы. Наиболее распространенными являются пентозы и гексозы. Из триоз наибольшее биологическое значение имеют промежуточные вещества энергообмена – молочная и пировиноград- ная кислоты. Пентозы входят в состав нуклеотидов нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) Гексозы являются мономерами полисахаридов и главными энергетическими веществами (глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза и др.)

Важным свойством моносахаридов является их изомерия: структурная и пространственная. Пространственная изомерия ГеометрическаяОптическая Пентозы и гексозы существуют в виде 2-х геометрических изомеров: α– и β-, отличающихся положением гидроксильной (ОН -) группы при С 1 α- и β- изомерия обеспечивает большое химическое разнообразие при образовании полимеров.

Оптическая изомерия моносахаридов Всем моносахаридам свойственна оптическая (зеркальная) изомерия, имеющая большое биологическое значение, т.к. ферменты узнают субстрат по форме молекул. Углеводы входящие в живые организмы только D-изомеры, т.е. правовращающие (+), а аминокислоты представлены только L- изомерами (-)

Моносахариды обладают восстанавливающими свойствами из-за наличия гидроксильных групп: Реакция «серебряного зеркала» (осаждение серебра из раствора соли) Реакция Фелинга (осаждение меди из раствора медного купороса)

Дисахариды

Молекула сахарозы состоит из шестичленного кольца глюкозы и пятичленного кольца фруктозы. Сахароза содержится в большинстве растений, но особенно много в сахарном тростнике и сахарной свекле. При добавлении к р-ру сахарозы фермента инвертазы молекулы сахарозы расщепляются и образуется инвертный сахар, применяемый в кондитерском производстве (он слаще сахарозы из-за наличия свободной фруктозы) Сахароза – обычный сахар из магазина

Рафиноза содержится в горохе, бобах, фасоли и нашим пищеварительным ферментам «не по зубам», поэтому, попав в толстый кишечник, расщепляется микроорганизмами с образованием большого количества газов – водорода, диоксида углерода и метана. По этой причине блюда из бобовых могут вызвать известные неудобства в обществе. Некоторые люди из-за отсутствия фермента лактазы не могут пить молоко, в котором содержится лактоза (возникает расстройство пищеварения). Мальтоза содержится в березовом соке. Рафиноза состоит из галактозы, глюкозы и фруктозы

Полисахариды Гомополисахариды: Крахмал Гликоген Целлюлоза Хитин Гетерополисахариды: Гиалуроновая кислота Хондроитинсульфаты Кератансульфаты Дерматансульфаты Гепарин

Полисахариды состоят из большого количества моносахаридов (чаще – глюкозы), соединенных простыми эфирными связями. Полисахариды могут иметь линейную (амилоза) или разветвленную (амилопектин) молекулу. Соотношение их растениях – 1 : 4 Животные хранят глюкозу в виде гликогена (близкого по структуре амилопектину). Продуктом утилизации гликогена при отсутствии кислорода является молочная кислота.

Основные свойства полисахаридов Полисахариды: нерастворимые в воде, несладкие на вкус, не кристаллизуются; они не оказывают влияние на клетку и потому удобны в качестве запасных веществ. При необходимости они могут быть превращены обратно в сахара путём гидролиза. Характерная проба на крахмал – йодная (действие на амилозу крахмала) - синее окрашивание Особенно много крахмала в клубнях картофеля, а также в семенах бобовых и злаков

Крахмал Крахмал является основным запасающим веществом растений и может достигать в зернах злаковых 70% массы.

Целлюлоза (у растений) и хитин (у животных и грибов) состоят из β- глюкозы и всегда имеют линейную форму. Хитин сходен с целлюлозой, но в С 2 группа ОН- заменена на NH COCH 3 Целлюлоза и хитин входят в состав клеточных стенок, а у членистоногих – наружный скелет. Иногда простые сахара вступают в реакцию с сахарными спиртами и кислотами. Образующиеся при этом вещества близки к полисахаридам и носят название мукополисахаридов. Целлюлоза – основной компонент стенок растительных клеток и самое распространённое на Земле органическое вещество

Энтеральный обмен углеводов Переваривание углеводов начинается в ротовой полости под действием амилазы слюны. Потенциально -амилаза слюны в ротовой полости способна расщепить пищевой крахмал или гликоген до дисахаридов мальтозы и изомальтозы. Но в реальных условиях пища находится во ротовой полости не слишком длительное время и мальтоза не образуется. В этом случае -амилаза слюны успевает расщепить только некоторые 1,4- - гликозидные связи, и образуются промежуточные продукты расщепления - декстрины, представляющие из себя полисахаридные фрагменты различной протяженности. В зависимости от длины их молекулы они могут называться по-разному. Например, более длинные молекулы иногда называют эритродекстринами, а более короткие относятся к мальтодекстринам.

Затем полупереваренные полисахариды, находящиеся в составе пищевого комка, проглатываются и попадают в желудок. Здесь эффективного переваривания углеводов не происходит, т.к. кислая среда полости желудка далека от pH-оптимума амилазы, и поэтому здесь фермент теряет свою активность. Теоретически переваривание может продолжаться только внутри пищевого комка, и, лишь при том условии, что пищевая масса интенсивно не перемешивается с желудочным соком. На поверхности пищзевого комка происходит слабый кислотный гидролиз олигосахаридов под действием соляной ксилоты. Переваривание углеводов возобновляется при поступлении пищевых масс из желудка в тонкий кишечник. Поступающий оттуда кислый химус нейтрализуется щелочными солями (бикарбонатами), поступающими в 12-перстную кишку вместе с соком поджелудочной железы. К тому же, в стенке этой кишки есть железы, тоже вырабатываюшие бикарбонаты. Таким образом, среда в просвете 12-перстной кишки имеет слабощелочную реакцию, близкую к рН-оптимуму панкреатической -амилазы. Панкреатическая -амилаза завершает расщепление полисахаридов и олигосахаридов до дисахарида мальтозы.

Пристеночное пищеварение Осуществляется ферментами, расположенными на микроворсинках слизистой оболочки тонкого кишечника; Конечный продукт пищеварения недоступен для микроорганизмов

Регуляция содержания глюкозы в крови Содержание глюкозы в крови 3-5 мМоль/л Снижение содержания – гипогликемия Повышение содержания – гипергликемия Повышают уровень глюкозы: адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды Понижает уровень глюкозы: инсулин

Тканевой обмен углеводов Пути расходования углеводов пищи: 60-70% - окисляется 20-30% - превращается в жиры и откладывается в жировой ткани 3-5% - запасается в виде гликогена

Гликолиз Расщепление молекулы глюкозы на две молекулы пировиноградной кислоты, сопровождающееся образованием двух молекул АТФ

Гликолитическая оксидоредукция

Пути использования пирувата Анаэробные условия: превращается в лактат Анаэробные условия: превращается в ацетил-коэнзим А

Брожение