ANGLIAVANDENIAI

Angliavandeniai yra visų augalų ir gyvūnų organizmų ląstelių ir audinių dalis ir pagal svorį sudaro didžiąją dalį organinės medžiagos ant žemės. Angliavandeniai sudaro apie 80% sausosios medžiagos augaluose ir apie 20% gyvūnų. Augalai angliavandenius sintetina iš neorganinių junginių – anglies dioksido ir vandens (CO 2 ir H 2 O).

Angliavandeniai skirstomi į dvi grupes: monosacharidus (monozes) ir polisacharidus (poliozes).

Monosacharidai

Norėdami išsamiai ištirti medžiagą, susijusią su angliavandenių klasifikacija, izomerija, nomenklatūra, struktūra ir kt., turite pažiūrėti animacinius filmus "Angliavandeniai. Genetinis D - cukrų serija“ ir „Hawortho formulių konstravimas D - galaktozė“ (šis vaizdo įrašas pasiekiamas tik CD-ROM ). Šių filmų tekstai buvo perkelti į šį poskyrį ir pateikti toliau.

Angliavandeniai. Genetinė D serijos cukrų

"Angliavandeniai yra plačiai paplitę gamtoje ir atlieka įvairias svarbias funkcijas gyvuose organizmuose. Jie tiekia energiją biologiniams procesams, taip pat yra pradinė medžiaga kitų tarpinių ar galutinių metabolitų sintezei organizme. Angliavandeniai turi bendroji formulė Cn(H2O)m , iš kur kilo šių natūralių junginių pavadinimas.

Angliavandeniai skirstomi į paprastus cukrus arba monosacharidus ir šių paprastų cukrų arba polisacharidų polimerus. Tarp polisacharidų reikėtų išskirti oligosacharidų grupę, kurios molekulėje yra nuo 2 iki 10 monosacharidų liekanų. Tai visų pirma apima disacharidus.

Monosacharidai yra heterofunkciniai junginiai. Jų molekulėse vienu metu yra ir karbonilo (aldehido arba ketono), ir kelios hidroksilo grupės, t.y. monosacharidai yra polihidroksikarbonilo junginiai – polihidroksialdehidai ir polihidroksiketonai. Priklausomai nuo to, monosacharidai skirstomi į aldozes (monosacharidas turi aldehido grupę) ir ketozes (turi keto grupę). Pavyzdžiui, gliukozė yra aldozė, o fruktozė yra ketozė.

(gliukozė (aldozė)(fruktozė (ketozė))

Priklausomai nuo anglies atomų skaičiaus molekulėje, monosacharidas vadinamas tetroze, pentoze, heksoze ir kt. Jei sujungsime paskutinius du klasifikavimo tipus, tai gliukozė yra aldoheksozė, o fruktozė – ketoheksozė. Dauguma natūralių monosacharidų yra pentozė ir heksozė.

Monosacharidai vaizduojami Fišerio projekcijos formulių pavidalu, t.y. tetraedrinio anglies atomų modelio projekcijos į piešimo plokštumą forma. Anglies grandinė juose parašyta vertikaliai. Aldozėse aldehido grupė yra viršuje, ketozėse pirminė alkoholio grupė yra šalia karbonilo grupės. Vandenilio atomas ir hidroksilo grupė prie asimetrinio anglies atomo yra išdėstyti horizontalioje linijoje. Asimetriškas anglies atomas yra gautame dviejų tiesių linijų kryželyje ir nėra pažymėtas simboliu. Anglies grandinės numeracija prasideda nuo grupių, esančių viršuje. (Apibrėžkime asimetrinį anglies atomą: tai anglies atomas, prijungtas prie keturių skirtingų atomų ar grupių.)

Absoliučios konfigūracijos nustatymas, t.y. tikrasis erdvinis pakaitų išsidėstymas ant asimetrinio anglies atomo yra labai daug darbo reikalaujanti užduotis ir iki tam tikro laiko tai buvo net neįmanoma užduotis. Galima charakterizuoti ryšius lyginant jų konfigūracijas su etaloninių jungčių, t.y. nustatyti santykines konfigūracijas.

Santykinę monosacharidų konfigūraciją lemia konfigūracijos standartas – gliceraldehidas, kuriam praėjusio amžiaus pabaigoje savavališkai buvo priskirtos tam tikros konfigūracijos, pavadintos D ir L - gliceraldehidai. Asimetrinio monosacharido anglies atomo, esančio toliausiai nuo karbonilo grupės, konfigūracija lyginama su jų asimetrinių anglies atomų konfigūracija. Pentozėse šis atomas yra ketvirtasis anglies atomas ( C 4 ), heksozėse – penktoji ( C 5 ), t.y. priešpaskutinė anglies atomų grandinėje. Jeigu šių anglies atomų konfigūracija sutampa su konfigūracija D - gliceraldehido monosacharidas klasifikuojamas kaip D - eilė. Ir atvirkščiai, jei jis atitinka konfigūraciją L - gliceraldehidas laikomas monosacharidu L - eilutė. Simbolis D reiškia, kad hidroksilo grupė prie atitinkamo asimetrinio anglies atomo Fišerio projekcijoje yra vertikalios linijos dešinėje, o simbolis L - kad hidroksilo grupė yra kairėje.

Genetinė D serijos cukrų

Aldozių įkūrėjas yra gliceraldehidas. Apsvarstykite genetinį cukrų ryšį D - eilutė su D - gliceraldehidas.

Organinėje chemijoje yra būdas padidinti monosacharidų anglies grandinę nuosekliai įvedant grupę

N–

aš SU aš

-JIS

tarp karbonilo grupės ir gretimo anglies atomo. Šios grupės įvedimas į molekulę D - gliceraldehidas sukelia dvi diastereomerines tetrozes - D - eritrozė ir D - trejetas. Tai paaiškinama tuo, kad į monosacharidų grandinę įvestas naujas anglies atomas tampa asimetriškas. Dėl tos pačios priežasties kiekviena gauta tetrozė, o paskui pentozė, kai į jų molekulę įvedamas dar vienas anglies atomas, taip pat suteikia du diastereomerinius cukrus. Diastereomerai yra stereoizomerai, kurie skiriasi vieno ar kelių asimetrinių anglies atomų konfigūracija.

Taip gaunamas D – cukrų serija iš D - gliceraldehidas. Kaip matyti, visos pateiktos serijos sąlygos gaunamos iš D - gliceraldehidas, išlaikė asimetrinį anglies atomą. Tai paskutinis asimetrinis anglies atomas pateiktų monosacharidų anglies atomų grandinėje.

Kiekviena aldozė D - serija atitinka stereoizomerą L - serija, kurios molekulės yra susijusios viena su kita kaip objektas ir nesuderinamas veidrodinis vaizdas. Tokie stereoizomerai vadinami enantiomerais.

Pabaigoje reikia pažymėti, kad pateikta aldoheksozių serija neapsiriboja keturiomis pavaizduotomis aldoheksozėmis. Aukščiau pateiktu būdu D - ribozė ir D - ksilozės gali pagaminti dar dvi poras diastereomerinių cukrų. Tačiau sustojome tik ties aldoheksozėmis, kurios yra labiausiai paplitusios gamtoje“.

D-galaktozės Haworth formulių sudarymas

„Tuo pačiu metu į organinę chemiją įvedant gliukozės ir kitų monosacharidų, kaip polihidroksialdehidų arba polihidroksiketonų, struktūros sampratą, aprašytą atviros grandinės formulėmis, angliavandenių chemijoje ėmė kauptis faktai, kuriuos sunku paaiškinti iš tokių dalykų. Paaiškėjo, kad gliukozė ir kiti monosacharidai egzistuoja ciklinių pusacetalių pavidalu, susidarančių dėl atitinkamų funkcinių grupių intramolekulinės reakcijos.

Įprasti pusacetaliai susidaro sąveikaujant dviejų junginių – aldehido ir alkoholio – molekulėms. Reakcijos metu nutrūksta dviguba karbonilo grupės jungtis, o lūžio vietoje pridedamas hidroksilo vandenilio atomas ir alkoholio liekana. Cikliniai pusacetaliai susidaro sąveikaujant panašioms funkcinėms grupėms, priklausančioms vieno junginio – monosacharido – molekulei. Reakcija vyksta ta pačia kryptimi: nutrūksta dviguba karbonilo grupės jungtis, prie karbonilo deguonies pridedamas hidroksilo vandenilio atomas ir susidaro ciklas dėl karbonilo anglies atomų ir hidroksilo deguonies sujungimo. grupės.

Stabiliausi pusacetaliai susidaro dėl hidroksilo grupių prie ketvirtojo ir penktojo anglies atomų. Gauti penkių ir šešių narių žiedai vadinami atitinkamai furanozės ir piranozės monosacharidų formomis. Šie pavadinimai kilę iš penkių ir šešių narių heterociklinių junginių, kurių žiede yra deguonies atomas – furano ir pirano pavadinimų.

Monosacharidai, turintys ciklinę formą, gali būti patogiai pavaizduoti Hawortho perspektyvinėmis formulėmis. Jie yra idealizuoti plokšti penkių ir šešių narių žiedai su deguonies atomu žiede, todėl galima pamatyti santykinę visų pakaitų padėtį žiedo plokštumos atžvilgiu.

Panagrinėkime Haworth formulių konstravimą naudodami pavyzdį D – galaktozė.

Norėdami sudaryti Hawortho formules, pirmiausia turite sunumeruoti monosacharido anglies atomus Fišerio projekcijoje ir pasukti ją į dešinę, kad anglies atomų grandinė užimtų horizontalią padėtį. Tada projekcijos formulės kairėje esantys atomai ir grupės bus viršuje, o dešinėje - žemiau horizontalios linijos, o toliau pereinant prie ciklinių formulių atitinkamai virš ir žemiau ciklo plokštumos . Tiesą sakant, monosacharido anglies grandinė nėra tiesi linija, o erdvėje įgauna lenktą formą. Kaip matyti, penktojo anglies atomo hidroksilas yra gerokai pasišalinęs iš aldehido grupės, t.y. užima žiedui uždaryti nepalankią padėtį. Norint suartinti funkcines grupes, dalis molekulės pasukama aplink valentingumo ašį, jungiančią ketvirtą ir penktą anglies atomus prieš laikrodžio rodyklę vienu valentiniu kampu. Dėl šio sukimosi penktojo anglies atomo hidroksilas artėja prie aldehido grupės, o kiti du pakaitai taip pat keičia savo padėtį - ypač CH2OH grupė yra virš anglies atomų grandinės. Tuo pačiu metu aldehido grupė dėl sukimosi aplink s - ryšys tarp pirmojo ir antrojo anglies atomų artėja prie hidroksilo. Artėjančios funkcinės grupės sąveikauja viena su kita pagal aukščiau pateiktą schemą, todėl susidaro pusacetalis su šešių narių piranozės žiedu.

Hidroksilo grupė, susidaranti po reakcijos, vadinama glikozidine grupe. Susidarius cikliniam pusacetaliui, atsiranda naujas asimetrinis anglies atomas, vadinamas anomeriniu. Dėl to atsiranda du diastereomerai - a - ir b - anomerai, kurie skiriasi tik pirmojo anglies atomo konfigūracija.

Skirtingos anomerinio anglies atomo konfigūracijos atsiranda dėl to, kad aldehido grupė, turinti plokščią konfigūraciją, dėl sukimosi aplink s - jungtys tarp eismo juostų Pirmasis ir antrasis anglies atomai kreipiasi į puolantį reagentą (hidroksilo grupę) tiek vienoje, tiek priešingoje plokštumos pusėje. Tada hidroksilo grupė atakuoja karbonilo grupę abiejose dvigubos jungties pusėse, todėl susidaro pusacetaliai, turintys skirtingą pirmojo anglies atomo konfigūraciją. Kitaip tariant, pagrindinė vienalaikio formavimosi priežastis a - ir b -anomerai atsiranda dėl aptariamos reakcijos nestereoselektyvumo.

Prie a - anomeras, anomerinio centro konfigūracija yra tokia pati kaip paskutinio asimetrinio anglies atomo konfigūracija, kuri lemia priklausymą D - ir L - eilutė ir b - anomeras yra priešingas. Aldopentozėse ir aldoheksozėse D - serija Haworth formulėse glikozidinė hidroksilo grupė a - anomeras yra žemiau plokštumos, o ties b - anomerai – virš ciklo plokštumos.

Pagal panašias taisykles atliekamas perėjimas prie Haworth furanozės formų. Vienintelis skirtumas yra tas, kad reakcijoje dalyvauja ketvirtojo anglies atomo hidroksilas, o norint suartinti funkcines grupes, reikia pasukti dalį molekulės aplink s - ryšiai tarp trečiojo ir ketvirtojo anglies atomų ir pagal laikrodžio rodyklę, dėl to penktasis ir šeštasis anglies atomai bus po žiedo plokštuma.

Ciklinių monosacharidų formų pavadinimai apima anomerinio centro konfigūracijos nuorodas ( a - arba b -), prie monosacharido ir jo serijos pavadinimo ( D arba L -) ir ciklo dydis (furanozė arba piranozė). Pavyzdžiui, a, D - galaktopiranozė arba b, D - galaktofuranozė.

Kvitas

Gliukozė daugiausia randama laisvos formos gamtoje. Jis taip pat yra daugelio polisacharidų struktūrinis vienetas. Kiti monosacharidai yra reti laisvi ir daugiausia žinomi kaip oligo- ir polisacharidų komponentai. Gamtoje gliukozė gaunama fotosintezės reakcijos metu:

6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (gliukozė) + 6O 2

Pirmą kartą gliukozę 1811 m. gavo rusų chemikas G. E. Kirchhoffas iš krakmolo hidrolizės. Vėliau A.M. Butlerovas pasiūlė monosacharidų sintezę iš formaldehido šarminėje terpėje.

Pramonėje gliukozė gaunama hidrolizuojant krakmolą, esant sieros rūgščiai.

(C 6 H 10 O 5) n (krakmolas) + nH 2 O –– H 2 SO 4,t ° ® nC 6 H 12 O 6 (gliukozė)

Fizinės savybės

Monosacharidai yra kietos medžiagos, kurios lengvai tirpsta vandenyje, blogai tirpsta alkoholyje ir visiškai netirpsta eteryje. Vandeniniai tirpalai turi neutralią reakciją į lakmusą. Dauguma monosacharidų yra saldaus skonio, tačiau mažiau nei runkelių cukrus.

Cheminės savybės

Monosacharidai pasižymi alkoholių ir karbonilo junginių savybėmis.

aš. Reakcijos į karbonilo grupę

1. Oksidacija.

a) Kaip ir visų aldehidų atveju, monosacharidų oksidacija sukelia atitinkamas rūgštis. Taigi, kai gliukozė oksiduojama amoniako sidabro oksido hidrato tirpalu, susidaro gliukono rūgštis („sidabro veidrodžio“ reakcija).

b) Kaitinant monosacharidus su vario hidroksidu taip pat susidaro aldono rūgštys.

c) Stipresni oksidatoriai ne tik aldehido grupę, bet ir pirminę alkoholio grupę oksiduoja į karboksilo grupę, todėl susidaro dvibazinės cukraus (aldaro) rūgštys. Paprastai tokiai oksidacijai naudojama koncentruota azoto rūgštis.

2. Atsigavimas.

Sumažinus cukrų susidaro polihidroksiliai alkoholiai. Kaip reduktorius naudojamas vandenilis, esant nikeliui, ličio aliuminio hidridas ir kt.

3. Nepaisant monosacharidų cheminių savybių panašumo su aldehidais, gliukozė nereaguoja su natrio hidrosulfitu ( NaHSO3).

II. Reakcijos, pagrįstos hidroksilo grupėmis

Reakcijos prie monosacharidų hidroksilo grupių paprastai vyksta pusacetaline (cikline) forma.

1. Alkilinimas (eterių susidarymas).

Kai metilo alkoholis veikia esant vandenilio chlorido dujoms, glikozidinio hidroksilo vandenilio atomas pakeičiamas metilo grupe.

Naudojant stipresnius alkilinančius agentus, pvz Pavyzdžiui , metilo jodidas arba dimetilsulfatas, tokia transformacija paveikia visas monosacharido hidroksilo grupes.

2. Acilinimas (esterių susidarymas).

Kai acto rūgšties anhidridas veikia gliukozę, susidaro esteris – pentaacetilgliukozė.

3. Kaip ir visi polihidroksiliai alkoholiai, gliukozė su vario hidroksidu ( II ) suteikia intensyvią mėlyną spalvą (kokybinė reakcija).

III. Specifinės reakcijos

Be minėtųjų, gliukozei būdingos ir kai kurios specifinės savybės – fermentacijos procesai. Fermentacija – tai cukraus molekulių skilimas veikiant fermentams. Cukrus, kurio anglies atomų skaičius yra trijų kartotinis, vyksta fermentacija. Yra daug fermentacijos tipų, tarp kurių žinomiausi yra šie:

a) alkoholinė fermentacija

C 6 H 12 O 6 ® 2CH 3 –CH 2 OH (etilo alkoholis) + 2CO 2

b) pieno rūgšties fermentacija

c) sviesto rūgšties fermentacija

C6H12O6® CH 3 –CH 2 –CH 2 –COOH(sviesto rūgštis) + 2 H2 + 2CO 2

Minėtos mikroorganizmų sukeltos fermentacijos rūšys turi plačią praktinę reikšmę. Pavyzdžiui, alkoholis – etilo alkoholiui gaminti, vyno gamyboje, alaus darykloje ir kt., o pieno rūgštis – pieno rūgšties ir rauginto pieno produktų gamybai.

Disacharidai

Disacharidai (biozės) hidrolizės metu sudaro du vienodus arba skirtingus monosacharidus. Norint nustatyti disacharidų struktūrą, būtina žinoti: iš kokių monosacharidų jis sudarytas, kokia yra šių monosacharidų anomerinių centrų konfigūracija ( a - arba b -), kokie yra ciklo matmenys (furanozė arba piranozė) ir su kokiais hidroksilais yra susietos dvi monosacharidų molekulės.

Disacharidai skirstomi į dvi grupes: redukuojančius ir neredukuojančius.

Redukuojantiems disacharidams visų pirma priskiriama salyklo esanti maltozė (salyklo cukrus), t.y. daiginti, o paskui džiovinti ir susmulkinti javų grūdai.

(maltozė)

Maltozė susideda iš dviejų likučių D - gliukopiranozės, kurios yra sujungtos (1–4)-glikozidiniu ryšiu, t.y. susidarant eteriniam ryšiui dalyvauja vienos molekulės glikozidinis hidroksilas ir kitos monosacharido molekulės ketvirtajame anglies atome alkoholio hidroksilas. Anomerinis anglies atomas ( C 1 ), dalyvaujantis formuojant šį ryšį, turi a - konfigūracija, o anomerinis atomas su laisvu glikozidiniu hidroksilu (pažymėtas raudonai) gali turėti arba a - (a - maltozė) ir b - konfigūracija (b - maltozė).

Maltozė yra balti kristalai, gerai tirpūs vandenyje, saldaus skonio, bet daug mažiau nei cukrus (sacharozė).

Kaip matyti, maltozėje yra laisvo glikozidinio hidroksilo, dėl kurio išsaugoma galimybė atidaryti žiedą ir virsti aldehido forma. Šiuo atžvilgiu maltozė gali įsitraukti į reakcijas, būdingas aldehidams, ir ypač sukelti „sidabro veidrodžio“ reakciją, todėl ji vadinama redukuojančiu disacharidu. Be to, maltozė patiria daug monosacharidams būdingų reakcijų, Pavyzdžiui , sudaro eterius ir esterius (žr. Cheminės savybės monosacharidai).

Neredukuojantys disacharidai yra sacharozė (runkeliai arba cukranendrėscukrus). Jo yra cukranendrėse, cukriniuose runkeliuose (iki 28 % sausosios medžiagos), augalų sultys ir vaisiai. Sacharozės molekulė sudaryta iš Reklama - gliukopiranozės ir b, D - fruktofuranozė.

(sacharozė)

Priešingai nei maltozė, glikozidinį ryšį (1–2) tarp monosacharidų sudaro abiejų molekulių glikozidiniai hidroksilai, tai yra, nėra laisvo glikozidinio hidroksilo. Dėl to sacharozei trūksta redukcijos savybių, ji nesukelia „sidabro veidrodžio“ reakcijos, todėl priskiriama neredukuojantiems disacharidams.

Sacharozė yra balta kristalinė medžiaga, saldaus skonio, gerai tirpi vandenyje.

Sacharozei būdinga reakcija į hidroksilo grupes. Kaip ir visi disacharidai, sacharozė rūgštimi arba fermentine hidrolize paverčiama monosacharidus, iš kurių ji yra sudaryta.

Polisacharidai

Svarbiausi polisacharidai yra krakmolas ir celiuliozė (ląsteliena). Jie yra pagaminti iš gliukozės likučių. Bendra šių polisacharidų formulė ( C6H10O5)n . Formuojantis polisacharidų molekulėms dažniausiai dalyvauja glikozidiniai (prie C 1 atomo) ir alkoholiniai (prie C 4 atomo) hidroksilai, t.y. susidaro (1–4)-glikozidinė jungtis.

Krakmolas

Krakmolas yra dviejų polisacharidų mišinys, pagamintas iš Reklama - gliukopiranozės vienetai: amilozė (10-20%) ir amilopektinas (80-90%). Krakmolas susidaro augaluose fotosintezės metu ir nusėda kaip „rezervinis“ angliavandenis šaknyse, gumbuose ir sėklose. Pavyzdžiui, ryžių, kviečių, rugių ir kitų javų grūduose krakmolo yra 60-80%, bulvių gumbuose - 15-20%. Panašų vaidmenį gyvūnų pasaulyje atlieka polisacharidas glikogenas, kuris daugiausia „saugomas“ kepenyse.

Krakmolas yra balti milteliai, susidedantys iš mažų grūdelių, netirpūs saltas vanduo. Kai krakmolas apdorojamas šiltu vandeniu, galima išskirti dvi frakcijas: frakciją, kuri tirpsta šiltame vandenyje ir susideda iš polisacharido amilozės, ir frakciją, kuri tik šiltame vandenyje išbrinksta, kad susidarytų pasta ir kurią sudaro polisacharidas amilopektinas. .

Amilozė turi linijinę struktūrą, Reklama - gliukopiranozės liekanos yra sujungtos (1–4)-glikozidiniais ryšiais. Amilozės (ir apskritai krakmolo) vienetinė ląstelė pavaizduota taip:

Amilopektino molekulė yra pastatyta panašiai, tačiau grandinėje yra šakų, kurios sukuria erdvinę struktūrą. Šakos taškuose monosacharidų liekanos yra sujungtos (1–6)-glikozidiniais ryšiais. Tarp šakos taškų paprastai yra 20-25 gliukozės likučiai.

(amilopektinas)

Krakmolas lengvai hidrolizuojasi: kaitinant, esant sieros rūgščiai, susidaro gliukozė.

(C 6 H 10 O 5 ) n (krakmolas) + nH 2 O – – H 2 SO 4 , t ° ® nC 6 H 12 O 6 (gliukozė)

Priklausomai nuo reakcijos sąlygų, hidrolizė gali būti vykdoma laipsniškai, susidarant tarpiniams produktams.

(C 6 H 10 O 5 ) n (krakmolas) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (dekstrinai (m< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)

Kokybinė reakcija į krakmolą yra jo sąveika su jodu – pastebima intensyvi mėlyna spalva. Šis dažymas atsiranda, kai ant supjaustytos bulvės ar baltos duonos riekės užlašinamas lašelis jodo tirpalo.

Krakmolas nevyksta „sidabrinio veidrodžio“ reakcijos.

Krakmolas yra vertingas maisto produktas. Siekiant palengvinti jo įsisavinimą, produktai, kurių sudėtyje yra krakmolo, yra termiškai apdorojami, t.y. verdamos bulvės ir dribsniai, kepama duona. Šiuo atveju atliekami dekstrinizacijos (dekstrinų susidarymo) procesai prisideda prie geresnio krakmolo įsisavinimo organizme ir vėliau hidrolizės į gliukozę.

Maisto pramonėje krakmolas naudojamas dešrų, konditerijos ir kulinarijos gaminių gamyboje. Jis taip pat naudojamas gliukozei gaminti popieriaus, tekstilės, klijų, vaistų ir kt.

Celiuliozė (pluoštas)

Celiuliozė yra labiausiai paplitęs augalų polisacharidas. Jis pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu ir yra augalų atraminė medžiaga. Medienoje yra 50-70% celiuliozės, medvilnė yra beveik gryna celiuliozė.

Kaip ir krakmolas, celiuliozės struktūrinis vienetas yra D - gliukopiranozė, kurios vienetai yra sujungti (1-4) -glikozidiniais ryšiais. Tačiau celiuliozė skiriasi nuo krakmolo b - glikozidinių jungčių tarp ciklų konfigūracija ir griežtai tiesinė struktūra.

Celiuliozė susideda iš siūlų pavidalo molekulių, kurios grandinėje, taip pat tarp gretimų grandinių hidroksilo grupių vandeniliniais ryšiais sujungiamos į ryšulius. Būtent ši grandinių pakuotė užtikrina didelį mechaninį stiprumą, pluoštiškumą, netirpumą vandenyje ir cheminį inertiškumą, dėl kurio susidaro celiuliozė ideali medžiaga statyti ląstelių sieneles.

b – Glikozidinio ryšio nesunaikina žmogaus virškinimo fermentai, todėl celiuliozė negali tarnauti kaip maistas, nors tam tikru kiekiu yra balastinė medžiaga, būtina normaliai mitybai. Atrajotojų skrandžiuose yra fermentų, skaidančių celiuliozę, todėl tokie gyvūnai skaidulą naudoja kaip maisto komponentą.

Nepaisant to, kad celiuliozė netirpsta vandenyje ir įprastuose organiniuose tirpikliuose, ji tirpsta Schweitzerio reagente (vario hidroksido tirpale amoniake), taip pat koncentruotame cinko chlorido tirpale ir koncentruotoje sieros rūgštyje.

Kaip ir krakmolas, celiuliozė rūgščių hidrolizės metu gamina gliukozę.

Celiuliozė yra polihidroksinis alkoholis; viename polimero elemente yra trys hidroksilo grupės. Šiuo atžvilgiu celiuliozei būdingos esterinimo reakcijos (esterių susidarymas). Reakcijos su azoto rūgštimi ir acto anhidridu turi didžiausią praktinę reikšmę.

Visiškai esterifikuotas pluoštas yra žinomas kaip parakas, kuris, tinkamai apdorojus, virsta bedūmiu paraku. Atsižvelgiant į nitrinimo sąlygas, galima gauti celiuliozės dinitratą, kuris technologijoje vadinamas koloksilinu. Jis taip pat naudojamas parako ir kietojo raketinio kuro gamyboje. Be to, celiulioidas yra pagamintas iš koloksilino.

Triacetilceliuliozė (arba celiuliozės acetatas) yra vertingas produktas gaminant antipireną plėvelę ir šilko acetatą. Norėdami tai padaryti, celiuliozės acetatas ištirpinamas dichlormetano ir etanolio mišinyje ir šis tirpalas per štampus įleidžiamas į srautą. šiltas oras. Tirpiklis išgaruoja ir tirpalo srautai virsta geriausiais acetatinio šilko siūlais.

Celiuliozė nesukelia „sidabrinio veidrodžio“ reakcijos.

Kalbant apie celiuliozės panaudojimą, negalima teigti, kad įvairių popierių gamybai sunaudojama daug celiuliozės. Popierius yra plonas sluoksnis pluošto pluoštai, surenkami ir suspaudžiami specialia popieriaus gamybos mašina.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, jau aišku, kad žmonių celiuliozės naudojimas yra toks platus ir įvairus, kad atskiras skyrius gali būti skirtas celiuliozės cheminių perdirbimo produktų naudojimui.

SKYRIAUS PABAIGA

Angliavandeniai maiste.

Angliavandeniai yra pagrindinis ir lengvai prieinamas energijos šaltinis žmogaus organizmui. Visi angliavandeniai yra sudėtingos molekulės, susidedančios iš anglies (C), vandenilio (H) ir deguonies (O), pavadinimas kilęs iš žodžių „anglis“ ir „vanduo“.

Iš pagrindinių mums žinomų energijos šaltinių galime išskirti tris:

Angliavandeniai (iki 2% atsargų)
- riebalai (iki 80% atsargų)
- baltymai (iki 18% atsargų )

Angliavandeniai yra greičiausias kuras, kuris pirmiausia naudojamas energijos gamybai, tačiau jų atsargos yra labai mažos (vidutiniškai 2% viso), nes joms susikaupti reikia daug vandens (1g angliavandenių sulaikyti reikia 4g vandens), tačiau riebalams kaupti vandens nereikia.

Pagrindinės organizmo angliavandenių atsargos kaupiamos glikogeno (sudėtinių angliavandenių) pavidalu. Didžioji jo dalis yra raumenyse (apie 70%), likusi dalis yra kepenyse (30%).
Galite sužinoti visas kitas angliavandenių funkcijas bei jų cheminę struktūrą

Angliavandeniai maisto produktuose klasifikuojami taip.

Angliavandenių rūšys.

Pagal paprastą klasifikaciją angliavandeniai skirstomi į dvi pagrindines klases: paprastus ir sudėtingus. Paprastieji, savo ruožtu, susideda iš monosacharidų ir oligosacharidų, sudėtingi - iš polisacharidų ir pluoštinių.

Paprasti angliavandeniai.

Monosacharidai

gliukozė(„vynuogių cukrus“, dekstrozė).
gliukozė- svarbiausias iš visų monosacharidų, nes jis yra daugumos maistinių di- ir polisacharidų struktūrinis vienetas. Žmogaus organizme gliukozė yra pagrindinis ir universaliausias medžiagų apykaitos procesų energijos šaltinis. Visos gyvūno kūno ląstelės turi galimybę metabolizuoti gliukozę. Tuo pačiu metu yra galimybė naudoti kitus energijos šaltinius - pavyzdžiui, nemokamai riebalų rūgštis ir glicerolis, fruktozė ar pieno rūgštis – turi ne visos organizmo ląstelės, o tik kai kurios jų rūšys. Medžiagų apykaitos procese jie suskaidomi į atskiras monosacharidų molekules, kurios daugiapakopėje cheminės reakcijos paverčiamas kitomis medžiagomis ir galiausiai oksiduojamas į anglies dioksidą ir vandenį – naudojamas kaip „kuras“ ląstelėms. Gliukozė yra būtina medžiagų apykaitos sudedamoji dalis angliavandenių. Kai jo kiekis kraujyje sumažėja arba koncentracija yra didelė ir jo negalima vartoti, kaip tai atsitinka sergant cukriniu diabetu, atsiranda mieguistumas ir gali atsirasti sąmonės netekimas (hipoglikeminė koma).
Gliukozė "in gryna forma“, kaip monosacharidas, randamas daržovėse ir vaisiuose. Vynuogėse ypač daug gliukozės – 7,8 %, trešniose vyšniose – 5,5 %, avietėse – 3,9 %, braškėse – 2,7 %, slyvose – 2,5 %, arbūzuose – 2,4 %. Iš daržovių daugiausia gliukozės yra moliūguose – 2,6 proc. baltųjų kopūstų– 2,6%, morkose – 2,5%.
Gliukozė yra mažiau saldi nei garsiausias disacharidas, sacharozė. Jei sacharozės saldumą laikysime 100 vienetų, tai gliukozės saldumas yra 74 vienetai.

Fruktozė(vaisių cukrus).
Fruktozė yra vienas iš labiausiai paplitusių angliavandenių vaisių. Skirtingai nei gliukozė, ji gali prasiskverbti iš kraujo į audinių ląsteles nedalyvaujant insulinui (hormonui, mažinančiam gliukozės kiekį kraujyje). Dėl šios priežasties fruktozė rekomenduojama kaip saugiausias šaltinis angliavandenių diabetu sergantiems pacientams. Dalis fruktozės patenka į kepenų ląsteles, kurios paverčia ją universalesniu „kuru“ – gliukoze, todėl fruktozė taip pat gali padidinti cukraus kiekį kraujyje, nors ir daug mažiau nei kiti paprastieji cukrūs. Fruktozę lengviau paversti riebalais nei gliukozę. Pagrindinis fruktozės privalumas yra tas, kad ji yra 2,5 karto saldesnė už gliukozę ir 1,7 karto saldesnė už sacharozę. Jo naudojimas vietoj cukraus padeda sumažinti bendrą suvartojimą angliavandenių.
Pagrindiniai fruktozės šaltiniai maiste yra vynuogės – 7,7 %, obuoliai – 5,5 %, kriaušės – 5,2 %, vyšnios – 4,5 %, arbūzai – 4,3 %, juodieji serbentai – 4,2 %, avietės – 3,9 %, braškės – 2,4 %, melionai. – 2,0 proc. Fruktozės kiekis daržovėse mažas – nuo ​​0,1 % burokėliuose iki 1,6 % baltagūžiuose kopūstuose. Fruktozės yra meduje – apie 3,7%. Patikimai įrodyta, kad fruktozė, kurios saldumas yra žymiai didesnis nei sacharozė, nesukelia dantų ėduonies, kurį skatina cukraus vartojimas.

Galaktozė(pieno cukraus rūšis).
Galaktozė gaminiuose nerasta laisvos formos. Jis sudaro disacharidą su gliukoze – laktoze (pieno cukrumi) – pagrindine angliavandeniai pienas ir pieno produktai.

Oligosacharidai

Sacharozė(stalo cukrus).
Sacharozė yra disacharidas (angliavandenis, susidedantis iš dviejų komponentų), sudarytas iš gliukozės ir fruktozės molekulių. Labiausiai paplitusi sacharozės rūšis yra - cukrus. Sacharozės kiekis cukruje yra 99,5%; iš tikrųjų cukrus yra gryna sacharozė.
Cukrus greitai suskaidomas virškinamajame trakte, gliukozė ir fruktozė absorbuojamos į kraują ir yra energijos šaltinis bei svarbiausias glikogeno ir riebalų pirmtakas. Jis dažnai vadinamas „tuščių kalorijų nešikliu“, nes cukrus yra grynas angliavandeniai ir jame nėra kitų maistinių medžiagų, pavyzdžiui, vitaminai, mineralinės druskos. Iš augalinių produktų daugiausia sacharozės yra burokėliuose – 8,6 %, persikuose – 6,0 %, melionuose – 5,9 %, slyvose – 4,8 %, mandarinų – 4,5 %. Daržovėse, išskyrus burokėlius, didelis sacharozės kiekis yra morkose - 3,5%. Kitose daržovėse sacharozės kiekis svyruoja nuo 0,4 iki 0,7%. Be paties cukraus, pagrindiniai sacharozės šaltiniai maiste yra uogienė, medus, konditerijos gaminiai, saldūs gėrimai, ledai.

Laktozė(pieno cukraus).
Laktozė virškinimo trakte, veikiant fermentui, skyla į gliukozę ir galaktozę laktazės. Šio fermento trūkumas kai kuriems žmonėms sukelia pieno netoleravimą. Nesuvirškinta laktozė yra gera žarnyno mikrofloros maistinė medžiaga. Tokiu atveju galimas gausus dujų susidarymas, skrandis „išpučia“. Raugintuose pieno produktuose didžioji dalis laktozės fermentuojama iki pieno rūgšties, todėl žmonės, turintys laktazės trūkumą, gali toleruoti raugintus pieno produktus be nemalonių pasekmių. Be to, raugintuose pieno produktuose esančios pieno rūgšties bakterijos slopina žarnyno mikrofloros veiklą ir mažina neigiamą laktozės poveikį.
Galaktozė, susidaranti skaidant laktozę, kepenyse virsta gliukoze. Esant įgimtam paveldimam fermento, paverčiančio galaktozę į gliukozę trūkumu arba nebuvimo, išsivysto rimta liga- galaktozemija , kuris veda į protinį atsilikimą.
Laktozės kiekis karvės piene yra 4,7%, varškėje - nuo 1,8% iki 2,8%, grietinėje - nuo 2,6 iki 3,1%, kefyre - nuo 3,8 iki 5,1%, jogurtuose - apie 3%.

Maltozė(salyklo cukrus).
Susidaro, kai susijungia dvi gliukozės molekulės. Sudėtyje yra tokiuose produktuose kaip: salyklas, medus, alus, melasa, duonos ir konditerijos gaminiai, pagaminti pridedant melasos.

Sportininkai turėtų vengti dideliais kiekiais vartoti grynos gliukozės ir maisto, kuriame gausu paprasto cukraus, nes jie skatina riebalų susidarymo procesą.

Sudėtingi angliavandeniai.

Sudėtinius angliavandenius daugiausia sudaro pasikartojantys gliukozės junginių vienetai. (gliukozės polimerai)

Polisacharidai

Augaliniai polisacharidai (krakmolo).
Krakmolas- pagrindinis virškinamas polisacharidas, tai sudėtinga grandinė, susidedanti iš gliukozės. Jis sudaro iki 80% su maistu suvartojamų angliavandenių. Krakmolas yra sudėtingas arba „lėtas“ angliavandenis, todėl jis yra tinkamiausias energijos šaltinis tiek priaugti, tiek numesti svorio. Virškinimo trakte krakmolas hidrolizuojasi (medžiagos skilimas veikiant vandeniui) ir suskaidomas į dekstrinus (krakmolo fragmentus), galiausiai į gliukozę, ir tokia forma absorbuojamas organizme.
Krakmolo šaltinis – augaliniai produktai, daugiausia javai: javai, miltai, duona, bulvės. Daugiausia krakmolo yra grūduose: nuo 60% grikiuose (branduolyje) iki 70% ryžiuose. Iš javų mažiausiai krakmolo yra avižiniuose dribsniuose ir jos perdirbtuose produktuose: avižiniuose dribsniuose, avižiniuose dribsniuose Hercules – 49%. Makaronuose yra nuo 62 iki 68% krakmolo, duonoje iš ruginiai miltai priklausomai nuo veislės - nuo 33% iki 49%, kvietinė duona ir kiti gaminiai iš kvietinių miltų - nuo 35 iki 51% krakmolo, miltai - nuo 56 (ruginiai) iki 68% (kvietiniai). premija). Daug krakmolo yra ir ankštiniuose augaluose – nuo ​​40 % lęšiuose iki 44 % žirniuose. Taip pat galite pastebėti didelį krakmolo kiekį bulvėse (15-18%).

Gyvūniniai polisacharidai (glikogenas).
Glikogenas- susideda iš labai išsišakojusių gliukozės molekulių grandinių. Pavalgius į kraują pradeda patekti didelis kiekis gliukozės ir žmogaus organizmas kaupia gliukozės perteklių glikogeno pavidalu. Kai gliukozės kiekis kraujyje pradeda mažėti (pavyzdžiui, kai darote fiziniai pratimai), organizmas fermentų pagalba skaido glikogeną, dėl to gliukozės kiekis išlieka normalus, o organai (taip pat ir raumenys mankštos metu) gauna jo pakankamai energijai gaminti. Glikogenas daugiausia nusėda kepenyse ir raumenyse, nedideliais kiekiais randamas gyvulinės kilmės produktuose (kepenyse 2-10%, raumenų audinyje - 0,3-1%). Bendra glikogeno atsarga yra 100-120 g Kultūrizme svarbus tik glikogenas, esantis raumenų audinyje.

Pluoštiniai

Maistinė lasteliena (nevirškinamas, skaidulinis)
Maistinės skaidulos arba maistinės skaidulos reiškia maistines medžiagas, kurios, kaip ir vanduo ir mineralinės druskos, neteikia organizmui energijos, bet atlieka didžiulį vaidmenį jo gyvenime. Maistinės skaidulos daugiausia randamos augaliniame maiste, kuriame mažai arba labai mažai cukraus. Paprastai jis derinamas su kitomis maistinėmis medžiagomis.

Pluošto rūšys .

Celiuliozė ir hemiceliuliozė
Celiuliozė yra viso grūdo kvietiniuose miltuose, sėlenose, kopūstuose, jaunuose žirniuose, žaliose ir vaškinėse pupelėse, brokoliuose, Briuselio kopūstai, agurkų žievelėse, paprikose, obuoliuose, morkose.
Hemiceliuliozė randama sėlenose, grūduose, nerafinuotuose grūduose, burokėliuose, Briuselio kopūstuose, garstyčių žaliuose ūgliuose.
Celiuliozė ir hemiceliuliozė sugeria vandenį, todėl dvitaškis lengviau funkcionuoja. Iš esmės jie „išmeta“ atliekas ir greičiau perkelia jas per dvitaškį. Tai ne tik apsaugo nuo vidurių užkietėjimo, bet ir apsaugo nuo divertikuliozės, spazminio kolito, hemorojaus, storosios žarnos vėžio ir venų varikozės.

Ligninas
Šios rūšies skaidulų yra pusryčiams valgomuose dribsniuose, sėlenose, pasenusiose daržovėse (laikant daržoves, jose padidėja lignino kiekis, jos mažiau virškinamos), taip pat baklažanuose, šparaginėse pupelėse, braškėse, žirniuose, ir ridikėliai.
Ligninas mažina kitų skaidulų virškinamumą. Be to, jis jungiasi su tulžies rūgštimis, padeda sumažinti cholesterolio kiekį ir pagreitina maisto prasiskverbimą per žarnyną.

Dantenos ir pektinas
Komedija randama avižiniuose dribsniuose ir kituose avižų produktuose bei džiovintose pupelėse.
Pektinas yra obuoliuose, citrusiniuose vaisiuose, morkose, žiediniuose ir kopūstuose, džiovintuose žirniuose, šparaginėse pupelėse, bulvėse, braškėse, braškėse, vaisių gėrimuose.
Dantenos ir pektinas veikia absorbcijos procesus skrandyje ir plonojoje žarnoje. Prisijungdami prie tulžies rūgščių, jie mažina riebalų pasisavinimą ir mažina cholesterolio kiekį. Jie atitolina skrandžio ištuštinimą ir, padengdami žarnyną, lėtina cukraus pasisavinimą po valgio, o tai naudinga diabetikams, nes sumažina reikiamą insulino dozę.

Žinant angliavandenių rūšis ir jų funkcijas, kyla toks klausimas:

Kokius angliavandenius ir kiek valgyti?

Daugumoje produktų pagrindinis komponentas yra angliavandeniai, todėl neturėtų kilti problemų juos gauti su maistu, todėl angliavandeniai sudaro didžiąją daugumos žmonių dienos raciono dalį.
Angliavandeniai, patenkantys į mūsų organizmą su maistu, turi tris metabolizmo kelius:

1) Glikogenezė(sudėtingas angliavandenių maistas, patekęs į mūsų virškinimo traktą, suskaidomas į gliukozę, o vėliau kaupiamas sudėtinių angliavandenių pavidalu – glikogenas raumenų ir kepenų ląstelėse, ir naudojamas kaip atsarginis mitybos šaltinis, kai gliukozės koncentracija kraujyje sumažėja. žemas)
2) Gliukoneogenezė(susidarymo procesas kepenyse ir inkstų žievėje (apie 10%) - gliukozė, iš amino rūgščių, pieno rūgštis, glicerolis)
3) Glikolizė(gliukozės ir kitų angliavandenių skaidymas, kad būtų išleista energija)

Angliavandenių apykaitą pirmiausia lemia gliukozės buvimas kraujyje – svarbus ir universalus energijos šaltinis organizme. Gliukozės buvimas kraujyje priklauso nuo paskutinis susitikimas ir maistinę maisto sudėtį. Tai yra, jei neseniai pusryčiavote, gliukozės koncentracija kraujyje bus didelė, jei ilgai susilaikysite nuo maisto – maža. Mažiau gliukozės reiškia mažiau energijos organizme, tai akivaizdu, todėl jaučiate jėgų netekimą tuščiu skrandžiu. Tuo metu, kai gliukozės kiekis kraujyje yra mažas, ir tai labai gerai stebima ryto valandomis, po ilgo miego, kurio metu angliavandenių porcijomis niekaip nepalaikėte esamos gliukozės kiekio kraujyje. maisto, organizmas pradeda papildyti save bado būsenoje glikolizės pagalba - 75%, o 25% - per gliukoneogenezę, tai yra, skaidant sudėtinius angliavandenius, taip pat aminorūgštis, glicerolį ir pieno rūgštį.
Be to, kasos hormonas vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant gliukozės koncentraciją kraujyje. insulino. Insulinas yra transportavimo hormonas; jis perneša gliukozės perteklių į raumenų ląsteles ir kitus kūno audinius, taip reguliuojant maksimalų gliukozės kiekį kraujyje. Žmonėms, kurie linkę į nutukimą ir nežiūri į savo mitybą, insulinas angliavandenių perteklių, patenkantį į organizmą su maistu, paverčia riebalais; tai daugiausia būdinga greitiems angliavandeniams.
Norint pasirinkti tinkamus angliavandenius iš įvairių maisto produktų, naudojama tokia sąvoka kaip - glikemijos indeksas .

Glikemijos indeksas– tai su maistu gaunamų angliavandenių įsisavinimo į kraują greitis ir kasos atsakas į insuliną. Tai parodo maisto produktų poveikį cukraus kiekiui kraujyje. Šis indeksas matuojamas skalėje nuo 0 iki 100, priklausomai nuo maisto rūšies, skirtingi angliavandeniai pasisavinami skirtingai, kai kurie greitai ir atitinkamai turės aukštą glikemijos indeksą, kiti lėtai, greito įsisavinimo standartas yra gryna gliukozė, jo glikemijos indeksas yra lygus 100.

Produkto GI priklauso nuo kelių veiksnių:

- Angliavandenių tipas (paprasti angliavandeniai turi aukštą GI, sudėtingi angliavandeniai turi žemą GI)
- skaidulų kiekis (kuo daugiau yra maiste, tuo mažesnis GI)
- Maisto perdirbimo būdas (pavyzdžiui, terminis apdorojimas padidina GI)
- Riebalų ir baltymų kiekis (kuo daugiau jų maiste, tuo mažesnis GI)

Yra daug skirtingų lentelių, kurios nustato maisto produktų glikemijos indeksą, čia yra viena iš jų:

Maisto produktų glikemijos indekso lentelė leidžia vartoti teisingi sprendimai, pasirenkant, kokius maisto produktus įtraukti į savo kasdienį racioną, o kuriuos sąmoningai neįtraukti.
Principas paprastas: kuo didesnis glikemijos indeksas, tuo rečiau į savo racioną įtraukiate tokius maisto produktus. Ir atvirkščiai, kuo mažesnis glikemijos indeksas, tuo dažniau valgote tokį maistą.

Tačiau greiti angliavandeniai mums naudingi ir valgant tokius svarbius patiekalus kaip:

- ryte (po ilgo miego gliukozės koncentracija kraujyje yra labai maža, ją reikia kuo greičiau papildyti, kad organizmas negautų gyvybei reikalingos energijos aminorūgščių pagalba; sunaikinant raumenų skaidulas)
- ir po treniruotės (kai energijos sąnaudos intensyviam fiziniam darbui žymiai sumažina gliukozės koncentraciją kraujyje, po treniruotės idealus variantas yra kuo greičiau vartoti angliavandenius, kad kuo greičiau juos papildytumėte ir išvengtumėte katabolizmo)

Kiek angliavandenių reikėtų valgyti?

Kultūrizme ir fitnese angliavandeniai turėtų sudaryti ne mažiau kaip 50% visų maistinių medžiagų (natūralu, kad mes negalvojame apie „mažėjimą“ ar svorio metimą).
Yra daugybė priežasčių apsikrauti daug angliavandenių, ypač kai kalbama apie visavertį, neapdorotą maistą. Tačiau pirmiausia turite suprasti, kad organizmo gebėjimui juos kaupti yra tam tikra riba. Įsivaizduokite dujų baką: jame telpa tik tam tikras litrų skaičius benzino. Jei bandysite įpilti daugiau, perteklius neišvengiamai išsilies. Kai angliavandenių atsargos bus paverstos į reikalinga suma glikogeno, kepenys pradeda perdirbti perteklių į riebalus, kurie vėliau kaupiasi po oda ir kitose kūno dalyse.
Raumenų glikogeno kiekis, kurį galite saugoti, priklauso nuo jūsų raumenų masė. Kaip vieni dujų bakai yra didesni už kitus, taip ir skirtingų žmonių raumenys. skirtingi žmonės. Kuo raumeningesnis esate, tuo daugiau glikogeno jūsų kūnas gali sukaupti.
Norėdami įsitikinti, kad gaunate reikiamą angliavandenių kiekį – ne daugiau, nei turėtumėte – apskaičiuokite savo kasdienį angliavandenių kiekį pagal šią formulę. Norėdami sukurti raumenų masę per dieną, turėtumėte vartoti:

7 g angliavandenių vienam kūno svorio kilogramui (svorį kilogramais padauginkite iš 7).

Padidinę angliavandenių suvartojimą iki reikiamo lygio, turite pridėti papildomų jėgos treniruočių. Valgydami daug angliavandenių treniruodamiesi kultūrizmo, gausite daugiau energijos, todėl galėsite sportuoti sunkiau, ilgiau ir pasiekti geresnių rezultatų.
Galite apskaičiuoti savo dienos racioną išsamiau išstudijavę šį straipsnį.

Ląstelių, sudarančių gyvus organizmus, cheminės savybės pirmiausia priklauso nuo anglies atomų, kurie sudaro iki 50 % sausos masės, skaičiaus. Anglies atomai randami pagrindinėse organinėse medžiagose: baltymuose, nukleino rūgštys ah, lipidai ir angliavandeniai. Paskutinei grupei priklauso anglies ir vandens junginiai, atitinkantys (CH2O)n formulę, kur n yra lygus arba didesnis nei trys. Be anglies, vandenilio ir deguonies, molekulėse gali būti fosforo, azoto ir sieros atomų. Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime angliavandenių vaidmenį žmogaus organizme, taip pat jų struktūros, savybių ir funkcijų ypatybes.

klasifikacija

Ši biochemijos junginių grupė skirstoma į tris klases: paprastieji cukrūs (monosacharidai), polimeriniai junginiai su glikozidine jungtimi – oligosacharidai ir didelės molekulinės masės biopolimerai – polisacharidai. Pirmiau minėtų klasių medžiagos randamos įvairių tipų ląstelės. Pavyzdžiui, krakmolas ir gliukozė randami augalų struktūrose, glikogenas – žmogaus hepatocituose ir grybelių ląstelių sienelėse, o chitinas – nariuotakojų egzoskelete. Visos aukščiau išvardytos medžiagos yra angliavandeniai. Angliavandenių vaidmuo organizme yra universalus. Jie yra pagrindinis energijos tiekėjas gyvybiškai svarbioms bakterijų, gyvūnų ir žmonių apraiškoms.

Monosacharidai

Jie turi bendrą formulę C n H 2 n O n ir skirstomi į grupes, priklausomai nuo anglies atomų skaičiaus molekulėje: triozes, tetrozes, pentozes ir kt. Ląstelių organelių ir citoplazmos sudėtyje paprasti cukrūs turi dvi erdvines konfigūracijas: ciklinę ir linijinę. Pirmuoju atveju anglies atomai yra sujungti vienas su kitu kovalentiniais sigma ryšiais ir sudaro uždarus ciklus, antruoju atveju anglies skeletas nėra uždaras ir gali turėti šakų. Norėdami nustatyti angliavandenių vaidmenį organizme, apsvarstykite labiausiai paplitusius iš jų - pentozes ir heksozes.

Izomerai: gliukozė ir fruktozė

Jie turi tą patį molekulinė formulė C 6 H 12 O 6, bet skirtingos struktūros molekulės. Mes jau skambinome anksčiau Pagrindinis vaidmuo angliavandeniai gyvame organizme – energija. Minėtas medžiagas skaido ląstelė. Dėl to išsiskiria energija (17,6 kJ iš vieno gramo gliukozės). Be to, sintezuojamos 36 ATP molekulės. Gliukozės skilimas vyksta ant mitochondrijų membranų (cristae) ir yra fermentinių reakcijų grandinė – Krebso ciklas. Tai svarbiausia disimiliacijos grandis, vykstanti visose be išimties heterotrofinių eukariotinių organizmų ląstelėse.

Gliukozė taip pat susidaro žinduolių miocituose dėl glikogeno atsargų irimo raumenų audinyje. Ateityje jis bus naudojamas kaip lengvai skaidoma medžiaga, nes pagrindinis angliavandenių vaidmuo organizme yra aprūpinti ląsteles energija. Augalai yra fototrofai ir fotosintezės metu patys gamina gliukozę. Šios reakcijos vadinamos Kalvino ciklu. Pradinė medžiaga yra anglies dioksidas, o akceptorius yra ribolozės difosfatas. Gliukozės sintezė vyksta chloroplasto matricoje. Fruktozė, kurios molekulinė formulė yra tokia pati kaip ir gliukozė, molekulėje turi ketono funkcinę grupę. Jis saldesnis už gliukozę ir randamas meduje, taip pat uogų ir vaisių sultyse. Taigi, biologinis vaidmuo angliavandenių kiekis organizme pirmiausia yra naudojamas kaip greitas energijos šaltinis.

Pentozių vaidmuo paveldimumui

Apsistokime prie kitos monosacharidų grupės – ribozės ir dezoksiribozės. Jų išskirtinumas slypi tame, kad jie yra polimerų – nukleorūgščių – dalis. Visiems organizmams, įskaitant neląstelines gyvybės formas, DNR ir RNR yra pagrindiniai paveldimos informacijos nešėjai. Ribozė randama RNR molekulėse, o dezoksiribozė – DNR nukleotiduose. Vadinasi, biologinis angliavandenių vaidmuo žmogaus organizme yra tas, kad jie dalyvauja formuojant paveldimumo vienetus – genus ir chromosomas.

Pentozės, turinčios aldehido grupę ir paplitusios augalų karalystėje, pavyzdžiai yra ksilozė (randama stiebuose ir sėklose), alfa-arabinozė (randama kaulavaisių dervoje). vaisių medžiai). Taigi angliavandenių pasiskirstymas ir biologinis vaidmuo aukštesniųjų augalų organizme yra gana didelis.

Kas yra oligosacharidai

Jei monosacharidų molekulių, tokių kaip gliukozė ar fruktozė, likučiai yra susieti kovalentiniais ryšiais, tada susidaro oligosacharidai – polimeriniai angliavandeniai. Angliavandenių vaidmuo tiek augalų, tiek gyvūnų organizme yra įvairus. Tai ypač pasakytina apie disacharidus. Dažniausios iš jų yra sacharozė, laktozė, maltozė ir trehalozė. Taigi, sacharozė, kitaip vadinama cukranendrių cukrumi, augaluose randama tirpalo pavidalu ir saugoma jų šaknyse arba stiebuose. Dėl hidrolizės susidaro gliukozės ir fruktozės molekulės. yra gyvulinės kilmės. Kai kurie žmonės netoleruoja šios medžiagos dėl laktazės fermento, kuris suskaido pieno cukrų į galaktozę ir gliukozę, hiposekrecijos. Angliavandenių vaidmuo organizmo gyvenime yra įvairus. Pavyzdžiui, disacharidas trehalozė, susidedantis iš dviejų gliukozės likučių, yra vėžiagyvių, vorų ir vabzdžių hemolimfos dalis. Jo taip pat yra grybų ir kai kurių dumblių ląstelėse.

Kitas disacharidas, maltozė arba salyklo cukrus, dygimo metu randamas rugių arba miežių grūduose ir yra molekulė, susidedanti iš dviejų gliukozės likučių. Jis susidaro irstant augaliniam ar gyvuliniam krakmolui. Žmonių ir žinduolių plonojoje žarnoje maltozę skaido fermentas maltazė. Jei jo nėra kasos sultyse, atsiranda patologija dėl glikogeno ar augalinio krakmolo maisto produktuose netoleravimo. Tokiu atveju naudojama speciali dieta, o pats fermentas pridedamas prie dietos.

Sudėtingi angliavandeniai gamtoje

Jie yra labai plačiai paplitę, ypač augalų pasaulyje, yra biopolimerai ir turi didelę molekulinę masę. Pavyzdžiui, krakmole jo yra 800 000, o celiuliozėje - 1 600 000. Polisacharidai skiriasi monomerų sudėtimi, polimerizacijos laipsniu ir grandinių ilgiu. Skirtingai nuo paprastų cukrų ir oligosacharidų, kurie gerai tirpsta vandenyje ir yra saldaus skonio, polisacharidai yra hidrofobiniai ir beskoniai. Panagrinėkime angliavandenių vaidmenį žmogaus organizme glikogeno – gyvulinio krakmolo – pavyzdžiu. Jis sintetinamas iš gliukozės ir yra rezervuotas hepatocituose ir skeleto raumenų ląstelėse, kur jo kiekis yra dvigubai didesnis nei kepenyse. Poodinis riebalinis audinys, neurocitai ir makrofagai taip pat gali gaminti glikogeną. Kitas polisacharidas – augalų krakmolas – yra fotosintezės produktas ir susidaro žaliuosiuose plastiduose.

Nuo pat žmonijos civilizacijos pradžios pagrindiniais krakmolo tiekėjais buvo vertingi žemės ūkio augalai: ryžiai, bulvės, kukurūzai. Jie vis dar yra daugumos pasaulio gyventojų mitybos pagrindas. Štai kodėl angliavandeniai yra tokie vertingi. Angliavandenių vaidmuo organizme yra, kaip matome, juos naudojant kaip daug energijos reikalaujančių ir greitai virškinamų organinių medžiagų.

Yra grupė polisacharidų, kurių monomerai yra hialurono rūgšties likučiai. Jie vadinami pektinais ir yra augalų ląstelių struktūrinės medžiagos. Ypač daug jų yra obuolių žievelėse ir burokėlių minkštime. Ląstelinės medžiagos pektinai reguliuoja tarpląstelinį spaudimą – turgorą. Konditerijos pramonėje jie naudojami kaip želė ir tirštikliai gaminant aukštos kokybės zefyrus ir marmeladus. IN dietinė mityba naudojamos kaip biologiškai aktyvios medžiagos, kurios efektyviai pašalina toksinus iš storosios žarnos.

Kas yra glikolipidai

Tai įdomi sudėtingų angliavandenių ir riebalų junginių grupė, randama nerviniame audinyje. Jis sudaro žinduolių smegenis ir nugaros smegenis. Glikolipidai taip pat randami ląstelių membranose. Pavyzdžiui, bakterijose jie dalyvauja kai kuriuose iš šių junginių yra antigenai (medžiagos, aptinkančios Landsteiner AB0 sistemos kraujo grupes). Gyvūnų, augalų ir žmonių ląstelėse, be glikolipidų, yra ir nepriklausomų riebalų molekulių. Jie pirmiausia atlieka energetinę funkciją. Suskaidžius vieną gramą riebalų, išsiskiria 38,9 kJ energijos. Lipidams taip pat būdinga struktūrinė funkcija (jie yra ląstelių membranų dalis). Taigi šias funkcijas atlieka angliavandeniai ir riebalai. Jų vaidmuo organizme yra nepaprastai svarbus.

Angliavandenių ir lipidų vaidmuo organizme

Žmogaus ir gyvūnų ląstelėse gali būti stebimos abipusės polisacharidų ir riebalų transformacijos, atsirandančios dėl metabolizmo. Mitybos specialistai išsiaiškino, kad per didelis krakmolingo maisto vartojimas skatina riebalų kaupimąsi. Jei žmogus turi problemų su kasa dėl amilazės sekrecijos arba gyvena sėslų gyvenimo būdą, jo svoris gali gerokai padidėti. Verta prisiminti, kad angliavandenių turtingas maistas daugiausia suskaidomas dvylikapirštėje žarnoje į gliukozę. Jis absorbuojamas plonosios žarnos gaurelių kapiliaruose ir nusėda kepenyse bei raumenyse glikogeno pavidalu. Kuo intensyvesnė medžiagų apykaita organizme, tuo aktyviau jis skaidosi į gliukozę. Tada ląstelės jį naudoja kaip pagrindinę energetinę medžiagą. Ši informacija yra atsakymas į klausimą, kokį vaidmenį žmogaus organizme atlieka angliavandeniai.

Glikoproteinų svarba

Šios medžiagų grupės junginiai yra pavaizduoti angliavandenių + baltymų kompleksu. Jie taip pat vadinami glikokonjugatais. Tai antikūnai, hormonai, membraninės struktūros. Naujausiais biocheminiais tyrimais nustatyta, kad jei glikoproteinai pradeda keisti savo prigimtinę (natūralią) struktūrą, tai lemia tokių sudėtingų ligų, kaip astma, reumatoidinis artritas, vėžys, vystymąsi. Glikokonjugatų vaidmuo ląstelių metabolizme yra didelis. Taigi, interferonai slopina virusų dauginimąsi, imunoglobulinai apsaugo organizmą nuo patogeninių veiksnių. Šiai medžiagų grupei priklauso ir kraujo baltymai. Jie suteikia apsaugines ir buferines savybes. Visas minėtas funkcijas patvirtina faktas, kad fiziologinis angliavandenių vaidmuo organizme yra įvairus ir nepaprastai svarbus.

Kur ir kaip susidaro angliavandeniai?

Pagrindiniai paprasto ir sudėtingo cukrų tiekėjai yra žalieji augalai: dumbliai, aukštesnės sporos, gimnasėkliai ir žydintys augalai. Visų jų ląstelėse yra pigmento chlorofilo. Tai yra tilakoidų – chloroplastų struktūrų – dalis. Rusų mokslininkas K. A Timiriazevas tyrinėjo fotosintezės procesą, kurio metu susidaro angliavandeniai. Angliavandenių vaidmuo augalo organizme yra krakmolo kaupimasis vaisiuose, sėklose ir svogūnėliuose, tai yra, vegetatyviniuose organuose. Fotosintezės mechanizmas yra gana sudėtingas ir susideda iš daugybės fermentinių reakcijų, vykstančių tiek šviesoje, tiek tamsoje. Gliukozė sintetinama iš anglies dioksido, veikiant fermentams. Heterotrofiniai organizmai žalius augalus naudoja kaip maisto ir energijos šaltinį. Taigi būtent augalai yra pirmoji grandis visame kame ir vadinami gamintojais.

Heterotrofinių organizmų ląstelėse angliavandeniai sintetinami lygaus (agranulinio) endoplazminio tinklo kanaluose. Tada jie naudojami kaip energija ir statybinės medžiagos. Augalų ląstelėse angliavandeniai papildomai susidaro Golgi komplekse, o po to susidaro celiuliozės ląstelės sienelė. Stuburinių gyvūnų virškinimo proceso metu angliavandenių turintys junginiai dalinai suyra burnoje ir skrandyje. Pagrindinės disimiliacijos reakcijos vyksta dvylikapirštėje žarnoje. Jis išskiria kasos sultis, kuriose yra fermento amilazės, kuri skaido krakmolą į gliukozę. Kaip minėta anksčiau, gliukozė absorbuojama į kraują plonojoje žarnoje ir paskirstoma visoms ląstelėms. Čia jis naudojamas kaip energijos šaltinis ir struktūrinė medžiaga. Tai paaiškina angliavandenių vaidmenį organizme.

Supramembraniniai heterotrofinių ląstelių kompleksai

Jie būdingi gyvūnams ir grybams. Cheminė sudėtis o šių struktūrų molekulinę organizaciją reprezentuoja tokie junginiai kaip lipidai, baltymai ir angliavandeniai. Angliavandenių vaidmuo organizme yra dalyvauti kuriant membranas. Žmogaus ir gyvūnų ląstelės turi specialų struktūrinį komponentą, vadinamą glikokaliksu. Šis plonas paviršinis sluoksnis susideda iš glikolipidų ir glikoproteinų, susijusių su citoplazmine membrana. Tai užtikrina tiesioginį ryšį tarp ląstelių ir išorinė aplinka. Čia taip pat atsiranda dirginimo ir ekstraląstelinio virškinimo suvokimas. Dėl angliavandenių apvalkalo ląstelės sulimpa ir sudaro audinį. Šis reiškinys vadinamas adhezija. Taip pat pridurkime, kad angliavandenių molekulių „uodegos“ yra virš ląstelės paviršiaus ir nukreiptos į intersticinį skystį.

Kita heterotrofinių organizmų grupė – grybai – taip pat turi paviršiaus aparatą, vadinamą ląstelės sienele. Jame yra sudėtingų cukrų – chitino, glikogeno. Kai kurių rūšių grybuose taip pat yra tirpių angliavandenių, tokių kaip trehalozė, vadinama grybų cukrumi.

Vienaląsčių gyvūnų, pvz., blakstienų, paviršiniame sluoksnyje, sluoksnyje, taip pat yra oligosacharidų kompleksų su baltymais ir lipidais. Kai kurių pirmuonių pelikulas yra gana plonas ir netrukdo keisti kūno formų. O kitose jis sutirštėja ir tampa tvirtas, tarsi apvalkalas, atliekantis apsauginę funkciją.

Augalų ląstelių sienelė

Jame taip pat yra daug angliavandenių, ypač celiuliozės, surinktų skaidulų ryšulių pavidalu. Šios struktūros sudaro karkasą, įterptą į koloidinę matricą. Jį daugiausia sudaro oligo- ir polisacharidai. Augalų ląstelių sienelės gali susirgti. Šiuo atveju tarpai tarp celiuliozės ryšulių užpildomi kitu angliavandeniu – ligninu. Jis sustiprina palaikomąsias ląstelės membranos funkcijas. Dažnai, ypač daugiamečiuose augaluose sumedėję augalai, išorinis sluoksnis, susidedantis iš celiuliozės, yra padengtas į riebalus panašia medžiaga – suberinu. Jis neleidžia vandeniui patekti į augalų audinius, todėl pagrindinės ląstelės greitai miršta ir pasidengia kamštienos sluoksniu.

Apibendrinant tai, kas išdėstyta pirmiau, matome, kad angliavandeniai ir riebalai yra glaudžiai tarpusavyje susiję augalo ląstelės sienelėje. Jų vaidmenį fototrofų organizme sunku neįvertinti, nes glikolipidų kompleksai atlieka atramos ir apsaugines funkcijas. Išstudijuokime Drobjankos karalystės organizmams būdingų angliavandenių įvairovę. Tai apima prokariotus, ypač bakterijas. Jų ląstelės sienelėje yra angliavandenių – mureino. Priklausomai nuo paviršiaus aparato sandaros, bakterijos skirstomos į gramteigiamas ir gramneigiamas.

Antrosios grupės struktūra yra sudėtingesnė. Šios bakterijos turi du sluoksnius: plastikinį ir standųjį. Pirmajame yra mukopolisacharidų, tokių kaip mureinas. Jo molekulės atrodo kaip didelės tinklinės struktūros, kurios aplink bakterijų ląstelę sudaro kapsulę. Antrasis sluoksnis susideda iš peptidoglikano, polisacharidų ir baltymų junginio.

Ląstelių sienelių lipopolisacharidai leidžia bakterijoms tvirtai prisitvirtinti prie įvairių substratų, pavyzdžiui, dantų emalio ar eukariotinių ląstelių membranos. Be to, glikolipidai skatina bakterijų ląstelių sukibimą viena su kita. Tokiu būdu susidaro, pavyzdžiui, streptokokų grandinės ir stafilokokų sankaupos, be to, kai kurios prokariotų rūšys turi papildomą gleivinę – peplos. Jame yra polisacharidų ir jis lengvai sunaikinamas veikiant stipriai spinduliuotei arba susilietus su tam tikromis cheminėmis medžiagomis, pavyzdžiui, antibiotikais.

§ 1. ANGLIAVANDENIŲ KLASIFIKACIJA IR FUNKCIJOS

Dar senovėje žmonija susipažino su angliavandeniais ir išmoko juos naudoti savo gamyboje Kasdienybė. Medvilnė, linai, mediena, krakmolas, medus, cukranendrių cukrus – tai tik dalis angliavandenių, suvaidinusių svarbų vaidmenį civilizacijos raidoje. Angliavandeniai yra vieni iš labiausiai paplitusių organinių junginių gamtoje. Jie yra neatskiriami bet kokių organizmų, įskaitant bakterijas, augalus ir gyvūnus, ląstelių sudedamosios dalys. Augaluose angliavandeniai sudaro 80–90% sausos masės, gyvūnams – apie 2% kūno masės. Jų sintezę iš anglies dioksido ir vandens vykdo žali augalai, naudodami energiją saulės šviesa (fotosintezė ). Bendra šio proceso stechiometrinė lygtis yra tokia:

Tada gliukozė ir kiti paprasti angliavandeniai paverčiami sudėtingesniais angliavandeniais, tokiais kaip krakmolas ir celiuliozė. Augalai naudoja šiuos angliavandenius, kad išlaisvintų energiją per kvėpavimo procesą. Šis procesas iš esmės yra atvirkštinis fotosintezei:

Įdomu žinoti! Žalieji augalai ir bakterijos kasmet fotosintezės proceso metu iš atmosferos sugeria apie 200 milijardų tonų anglies dioksido. Šiuo atveju į atmosferą išleidžiama apie 130 milijardų tonų deguonies ir susintetinama 50 milijardų tonų organinių anglies junginių, daugiausia angliavandenių.

Gyvūnai nesugeba sintetinti angliavandenių iš anglies dioksido ir vandens. Vartodami angliavandenius su maistu, gyvūnai juose sukauptą energiją naudoja gyvybiniams procesams palaikyti. Mūsų maisto produktai, tokie kaip kepiniai, bulvės, dribsniai ir kt., pasižymi dideliu angliavandenių kiekiu.

Pavadinimas „angliavandeniai“ yra istorinis. Pirmieji šių medžiagų atstovai buvo apibūdinti bendra formule C m H 2 n O n arba C m (H 2 O) n. Kitas angliavandenių pavadinimas yra Sachara – paaiškinama saldžiu paprasčiausių angliavandenių skoniu. Pagal savo cheminę struktūrą angliavandeniai yra sudėtinga ir įvairi junginių grupė. Tarp jų yra nemažai paprastos jungtys kurių molekulinė masė yra apie 200, ir milžiniški polimerai, kurių molekulinė masė siekia kelis milijonus. Kartu su anglies, vandenilio ir deguonies atomais angliavandeniuose gali būti fosforo, azoto, sieros ir, rečiau, kitų elementų atomų.

Angliavandenių klasifikacija

Visus žinomus angliavandenius galima suskirstyti į dvi dalis didelės grupės – paprasti angliavandeniai Ir kompleksiniai angliavandeniai. Atskira grupė sudaro angliavandenių turinčius mišrius polimerus, pvz. glikoproteinai- kompleksas su baltymų molekule, glikolipidai - kompleksas su lipidais ir kt.

Paprastieji angliavandeniai (monosacharidai arba monosacharidai) yra polihidroksikarbonilo junginiai, kurie hidrolizės metu nesugeba sudaryti paprastesnių angliavandenių molekulių. Jei monosachariduose yra aldehido grupė, tai jie priklauso aldozių (aldehido alkoholių) klasei, jei juose yra ketonų grupė, jie priklauso ketozių (keto alkoholių) klasei. Priklausomai nuo anglies atomų skaičiaus monosacharido molekulėje, išskiriamos triozės (C 3), tetrozės (C 4), pentozės (C 5), heksozės (C 6) ir kt.

Dažniausiai gamtoje randami junginiai yra pentozė ir heksozė.

Sudėtingas angliavandeniai ( polisacharidai, arba poliozė) yra polimerai, pagaminti iš monosacharidų likučių. Hidrolizuodami jie sudaro paprastus angliavandenius. Priklausomai nuo polimerizacijos laipsnio, jie skirstomi į mažos molekulinės masės ( oligosacharidai, kurio polimerizacijos laipsnis paprastai yra mažesnis nei 10) ir didelės molekulinės masės. Oligosacharidai yra į cukrų panašūs angliavandeniai, kurie tirpsta vandenyje ir yra saldaus skonio. Pagal gebėjimą redukuoti metalų jonus (Cu 2+, Ag +) jie skirstomi į atkuriamoji Ir neatstatomasis. Polisacharidai, atsižvelgiant į jų sudėtį, taip pat gali būti suskirstyti į dvi grupes: homopolisacharidai Ir heteropolisacharidai. Homopolisacharidai gaminami iš to paties tipo monosacharidų likučių, o heteropolisacharidai – iš skirtingų monosacharidų likučių.

Aukščiau su dažniausiai pasitaikančių kiekvienos angliavandenių grupės atstovų pavyzdžiais galima pateikti šioje diagramoje:

Angliavandenių funkcijos

Biologinės polisacharidų funkcijos yra labai įvairios.

Energijos ir saugojimo funkcija

Angliavandeniuose yra didžioji dalis kalorijų, kurias žmogus suvartoja su maistu. Pagrindinis su maistu tiekiamas angliavandenis yra krakmolas. Jo yra kepiniuose, bulvėse ir grūduose. Žmogaus racione taip pat yra glikogeno (kepenyse ir mėsoje), sacharozės (kaip priedų prie įvairių patiekalų), fruktozė (vaisiuose ir meduje), laktozė (piene). Polisacharidai, prieš įsisavinami organizme, virškinimo fermentų pagalba turi būti hidrolizuoti iki monosacharidų. Tik tokia forma jie absorbuojami į kraują. Su kraujotaka monosacharidai patenka į organus ir audinius, kur jie naudojami sintetinti savo angliavandenius ar kitas medžiagas arba suskaidomi išgaunant iš jų energiją.

Energija, išsiskirianti dėl gliukozės skilimo, yra saugoma ATP pavidalu. Gliukozei skaidomi du procesai: anaerobinis (kai nėra deguonies) ir aerobinis (esant deguoniui). Dėl anaerobinio proceso susidaro pieno rūgštis

kuri, esant dideliam fiziniam krūviui, kaupiasi raumenyse ir sukelia skausmą.

Dėl aerobinio proceso gliukozė oksiduojama į anglies monoksidą (IV) ir vandenį:

Dėl aerobinio gliukozės skilimo išsiskiria daug daugiau energijos nei dėl anaerobinio skaidymo. Apskritai oksiduojant 1 g angliavandenių išsiskiria 16,9 kJ energijos.

Gliukozė gali būti alkoholiškai fermentuojama. Šį procesą mielės atlieka anaerobinėmis sąlygomis:

Alkoholinė fermentacija plačiai naudojama pramonėje vynų ir etilo alkoholio gamyboje.

Žmogus išmoko naudoti ne tik alkoholinę fermentaciją, bet ir pieno rūgšties fermentaciją, pavyzdžiui, gauti pieno rūgšties produktus ir rauginti daržoves.

Žmogaus ar gyvūnų organizme nėra fermentų, galinčių hidrolizuoti celiuliozę, tačiau celiuliozė yra pagrindinė daugelio gyvūnų, ypač atrajotojų, maisto sudedamoji dalis. Šių gyvūnų skrandžiuose yra daug bakterijų ir pirmuonių, gaminančių fermentą celiuliazė, katalizuojantis celiuliozės hidrolizę į gliukozę. Pastarosios gali patirti tolesnių transformacijų, dėl kurių susidaro sviesto, acto, propiono rūgštys, kurios gali būti absorbuojamos į atrajotojų kraują.

Angliavandeniai atlieka ir rezervinę funkciją. Taigi, krakmolas, sacharozė, gliukozė augaluose ir glikogeno gyvūnams jie yra jų ląstelių energijos rezervas.

Konstrukcinės, atraminės ir apsauginės funkcijos

Celiuliozė augaluose ir chitinas bestuburiuose ir grybuose jie atlieka atramines ir apsaugines funkcijas. Polisacharidai mikroorganizmuose sudaro kapsulę, taip sustiprindami membraną. Bakterijų lipopolisacharidai ir gyvūnų ląstelių paviršiaus glikoproteinai užtikrina tarpląstelinės sąveikos ir organizmo imunologinių reakcijų selektyvumą. Ribose patiekiama Statybinė medžiaga RNR, o dezoksiribozė – DNR.

Atlieka apsauginę funkciją heparinas. Šis angliavandenis, kaip kraujo krešėjimo inhibitorius, neleidžia susidaryti kraujo krešuliams. Jis randamas žinduolių kraujyje ir jungiamajame audinyje. Bakterijų ląstelių sienelės, kurias sudaro polisacharidai, kurias kartu laiko trumpos aminorūgščių grandinės, apsaugo bakterijų ląsteles nuo neigiamo poveikio. Vėžiagyviuose ir vabzdžiuose angliavandeniai dalyvauja kuriant egzoskeletą, kuris atlieka apsauginę funkciją.

Reguliavimo funkcija

Skaidulos gerina žarnyno judrumą, taip pagerindamos virškinimą.

Įdomi galimybė naudoti angliavandenius kaip skystojo kuro – etanolio – šaltinį. Nuo seniausių laikų mediena buvo naudojama namams šildyti ir maistui gaminti. IN šiuolaikinė visuomenėšios rūšies kurą keičia kitos rūšys – nafta ir anglis, kurios yra pigesnės ir patogesnės naudoti. Tačiau augalinės žaliavos, nepaisant kai kurių naudojimo nepatogumų, skirtingai nei nafta ir anglis, yra atsinaujinantis energijos šaltinis. Tačiau jį naudoti vidaus degimo varikliuose sunku. Šiems tikslams geriau naudoti skystas kuras arba dujos. Iš žemos kokybės medienos, šiaudų ar kitų augalinių medžiagų, turinčių celiuliozės ar krakmolo, galite gauti skysto kuro – etilo alkoholio. Norėdami tai padaryti, pirmiausia turite hidrolizuoti celiuliozę arba krakmolą, kad gautumėte gliukozę:

o po to gautą gliukozę paduoda alkoholiniam fermentavimui, kad susidarytų etilo alkoholis. Išvalytas jis gali būti naudojamas kaip kuras vidaus degimo varikliuose. Reikia pažymėti, kad Brazilijoje šiam tikslui kasmet cukranendrė, sorgas ir manioka gamina milijardus litrų alkoholio ir naudoja jį vidaus degimo varikliuose.

Tiems, kurie nori priaugti svorio.

Jums padės angliavandeniai.

Kaip žinote, viena riebalų molekulė yra keturios gliukozės molekulės ir keturios vandens molekulės. Tai reiškia, kad padidinę angliavandenių vartojimą kartu su vandens suvartojimu gausite laukiamą rezultatą. Pastebėsiu tik vieną dalyką, patartina vartoti daugiau sudėtingų angliavandenių, nes paprasti angliavandeniai gali sukelti diabetą ir hipertenziją. Tikiuosi, kad su modernia mityba (produktų pasirinkimas parduotuvėse) šiuo keliu jums nekils sunkumų. „Wikipedia“ dėka pateikiami pagrindai apie angliavandenius.

(cukrus, sacharidai) - organinės medžiagos, turinčios karbonilo grupę ir keletą hidroksilo grupių. Junginių klasės pavadinimas kilęs iš žodžių „anglies hidratai“ ir pirmą kartą jį pasiūlė K. Schmidtas 1844 m. Šis pavadinimas atsirado dėl to, kad pirmieji mokslui žinomi angliavandeniai buvo apibūdinti bruto formule Cx(H2O)y, formaliai tai yra anglies ir vandens junginiai.
Angliavandeniai yra labai plati organinių junginių klasė, tarp jų yra labai skirtingų savybių medžiagų. Tai leidžia angliavandeniams atlikti įvairias funkcijas gyvuose organizmuose. Šios klasės junginiai sudaro apie 80% sausos augalų masės ir 2-3% gyvūnų masės.

Paprasti ir sudėtingi angliavandeniai

Kairėje yra D-gliceraldehidas, dešinėje - dihidroksiacetonas.

Angliavandeniai yra neatskiriama visų gyvų organizmų, augalų ir gyvūnų pasaulio atstovų, ląstelių ir audinių sudedamoji dalis, sudarantys (pagal svorį) pagrindinę Žemės organinių medžiagų dalį. Visų gyvų organizmų angliavandenių šaltinis yra augalų vykdomas fotosintezės procesas. Pagal gebėjimą hidrolizuotis į monomerus angliavandeniai skirstomi į dvi grupes: paprastus (monosacharidai) ir kompleksinius (disacharidai ir polisacharidai). Sudėtiniai angliavandeniai, skirtingai nei paprasti, gali būti hidrolizuojami, kad susidarytų monosacharidus ir monomerai. Paprastieji angliavandeniai lengvai ištirpsta vandenyje ir jame sintetinami žalieji augalai. Sudėtiniai angliavandeniai yra paprastų cukrų (monosacharidų) polikondensacijos produktai, o hidrolizinio skilimo proceso metu jie sudaro šimtus ir tūkstančius monosacharidų molekulių.

Monosacharidai

Gamtoje paplitęs monosacharidas yra beta-D-gliukozė.

Monosacharidai(iš graikų monos – viengubas, sacchar – cukrus) – paprasčiausi angliavandeniai, kurie nehidrolizuojasi ir susidaro paprastesni angliavandeniai – dažniausiai yra bespalviai, lengvai tirpsta vandenyje, blogai tirpsta alkoholyje ir visiškai netirpsta eteryje, kieti skaidrūs organiniai junginiai, vienas iš pagrindinių angliavandenių grupių, daugiausia paprasta forma Sachara. Vandeniniai tirpalai turi neutralų bsp;pH. Kai kurie monosacharidai turi saldų skonį. Monosacharidai turi karbonilo (aldehido arba ketono) grupę, todėl jie gali būti laikomi daugiahidrių alkoholių dariniais. Monosacharidas su karbonilo grupe grandinės gale yra aldehidas ir vadinamas aldoze. Bet kurioje kitoje karbonilo grupės padėtyje monosacharidas yra ketonas ir vadinamas ketoze. Priklausomai nuo anglies grandinės ilgio (nuo trijų iki dešimties atomų), skiriamos triozės, tetrozės, pentozės, heksozės, heptozės ir kt. Iš jų pentozės ir heksozės yra labiausiai paplitusios gamtoje. Monosacharidai yra statybiniai blokai, iš kurių sintetinami disacharidai, oligosacharidai ir polisacharidai.
Gamtoje laisvoje formoje dažniausiai yra D-gliukozė (vynuogių cukrus arba dekstrozė, C6H12O6) - šešių atomų cukrus (heksozė), daugelio polisacharidų (polimerų) struktūrinis vienetas (monomeras) - disacharidai: (maltozė, sacharozė ir laktozė) ir polisacharidai (celiuliozė, krakmolas). Kiti monosacharidai daugiausia žinomi kaip di-, oligo- arba polisacharidų komponentai ir retai aptinkami laisvoje būsenoje. Natūralūs polisacharidai yra pagrindiniai monosacharidų šaltiniai

Disacharidai

Maltozė (salyklo cukrus) yra natūralus disacharidas, susidedantis iš dviejų gliukozės likučių

Maltozė(salyklo cukrus) – natūralus disacharidas, susidedantis iš dviejų gliukozės likučių
Disacharidai (iš di - du, sachar - cukrus) yra sudėtingi organiniai junginiai, viena iš pagrindinių angliavandenių grupių; hidrolizės metu kiekviena molekulė skyla į dvi monosacharidų molekules; jie yra tam tikros rūšies oligosacharidai. Pagal struktūrą disacharidai yra glikozidai, kuriuose dvi monosacharidų molekulės yra sujungtos viena su kita glikozidine jungtimi, susidariusia dėl hidroksilo grupių (dviejų pusacetalio arba vieno hemiacetalio ir vieno alkoholio) sąveikos. Pagal struktūrą disacharidai skirstomi į dvi grupes: redukuojančius ir neredukuojančius. Pavyzdžiui, maltozės molekulėje antroji monosacharido liekana (gliukozė) turi laisvą hemiacetalio hidroksilą, kuris suteikia šiam disacharidą redukuojančių savybių. Disacharidai kartu su polisacharidais yra vienas iš pagrindinių angliavandenių šaltinių žmonių ir gyvūnų mityboje.

Oligosacharidai

Rafinozė- natūralus trisacharidas, susidedantis iš D-galaktozės, D-gliukozės ir D-fruktozės likučių.
Oligosacharidai- angliavandeniai, kurių molekulės sintezuojamos nuo 2 iki 10 monosacharidų liekanų, sujungtų glikozidiniais ryšiais. Atitinkamai jie išskiria: disacharidus, trisacharidus ir pan. Oligosacharidai, susidedantys iš identiškų monosacharidų liekanų, vadinami homopolisacharidais, o tie, kurie susideda iš skirtingų – heteropolisacharidais. Dažniausiai tarp oligosacharidų yra disacharidai.
Iš natūralių trisacharidų labiausiai paplitusi yra rafinozė – neredukuojantis oligosacharidas, kuriame yra fruktozės, gliukozės ir galaktozės likučių – dideliais kiekiais randama cukriniuose runkeliuose ir daugelyje kitų augalų.

Polisacharidai

Polisacharidai - Dažnas vardas sudėtingų didelės molekulinės masės angliavandenių klasė, kurios molekulės susideda iš dešimčių, šimtų ar tūkstančių monomerų – monosacharidų. Iš požiūrio taško Bendri principai struktūra polisacharidų grupėje, galima atskirti homopolisacharidus, susintetintus iš to paties tipo monosacharidų vienetų, ir heteropolisacharidus, kuriems būdingas dviejų ar daugiau tipų monomerinių liekanų buvimas.
Homopolisacharidai (glikanai), susidedantys iš vieno monosacharido liekanų, gali būti heksozės arba pentozės, tai yra, heksozė arba pentozė gali būti naudojama kaip monomeras. Atsižvelgiant į polisacharido cheminę prigimtį, išskiriami gliukanai (iš gliukozės likučių), mananai (iš manozės), galaktanai (iš galaktozės) ir kiti panašūs junginiai. Homopolisacharidų grupei priklauso augalinės (krakmolas, celiuliozė, pektinas), gyvūninės (glikogenas, chitinas) ir bakterinės (dekstranai) kilmės organiniai junginiai.
Polisacharidai yra būtini gyvūnų ir augalų organizmų gyvenimui. Tai vienas iš pagrindinių energijos šaltinių organizme, susidarantis dėl medžiagų apykaitos. Polisacharidai dalyvauja imuniniuose procesuose, užtikrina ląstelių sukibimą audiniuose ir sudaro didžiąją dalį organinių medžiagų biosferoje.

Kairėje yra krakmolas, dešinėje - glikogenas.

Krakmolas

(C6H10O5)n yra dviejų homopolisacharidų mišinys: linijinio – amilozės ir šakotojo – amilopektino, kurio monomeras yra alfa gliukozė. Balta amorfinė medžiaga, netirpi šaltame vandenyje, galinti išsipūsti ir iš dalies tirpi karštas vanduo. Molekulinė masė 105-107 daltonai. Krakmolas, susintetintas skirtingi augalai chloroplastuose, veikiant šviesai fotosintezės metu, šiek tiek skiriasi grūdelių struktūra, molekulių polimerizacijos laipsnis, polimerų grandinių struktūra ir fizikinės ir cheminės savybės. Paprastai amilozės kiekis krakmole yra 10-30%, amilopektino - 70-90%. Amilozės molekulėje yra vidutiniškai apie 1000 gliukozės likučių, susietų alfa-1,4 ryšiais. Atskiros linijinės amilopektino molekulės dalys susideda iš 20-30 tokių vienetų, o amilopektino šakojimosi taškuose gliukozės likučiai yra sujungti tarpgrandininiais alfa-1,6 ryšiais. Dalinai rūgštimi hidrolizuojant krakmolą, susidaro žemesnio polimerizacijos laipsnio polisacharidai - dekstrinai (C6H10O5)p, o visiškai hidrolizuojant - gliukozė.
Glikogenas (C6H10O5)n - polisacharidas, sudarytas iš alfa-D-gliukozės likučių - yra pagrindinis aukštesniųjų gyvūnų ir žmonių rezervinis polisacharidas, granulių pavidalu randamas ląstelių citoplazmoje beveik visuose organuose ir audiniuose, tačiau didžiausias. kiekis kaupiasi raumenyse ir kepenyse. Glikogeno molekulė sudaryta iš išsišakojusių poligliukozidų grandinių, kurių linijinėje sekoje gliukozės likučiai jungiasi alfa-1,4 ryšiais, o išsišakojimų taškuose – tarpgrandiniais alfa-1,6 ryšiais. Empirinė glikogeno formulė yra identiška krakmolo formulei. Autorius cheminė struktūra glikogenas yra artimas amilopektinui su ryškesniu grandinės išsišakojimu, todėl kartais netiksliai vadinamas „gyvūniniu krakmolu“. Molekulinė masė 105–108 daltonai ir didesnė. Gyvūnų organizmuose tai struktūrinis ir funkcinis augalinio polisacharido – krakmolo analogas. Glikogenas sudaro energijos rezervą, kurį prireikus galima greitai mobilizuoti, kad kompensuotų staiga atsiradusį gliukozės trūkumą – stiprus jo molekulės išsišakojimas lemia buvimą. didelis skaičius galinių likučių, leidžiančių greitai skilti reikalingas kiekis gliukozės molekulių. Skirtingai nuo trigliceridų (riebalų), glikogeno atsargos nėra tokios didelės (kalorijų grame). Tik kepenų ląstelėse (hepatocituose) sukauptas glikogenas gali būti paverstas gliukoze, kad aprūpintų visą organizmą, o hepatocitai gali sukaupti iki 8 procentų savo svorio glikogeno pavidalu, o tai yra didžiausia bet kurio tipo ląstelių koncentracija. Bendra glikogeno masė suaugusiųjų kepenyse gali siekti 100-120 gramų. Raumenyse glikogenas skaidomas į gliukozę išskirtinai vietiniam vartojimui ir kaupiasi daug mažesnėmis koncentracijomis (ne daugiau kaip 1% visos raumenų masės), tačiau bendras rezervas raumenyse gali viršyti hepatocituose sukauptas atsargas.

Celiuliozė (pluoštas) yra labiausiai paplitęs augalų pasaulyje struktūrinis polisacharidas, susidedantis iš alfa-gliukozės likučių, pateiktų beta piranozės pavidalu. Taigi celiuliozės molekulėje beta-gliukopiranozės monomerų vienetai yra tiesiškai sujungti vienas su kitu beta-1,4 ryšiais. Dalinai hidrolizuojant celiuliozę, susidaro disacharidas celobiozė, o visiškai hidrolizuojant – D-gliukozė. Žmogaus virškinimo trakte celiuliozė nėra virškinama, nes virškinimo fermentų rinkinyje nėra beta-gliukozidazės. Tačiau optimalus augalinių skaidulų kiekis maiste prisideda prie normalaus išmatų susidarymo. Turėdama didelį mechaninį stiprumą, celiuliozė yra augalų atraminė medžiaga, pavyzdžiui, medienoje jos dalis svyruoja nuo 50 iki 70%, o medvilnė yra beveik šimtaprocentinė celiuliozė.
Chitinas yra žemesniųjų augalų, grybų ir bestuburių gyvūnų (daugiausia nariuotakojų – vabzdžių ir vėžiagyvių raginės membranos) struktūrinis polisacharidas. Chitinas, kaip ir celiuliozė augaluose, atlieka atramines ir mechanines funkcijas grybų ir gyvūnų organizmuose. Chitino molekulė sudaryta iš N-acetil-D-gliukozamino liekanų, sujungtų beta-1,4-glikozino jungtimis. Chitino makromolekulės yra nešakotos ir jų erdvinis išsidėstymas neturi nieko bendra su celiulioze.
Pektino medžiagos yra poligalakturono rūgštis, randama vaisiuose ir daržovėse, D-galakturono rūgšties likučiai yra sujungti alfa-1,4-glikozidiniais ryšiais. Esant organinėms rūgštims, jie gali sustingti ir yra naudojami maisto pramonėje želė ir marmeladui gaminti. Kai kurios pektino medžiagos turi priešuždegiminį poveikį ir yra daugelio farmacinių vaistų, pavyzdžiui, psilio darinio plantaglicido, aktyvus komponentas.
Muraminas yra polisacharidas, atraminė-mechaninė bakterijų ląstelės sienelės medžiaga. Pagal savo cheminę struktūrą tai yra neišsišakojusi grandinė, sudaryta iš kintančių N-acetilgliukozamino ir N-acetilmuramo rūgšties likučių, sujungtų beta-1,4-glikozidine jungtimi. Muraminas struktūrinė organizacija(tiesios grandinės beta-1,4-poligliukopiranozės skeletas) ir funkcinis vaidmuo yra labai panašus į chitiną ir celiuliozę.
Bakterinės kilmės dekstrano pussacharidai sintezuojami pramoninės gamybos sąlygomis mikrobiologinėmis priemonėmis (mikroorganizmams Leuconostoc mesenteroides veikiant sacharozės tirpalui) ir naudojami kaip kraujo plazmos pakaitalai (vadinamieji klinikiniai „dekstranai“: Poliglyukin ir kt.). .

Kairėje yra D-gliceraldehidas, dešinėje - L-gliceraldehidas.

Erdvinė izomerija

Izomerija yra cheminių junginių (izomerų), kurie yra identiški savo sudėtimi ir molekuline mase, tačiau skiriasi atomų struktūra ar išsidėstymu erdvėje ir dėl to savybėmis.
Monosacharidų stereoizomerija: gliceraldehido izomeras, kuriame, projektuojant modelį į plokštumą, OH grupė ties asimetriniu anglies atomu yra dešinėje, paprastai laikomas D-gliceraldehidu, o veidrodinis vaizdas yra L-gliceraldehidas. Visi monosacharidų izomerai skirstomi į D ir L formas pagal OH grupės padėties panašumą prie paskutinio asimetrinio anglies atomo šalia CH2OH grupės (ketozėse yra vienu asimetrinio anglies atomu mažiau nei aldozėse, turinčiose tiek pat anglies atomų). atomai). Natūralios heksozės – gliukozė, fruktozė, manozė ir galaktozė – pagal jų stereocheminę konfigūraciją priskiriamos D serijos junginiams.

Biologinis vaidmuo
Gyvuose organizmuose angliavandeniai atlieka šias funkcijas:
Struktūrinės ir pagalbinės funkcijos. Angliavandeniai dalyvauja įvairių laikančiųjų konstrukcijų statyboje. Taigi celiuliozė yra pagrindinis augalų ląstelių sienelių struktūrinis komponentas, chitinas atlieka panašią funkciją grybuose, taip pat suteikia tvirtumo nariuotakojų egzoskeletui.
Apsauginis vaidmuo augaluose. Kai kurie augalai turi apsaugines struktūras (spyglius, dyglius ir kt.), susidedančias iš negyvų ląstelių sienelių.
Plastikinė funkcija. Angliavandeniai yra sudėtingų molekulių dalis (pavyzdžiui, pentozė (ribozė ir dezoksiribozė) dalyvauja kuriant ATP, DNR ir RNR).
Energijos funkcija. Angliavandeniai tarnauja kaip energijos šaltinis: oksiduojant 1 gramą angliavandenių išsiskiria 4,1 kcal energijos ir 0,4 g vandens.
Sandėliavimo funkcija. Angliavandeniai veikia kaip atsarginės maistinės medžiagos: glikogenas gyvūnams, krakmolas ir inulinas augaluose.
Osmosinė funkcija. Angliavandeniai dalyvauja reguliuojant osmosinį slėgį organizme. Taigi kraujyje yra 100-110 mg/% gliukozės, o nuo gliukozės koncentracijos priklauso kraujo osmosinis slėgis.
Receptoriaus funkcija. Oligosacharidai yra daugelio ląstelių receptorių arba ligandų molekulių receptorių dalis Biosintezė
Kasdienėje žmonių ir gyvūnų mityboje vyrauja angliavandeniai. Žolėdžiai gauna krakmolą, skaidulą ir sacharozę. Mėsėdžiai glikogeną gauna iš mėsos.
Gyvūnų kūnai nesugeba sintetinti angliavandenių iš neorganinių medžiagų. Jie juos gauna iš augalų su maistu ir naudoja kaip pagrindinį energijos šaltinį, gaunamą oksidacijos procese: Žaliuosiuose augalų lapuose angliavandeniai susidaro fotosintezės proceso metu – tai unikalus biologinis neorganinių medžiagų pavertimo cukrumi – anglies – proceso metu. monoksido (IV) ir vandens, kuriame dalyvauja chlorofilas dėl saulės energija: Angliavandenių apykaita žmogaus ir aukštesniųjų gyvūnų organizme susideda iš kelių procesų:
Maisto polisacharidų ir disacharidų hidrolizė (skilimas) virškinimo trakte į monosacharidus, po to absorbcija iš žarnyno spindžio į kraują.
Glikogeno glikogenogenezė (sintezė) ir glikogenolizė (skilimas) audiniuose, daugiausia kepenyse.
Aerobinė (pentozės fosfato gliukozės oksidacijos kelias arba pentozės ciklas) ir anaerobinė (be deguonies suvartojimo) glikolizė yra gliukozės skaidymo organizme būdai.
Heksozių tarpusavio konversija.
Aerobinė glikolizės produkto - piruvato oksidacija (paskutinė angliavandenių apykaitos stadija).
Gliukoneogenezė – tai angliavandenių sintezė iš ne angliavandenių žaliavų (piruvo, pieno rūgšties, glicerolio, amino rūgščių ir kitų organinių junginių).
[taisyti] Pagrindiniai šaltiniai
Pagrindiniai angliavandenių šaltiniai iš maisto yra: duona, bulvės, makaronai, dribsniai, saldumynai. Cukrus yra grynas angliavandenis. Meduje, priklausomai nuo kilmės, yra 70-80% gliukozės ir fruktozės.
Angliavandenių kiekiui maiste nurodyti naudojamas specialus duonos vienetas.
Be to, angliavandenių grupei taip pat priklauso skaidulos ir pektinai, kuriuos žmogaus organizmas blogai virškina.

Dažniausiai vartojamų angliavandenių sąrašas

• Monosacharidai

• Oligosacharidai

• sacharozė (įprastas cukrus, cukranendrių arba runkelių cukrus)

• Polisacharidai

• galaktomananas

• Glikozaminoglikanai (mukopolisacharidai)

• chondroitino sulfatas

• hialurono rūgštis

• heparano sulfatas

• dermatano sulfatas

• keratano sulfatas

Gliukozė yra svarbiausias iš visų monosacharidų, kadangi tai daugumos maistinių di- ir polisacharidų struktūrinis vienetas. Medžiagų apykaitos procese jie suskaidomi į atskiras monosacharidų molekules, kurios per daugiapakopes chemines reakcijas paverčiamos kitomis medžiagomis ir galiausiai oksiduojasi iki anglies dioksido ir vandens – naudojamos kaip ląstelių „degalai“. Gliukozė yra būtina medžiagų apykaitos sudedamoji dalis angliavandenių. Kai jo kiekis kraujyje sumažėja arba koncentracija yra didelė ir jo negalima vartoti, kaip tai atsitinka sergant cukriniu diabetu, atsiranda mieguistumas ir gali atsirasti sąmonės netekimas (hipoglikeminė koma). Gliukozė „gryna forma“, kaip monosacharidas, randama daržovėse ir vaisiuose. Vynuogėse ypač daug gliukozės – 7,8 %, trešniose vyšniose – 5,5 %, avietėse – 3,9 %, braškėse – 2,7 %, slyvose – 2,5 %, arbūzuose – 2,4 %. Iš daržovių daugiausia gliukozės yra moliūguose - 2,6%, baltagūžiuose kopūstuose - 2,6%, morkose - 2,5%.

Gliukozė yra mažiau saldi nei garsiausias disacharidas, sacharozė. Jei sacharozės saldumą laikysime 100 vienetų, tai gliukozės saldumas yra 74 vienetai.

Fruktozė yra vienas iš labiausiai paplitusių angliavandenių vaisių. Skirtingai nei gliukozė, ji gali prasiskverbti iš kraujo į audinių ląsteles nedalyvaujant insulinui. Dėl šios priežasties fruktozė rekomenduojama kaip saugiausias šaltinis angliavandenių diabetu sergantiems pacientams. Dalis fruktozės patenka į kepenų ląsteles, kurios paverčia ją universalesniu „kuru“ – gliukoze, todėl fruktozė taip pat gali padidinti cukraus kiekį kraujyje, nors ir daug mažiau nei kiti paprastieji cukrūs. Fruktozę lengviau paversti riebalais nei gliukozę. Pagrindinis fruktozės privalumas yra tas, kad ji yra 2,5 karto saldesnė už gliukozę ir 1,7 karto saldesnė už sacharozę. Jo naudojimas vietoj cukraus padeda sumažinti bendrą suvartojimą angliavandenių.

Pagrindiniai fruktozės šaltiniai maiste yra vynuogės – 7,7 %, obuoliai – 5,5 %, kriaušės – 5,2 %, vyšnios – 4,5 %, arbūzai – 4,3 %, juodieji serbentai – 4,2 %, avietės – 3,9 %, braškės – 2,4 %, melionai. – 2,0 proc. Fruktozės kiekis daržovėse mažas – nuo ​​0,1 % burokėliuose iki 1,6 % baltagūžiuose kopūstuose. Fruktozės yra meduje – apie 3,7%. Patikimai įrodyta, kad fruktozė, kurios saldumas yra žymiai didesnis nei sacharozė, nesukelia dantų ėduonies, kurį skatina cukraus vartojimas.

Galaktozė gaminiuose nerasta laisvos formos. Jis sudaro disacharidą su gliukoze – laktoze (pieno cukrumi) – pagrindine angliavandeniai pienas ir pieno produktai.

Laktozė virškinimo trakte, veikiant fermentui, skaidoma į gliukozę ir galaktozę laktazės.Šio fermento trūkumas kai kuriems žmonėms sukelia pieno netoleravimą. Nesuvirškinta laktozė yra gera žarnyno mikrofloros maistinė medžiaga. Tokiu atveju galimas gausus dujų susidarymas, skrandis „išpučia“. Raugintuose pieno produktuose didžioji dalis laktozės fermentuojama iki pieno rūgšties, todėl žmonės, turintys laktazės trūkumą, gali toleruoti raugintus pieno produktus be nemalonių pasekmių. Be to, raugintuose pieno produktuose esančios pieno rūgšties bakterijos slopina žarnyno mikrofloros veiklą ir mažina neigiamą laktozės poveikį.

Galaktozė, susidaranti skaidant laktozę, kepenyse virsta gliukoze. Esant įgimtam paveldimam fermento, kuris galaktozę paverčia gliukoze, trūkumas arba nebuvimas, išsivysto rimta liga - galaktozemija, kuris veda į protinį atsilikimą.

Disacharidas, sudarytas iš gliukozės ir fruktozės molekulių sacharozės. Sacharozės kiekis cukruje yra 99,5%. Saldumynai taip pat žino, kad cukrus yra „baltoji mirtis“, kaip ir rūkaliai, kad lašas nikotino užmuša arklį. Deja, abu šie teiginiai dažniau yra priežastis juokauti, o ne rimtai apmąstyti ir daryti praktines išvadas.

Cukrus greitai suskaidomas virškinamajame trakte, gliukozė ir fruktozė absorbuojamos į kraują ir yra energijos šaltinis bei svarbiausias glikogeno ir riebalų pirmtakas. Jis dažnai vadinamas „tuščių kalorijų nešikliu“, nes cukrus yra grynas angliavandeniai ir neturi kitų maistinių medžiagų, tokių kaip vitaminai, mineralinės druskos. Iš augalinių produktų daugiausia sacharozės yra burokėliuose – 8,6 %, persikuose – 6,0 %, melionuose – 5,9 %, slyvose – 4,8 %, mandarinų – 4,5 %. Daržovėse, išskyrus burokėlius, didelis sacharozės kiekis yra morkose - 3,5%. Kitose daržovėse sacharozės kiekis svyruoja nuo 0,4 iki 0,7%. Be paties cukraus, pagrindiniai sacharozės šaltiniai maiste yra uogienė, medus, konditerijos gaminiai, saldūs gėrimai, ledai.

Kai susijungia dvi gliukozės molekulės, ji susidaro maltozė- salyklo cukrus. Jame yra medaus, salyklo, alaus, melasos ir kepinių bei konditerijos gaminių, pagamintų pridedant melasos.

Visi žmonių maiste esantys polisacharidai, išskyrus retas išimtis, yra gliukozės polimerai.

Krakmolas yra pagrindinis virškinamas polisacharidas. Jis sudaro iki 80% suvartojamų su maistu angliavandenių.

Krakmolo šaltinis – augaliniai produktai, daugiausia javai: javai, miltai, duona, bulvės. Daugiausia krakmolo yra grūduose: nuo 60% grikiuose (branduolyje) iki 70% ryžiuose. Iš javų mažiausiai krakmolo yra avižiniuose dribsniuose ir jos perdirbtuose produktuose: avižiniuose dribsniuose, avižiniuose dribsniuose Hercules – 49%. Makaronuose yra nuo 62 iki 68% krakmolo, duonoje iš ruginių miltų, priklausomai nuo rūšies - nuo 33% iki 49%, kvietinėje duonoje ir kituose kvietinių miltų gaminiuose - nuo 35 iki 51%, miltuose - nuo 56 (rugių). ) iki 68% (aukščiausios kokybės kviečiai). Daug krakmolo yra ir ankštiniuose augaluose – nuo ​​40 % lęšiuose iki 44 % žirniuose. Dėl šios priežasties džiovinti žirniai, pupelės, lęšiai, avinžirniai priskiriami grūdiniai ankštiniai augalai. Išsiskiria sojos pupelės, kuriose yra tik 3,5% krakmolo, ir sojų miltai (10-15,5%). Dėl didelio krakmolo kiekio bulvėse (15-18%) dietologijoje nepriskiriama prie daržovių, kur pagrindinė angliavandenių yra monosacharidai ir disacharidai, taip pat krakmolingi maisto produktai, panašūs į grūdų ir ankštinių augalų.

Topinambas ir kai kurie kiti augalai angliavandenių laikomas fruktozės polimero pavidalu, inulino. Maisto produktai su inulino priedu rekomenduojami sergant cukriniu diabetu ir ypač jo profilaktikai (atminkite, kad fruktozė mažiau apkrauna kasą nei kiti cukrūs).

Glikogenas- "gyvulinis krakmolas" - susideda iš labai išsišakojusių gliukozės molekulių grandinių. Nedideliais kiekiais jo randama gyvūniniuose produktuose (kepenyse 2-10%, raumenų audinyje - 0,3-1%).

Cukrinis diabetas (DM)- endokrininė liga, kuriai būdingas lėtinis hiperglikemijos sindromas, atsirandantis dėl nepakankamos insulino gamybos ar veikimo, dėl kurio sutrinka visų rūšių medžiagų apykaita, ypač angliavandenių, kraujagyslių pažeidimai (angiopatija), nervų sistema(neuropatija), taip pat kiti organai ir sistemos. Pagal PSO apibrėžimą (1985) - cukrinis diabetas yra lėtinė...