وصف وتصنيف الكربوهيدرات. وظائف الكربوهيدرات في الجسم

العديد من الكربوهيدرات عبارة عن مواد صلبة بيضاء ذات مذاق حلو. الكربوهيدرات المختلفة لها درجات مختلفة من الحلاوة. لذا ، فإن الفركتوز أحلى بثلاث مرات من الجلوكوز. العسل عبارة عن نصف فركتوز ، وهذا هو سبب كونه حلوًا جدًا. الكربوهيدرات الأخرى لها طعم حلو أقل ضعفًا.

أكثر الكربوهيدرات شهرة هو الجلوكوز ، وهو من أهم الكربوهيدرات ، والذي يوجد بشكل حر في عصارة النبات ، وخاصة في الفواكه ورحيق الأزهار. توجد الكربوهيدرات في الدم والكبد والدماغ وغيرها من أعضاء الحيوانات والبشر. وهكذا ، فإن الجليكوجين ، وهو كربوهيدرات احتياطي من أصل حيواني ، يتراكم في الكبد البشري.

تعمل الكربوهيدرات كمصدر رئيسي للطاقة في الجسم. عندما يتم تكسير الجلوكوز ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة ، والتي ينفقها الجسم على العمليات الحيوية. تشكل الكربوهيدرات الجزء الرئيسي من النظام الغذائي للإنسان.

الجلوكوز هو المادة التي تتراكم فيها طاقة الشمس. يمكن أن يطلق عليه صلة بين الحياة البرية والشمس. يتم تصنيع الجلوكوز في الأوراق الخضراء للنباتات من ثاني أكسيد الكربون والماء. هذه عملية فريدة على الأرض تضمن وجود النباتات والحيوانات والبشر.

تتوافق الصيغة C6H12O6 مع العديد من الهياكل. من بينها ، نفرد اثنين - الجلوكوز والفركتوز. تحتوي هياكلها على خمس مجموعات هيدروكسيل وكربونيل واحدة. هذا هو الحال عندما تحتوي المادة على مجموعات وظيفية مختلفة. تعتمد الخصائص الكيميائية للكربوهيدرات على المجموعات الوظيفية. الجلوكوز هو كحول ألدهيد والفركتوز هو كحول كيتو. لذلك ، يحتوي الجلوكوز على خواص الكحولات المتعددة الهيدروكسيل والألدهيدات ، وللفركتوز خصائص الكحولات المتعددة الهيدروكسيل والكيتونات.

يمكن أن تتحد جزيئات الجلوكوز والفركتوز مع بعضها البعض من خلال التخلص من جزيئات الماء. يرتبط جزيئين من خلال ذرة أكسجين. مع هذا المزيج ، فإنها تشكل ثنائي السكاريد يسمى السكروز ، والسكر في الحياة اليومية.

الألياف والنشا

عندما تتحد العديد من جزيئات الجلوكوز ، تتشكل الألياف (السليلوز) والنشا ، وكذلك الجليكوجين. الجميع على دراية بهذه المواد. تتكون ألياف القطن والكتان من جزيئات ألياف طويلة. الألياف جزء من الخشب.

يتم ترتيب جزيئات الألياف بالتوازي مع بعضها البعض وترتبط بقوة بواسطة روابط هيدروجينية. تنشأ بين ذرات الأكسجين لبعض الجزيئات وذرات الهيدروجين التي تشكل جزءًا من مجموعة الهيدروكسيل لجزيئات أخرى. يوجد الكثير من هذه الروابط على طول الألياف بالكامل. لذلك ، فإن "حزمة" الجزيئات لديها قوة عالية.

عندما يتشكل النشا ، تتحد جزيئات الجلوكوز لتكوين سلاسل خطية ومتفرعة. النشا مسحوق أبيض متفتت. توجد في البطاطس وحبوب الحبوب المختلفة والخضروات. إنه عنصر أساسي في طعامنا.

في الكائنات الحية للحيوانات والبشر ، تتحد جزيئات الجلوكوز لتكوين النشا الحيواني - الجليكوجين. جزيئات الجليكوجين أكثر تشعبًا من جزيئات النشا. الجليكوجين هو مخزن للجلوكوز: فهو يمد الجسم بالجلوكوز أثناء المجهود البدني المتزايد.

الجلوكوز والنشا والألياف لها أهمية كبيرة ليس فقط في الطبيعة ، ولكن أيضًا في الصناعة. يستخدم الجلوكوز في صناعة الأغذية ، في الطب. يستخدم النشا في صناعة الحلويات. يستخدم السليلوز كمادة ليفية ولإنتاج الأقمشة والورنيش والمتفجرات.

بحاجة الى مساعدة في دراستك؟

الموضوع السابق: إسترات: دهون
الموضوع التالي: & nbsp & nbsp & nbsp البروتينات: جزيئات البروتين وخصائصها

الهضم والامتصاص.

تخليق وتآكل الجليكوجين.

مهمة فردية

طالب في كلية الأحياء

المجموعة 4120-2 (ب)

مينادييف رمضان إسميتوفيتش

زابوروجي 2012

معلومات موجزة عن الكربوهيدرات
2. تصنيف الكربوهيدرات
3. السمات الهيكلية والوظيفية لتنظيم أحادي وثنائي السكريات: الهيكل ؛ أن تكون في الطبيعة الإيصال؛ خصائص الممثلين الفرديين
4.

7. تخليق وانهيار الجليكوجين
8. الاستنتاجات

9. قائمة المراجع.

المقدمة

تشكل المركبات العضوية في المتوسط ​​20-30٪ من كتلة خلايا الكائن الحي.

وتشمل هذه البوليمرات البيولوجية: البروتينات ، والأحماض النووية ، والكربوهيدرات ، وكذلك الدهون وعدد من جزيئات الهرمونات الصغيرة ، والأصباغ ، و ATP ، إلخ. تشتمل الأنواع المختلفة من الخلايا على كمية غير متساوية من المركبات العضوية.

ملخص سريع عن الكربوهيدرات

الكربوهيدرات هي مركبات عضوية تتكون من جزيء واحد أو أكثر من السكريات البسيطة. تتراوح الكتلة المولية للكربوهيدرات من 100 إلى 1000000 دا (كتلة دالتون ، تساوي تقريبًا كتلة ذرة هيدروجين واحدة).

عادة ما تكتب صيغتها العامة كـ Cn (H2O) n (حيث n هي ثلاثة على الأقل). لأول مرة في عام 1844 ، تم تقديم هذا المصطلح من قبل العالم المحلي ك.

شميد (1822-1894). نشأ اسم "الكربوهيدرات" على أساس تحليل أول ممثلين معروفين لهذه المجموعة من المركبات. اتضح أن هذه المواد تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين ، ونسبة عدد ذرات الهيدروجين والأكسجين فيها هي نفسها الموجودة في الماء: ذرتان هيدروجين - ذرة أكسجين واحدة. وبالتالي ، تم اعتبارهم مزيجًا من الكربون والماء. في المستقبل ، أصبح العديد من الكربوهيدرات التي لا تستوفي هذا الشرط معروفًا ، ولكن لا يزال اسم "الكربوهيدرات" مقبولًا بشكل عام.

في الخلية الحيوانية ، توجد الكربوهيدرات بكمية لا تتجاوز 2-5٪. الخلايا النباتية هي الأغنى في الكربوهيدرات ، حيث يصل محتواها في بعض الحالات إلى 90٪ من الكتلة الجافة (على سبيل المثال ، في درنات البطاطس ، البذور).

تصنيف الكربوهيدرات

السكريات الأحادية هي مشتقات كيتون أو ألدهيد للكحولات متعددة الهيدروكسيل. ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين التي تشكل تركيبها تكون بنسبة 1: 2: 1.

الصيغة العامة للسكريات البسيطة هي (CH2O) n. اعتمادًا على طول الهيكل الكربوني (عدد ذرات الكربون) ، يتم تقسيمها إلى: triose-C3 ، tetrose-C4 ، pentose-C5 ، hexose-C6 ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقسيم السكريات إلى: - تحتوي على جرعات تحتوي على مجموعة الألدهيد ، - C = O. وتشمل هذه | | الجلوكوز H:

H H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C.
| | | | \\
أوه أوه أوه أوه أوه

في المحاليل ، كل السكريات ، بدءًا من البنتوز ، لها شكل دوري ؛ في الشكل الخطي ، توجد فقط ثلاثيات و tetroses. عندما يتم تكوين الشكل الدوري ، يتم ربط ذرة الأكسجين من مجموعة الألدهيد تساهميًا مع ذرة الكربون قبل الأخيرة من السلسلة ، مما يؤدي إلى تكوين نصفي (في حالة الجرعات) و hemiketals (في حالة الكيتوز).

هذا السكر هو أحد المنتجات الوسيطة لعملية التمثيل الضوئي. تم العثور على البنتوز في الظروف الطبيعية بشكل أساسي كمكونات لجزيئات المواد الأكثر تعقيدًا ، مثل السكريات المعقدة التي تسمى البنتوسان ، وكذلك الصمغ النباتي. توجد كميات كبيرة (10-15٪) في الخشب والقش. في الطبيعة ، يوجد الأرابينوز في الغالب.

توجد في صمغ الكرز ، والبنجر ، والصمغ العربي ، حيث يتم الحصول عليها. يتم تمثيل الريبوز وديوكسيريبوز على نطاق واسع في عالم الحيوان والنبات ؛ هذه هي السكريات التي تشكل مونومرات الأحماض النووية RNA و DNA. يتم الحصول على الريبوز عن طريق إزالة الأرابينوز.

يتكون الزيلوز من التحلل المائي لعديد السكاريد الزيلوزان الموجود في القش والنخالة والخشب وقشور عباد الشمس. منتجات أنواع مختلفة من تخمر الزيلوز هي أحماض اللبنيك ، والأسيتيك ، والستريك ، والسكسينيك وغيرها.

يمتص الزيلوز بشكل سيئ من قبل جسم الإنسان. تستخدم التحلل المائي المحتوي على مادة الزيلوز في زراعة بعض أنواع الخميرة ، حيث تستخدم كمصدر بروتين لتغذية حيوانات المزرعة. عندما يتم تقليل مادة الزيلوز ، يتم الحصول على كحول إكسيليتول ، ويتم استخدامه كبديل للسكر لمرضى السكر.

يستخدم إكسيليتول على نطاق واسع كمثبت للرطوبة والملدنات (في صناعة الورق والعطور وإنتاج السيلوفان).

إنه أحد المكونات الرئيسية في إنتاج عدد من المواد الخافضة للتوتر السطحي والورنيش والمواد اللاصقة. من بين السداسيات ، الجلوكوز ، الفركتوز ، والجالاكتوز هي الأكثر توزيعًا ؛ صيغتهم العامة هي C6H12O6. يوجد الجلوكوز (سكر العنب ، سكر العنب) في عصير العنب والفواكه الحلوة الأخرى ، وبكميات قليلة في الحيوانات والبشر. الجلوكوز هو جزء من أهم السكريات - قصب السكر وسكر العنب.

السكريات عالية الوزن الجزيئي ، أي النشا والجليكوجين (نشا حيواني) والسليلوز ، مبنية بالكامل من بقايا جزيئات الجلوكوز المتصلة ببعضها البعض بطرق مختلفة. الجلوكوز هو المصدر الأساسي للطاقة للخلايا. يحتوي دم الإنسان على 0.1-0.12٪ جلوكوز ، أي انخفاض في المؤشر يسبب انتهاكًا للنشاط الحيوي للخلايا العصبية والعضلية ، مصحوبًا أحيانًا بتشنجات أو إغماء. يتم تنظيم مستوى الجلوكوز في الدم من خلال آلية معقدة من الجهاز العصبي والغدد الصماء.

يستخدم الجلوكوز في إنتاج المنسوجات وفي بعض الصناعات الأخرى كعامل مختزل. في الطب ، يستخدم الجلوكوز النقي في شكل محاليل للحقن في الدم لعدد من الأمراض وفي شكل أقراص. يتم الحصول على فيتامين ج منه.

يعد الجالاكتوز ، مع الجلوكوز ، جزءًا من بعض الجليكوزيدات والسكريات. تعتبر بقايا جزيئات الجالاكتوز جزءًا من البوليمرات الحيوية الأكثر تعقيدًا - gangliosides ، أو glycosphingolipids. توجد في العقد العصبية (العقد) للإنسان والحيوان وتوجد أيضًا في أنسجة المخ ، في الطحال في كريات الدم الحمراء. يتم الحصول على الجالاكتوز بشكل أساسي عن طريق التحلل المائي لسكر الحليب. يوجد الفركتوز (سكر الفاكهة) في الحالة الحرة في الفواكه والعسل.

مدرج في العديد من السكريات المعقدة ، مثل قصب السكر ، والتي يمكن الحصول عليها من خلال التحلل المائي. يشكل أنولين عديد السكاريد المركب عالي الجزيئي ، الموجود في بعض النباتات. يتم الحصول على الفركتوز أيضًا من الأنسولين. الفركتوز سكر غذائي قيم. إنه أحلى 1.5 مرة من السكروز و 3 مرات أحلى من الجلوكوز. يمتصه الجسم جيدًا. عندما يتم تقليل الفركتوز ، يتم تكوين السوربيتول والمانيتول. يستخدم السوربيتول كبديل للسكر في النظام الغذائي لمرضى السكر. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه لإنتاج حمض الأسكوربيك (فيتامين ج).

السكريات الثنائية هي عديد السكاريد النموذجية الشبيهة بالسكر. هذه هي مواد صلبة ، أو شراب غير متبلور ، عالي الذوبان في الماء.

عادة ما تذوب كل من السكريات الثنائية غير المتبلورة والبلورية في نطاق درجات حرارة وتتحلل عادة. تتشكل السكريات الثنائية عن طريق تفاعل التكثيف بين اثنين من السكريات الأحادية ، وعادة ما تكون سداسية. تسمى الرابطة بين اثنين من السكريات الأحادية رابطة جليكوسيدية. يتشكل عادة بين ذرات الكربون الأولى والرابعة لوحدات السكاريد المجاورة (رابطة 1.4-جليكوسيد).

С12Н22О11 + 2О = 2С6Н12О6

سكر الشعير أقل حلاوة بكثير من سكر القصب (بمقدار 0.6 مرة بنفس التركيزات). اللاكتوز (سكر الحليب).

نشأ اسم هذا السكاريد فيما يتعلق بإعداده من الحليب (من اللاكتوم اللاتيني - الحليب). عند التحلل المائي ، يتحلل اللاكتوز إلى جلوكوز وجالاكتوز:

يختلف اللاكتوز عن السكريات الأخرى في حالة عدم وجود استرطابية: فهو لا يصبح رطبًا. يستخدم سكر الحليب كمستحضر صيدلاني وغذاء للرضع. اللاكتوز أقل حلاوة 4 أو 5 مرات من السكروز. السكروز (قصب السكر أو البنجر). نشأ الاسم فيما يتعلق بإنتاجه إما من بنجر السكر أو قصب السكر. عرف قصب السكر منذ قرون عديدة قبل الميلاد.

فقط في منتصف القرن الثامن عشر. تم اكتشاف هذا السكاريد في بنجر السكر وفقط في بداية القرن التاسع عشر. تم الحصول عليها في بيئة إنتاج. السكروز شائع جدًا في عالم النبات. تحتوي الأوراق والبذور دائمًا على كمية صغيرة من السكروز. يوجد أيضًا في الفواكه (المشمش ، الخوخ ، الكمثرى ، الأناناس). يوجد الكثير منه في عصائر القيقب والنخيل والذرة. هذا هو السكر الأكثر شهرة والأكثر استخدامًا.

عند التحلل المائي ، يتكون منه الجلوكوز والفركتوز:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

يُطلق على خليط من كميات متساوية من الجلوكوز والفركتوز ، الناتج عن انعكاس سكر القصب (بسبب التغيير في عملية التحلل المائي للدوران الأيمن للمحلول إلى اليسار) ، السكر المقلوب (انعكاس الدوران). السكر الطبيعي المحول هو العسل ، والذي يتكون أساسًا من الجلوكوز والفركتوز. يتم الحصول على السكروز بكميات كبيرة.

تصنيف الكربوهيدرات

يحتوي بنجر السكر على 16-20٪ سكروز ، وقصب السكر - 14-26٪. يتم سحق البنجر المغسول ويتم استخلاص السكروز بشكل متكرر في أجهزة ذات درجة حرارة تصل إلى حوالي 80 درجة مئوية. يتم معالجة السائل الناتج ، الذي يحتوي ، بالإضافة إلى السكروز ، على عدد كبير من الشوائب المختلفة ، بالجير.

يترسب الجير عددًا من الأحماض العضوية على شكل أملاح الكالسيوم ، وكذلك البروتينات وبعض المواد الأخرى. يشكل جزء من الجير سكريات الكالسيوم القابلة للذوبان في الماء البارد مع قصب السكر ، والتي يتم تدميرها عن طريق المعالجة بثاني أكسيد الكربون.

يتم فصل راسب كربونات الكالسيوم عن طريق الترشيح ، ويتم تبخير المرشح بعد مزيد من التنقية في الفراغ حتى يتم الحصول على كتلة طرية.

يتم فصل بلورات السكروز المنفصلة باستخدام أجهزة الطرد المركزي. هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على السكر الخام المحبب ، الذي له لون مصفر ، أو سائل بني ، أو شراب غير متبلور (دبس البنجر ، أو دبس السكر). يتم تنظيف السكر (مكرر) والحصول على المنتج النهائي.

1234 التالي ⇒

تاريخ النشر: 2015/11/01 ؛ قراءة: 417 | انتهاك حقوق النشر الصفحة

الفصل الأول الكربوهيدرات

§ 1. تصنيف ووظائف الكربوهيدرات

حتى في العصور القديمة ، تعرفت البشرية على الكربوهيدرات وتعلمت كيفية استخدامها في حياتهم اليومية.

القطن والكتان والخشب والنشا والعسل وسكر القصب ليست سوى بعض الكربوهيدرات التي لعبت دورًا مهمًا في تطور الحضارة. تعتبر الكربوهيدرات من أكثر المركبات العضوية شيوعًا في الطبيعة. إنها مكونات أساسية لخلايا أي كائن حي ، بما في ذلك البكتيريا والنباتات والحيوانات. تمثل الكربوهيدرات في النباتات 80-90٪ من الوزن الجاف ، وفي الحيوانات - حوالي 2٪ من وزن الجسم.

يتم توليفها من ثاني أكسيد الكربون والماء بواسطة النباتات الخضراء باستخدام طاقة ضوء الشمس ( البناء الضوئي). المعادلة الكلية المتكافئة لهذه العملية هي:

ثم يتم تحويل الجلوكوز والكربوهيدرات البسيطة الأخرى إلى كربوهيدرات أكثر تعقيدًا مثل النشا والسليلوز.

تستخدم النباتات هذه الكربوهيدرات لإطلاق الطاقة من خلال عملية التنفس. هذه العملية هي في الأساس عكس عملية التمثيل الضوئي:

من المثير للاهتمام معرفة! تمتص النباتات والبكتيريا الخضراء في عملية التمثيل الضوئي سنويًا ما يقرب من 200 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. في هذه الحالة ، يتم إطلاق حوالي 130 مليار طن من الأكسجين في الغلاف الجوي ويتم تصنيع 50 مليار طن من الأكسجين.

أطنان من مركبات الكربون العضوية ، وخاصة الكربوهيدرات.

الحيوانات غير قادرة على تصنيع الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء.

من خلال تناول الكربوهيدرات مع الطعام ، تنفق الحيوانات الطاقة المتراكمة فيها للحفاظ على العمليات الحيوية.

اسم "الكربوهيدرات" تاريخي. تم وصف الممثلين الأوائل لهذه المواد بواسطة الصيغة الموجزة СmH2nOn أو Cm (H2O) n. اسم آخر للكربوهيدرات هو الصحراء- بسبب الطعم الحلو لأبسط الكربوهيدرات.

تعتبر الكربوهيدرات ، وفقًا لتركيبها الكيميائي ، مجموعة معقدة ومتنوعة من المركبات. من بينها ، هناك مركبات بسيطة إلى حد ما بوزن جزيئي يبلغ حوالي 200 ، وبوليمرات عملاقة ، يصل وزنها الجزيئي إلى عدة ملايين. إلى جانب ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين ، يمكن أن تحتوي الكربوهيدرات على ذرات الفوسفور والنيتروجين والكبريت ، ونادرًا ما تحتوي على عناصر أخرى.

تصنيف الكربوهيدرات

يمكن تقسيم جميع الكربوهيدرات المعروفة إلى مجموعتين كبيرتين - الكربوهيدرات البسيطة والكربوهيدرات المعقدة.

تتكون مجموعة منفصلة من بوليمرات مختلطة تحتوي على الكربوهيدرات ، على سبيل المثال ، البروتينات السكرية - مركب مع جزيء بروتين ، جليكوليبيدات - مركب به دهون ، إلخ.

الكربوهيدرات البسيطة (السكريات الأحادية أو الأحادية) هي مركبات بولي هيدروكسي كربونيل غير قادرة على تكوين جزيئات كربوهيدرات أبسط عند التحلل المائي.

إذا كانت السكريات الأحادية تحتوي على مجموعة ألدهيد ، فإنها تنتمي إلى فئة الألدوز (كحول الألدهيد) ، إذا كانت الكيتون - إلى فئة الكيتوز (كحول كيتو). اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في جزيء أحادي السكاريد ، يتم تمييز ثلاثيات (C3) ، تتروس (C4) ، خماسي (C5) ، hexoses (C6) ، وما إلى ذلك:

الأكثر شيوعًا في الطبيعة هي البنتوز والسداسي.

الكربوهيدرات المعقدة (عديد السكاريد ، أو البولي أووز) عبارة عن بوليمرات مبنية من بقايا السكريات الأحادية.

أنها تتحلل لتشكيل الكربوهيدرات البسيطة. اعتمادًا على درجة البلمرة ، يتم تقسيمها إلى وزن جزيئي منخفض (سكريات قليلة ، درجة البلمرة ، كقاعدة عامة ، أقل من 10) ووزن جزيئي مرتفع. السكريات قليلة السكريات هي كربوهيدرات شبيهة بالسكر قابلة للذوبان في الماء ولها طعم حلو.

وفقًا لقدرتها على تقليل أيونات المعادن (Cu2 + ، Ag +) ، يتم تقسيمها إلى مختزلة وغير مختزلة. يمكن أيضًا تقسيم السكريات ، اعتمادًا على التركيب ، إلى مجموعتين: عديدات السكاريد المتجانسة وعديدات السكاريد غير المتجانسة.

يتم بناء عديدات السكاريد المتجانسة من بقايا أحادي السكاريد من نفس النوع ، ويتم تصنيع عديدات السكاريد غير المتجانسة من بقايا السكريات الأحادية المختلفة.

يمكن تمثيل ما قيل بأمثلة للممثلين الأكثر شيوعًا لكل مجموعة من الكربوهيدرات على النحو التالي:

وظائف الكربوهيدرات

الوظائف البيولوجية للسكريات متنوعة للغاية.

وظيفة الطاقة والتخزين

تحتوي الكربوهيدرات على الكمية الرئيسية من السعرات الحرارية التي يستهلكها الشخص مع الطعام.

النشا هو الكربوهيدرات الرئيسي في الطعام.

الكربوهيدرات: تصنيفها وتكوينها

توجد في منتجات المخابز ، البطاطس ، كجزء من الحبوب. يحتوي النظام الغذائي البشري أيضًا على الجليكوجين (في الكبد واللحوم) ، والسكروز (كمضافات لأطباق مختلفة) ، والفركتوز (في الفواكه والعسل) ، واللاكتوز (في الحليب).

يجب تحلل السكريات المتعددة ، قبل أن يمتصها الجسم ، بالماء بواسطة الإنزيمات الهاضمة إلى السكريات الأحادية. فقط في هذا الشكل يتم امتصاصهم في الدم. مع تدفق الدم ، تدخل السكريات الأحادية إلى الأعضاء والأنسجة ، حيث تُستخدم في تصنيع الكربوهيدرات الخاصة بها أو غيرها من المواد ، أو تخضع للانقسام لاستخراج الطاقة منها.

يتم تخزين الطاقة المنبعثة من انهيار الجلوكوز في شكل ATP.

هناك نوعان من عمليات انهيار الجلوكوز: اللاهوائية (في حالة عدم وجود الأكسجين) والهوائية (في وجود الأكسجين). يتكون حمض اللاكتيك نتيجة العملية اللاهوائية

والتي تتراكم في العضلات أثناء المجهود البدني الشديد وتسبب الألم.

نتيجة للعملية الهوائية ، يتأكسد الجلوكوز إلى أول أكسيد الكربون (IV) والماء:

نتيجة للانهيار الهوائي للجلوكوز ، يتم إطلاق المزيد من الطاقة أكثر من التحلل اللاهوائي.

بشكل عام ، أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات تطلق 16.9 كيلو جول من الطاقة.

يمكن أن يخضع الجلوكوز للتخمير الكحولي. تتم هذه العملية بواسطة الخميرة تحت ظروف لاهوائية:

يستخدم التخمير الكحولي على نطاق واسع في الصناعة لإنتاج النبيذ والكحول الإيثيلي.

تعلم الإنسان استخدام ليس فقط التخمير الكحولي ، ولكنه وجد أيضًا استخدام تخمير حمض اللاكتيك ، على سبيل المثال ، للحصول على منتجات حمض اللاكتيك والخضروات المخللة.

لا يوجد في البشر والحيوانات إنزيمات قادرة على تحلل السليلوز بالماء ؛ ومع ذلك ، فإن السليلوز هو المكون الغذائي الرئيسي للعديد من الحيوانات ، على وجه الخصوص ، للحيوانات المجترة.

تحتوي معدة هذه الحيوانات على كميات كبيرة من البكتيريا والأوليات التي تنتج إنزيم السليلوز ، الذي يحفز التحلل المائي للسليلوز إلى الجلوكوز. يمكن أن يخضع الأخير لمزيد من التحولات ، ونتيجة لذلك تتشكل الأحماض الزبدية والأسيتيك والبروبيونيك ، والتي يمكن امتصاصها في دم المجترات.

تؤدي الكربوهيدرات أيضًا وظيفة احتياطية.

لذا ، فإن النشا والسكروز والجلوكوز في النباتات والجليكوجين في الحيوانات هي احتياطي الطاقة لخلاياها.

وظائف هيكلية وداعمة ووقائية

يؤدي السليلوز في النباتات والكيتين في اللافقاريات والفطريات وظائف داعمة ووقائية.

تشكل السكريات المتعددة كبسولة في الكائنات الحية الدقيقة ، وبالتالي تقوية الغشاء. توفر عديدات السكاريد الدهنية للبكتيريا والبروتينات السكرية الموجودة على سطح الخلايا الحيوانية انتقائية للتفاعل بين الخلايا والتفاعلات المناعية للجسم. الريبوز هو لبنة بناء الحمض النووي الريبي ، بينما ديوكسيريبوز هو لبنة بناء الحمض النووي.

يتم تنفيذ وظيفة الحماية بواسطة الهيبارين. هذه الكربوهيدرات ، لكونها مثبطة لتجلط الدم ، تمنع تكوين جلطات الدم. يوجد في الدم والنسيج الضام للثدييات.

الجدران الخلوية للبكتيريا ، المكونة من السكريات ، والمثبتة بسلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية ، تحمي الخلايا البكتيرية من التأثيرات الضارة. تشارك الكربوهيدرات في القشريات والحشرات في بناء الهيكل العظمي الخارجي ، الذي يؤدي وظيفة الحماية.

الوظيفة التنظيمية

تعمل الألياف على تعزيز حركة الأمعاء ، وبالتالي تحسين عملية الهضم.

ومن الاحتمالات المثيرة للاهتمام استخدام الكربوهيدرات كمصدر للوقود السائل - الإيثانول.

منذ العصور القديمة ، تم استخدام الخشب لتدفئة المنازل والطهي. في المجتمع الحديث ، يتم استبدال هذا النوع من الوقود بأنواع أخرى - النفط والفحم ، وهي أرخص وأكثر ملاءمة للاستخدام. ومع ذلك ، فإن المواد الخام النباتية ، على الرغم من بعض المضايقات المستخدمة ، على عكس النفط والفحم ، هي مصدر متجدد للطاقة. لكن استخدامه في محركات الاحتراق الداخلي صعب. لهذه الأغراض يفضل استخدام الوقود السائل أو الغاز.

يمكنك الحصول على وقود سائل - كحول إيثيلي من خشب منخفض الدرجة أو قش أو مواد نباتية أخرى تحتوي على السليلوز أو النشا.

للقيام بذلك ، يجب أولاً تحلل السليلوز أو النشا بالماء والحصول على الجلوكوز:

ثم تعريض الجلوكوز الناتج للتخمير الكحولي والحصول على الكحول الإيثيلي. بمجرد تكريره ، يمكن استخدامه كوقود في محركات الاحتراق الداخلي. وتجدر الإشارة إلى أنه في البرازيل ، لهذا الغرض ، يتم الحصول على مليارات اللترات من الكحول سنويًا من قصب السكر والذرة الرفيعة والكسافا واستخدامها في محركات الاحتراق الداخلي.

الدور البيولوجي للكربوهيدرات.

الهضم والامتصاص.

تخليق وتآكل الجليكوجين.

مهمة فردية

طالب في كلية الأحياء

المجموعة 4120-2 (ب)

مينادييف رمضان إسميتوفيتش

زابوروجي 2012

الدور البيولوجي للبوليمرات الحيوية - السكريات
5. الخواص الكيميائية للكربوهيدرات
6. الهضم والامتصاص

7. تخليق وانهيار الجليكوجين
8. الاستنتاجات

9. قائمة المراجع.

المقدمة

تشكل المركبات العضوية في المتوسط ​​20-30٪ من كتلة خلايا الكائن الحي. وتشمل هذه البوليمرات البيولوجية: البروتينات ، والأحماض النووية ، والكربوهيدرات ، وكذلك الدهون وعدد من جزيئات الهرمونات الصغيرة ، والأصباغ ، و ATP ، إلخ. تشتمل الأنواع المختلفة من الخلايا على كمية غير متساوية من المركبات العضوية.

تسود الكربوهيدرات والسكريات المعقدة في الخلايا النباتية ، بينما يوجد في الحيوانات المزيد من البروتينات والدهون. ومع ذلك ، فإن كل مجموعة من مجموعات المواد العضوية في أي نوع من الخلايا تؤدي وظائف مماثلة: فهي توفر الطاقة ، وهي مادة بناء.

ملخص سريع عن الكربوهيدرات

الكربوهيدرات هي مركبات عضوية تتكون من جزيء واحد أو أكثر من السكريات البسيطة.

تتراوح الكتلة المولية للكربوهيدرات من 100 إلى 1000000 دا (كتلة دالتون ، تساوي تقريبًا كتلة ذرة هيدروجين واحدة). عادة ما تكتب صيغتها العامة كـ Cn (H2O) n (حيث n هي ثلاثة على الأقل). لأول مرة في عام 1844 ، تم تقديم هذا المصطلح من قبل العالم المحلي ك.شميد (1822-1894). نشأ اسم "الكربوهيدرات" على أساس تحليل أول ممثلين معروفين لهذه المجموعة من المركبات. اتضح أن هذه المواد تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين ، ونسبة عدد ذرات الهيدروجين والأكسجين فيها هي نفسها الموجودة في الماء: ذرتان هيدروجين - ذرة أكسجين واحدة.

وبالتالي ، تم اعتبارهم مزيجًا من الكربون والماء. في المستقبل ، أصبح العديد من الكربوهيدرات التي لا تستوفي هذا الشرط معروفًا ، ولكن لا يزال اسم "الكربوهيدرات" مقبولًا بشكل عام. في الخلية الحيوانية ، توجد الكربوهيدرات بكمية لا تتجاوز 2-5٪. الخلايا النباتية هي الأغنى في الكربوهيدرات ، حيث يصل محتواها في بعض الحالات إلى 90٪ من الكتلة الجافة (على سبيل المثال ، في درنات البطاطس ، البذور).

تصنيف الكربوهيدرات

هناك ثلاث مجموعات من الكربوهيدرات: السكريات الأحادية ، أو السكريات البسيطة (الجلوكوز ، الفركتوز) ؛ السكريات القليلة - مركبات تتكون من 2-10 جزيئات متصلة على التوالي من السكريات البسيطة (السكروز ، المالتوز) ؛ السكريات التي تحتوي على أكثر من 10 جزيئات السكر (النشا ، السليلوز).

الميزات الهيكلية والوظيفية لتنظيم الأحادي والمفارز: الهيكل ؛ البحث في الطبيعة. يستلم. خصائص الممثلين الفرديين

السكريات الأحادية هي مشتقات كيتون أو ألدهيد للكحولات متعددة الهيدروكسيل. ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين التي تشكل تركيبها تكون بنسبة 1: 2: 1. الصيغة العامة للسكريات البسيطة هي (CH2O) n. اعتمادًا على طول الهيكل الكربوني (عدد ذرات الكربون) ، يتم تقسيمها إلى: triose-C3 ، tetrose-C4 ، pentose-C5 ، hexose-C6 ، إلخ.

هـ- بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقسيم السكريات إلى: - الجرعات التي تحتوي على مجموعة الألدهيد ، - C \ u003d O. وتشمل هذه | | الجلوكوز H:

H H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C.
| | | | \\
أوه أوه أوه أوه أوه

كيتوز يحتوي على مجموعة كيتون - C-. بالنسبة لهم ، على سبيل المثال ، || يشير إلى الفركتوز.

في المحاليل ، كل السكريات ، بدءًا من البنتوز ، لها شكل دوري ؛ في الشكل الخطي ، توجد فقط ثلاثيات و tetroses.

عندما يتم تكوين الشكل الدوري ، يتم ربط ذرة الأكسجين من مجموعة الألدهيد تساهميًا مع ذرة الكربون قبل الأخيرة من السلسلة ، مما يؤدي إلى تكوين نصفي (في حالة الجرعات) و hemiketals (في حالة الكيتوز).

خصائص المكوّنات الأحادية والممثلين الفرديين

من بين حالات الإصابة الرباعية ، يعتبر الحمامي هو الأهم في عمليات التمثيل الغذائي.

هذا السكر هو أحد المنتجات الوسيطة لعملية التمثيل الضوئي. تم العثور على البنتوز في الظروف الطبيعية بشكل أساسي كمكونات لجزيئات المواد الأكثر تعقيدًا ، مثل السكريات المعقدة التي تسمى البنتوسان ، وكذلك الصمغ النباتي.

توجد كميات كبيرة (10-15٪) في الخشب والقش. في الطبيعة ، يوجد الأرابينوز في الغالب. توجد في صمغ الكرز ، والبنجر ، والصمغ العربي ، حيث يتم الحصول عليها. يتم تمثيل الريبوز وديوكسيريبوز على نطاق واسع في عالم الحيوان والنبات ؛ هذه هي السكريات التي تشكل مونومرات الأحماض النووية RNA و DNA. يتم الحصول على الريبوز عن طريق إزالة الأرابينوز.

يتكون الزيلوز من التحلل المائي لعديد السكاريد الزيلوزان الموجود في القش والنخالة والخشب وقشور عباد الشمس. منتجات أنواع مختلفة من تخمر الزيلوز هي أحماض اللبنيك ، والأسيتيك ، والستريك ، والسكسينيك وغيرها. يمتص الزيلوز بشكل سيئ من قبل جسم الإنسان.

تستخدم التحلل المائي المحتوي على مادة الزيلوز في زراعة بعض أنواع الخميرة ، حيث تستخدم كمصدر بروتين لتغذية حيوانات المزرعة. عندما يتم تقليل مادة الزيلوز ، يتم الحصول على كحول إكسيليتول ، ويتم استخدامه كبديل للسكر لمرضى السكر. يستخدم إكسيليتول على نطاق واسع كمثبت للرطوبة والملدنات (في صناعة الورق والعطور وإنتاج السيلوفان). إنه أحد المكونات الرئيسية في إنتاج عدد من المواد الخافضة للتوتر السطحي والورنيش والمواد اللاصقة.

من بين السداسيات ، الجلوكوز ، الفركتوز ، والجالاكتوز هي الأكثر توزيعًا ؛ صيغتهم العامة هي C6H12O6. يوجد الجلوكوز (سكر العنب ، سكر العنب) في عصير العنب والفواكه الحلوة الأخرى ، وبكميات قليلة في الحيوانات والبشر. الجلوكوز هو جزء من أهم السكريات - قصب السكر وسكر العنب. السكريات عالية الوزن الجزيئي ، أي النشا والجليكوجين (نشا حيواني) والسليلوز ، مبنية بالكامل من بقايا جزيئات الجلوكوز المتصلة ببعضها البعض بطرق مختلفة.

الجلوكوز هو المصدر الأساسي للطاقة للخلايا. يحتوي دم الإنسان على 0.1-0.12٪ جلوكوز ، أي انخفاض في المؤشر يسبب انتهاكًا للنشاط الحيوي للخلايا العصبية والعضلية ، مصحوبًا أحيانًا بتشنجات أو إغماء. يتم تنظيم مستوى الجلوكوز في الدم من خلال آلية معقدة من الجهاز العصبي والغدد الصماء.

يرتبط أحد أمراض الغدد الصماء الشديدة - مرض السكري - بنقص وظائف مناطق جزيرة البنكرياس. يترافق مع انخفاض كبير في نفاذية غشاء العضلات والخلايا الدهنية للجلوكوز ، مما يؤدي إلى زيادة محتوى الجلوكوز في الدم ، وكذلك في البول. يتم الحصول على الجلوكوز للأغراض الطبية عن طريق التنقية - إعادة التبلور - الجلوكوز التقني من المحاليل المائية أو الكحولية المائية.

يستخدم الجلوكوز في إنتاج المنسوجات وفي بعض الصناعات الأخرى كعامل مختزل. في الطب ، يستخدم الجلوكوز النقي في شكل محاليل للحقن في الدم لعدد من الأمراض وفي شكل أقراص.

يتم الحصول على فيتامين ج منه ، ويشكل الجالاكتوز مع الجلوكوز جزءًا من بعض الجليكوزيدات والسكريات. تعتبر بقايا جزيئات الجالاكتوز جزءًا من البوليمرات الحيوية الأكثر تعقيدًا - gangliosides ، أو glycosphingolipids. توجد في العقد العصبية (العقد) للإنسان والحيوان وتوجد أيضًا في أنسجة المخ ، في الطحال في كريات الدم الحمراء. يتم الحصول على الجالاكتوز بشكل أساسي عن طريق التحلل المائي لسكر الحليب. يوجد الفركتوز (سكر الفاكهة) في الحالة الحرة في الفواكه والعسل.

مدرج في العديد من السكريات المعقدة ، مثل قصب السكر ، والتي يمكن الحصول عليها من خلال التحلل المائي. يشكل أنولين عديد السكاريد المركب عالي الجزيئي ، الموجود في بعض النباتات. يتم الحصول على الفركتوز أيضًا من الأنسولين. الفركتوز سكر غذائي قيم. إنه أحلى 1.5 مرة من السكروز و 3 مرات أحلى من الجلوكوز.

يمتصه الجسم جيدًا. عندما يتم تقليل الفركتوز ، يتم تكوين السوربيتول والمانيتول. يستخدم السوربيتول كبديل للسكر في النظام الغذائي لمرضى السكر. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه لإنتاج حمض الأسكوربيك (فيتامين ج).

عندما يتأكسد ، يعطي الفركتوز حمض الطرطريك وحمض الأكساليك.

السكريات الثنائية هي عديد السكاريد النموذجية الشبيهة بالسكر. هذه هي مواد صلبة ، أو شراب غير متبلور ، عالي الذوبان في الماء. عادة ما تذوب كل من السكريات الثنائية غير المتبلورة والبلورية في نطاق درجات حرارة وتتحلل عادة. تتشكل السكريات الثنائية عن طريق تفاعل التكثيف بين اثنين من السكريات الأحادية ، وعادة ما تكون سداسية. تسمى الرابطة بين اثنين من السكريات الأحادية رابطة جليكوسيدية. يتشكل عادة بين ذرات الكربون الأولى والرابعة لوحدات السكاريد المجاورة (رابطة 1.4-جليكوسيد).

يمكن تكرار هذه العملية مرات لا تحصى ، مما يؤدي إلى تكوين جزيئات السكاريد العملاقة. بمجرد ربط وحدات السكاريد الأحادي معًا ، يطلق عليها البقايا. وهكذا ، يتكون المالتوز من بقايا جلوكوز. السكاريد الأكثر شيوعًا هو المالتوز (الجلوكوز + الجلوكوز) واللاكتوز (الجلوكوز + الجالاكتوز) والسكروز (الجلوكوز + الفركتوز).

الممثلون الفرديون للمفاركون

المالتوز (سكر الشعير) له الصيغة C12H22O11.

الكربوهيدرات. تصنيف. المهام

نشأ الاسم فيما يتعلق بطريقة الحصول على المالتوز: يتم الحصول عليه من النشا عند تعرضه للشعير (المالتوم اللاتيني - الشعير). نتيجة للتحلل المائي ، ينقسم المالتوز إلى جزيئين من الجلوكوز:

С12Н22О11 + 2О = 2С6Н12О6

يعتبر سكر الشعير منتجًا وسيطًا في عملية التحلل المائي للنشا ، ويتم توزيعه على نطاق واسع في الكائنات الحية النباتية والحيوانية.

سكر الشعير أقل حلاوة بكثير من سكر القصب (بمقدار 0.6 مرة بنفس التركيزات). اللاكتوز (سكر الحليب). نشأ اسم هذا السكاريد فيما يتعلق بإعداده من الحليب (من اللات.

اللاكتوم - الحليب). عند التحلل المائي ، يتحلل اللاكتوز إلى جلوكوز وجالاكتوز:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

يتم الحصول على اللاكتوز من الحليب: في حليب البقر يحتوي على 4-5.5٪ ، في حليب النساء - 5.5-8.4٪.

يختلف اللاكتوز عن السكريات الأخرى في حالة عدم وجود استرطابية: فهو لا يصبح رطبًا. يستخدم سكر الحليب كمستحضر صيدلاني وغذاء للرضع.

اللاكتوز أقل حلاوة 4 أو 5 مرات من السكروز. السكروز (قصب السكر أو البنجر). نشأ الاسم فيما يتعلق بإنتاجه إما من بنجر السكر أو قصب السكر. عرف قصب السكر منذ قرون عديدة قبل الميلاد. فقط في منتصف القرن الثامن عشر. تم اكتشاف هذا السكاريد في بنجر السكر وفقط في بداية القرن التاسع عشر. تم الحصول عليها في بيئة إنتاج.

السكروز شائع جدًا في عالم النبات. تحتوي الأوراق والبذور دائمًا على كمية صغيرة من السكروز. يوجد أيضًا في الفواكه (المشمش ، الخوخ ، الكمثرى ، الأناناس). يوجد الكثير منه في عصائر القيقب والنخيل والذرة. هذا هو السكر الأكثر شهرة والأكثر استخدامًا. عند التحلل المائي ، يتكون منه الجلوكوز والفركتوز:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

يُطلق على خليط من كميات متساوية من الجلوكوز والفركتوز ، الناتج عن انعكاس سكر القصب (بسبب التغيير في عملية التحلل المائي للدوران الأيمن للمحلول إلى اليسار) ، السكر المقلوب (انعكاس الدوران).

السكر الطبيعي المحول هو العسل ، والذي يتكون أساسًا من الجلوكوز والفركتوز. يتم الحصول على السكروز بكميات كبيرة. يحتوي بنجر السكر على 16-20٪ سكروز ، وقصب السكر - 14-26٪. يتم سحق البنجر المغسول ويتم استخلاص السكروز بشكل متكرر في أجهزة ذات درجة حرارة تصل إلى حوالي 80 درجة مئوية.

يتم معالجة السائل الناتج ، الذي يحتوي ، بالإضافة إلى السكروز ، على عدد كبير من الشوائب المختلفة ، بالجير. يترسب الجير عددًا من الأحماض العضوية على شكل أملاح الكالسيوم ، وكذلك البروتينات وبعض المواد الأخرى.

يشكل جزء من الجير سكريات الكالسيوم القابلة للذوبان في الماء البارد مع قصب السكر ، والتي يتم تدميرها عن طريق المعالجة بثاني أكسيد الكربون.

يتم فصل راسب كربونات الكالسيوم عن طريق الترشيح ، ويتم تبخير المرشح بعد مزيد من التنقية في الفراغ حتى يتم الحصول على كتلة طرية. يتم فصل بلورات السكروز المنفصلة باستخدام أجهزة الطرد المركزي. هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على السكر الخام المحبب ، الذي له لون مصفر ، أو سائل بني ، أو شراب غير متبلور (دبس البنجر ، أو دبس السكر).

يتم تنظيف السكر (مكرر) والحصول على المنتج النهائي.

1234 التالي ⇒

تاريخ النشر: 2015/11/01 ؛ قراءة: 416 | انتهاك حقوق النشر الصفحة

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0.002 ثانية) ...

الكربوهيدرات (السكر أ ، السكريات) - مواد عضوية تحتوي على مجموعة كاربونيل وعدة مجموعات هيدروكسيل. يأتي اسم فئة المركبات من الكلمات "هيدرات الكربون" ، وقد اقترحها ك.شميدت لأول مرة في عام 1844. يرجع ظهور هذا الاسم إلى حقيقة أن أول الكربوهيدرات المعروفة للعلم قد تم وصفها بالصيغة الإجمالية C x (H 2 O) y ، وهي مركبات الكربون والماء رسميًا.

تتكون جميع الكربوهيدرات من "وحدات" فردية ، وهي السكريات. وفقًا للقدرة على التحلل المائي إلى مونومرات ، يتم تقسيم الكربوهيدرات إلى مجموعتين: بسيطة ومعقدة. تسمى الكربوهيدرات التي تحتوي على وحدة واحدة السكريات الأحادية ، وتسمى وحدتان ثنائيات السكاريد ، وتسمى من وحدتين إلى عشر وحدات السكريات القليلة ، وتسمى أكثر من عشر وحدات السكريات. السكريات الأحادية الشائعة هي ألدهيدات بولي هيدروكسي (ألدوز) أو كيتونات بولي أوكسي (كيتوز) بسلسلة خطية من ذرات الكربون (م = 3-9) ، كل منها (باستثناء كربونيل الكربون) مرتبطة بمجموعة هيدروكسيل. أبسط السكريات الأحادية ، glyceraldehyde ، يحتوي على ذرة كربون غير متماثلة ويعرف باسم اثنين من الأضداد البصرية (D و L). تعمل السكريات الأحادية على رفع مستويات السكر في الدم بسرعة ولها مؤشر نسبة السكر في الدم مرتفع ، وهذا هو سبب تسميتها أيضًا بالكربوهيدرات السريعة. تذوب بسهولة في الماء ويتم تصنيعها في النباتات الخضراء. تسمى الكربوهيدرات التي تتكون من 3 وحدات أو أكثر بأنها معقدة. الأطعمة الغنية بالكربوهيدرات البطيئة تزيد تدريجياً من محتواها من الجلوكوز ولها مؤشر منخفض لنسبة السكر في الدم ، وهذا هو سبب تسميتها أيضًا بالكربوهيدرات البطيئة. الكربوهيدرات المعقدة هي نتاج التكثيف المتعدد للسكريات البسيطة (السكريات الأحادية) ، وبخلاف السكريات البسيطة ، فهي قادرة على التحلل في عملية الانقسام المائي إلى مونومرات ، مع تكوين مئات وآلاف من جزيئات السكاريد الأحادي.

في الكائنات الحية ، الكربوهيدرات الميزات التالية:

1. الوظائف الهيكلية والداعمة. تشارك الكربوهيدرات في بناء الهياكل الداعمة المختلفة. نظرًا لأن السليلوز هو المكون الهيكلي الرئيسي لجدران الخلايا للنباتات ، يؤدي الكيتين وظيفة مماثلة في الفطريات ، كما يوفر صلابة للهيكل الخارجي للمفصليات.

2. دور وقائي في النباتات. تحتوي بعض النباتات على تكوينات واقية (أشواك ، وخز ، إلخ) تتكون من جدران خلوية من الخلايا الميتة.

3. وظيفة بلاستيكية. الكربوهيدرات هي جزء من جزيئات معقدة (على سبيل المثال ، البنتوز (ريبوز و ديوكسيريبوز) تشارك في بناء ATP ، DNA و RNA).

4. وظيفة الطاقة. تعمل الكربوهيدرات كمصدر للطاقة: عندما يتأكسد 1 جرام من الكربوهيدرات ، يتم إطلاق 4.1 كيلو كالوري من الطاقة و 0.4 جرام من الماء.

5. وظيفة الاحتياطي. تعمل الكربوهيدرات كمغذيات احتياطية: الجليكوجين في الحيوانات والنشا والأنولين في النباتات.

6. وظيفة التناضحي. تشارك الكربوهيدرات في تنظيم الضغط الاسموزي في الجسم. لذلك ، يحتوي الدم على 100-110 مجم /٪ جلوكوز ، ويعتمد الضغط الاسموزي للدم على تركيز الجلوكوز.

7. وظيفة المستقبل. تعد السكريات القليلة القلة جزءًا من الجزء المستقبِل للعديد من المستقبلات الخلوية أو جزيئات الترابط.

18. السكريات الأحادية: ثلاثيات ، تتروس ، خماسي ، سداسي. هيكل ، أشكال مفتوحة ودورية. التماثل البصري. الخواص الكيميائية للجلوكوز والفركتوز. ردود الفعل النوعية على الجلوكوز.

السكريات الأحادية(من اليونانية مونو- الوحيد، السكّار- السكر) - أبسط الكربوهيدرات التي لا تتحلل بالماء لتشكيل كربوهيدرات أبسط - عادة ما تكون عديمة اللون ، سهلة الذوبان في الماء ، ضعيفة في الكحول وغير قابلة للذوبان تمامًا في الأثير ، المركبات العضوية الشفافة الصلبة ، واحدة من المجموعات الرئيسية للكربوهيدرات ، أبسطها شكل من السكر. المحاليل المائية لها درجة حموضة محايدة. بعض السكريات الأحادية لها طعم حلو. تحتوي السكريات الأحادية على مجموعة كربونيل (ألدهيد أو كيتون) ، لذلك يمكن اعتبارها مشتقات للكحولات متعددة الهيدروكسيل. أحادي السكاريد مع مجموعة كاربونيل في نهاية السلسلة هو ألدهيد ويسمى ألدوز. في أي موضع آخر لمجموعة الكاربونيل ، السكاريد الأحادي عبارة عن كيتون ويسمى الكيتوزيه. اعتمادًا على طول سلسلة الكربون (من ثلاث إلى عشر ذرات) ، هناك ثلاث مرات, تتروس, بينتوز, سداسي, heptosesوهلم جرا. من بينها ، الأكثر انتشارًا في الطبيعة هي الخماسيات والسداسيات. السكريات الأحادية هي اللبنات الأساسية التي يتم من خلالها تصنيع السكريات الثنائية والسكريات قليلة السكاريد والسكريات المتعددة.

د-الجلوكوز (سكر العنب أو سكر العنب, ج 6 ح 12 ا 6) - سكر ست ذرات ( سداسي) ، وحدة هيكلية (مونومر) للعديد من السكريات (البوليمرات) - السكريات: (المالتوز ، السكروز واللاكتوز) والسكريات (السليلوز ، النشا). تُعرف السكريات الأحادية الأخرى عمومًا بمكونات ثنائي أو قليل أو عديد السكاريد وهي نادرة في الحالة الحرة. تعمل السكريات الطبيعية كمصادر رئيسية للسكريات الأحادية.

الاستجابة النوعية:

دعونا نضيف بضع قطرات من محلول كبريتات النحاس (II) ومحلول قلوي إلى محلول الجلوكوز. لا يتشكل ترسيب هيدروكسيد النحاس. الحل يتحول إلى اللون الأزرق الساطع. في هذه الحالة ، يذيب الجلوكوز هيدروكسيد النحاس (II) ويتصرف مثل الكحول متعدد الهيدروكسيل ، مكونًا مركبًا معقدًا.
دعنا نسخن الحل. في ظل هذه الظروف ، يوضح التفاعل مع هيدروكسيد النحاس (II) خصائص الاختزال للجلوكوز. يبدأ لون المحلول في التغير. أولاً ، يتم تكوين راسب أصفر من Cu 2 O ، والذي يشكل بمرور الوقت بلورات CuO حمراء أكبر. يتأكسد الجلوكوز إلى حمض الجلوكونيك.

2HOCH 2 - (CHOH) 4) -CH \ u003d O + Cu (OH) 2 2HOCH 2 - (CHOH) 4) -COOH + Cu 2 O ↓ + 2H 2 O

19. قليل السكريات: هيكل ، خصائص. السكاريد: المالتوز ، اللاكتوز ، السيلوبيوز ، السكروز. دور بيولوجي.

كومة قليل السكرياتيتم تمثيله بواسطة السكريات ، ومن بينها يلعب السكروز والمالتوز واللاكتوز دورًا مهمًا في الكائن الحي الحيواني. يعتبر ثنائي السكاريد في السيلوبيوز ضروريًا للحياة النباتية.
تشكل السكريات الثنائية (bioses) عند التحلل المائي نوعين من السكريات الأحادية متطابقة أو مختلفة. لتأسيس هيكلها ، من الضروري معرفة ما هو أحادي السكاريد الذي تم بناءه ؛ في أي شكل ، فيورانوز أو بيرانوز ، هو أحادي السكاريد في السكاريد ؛ ما هي الهيدروكسيل التي تشارك في ربط جزيئين بسيطين من السكر.
يمكن تقسيم السكريات الثنائية إلى مجموعتين: السكريات غير المختزلة والمختصرة.
المجموعة الأولى تشمل طرهالوز (سكر الفطر). إنه غير قادر على الصمود: تتشكل رابطة الإستر بين بقايا الجلوكوز بمشاركة كل من هيدروكسيل الجلوكوزيد
المجموعة الثانية تشمل المالتوز (سكر الشعير). إنه قادر على التكتل ، حيث يتم استخدام واحد فقط من هيدروكسيل الجلوكوزيد لتكوين رابطة استر ، وبالتالي فهو يحتوي على مجموعة ألدهيد في شكل مخفي. السكاريد المختزل قادر على التحور. يتفاعل مع الكواشف لمجموعة كربونيل (على غرار الجلوكوز) ، ويختزل إلى كحول متعدد الهيدروكسيد ، يتأكسد إلى حمض
تدخل مجموعات الهيدروكسيل من السكريات الثنائية في تفاعلات الألكلة والأسيل.
السكروز(البنجر ، قصب السكر). شائع جدا في الطبيعة. يتم الحصول عليها من بنجر السكر (محتوى يصل إلى 28٪ من المادة الجافة) وقصب السكر. إنه سكر غير مختزل ، حيث يتم تشكيل جسر الأكسجين أيضًا بمشاركة كل من مجموعتي هيدروكسيل الجليكوسيد

مالتوز(من الانجليزية. شراب الشعير- الشعير) - سكر الشعير ، سكاريد طبيعي يتكون من بقايا جلوكوز ؛ توجد بكميات كبيرة في الحبوب المنبتة (الشعير) من الشعير والجاودار والحبوب الأخرى ؛ توجد أيضًا في الطماطم وحبوب اللقاح ورحيق عدد من النباتات. يمتص جسم الإنسان المالتوز بسهولة. يحدث تكسير المالتوز إلى بقايا جلوكوز نتيجة عمل إنزيم الجلوكوزيداز ، أو المالتاز ، الموجود في العصارات الهضمية للحيوانات والبشر ، في الحبوب المنبثقة ، في القوالب والخمائر.

سيلوبيوز- 4- (β-glucosido) -جلوكوز ، وهو ثنائي السكاريد يتكون من بقايا جلوكوز متصلة بواسطة رابطة β-glucosidic ؛ الوحدة الهيكلية الأساسية للسليلوز. يتكون السيلوبيوز أثناء التحلل المائي الأنزيمي للسليلوز بواسطة البكتيريا التي تعيش في الجهاز الهضمي للحيوانات المجترة. يتم بعد ذلك شق السيلوبيوز بواسطة الإنزيم البكتيري β-glucosidase (سيلوبياز) إلى الجلوكوز ، مما يضمن امتصاص جزء السليلوز من الكتلة الحيوية بواسطة المجترات.

اللاكتوز(سكر الحليب) C12H22O11 عبارة عن كربوهيدرات من مجموعة السكاريد الموجودة في الحليب. يتكون جزيء اللاكتوز من بقايا جزيئات الجلوكوز والجالاكتوز. يستخدم لتحضير وسائط المغذيات ، على سبيل المثال ، في إنتاج البنسلين. يستخدم كسواغ (حشو) في صناعة الأدوية. يتم الحصول على اللاكتوز من اللاكتوز - وهو دواء قيم لعلاج الاضطرابات المعوية ، مثل الإمساك.

20. عديدات السكاريد المتجانسة: النشا ، الجليكوجين ، السليلوز ، الدكسترين. الهيكل والخصائص. دور بيولوجي. رد فعل نوعي للنشا.

عديدات السكاريد المتجانسة ( جليكان ) ، التي تتكون من بقايا أحادي السكاريد ، يمكن أن تكون سداسية أو خماسية ، أي يمكن استخدام الهكسوز أو البنتوز كمونومر. اعتمادًا على الطبيعة الكيميائية لعديد السكاريد ، يتم تمييز الجلوكان (من بقايا الجلوكوز) والمانان (من المانوز) والجالاكتان (من الجالاكتوز) والمركبات المماثلة الأخرى. تشتمل مجموعة عديدات السكاريد المتجانسة على المركبات العضوية للنبات (النشا ، السليلوز ، البكتين) ، الحيوان (الجليكوجين ، الكيتين) والبكتيرية ( ديكسترانس) الأصل.

السكريات ضرورية لحياة الحيوانات والنباتات. إنه أحد مصادر الطاقة الرئيسية في الجسم الناتجة عن التمثيل الغذائي. تشارك السكريات المتعددة في العمليات المناعية ، وتوفر التصاق الخلايا في الأنسجة ، وهي الجزء الأكبر من المواد العضوية في المحيط الحيوي.

نشاء (ج 6 ح 10 ا 5) ن - خليط من عديدات السكاريد المتجانسة: خطي - أميلوز ومتفرّع - أميلوبكتين ، ومونومر منه هو ألفا جلوكوز. مادة بيضاء غير متبلورة ، غير قابلة للذوبان في الماء البارد ، قادرة على الانتفاخ وقابلة للذوبان جزئيًا في الماء الساخن. الوزن الجزيئي 10 5-10 7 دالتون. يختلف النشا ، الذي يتم تصنيعه بواسطة نباتات مختلفة في البلاستيدات الخضراء ، تحت تأثير الضوء أثناء عملية التمثيل الضوئي ، إلى حد ما في بنية الحبوب ، ودرجة بلمرة الجزيئات ، وهيكل سلاسل البوليمر ، والخصائص الفيزيائية والكيميائية. كقاعدة عامة ، محتوى الأميلوز في النشا هو 10-30٪ ، أميلوبكتين - 70-90٪. يحتوي جزيء الأميلوز ، في المتوسط ​​، على حوالي 1000 من بقايا الجلوكوز المرتبطة بسندات alpha-1،4. تتكون المقاطع الخطية المنفصلة من جزيء الأميلوبكتين من 20 إلى 30 وحدة من هذه الوحدات ، وعند نقاط التفرع للأميلوبكتين ، ترتبط بقايا الجلوكوز بواسطة روابط ألفا -1،6 بين السلسلة. مع التحلل الحمضي الجزئي للنشا ، تتشكل عديدات السكاريد من درجة أقل من البلمرة - الدكسترين ( ج 6 ح 10 ا 5) ع ، ومع التحلل المائي الكامل - الجلوكوز.

الجليكوجين (ج 6 ح 10 ا 5) ن - عديد السكاريد المبني من مخلفات alpha-D-glucose - السكاريد الاحتياطي الرئيسي للحيوانات العليا والبشر ، موجود في شكل حبيبات في سيتوبلازم الخلايا في جميع الأعضاء والأنسجة تقريبًا ، ومع ذلك ، تتراكم أكبر كمية منه في العضلات والكبد. يتكون جزيء الجليكوجين من سلاسل بولي جلوكوزيد المتفرعة ، في تسلسل خطي ، ترتبط بقايا الجلوكوز بواسطة روابط alpha-1،4 ، وعند نقاط التفرع عن طريق روابط alpha-1،6 interchain. الصيغة التجريبية للجليكوجين مطابقة لصيغة النشا. في التركيب الكيميائي ، يكون الجليكوجين قريبًا من الأميلوبكتين مع تشعب سلسلة أكثر وضوحًا ، لذلك يطلق عليه أحيانًا المصطلح غير الدقيق "النشا الحيواني". الوزن الجزيئي 10 5-10 8 دالتون وما فوق. في الكائنات الحية ، هو نظير هيكلي ووظيفي لعديد السكاريد النباتي - نشاء. يشكل الجليكوجين احتياطيًا للطاقة ، والذي ، إذا لزم الأمر ، لتعويض النقص المفاجئ في الجلوكوز يمكن حشده بسرعة - يؤدي التفرع القوي لجزيئه إلى وجود عدد كبير من المخلفات النهائية ، والتي توفر القدرة على الانقسام بسرعة الكمية المطلوبة من جزيئات الجلوكوز. على عكس تخزين الدهون الثلاثية (الدهون) ، فإن تخزين الجليكوجين ليس واسعًا جدًا (بالسعرات الحرارية لكل جرام). فقط الجليكوجين المخزن في خلايا الكبد (خلايا الكبد) يمكن تحويله إلى جلوكوز لتغذية الجسم بالكامل ، بينما خلايا الكبد قادرة على تخزين ما يصل إلى 8 في المائة من وزنها على شكل جليكوجين ، وهو أعلى تركيز بين جميع أنواع الخلايا. يمكن أن تصل الكتلة الإجمالية للجليكوجين في كبد البالغين إلى 100-120 جرامًا. في العضلات ، ينقسم الجليكوجين إلى جلوكوز حصريًا للاستهلاك المحلي ويتراكم بتركيزات أقل بكثير (لا تزيد عن 1٪ من إجمالي كتلة العضلات) ، ومع ذلك ، قد يتجاوز إجمالي المخزون في العضلات المخزون المتراكم في خلايا الكبد.

السليلوز(الألياف) - السكاريد الهيكلي الأكثر شيوعًا في عالم النبات ، ويتكون من مخلفات ألفا جلوكوز المقدمة في شكل بيتا بيرانوز. وهكذا ، في جزيء السليلوز ، ترتبط وحدات أحادية بيتا جلوكوبيرانوز خطيًا ببعضها البعض عن طريق روابط بيتا -1،4. مع التحلل المائي الجزئي للسليلوز ، يتم تشكيل السليلوبيوز ثنائي السكاريد ، مع التحلل المائي الكامل ، D- الجلوكوز. في الجهاز الهضمي البشري ، لا يتم هضم السليلوز لأن مجموعة الإنزيمات الهاضمة لا تحتوي على بيتا جلوكوزيداز. ومع ذلك ، فإن وجود كمية مثالية من الألياف النباتية في الغذاء يساهم في التكوين الطبيعي للبراز. يمتلك السليلوز قوة ميكانيكية عالية ، ويعمل كمواد داعمة للنباتات ، على سبيل المثال ، في تكوين الخشب ، تتراوح حصته من 50 إلى 70٪ ، والقطن ما يقرب من مائة في المائة من السليلوز.

يتم إجراء تفاعل نوعي مع النشا بمحلول كحولي من اليود. عند التفاعل مع اليود ، يشكل النشا مركبًا معقدًا من اللون الأزرق البنفسجي.

بالنسبة لجسم الإنسان ، وكذلك الكائنات الحية الأخرى ، هناك حاجة إلى الطاقة. بدونها ، لا يمكن أن تحدث أي عمليات. بعد كل شيء ، كل تفاعل كيميائي حيوي ، أي عملية إنزيمية أو مرحلة من التمثيل الغذائي تحتاج إلى مصدر للطاقة.

لذلك ، فإن أهمية المواد التي تمد الجسم بالقوة للحياة كبيرة ومهمة للغاية. ما هي هذه المواد؟ الكربوهيدرات والبروتينات ، كل منها مختلف ، تنتمي إلى فئات مختلفة تمامًا من المركبات الكيميائية ، لكن إحدى وظائفها متشابهة - تزويد الجسم بالطاقة اللازمة للحياة. ضع في اعتبارك مجموعة واحدة من هذه المواد - الكربوهيدرات.

تصنيف الكربوهيدرات

تم تحديد تكوين وهيكل الكربوهيدرات منذ اكتشافها من خلال اسمها. في الواقع ، وفقًا لمصادر مبكرة ، كان يُعتقد أن هذه مجموعة من المركبات في بنيتها توجد ذرات كربون مرتبطة بجزيئات الماء.

أتاح التحليل الأكثر شمولاً ، فضلاً عن المعلومات المتراكمة حول تنوع هذه المواد ، إثبات أنه ليس كل الممثلين لديهم مثل هذا التكوين فقط. ومع ذلك ، لا تزال هذه الميزة واحدة من تلك التي تحدد بنية الكربوهيدرات.

التصنيف الحديث لهذه المجموعة من المركبات هو كما يلي:

1. السكريات الأحادية (الريبوز ، الفركتوز ، الجلوكوز ، إلخ).
2. قلة السكريات (السير ، الثلاثيات).
3. السكريات (النشا ، السليلوز).

أيضًا ، يمكن تقسيم جميع الكربوهيدرات إلى المجموعتين الكبيرتين التاليتين:

• استعادة.
• غير استعادة.

دعونا نفكر في بنية جزيئات الكربوهيدرات لكل مجموعة بمزيد من التفصيل.

السكريات الأحادية: مميزة

تشمل هذه الفئة جميع الكربوهيدرات البسيطة التي تحتوي على مجموعة ألدهيد (ألدوز) أو كيتون (كيتوز) ولا تزيد عن 10 ذرات كربون في بنية السلسلة. إذا نظرت إلى عدد الذرات في السلسلة الرئيسية ، فيمكن تقسيم السكريات الأحادية إلى:

• ثلاثيات (غليسرالدهيد) ؛
• تتروس (إريثرولوز ، حمامي) ؛
• البنتوز (ريبوز و ديوكسيريبوز) ؛
• الهكسوز (الجلوكوز والفركتوز).

جميع الممثلين الآخرين ليسوا بنفس أهمية الممثلين المذكورين.

ملامح هيكل الجزيئات

وفقًا لهيكلها ، يمكن تقديم الأحاديات في شكل سلسلة وفي شكل كربوهيدرات دوري. كيف يحدث هذا؟ الشيء هو أن ذرة الكربون المركزية في المركب هي مركز غير متماثل يمكن للجزيء الموجود في المحلول أن يدور حوله. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها الأيزومرات الضوئية للسكريات الأحادية الشكل L و D. في هذه الحالة ، صيغة الجلوكوز ، المكتوبة على شكل سلسلة مستقيمة ، يمكن استيعابها ذهنيًا من قبل مجموعة الألدهيد (أو الكيتون) وتدحرجها في شكل كرة. سيتم الحصول على الصيغة الدورية المقابلة.

الكربوهيدرات في سلسلة monoz بسيطة للغاية: سلسلة من ذرات الكربون تشكل سلسلة أو دورة ، من كل منها توجد مجموعات الهيدروكسيل وذرات الهيدروجين في نفس الجانب أو على نفس الجانب. إذا كانت جميع الهياكل التي تحمل الاسم نفسه موجودة على جانب واحد ، فسيتم تشكيل D-isomer ، وإذا كانت مختلفة بالتناوب مع بعضها البعض ، فسيتم تكوين L-isomer. إذا قمنا بتدوين الصيغة العامة للممثل الأكثر شيوعًا للسكريات الأحادية للجلوكوز في شكل جزيئي ، فستبدو كما يلي: C 6 H 12 O 6. علاوة على ذلك ، يعكس هذا السجل بنية الفركتوز أيضًا. بعد كل شيء ، من الناحية الكيميائية ، فإن هذين المونين هما أيزومرات هيكلية. الجلوكوز هو كحول ألدهيد ، والفركتوز هو كحول كيتو.

ترتبط بنية وخصائص الكربوهيدرات في عدد من السكريات الأحادية ارتباطًا وثيقًا. في الواقع ، نظرًا لوجود مجموعات الألدهيد والكيتون في تكوين الهيكل ، فإنهم ينتمون إلى كحول الألدهيد والكيتو ، مما يحدد طبيعتهم الكيميائية والتفاعلات التي يمكنهم الدخول فيها.

وهكذا ، يُظهر الجلوكوز الخصائص الكيميائية التالية:

1 - التفاعلات الناتجة عن وجود مجموعة الكربونيل:

• الأكسدة - تفاعل "المرآة الفضية" ؛
• مع ترسيب حديثًا (II) - حمض الألدونيك ؛
• العوامل المؤكسدة القوية قادرة على تكوين أحماض ثنائية القاعدة (aldaric) ، وتحويل ليس فقط الألدهيد ، ولكن أيضًا مجموعة هيدروكسيل واحدة ؛
• اختزال - تم تحويله إلى كحول متعدد الهيدروكسيل.

2. توجد أيضًا مجموعات هيدروكسيل في الجزيء تعكس التركيب. خصائص الكربوهيدرات التي تتأثر بهذه التجمعات:

• القدرة على alkylate - تشكيل الاثيرات.
• أسيلة - تشكيل؛
• التفاعل النوعي لهيدروكسيد النحاس الثنائي.

3. خصائص محددة للغاية للجلوكوز:

• زبدي؛
• كحول؛
• التخمير اللبني.

الوظائف التي يؤدى في الجسم

ترتبط بنية ووظائف الكربوهيدرات في الأحادي ارتباطًا وثيقًا. يتكون الأخير ، أولاً وقبل كل شيء ، في المشاركة في التفاعلات الكيميائية الحيوية للكائنات الحية. ما الدور الذي تلعبه السكريات الأحادية في هذا؟

1. أساس إنتاج القلة والسكريات.
2. تعتبر البنتوز (الريبوز و الديوكسيريبوز) من أهم الجزيئات المشاركة في تكوين ATP و RNA و DNA. وهم بدورهم الموردين الرئيسيين للمواد الوراثية والطاقة والبروتين.
3. تركيز الجلوكوز في دم الإنسان هو مؤشر حقيقي للضغط الاسموزي وتغيراته.

قلة السكريات: هيكل

يتم تقليل بنية الكربوهيدرات في هذه المجموعة إلى وجود جزئين أو ثلاثة (ثلاثيات) من السكريات الأحادية في التركيبة. هناك أيضًا تلك التي تشتمل على 4 أو 5 أو أكثر من الهياكل (حتى 10) ، ولكن الأكثر شيوعًا هي السكاريد. أي أثناء التحلل المائي ، تتحلل هذه المركبات لتكوين الجلوكوز والفركتوز والبنتوز وما إلى ذلك. ما هي المركبات التي تندرج في هذه الفئة؟ مثال نموذجي هو (قصب شائع (المكون الرئيسي للحليب) ، مالتوز ، لاكتولوز ، إيزومالتوز.

يحتوي التركيب الكيميائي للكربوهيدرات في هذه السلسلة على الميزات التالية:

1. الصيغة العامة للأنواع الجزيئية: C 12 H 22 O 11.
2. يتم ربط اثنين من بقايا مونوز متطابقة أو مختلفة في بنية السكاريد باستخدام جسر جليكوسيد. تعتمد قدرة تقليل السكر على طبيعة هذا المركب.
3. تقليل السكريات. يتكون هيكل الكربوهيدرات من هذا النوع من تكوين جسر جليكوسيدى بين هيدروكسيل الألدهيد ومجموعات الهيدروكسيل من جزيئات أحادية مختلفة. وتشمل هذه: المالتوز واللاكتوز وما إلى ذلك.
4. عدم الاختزال - مثال نموذجي للسكروز - عندما يتم تشكيل جسر بين الهيدروكسيل للمجموعات المقابلة فقط ، دون مشاركة هيكل الألدهيد.

وبالتالي ، يمكن تمثيل بنية الكربوهيدرات لفترة وجيزة كصيغة جزيئية. إذا كانت هناك حاجة إلى بنية مفصلة مفصلة ، فيمكن تصويرها باستخدام إسقاطات فيشر الرسومية أو صيغ هاوورث. على وجه التحديد ، اثنان من المونومرات الحلقية (مونوز) إما مختلفة أو متطابقة (اعتمادًا على السكريات قليلة السكاريد) ، مترابطة بواسطة جسر جليكوسيد. عند الإنشاء ، يجب أن تؤخذ سعة الاستعادة في الاعتبار من أجل العرض الصحيح للاتصال.

أمثلة على جزيئات السكاريد

إذا كانت المهمة في الشكل: "ضع علامة على السمات الهيكلية للكربوهيدرات" ، فمن الأفضل بالنسبة للسكريات الثنائية الإشارة أولاً إلى البقايا الأحادية التي تتكون منها. الأنواع الأكثر شيوعًا هي:

• السكروز - مبني من الجلوكوز ألفا وبيتا الفركتوز ؛
• المالتوز - من مخلفات الجلوكوز.
• السيلوبيوز - يتكون من بقايا بيتا جلوكوز على شكل D ؛
• اللاكتوز - الجالاكتوز + الجلوكوز.
• اللاكتولوز - الجالاكتوز + الفركتوز وما إلى ذلك.

بعد ذلك ، وفقًا للمخلفات المتاحة ، يجب وضع صيغة هيكلية مع إشارة واضحة إلى نوع جسر الجليكوسيد.

أهمية للكائنات الحية

دور السكاريد كبير جدًا أيضًا ، وليس الهيكل مهمًا فقط. تتشابه وظائف الكربوهيدرات والدهون بشكل عام. الأساس هو عنصر الطاقة. ومع ذلك ، بالنسبة لبعض السكريات الفردية ، ينبغي الإشارة إلى أهميتها الخاصة.

1. السكروز هو المصدر الرئيسي للجلوكوز في جسم الإنسان.
2. يوجد اللاكتوز في حليب الثدي لدى الثدييات ، بما في ذلك ما يصل إلى 8٪ في حليب النساء.
3. يتم إنتاج اللاكتولوز في المختبر للاستخدام الطبي ويضاف أيضًا إلى منتجات الألبان.

يخضع أي ديساكهاريد وثلاثي السكاريد وما إلى ذلك في جسم الإنسان والمخلوقات الأخرى للتحلل المائي الفوري مع تكوين أحاديات. هذه هي الميزة التي تكمن وراء استخدام هذه الفئة من الكربوهيدرات من قبل البشر في شكلها الخام غير المتغير (البنجر أو قصب السكر).

السكريات: خصائص الجزيئات

تعتبر وظائف وتكوين وهيكل الكربوهيدرات لهذه السلسلة ذات أهمية كبيرة للكائنات الحية للكائنات الحية ، وكذلك للنشاط الاقتصادي البشري. أولاً ، يجب عليك معرفة الكربوهيدرات التي تعتبر عديد السكاريد.

هناك عدد غير قليل منهم:

• نشاء؛
• الجليكوجين.
• مورين.
• جلوكومانان.
• السليلوز.
• الدكسترين مادة صمغية؛
• غالاكتومانان.
• مورومين.
• أميلوز.
• الكيتين.

هذه ليست قائمة كاملة ، لكنها فقط الأكثر أهمية بالنسبة للحيوانات والنباتات. إذا قمت بتنفيذ المهمة "ضع علامة على السمات الهيكلية للكربوهيدرات لعدد من السكريات" ، فعليك أولاً الانتباه إلى هيكلها المكاني. هذه جزيئات ضخمة للغاية ، تتكون من مئات الوحدات المونومر المتشابكة بواسطة روابط كيميائية جليكوسيدية. غالبًا ما يكون هيكل جزيئات الكربوهيدرات عديد السكاريد عبارة عن تركيبة ذات طبقات.

هناك تصنيف معين لهذه الجزيئات.

1. عديدات السكاريد المتجانسة - تتكون من نفس وحدات السكريات الأحادية المتكررة بشكل متكرر. اعتمادًا على الأحاديات ، يمكن أن تكون سداسية وخماسية وما إلى ذلك (جلوكان ، مانان ، جالاكتان).
2. عديدات السكاريد المتجانسة - تتكون من وحدات مونومر مختلفة.

يجب أن تتضمن المركبات ذات الهيكل المكاني الخطي ، على سبيل المثال ، السليلوز. معظم السكريات لها بنية متفرعة - نشا ، جليكوجين ، كيتين ، وما إلى ذلك.

دور في جسم الكائنات الحية

ترتبط بنية ووظائف هذه المجموعة من الكربوهيدرات ارتباطًا وثيقًا بالنشاط الحيوي لجميع الكائنات. لذلك ، على سبيل المثال ، النباتات التي في شكل مغذٍ احتياطي تتراكم النشا في أجزاء مختلفة من الجذع أو الجذر. المصدر الرئيسي للطاقة للحيوانات مرة أخرى هو عديد السكاريد ، الذي ينتج عن تفككه الكثير من الطاقة.

تلعب الكربوهيدرات دورًا مهمًا للغاية. غطاء العديد من الحشرات والقشريات يتكون من الكيتين ، مورين هو أحد مكونات جدار الخلية البكتيرية ، والسليلوز هو أساس النباتات.

المغذيات الاحتياطية من أصل حيواني هي جزيئات الجليكوجين ، أو كما يطلق عليها أكثر شيوعًا ، الدهون الحيوانية. يتم تخزينه في أجزاء منفصلة من الجسم ولا يؤدي فقط طاقة ، ولكن أيضًا وظيفة وقائية ضد التأثيرات الميكانيكية.

بالنسبة لمعظم الكائنات الحية ، فإن بنية الكربوهيدرات لها أهمية كبيرة. إن بيولوجيا كل حيوان ونبات تتطلب مصدرًا ثابتًا للطاقة ، لا ينضب. وفقط هم من يمكنهم إعطاء هذا ، والأهم من ذلك كله في شكل عديد السكاريد. لذلك ، فإن الانهيار الكامل لـ 1 جرام من الكربوهيدرات نتيجة لعمليات التمثيل الغذائي يؤدي إلى إطلاق 4.1 كيلو كالوري من الطاقة! هذا هو الحد الأقصى ، لا مزيد من الاتصالات. هذا هو السبب في أن الكربوهيدرات يجب أن تكون موجودة في النظام الغذائي لأي شخص وحيوان. من ناحية أخرى ، فإن النباتات تعتني بنفسها: في عملية التمثيل الضوئي ، فإنها تشكل النشا داخل نفسها وتخزنه.

الخصائص العامة للكربوهيدرات

تتشابه بنية الدهون والبروتينات والكربوهيدرات بشكل عام. بعد كل شيء ، كلهم ​​جزيئات ضخمة. حتى بعض وظائفهم ذات طبيعة مشتركة. يجب تلخيص دور وأهمية جميع الكربوهيدرات في حياة الكتلة الحيوية للكوكب.

1. يشير تكوين وهيكل الكربوهيدرات إلى استخدامها كمواد بناء لقشرة الخلايا النباتية والأغشية الحيوانية والبكتيرية ، وكذلك تكوين العضيات داخل الخلايا.
2. وظيفة الحماية. إنها مميزة للكائنات النباتية وتتجلى في تكوين الأشواك والأشواك وما إلى ذلك.
3. يتمثل الدور البلاستيكي في تكوين الجزيئات الحيوية (DNA و RNA و ATP وغيرها).
4. وظيفة المستقبل. تعد السكريات المتعددة والسكريات قليلة السكاريد مشاركين نشطين في عمليات النقل عبر غشاء الخلية ، "الحراس" الذين يلتقطون التأثيرات.
5. دور الطاقة هو الأهم. يوفر أقصى قدر من الطاقة لجميع العمليات داخل الخلايا ، وكذلك عمل الكائن الحي ككل.
6. تنظيم الضغط الأسموزي - يوفر الجلوكوز مثل هذا التحكم.
7. تصبح بعض السكريات مادة مغذية احتياطية ، ومصدر للطاقة للمخلوقات الحيوانية.

وبالتالي ، يتضح أن بنية الدهون والبروتينات والكربوهيدرات ووظائفها ودورها في الكائنات الحية للأنظمة الحية لها أهمية حاسمة وحاسمة. هذه الجزيئات هي صانعة الحياة ، كما أنها تحافظ عليها وتدعمها.

الكربوهيدرات مع المركبات الجزيئية الأخرى

ومن المعروف أيضًا أن دور الكربوهيدرات ليس في شكلها النقي ، ولكن في تركيبة مع جزيئات أخرى. وتشمل هذه أكثرها شيوعًا مثل:

• جليكوزامينوجليكان أو عديدات السكاريد المخاطية ؛
• البروتينات السكرية.

تعتبر بنية وخصائص الكربوهيدرات من هذا النوع معقدة للغاية ، لأن مجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية يتم دمجها في مجمع. الدور الرئيسي للجزيئات من هذا النوع هو المشاركة في العديد من عمليات حياة الكائنات الحية. الممثلون هم: حمض الهيالورونيك ، كبريتات شوندروتن ، هيباران ، كبريتات كيراتان وغيرها.

هناك أيضًا مجمعات من السكريات مع جزيئات أخرى نشطة بيولوجيًا. على سبيل المثال ، البروتينات السكرية أو عديدات السكاريد الدهنية. وجودهم مهم في تكوين ردود الفعل المناعية للجسم ، لأنها جزء من خلايا الجهاز اللمفاوي.

تنتشر العديد من المواد في الحياة البرية ، ومن الصعب المبالغة في تقدير أهميتها. على سبيل المثال ، تشمل هذه الكربوهيدرات. إنها مهمة للغاية كمصدر للطاقة للحيوانات والبشر ، وبعض خصائص الكربوهيدرات تجعلها مادة خام لا غنى عنها للصناعة.

ما هذا؟

معلومات موجزة عن التركيب الكيميائي

إذا نظرت إلى الصيغة الخطية ، فستظهر بوضوح مجموعة ألدهيد وخمس مجموعات هيدروكسيل في تركيبة هذه الكربوهيدرات. عندما تكون المادة في حالة بلورية ، يمكن أن تكون جزيئاتها في أحد الشكلين المحتملين (α- أو β-glucose). الحقيقة هي أن مجموعة الهيدروكسيل المرتبطة بذرة الكربون الخامسة يمكن أن تتفاعل مع بقايا الكربونيل.

الانتشار في الظروف الطبيعية

نظرًا لوفرة الجلوكوز بشكل استثنائي في عصير العنب ، غالبًا ما يشار إلى الجلوكوز باسم "سكر العنب". تحت هذا الاسم ، عرفها أسلافنا البعيدين. ومع ذلك ، يمكنك العثور عليها في أي خضروات أو فاكهة حلوة أخرى ، في الأنسجة الرخوة للنبات. في المملكة الحيوانية ، انتشاره لا يقل: ما يقرب من 0.1 ٪ من الدم لدينا هو الجلوكوز. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن العثور على هذه الكربوهيدرات في خلية أي عضو داخلي تقريبًا. ولكن يوجد الكثير منهم بشكل خاص في الكبد ، حيث تتم معالجة الجلوكوز في الجليكوجين.

(كما قلنا سابقًا) هو مصدر ثمين للطاقة لجسمنا ، وهو جزء من جميع الكربوهيدرات المعقدة تقريبًا. مثل الكربوهيدرات البسيطة الأخرى ، يحدث في الطبيعة بعد تفاعل التمثيل الضوئي ، والذي يحدث حصريًا في خلايا الكائنات الحية النباتية:

6CO 2 + 6H 2 O كلوروفيل C 6 H 12 O 6 + 6O 2 - Q

في الوقت نفسه ، تؤدي النباتات وظيفة مهمة للغاية للمحيط الحيوي ، حيث تقوم بتجميع الطاقة التي تتلقاها من الشمس. أما بالنسبة للظروف الصناعية ، فمنذ العصور القديمة تم الحصول عليها من النشا عن طريق التحلل المائي ، وكان حمض الكبريتيك المركز هو العامل المساعد للتفاعل:

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O H 2 SO 4، t nC 6 H 12 O 6

الخواص الكيميائية

ما هي الخصائص الكيميائية لهذا النوع من الكربوهيدرات؟ لديهم جميع الخصائص نفسها التي تتميز بها الكحوليات والألدهيدات البحتة. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم أيضًا بعض الميزات المحددة. لأول مرة ، تم تصنيع الكربوهيدرات البسيطة (بما في ذلك الجلوكوز) بواسطة الكيميائي الموهوب A.M. Butlerov في عام 1861 ، واستخدم الفورمالديهايد كمادة خام ، وقام بتقسيمها في وجود هيدروكسيد الكالسيوم. هذه هي الصيغة لهذه العملية:

6HSON -------> C6H 12 O 6

والآن سننظر في بعض خصائص الممثلين الآخرين للمجموعة ، والتي لا تقل أهميتها الطبيعية عن ذلك ، وبالتالي يتم دراستها بواسطة علم الأحياء. تلعب الكربوهيدرات من هذه الأنواع دورًا مهمًا جدًا في حياتنا اليومية.

الفركتوز

صيغة أيزومر الجلوكوز هذا هي CeH 12 O b. مثل "السلف" ، يمكن أن يوجد بشكل خطي ودوري. يدخل في جميع التفاعلات المميزة للكحولات متعددة الهيدروكسيل ، ولكنه يختلف عن الجلوكوز ، ولا يتفاعل مع محلول الأمونيا لأكسيد الفضة بأي شكل من الأشكال.

ريبوز

الريبوز و الديوكسيريبوز لهما أهمية خاصة. إذا كنت تتذكر على الأقل القليل من برنامج الأحياء ، فأنت نفسك تدرك جيدًا أن هذه الكربوهيدرات في الجسم هي جزء من الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، والتي بدونها يكون وجود الحياة على هذا الكوكب مستحيلًا. يعني اسم "deoxyribose" أن هناك ذرة أكسجين واحدة أقل في جزيءه (عند مقارنته بالريبوز العادي). كونها متشابهة في هذا الصدد مع الجلوكوز ، يمكن أن يكون لها أيضًا بنية خطية ودورية.

السكريات

من حيث المبدأ ، فإن هذه المواد في هيكلها ووظائفها تكرر إلى حد كبير الفئة السابقة ، وبالتالي لا جدوى من الخوض في هذا بمزيد من التفصيل. ما هي الخواص الكيميائية للكربوهيدرات التي تنتمي لهذه المجموعة؟ أهم أفراد الأسرة هم السكروز والمالتوز واللاكتوز. يمكن وصفها جميعًا بالصيغة C 12 H 22 O 11 ، نظرًا لأنها عبارة عن أيزومرات ، لكن هذا لا ينفي الاختلافات الهائلة في بنيتها. إذن ما هي خصائص الكربوهيدرات المعقدة ، قائمة ووصف يمكنك أن ترى أدناه؟

السكروز

يحتوي جزيءه على دورتين في وقت واحد: أحدهما مكون من ستة أعضاء (بقايا الجلوكوز ألفا) ، والآخر من خمسة أعضاء (بقايا β- الفركتوز). كل هذا البناء مرتبط بسبب هيدروكسيل الجلوكوز الجليكوزيد.

الاستلام والمعنى العام

وفقًا للمعلومات التاريخية الباقية ، منذ ثلاثة قرون قبل ولادة المسيح ، تم الحصول على السكر من الهند القديمة. فقط في منتصف القرن التاسع عشر اتضح أنه يمكن الحصول على المزيد من السكروز بجهد أقل من بنجر السكر. تحتوي بعض أصنافه على ما يصل إلى 22٪ من هذه الكربوهيدرات ، بينما يمكن أن يكون المحتوى في القصب في حدود 26٪ ، لكن هذا ممكن فقط في ظل ظروف النمو المثالية والمناخ الملائم.

لقد قلنا بالفعل أن الكربوهيدرات تذوب جيدًا في الماء. بناءً على هذا المبدأ ، يعتمد إنتاج السكروز ، عند استخدام الموزعات لهذا الغرض. لترسيب الشوائب المحتملة ، يتم ترشيح المحلول من خلال المرشحات ، والتي تشمل الجير. لإزالة هيدروكسيد الكالسيوم من المحلول الناتج ، يتم تمرير ثاني أكسيد الكربون العادي من خلاله. يتم ترشيح الراسب ، ويتم تبخير شراب السكر في أفران خاصة ، للحصول على السكر المألوف لدينا بالفعل عند الإخراج.

اللاكتوز

يتم استخلاص هذه الكربوهيدرات في ظل الظروف الصناعية من الحليب العادي الذي يحتوي على دهون وكربوهيدرات زائدة. يحتوي على قدر كبير من هذه المادة: على سبيل المثال ، يحتوي حليب البقر على ما يقرب من 4-5.5٪ لاكتوز ، وفي حليب النساء يصل حجمه إلى 5.5-8.4٪.

يتكون كل جزيء من هذا الجلايكيد من بقايا 3-galactose و a-glucose في شكل pyranose ، والتي تشكل روابط من خلال ذرة الكربون الأولى والرابعة.

على عكس السكريات الأخرى ، يتمتع اللاكتوز بخاصية فريدة. نحن نتحدث عن الغياب التام للرطوبة ، حتى في غرفة رطبة لا يثبط هذا الجليكايد على الإطلاق. تستخدم هذه الخاصية بنشاط في المستحضرات الصيدلانية: إذا تم تضمين السكروز العادي في تركيبة بعض الأدوية في شكل مسحوق ، فيجب إضافة اللاكتوز إليها. إنه طبيعي تمامًا وغير ضار لجسم الإنسان ، على عكس العديد من الإضافات الصناعية التي تمنع التكتل والتبلل. ما هي وظائف وخصائص هذا النوع من الكربوهيدرات؟

تعتبر الأهمية البيولوجية للاكتوز عالية للغاية ، حيث أن اللاكتوز هو العنصر الغذائي الأكثر أهمية في الحليب لجميع الحيوانات والبشر. أما بالنسبة للمالتوز ، فإن خصائصه مختلفة إلى حد ما.

مالتوز

إنه منتج وسيط يتم الحصول عليه عن طريق التحلل المائي للنشا. كان اسم "المالتوز" يرجع إلى حقيقة أنه يتكون إلى حد كبير تحت تأثير الشعير (في اللاتينية ، الشعير هو المالتوم). يتم توزيعه على نطاق واسع ليس فقط في النباتات ، ولكن أيضًا في الحيوانات. بكميات كبيرة ، تتشكل في الجهاز الهضمي للحيوانات المجترة.

والخصائص

يتكون جزيء هذه الكربوهيدرات من جزأين من α-glucose في شكل بيرانوز ، وهما مترابطان من خلال ذرات الكربون الأولى والرابعة. المظهر عديم اللون ، بلورات بيضاء. الطعم حلو ، قابل للذوبان في الماء تمامًا.

السكريات

يجب أن نتذكر أنه يمكن اعتبار جميع السكريات من وجهة نظر أنها نتاج تكثيف متعدد للسكريات الأحادية. صيغتها الكيميائية العامة هي (C b H 10 O 5) p. في هذه المقالة ، سننظر في النشا ، لأنه العضو الأكثر شيوعًا في الأسرة.

نشاء

تشكلت نتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، وتترسب بكميات كبيرة في جذور وبذور الكائنات الحية النباتية. ما هي الخصائص الفيزيائية لهذا النوع من الكربوهيدرات؟ المظهر عبارة عن مسحوق أبيض مع تبلور ضعيف ، غير قابل للذوبان في الماء البارد. في سائل ساخن ، تشكل بنية غروانية (معجون ، جيلي). يوجد في الجهاز الهضمي للحيوانات العديد من الإنزيمات التي تعزز التحلل المائي بتكوين الجلوكوز.

وهو الأكثر شيوعًا والذي يتكون من العديد من بقايا الجلوكوز. في الطبيعة ، يوجد نوعان من أشكاله في وقت واحد: أميلوز وأموبكتين. يمكن إذابة الأميلوز ، باعتباره بوليمر خطي ، في الماء. يتكون الجزيء من مخلفات ألفا جلوكوز مرتبطة من خلال ذرة الكربون الأولى والرابعة.

يجب أن نتذكر أن النشا هو أول منتج مرئي لعملية التمثيل الضوئي للنبات. في القمح والحبوب الأخرى ، تحتوي على ما يصل إلى 60-80٪ ، بينما في درنات البطاطس تصل إلى 15-20٪ فقط. بالمناسبة ، من خلال ظهور حبوب النشا تحت المجهر ، يمكن للمرء أن يحدد بدقة أنواع النبات ، لأنها تختلف من شخص لآخر.

إذا تم تسخينه ، فإن جزيئه الضخم سوف يتحلل بسرعة إلى عديدات السكاريد الصغيرة المعروفة باسم الدكسترين. لديهم صيغة كيميائية واحدة مشتركة مع النشا (C 6 H 12 O 5) x ، ولكن هناك فرق في قيمة المتغير "x" ، وهو أقل من قيمة "n" في النشا.

أخيرًا ، نقدم جدولًا لا يعكس فقط الفئات الرئيسية للكربوهيدرات ، ولكن أيضًا خصائصها.

المجموعات الرئيسية	ملامح التركيب الجزيئي	الخصائص المميزة للكربوهيدرات
السكريات الأحادية	تختلف في عدد ذرات الكربون: Trioses (C3) تتروس (C4) بينتوس (C5) سداسيات (C6)	بلورات عديمة اللون أو بيضاء ، عالية الذوبان في الماء ، حلوة المذاق
قلة السكريات	بنية معقدة. اعتمادًا على الأنواع ، فإنها تحتوي على 2-10 مخلفات من السكريات الأحادية البسيطة	المظهر هو نفسه ، أقل ذوبانًا في الماء ، طعم أقل حلاوة
السكريات	يتكون من عدد كبير جدًا من بقايا السكاريد الأحادي	مسحوق أبيض ، التركيب البلوري ضعيف ، لا يذوب في الماء ، لكن يميل إلى الانتفاخ فيه. طعم محايد

فيما يلي وظائف وخصائص الكربوهيدرات للفئات الرئيسية.

تلعب الكربوهيدرات دورًا أساسيًا في توفير الطاقة للجسم كله ، فهي تشارك في عملية التمثيل الغذائي لجميع العناصر الغذائية. وهي مركبات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين. تعتبر الكربوهيدرات ، بسبب سهولة توفرها وسرعة استيعابها ، المصدر الرئيسي للطاقة للجسم.

يمكن أن تدخل الكربوهيدرات إلى جسم الإنسان بالطعام (الحبوب ، الخضروات ، البقوليات ، الفواكه ، إلخ) ، وكذلك يتم إنتاجها من الدهون وبعض الأحماض الأمينية.

تصنيف الكربوهيدرات

من الناحية الهيكلية ، تنقسم الكربوهيدرات إلى المجموعات التالية:

الكربوهيدرات البسيطة. وتشمل هذه الجلوكوز والجالاكتوز والفركتوز (السكريات الأحادية) ، وكذلك السكروز واللاكتوز والمالتوز (السكريات الثنائية).

الجلوكوزهو المصدر الرئيسي لطاقة الدماغ. توجد في الفواكه والتوت وهي ضرورية لتزويد الكبد بالطاقة وتكوين الجليكوجين.

الفركتوزيكاد لا يتطلب هرمون الأنسولين لامتصاصه مما يسمح باستخدامه في مرض السكري ولكن باعتدال.

جالاكتوزلا يحدث في شكل حر في المنتجات. تم الحصول عليها من انهيار اللاكتوز.

السكروزتوجد في السكر والحلويات. عند تناوله ، ينقسم إلى المزيد من المكونات: الجلوكوز والفركتوز.

اللاكتوز- الكربوهيدرات الموجودة في منتجات الألبان. مع النقص الخلقي أو المكتسب في إنزيم اللاكتوز في الأمعاء ، يضعف تفكك اللاكتوز إلى جلوكوز وجلاكتوز ، وهو ما يُعرف باسم عدم تحمل الألبان. يوجد اللاكتوز في منتجات الألبان المخمرة أقل منه في الحليب ، لأنه عندما يتم تخمير الحليب من اللاكتوز ، يتكون حمض اللاكتيك.

مالتوز- منتج وسيط لانهيار النشا بواسطة الانزيمات الهاضمة. بعد ذلك ، يتم تقسيم المالتوز إلى جلوكوز. في شكله الحر ، يوجد في العسل والشعير (ومن هنا الاسم الثاني - سكر الشعير) والبيرة.

الكربوهيدرات المعقدة. وتشمل هذه النشا والجليكوجين (الكربوهيدرات القابلة للهضم) ، وكذلك الألياف والبكتين والهيميسليلوز.

نشاء- في النظام الغذائي ما يصل إلى 80٪ من جميع الكربوهيدرات. مصادره الرئيسية هي الخبز والمخبوزات والحبوب والبقوليات والأرز والبطاطس. يتم هضم النشا ببطء نسبيًا ، ويتحول إلى جلوكوز.

الجليكوجين، المعروف أيضًا باسم "النشا الحيواني" ، هو عديد السكاريد الذي يتكون من سلاسل شديدة التشعب من جزيئات الجلوكوز. توجد بكميات صغيرة في المنتجات الحيوانية (2-10٪ في الكبد و 0.3-1٪ في أنسجة العضلات).

السليلوز- هذه كربوهيدرات معقدة وهي جزء من أغشية الخلايا النباتية. في الجسم ، لا يتم هضم الألياف عمليًا ، فقط جزء صغير يمكن أن يتأثر بالكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء.

تسمى الألياف ، جنبًا إلى جنب مع البكتين واللجنين والهيميسليلوز ، أو مواد الصابورة. تعمل على تحسين أداء الجهاز الهضمي ، حيث تعمل على الوقاية من العديد من الأمراض. البكتين والهيميسليلوز لهما خصائص استرطابية ، مما يسمح لهما بامتصاص وحمل الكوليسترول الزائد والأمونيا والأصباغ الصفراوية والمواد الضارة الأخرى. ميزة أخرى مهمة للألياف الغذائية هي مساعدتها في الوقاية من السمنة. عدم احتوائها على قيمة عالية للطاقة ، فالخضروات ، بسبب الكمية الكبيرة من الألياف الغذائية ، تساهم في الشعور المبكر بالشبع.

توجد كمية كبيرة من الألياف الغذائية في خبز القمح الكامل والنخالة والخضروات والفواكه.

مؤشر نسبة السكر في الدم

يمتص الجسم بعض الكربوهيدرات (البسيطة) على الفور تقريبًا مما يؤدي إلى زيادة حادة في نسبة السكر في الدم ، بينما يتم امتصاص البعض الآخر (المركب) تدريجيًا ولا يسبب ارتفاعًا حادًا في نسبة السكر في الدم. نظرًا لبطء الامتصاص ، فإن تناول الأطعمة التي تحتوي على هذه الكربوهيدرات يوفر شعورًا أطول بالشبع. تستخدم هذه الخاصية في علم التغذية ، لفقدان الوزن.

ولتقييم معدل تحلل المنتج في الجسم ، يتم استخدام مؤشر نسبة السكر في الدم (GI). يحدد هذا المؤشر معدل تكسير المنتج في الجسم وتحويله إلى جلوكوز. كلما كان تفكك المنتج أسرع ، ارتفع مؤشر نسبة السكر في الدم (GI). تم أخذ الجلوكوز كمعيار ، مؤشره نسبة السكر في الدم (GI) هو 100. تمت مقارنة جميع المؤشرات الأخرى مع مؤشر نسبة السكر في الدم (GI) من الجلوكوز. يمكن الاطلاع على جميع قيم المؤشر الجلايسيمي في الأطعمة المختلفة في جدول خاص بمؤشر نسبة السكر في الدم للمنتجات.

وظائف الكربوهيدرات في الجسم

تؤدي الكربوهيدرات الوظائف التالية في الجسم:

هم المصدر الرئيسي للطاقة في الجسم.

توفير جميع تكاليف الطاقة للدماغ (يمتص الدماغ حوالي 70٪ من الجلوكوز الذي يفرزه الكبد)

المشاركة في تركيب جزيئات ATP و DNA و RNA.

ينظم عملية التمثيل الغذائي للبروتينات والدهون.

بالاقتران مع البروتينات ، تشكل بعض الإنزيمات والهرمونات وإفرازات الغدد اللعابية والغدد المخاطية الأخرى ، بالإضافة إلى مركبات أخرى.

تعمل الألياف الغذائية على تحسين أداء الجهاز الهضمي وإزالة المواد الضارة من الجسم ، كما تحفز البكتين على الهضم.

الدهون- مركبات عضوية شبيهة بالدهون ، غير قابلة للذوبان في الماء ، لكنها عالية الذوبان في المذيبات غير القطبية (الأثير ، والبنزين ، والبنزين ، والكلوروفورم ، وما إلى ذلك). تنتمي البرية إلى أبسط الجزيئات البيولوجية.

كيميائيًا ، معظم الدهون عبارة عن استرات لأحماض كربوكسيلية أعلى وعدد من الكحولات. الاكثر شهرة بينهم الدهون. يتكون كل جزيء دهن من جزيء من جلسرين كحول ثلاثي الهيدروجين وروابط إستر لثلاثة جزيئات من أحماض كربوكسيلية أعلى مرتبطة به. وفقًا للتسمية المقبولة ، تسمى الدهون ثلاثي الجلسرين.

عندما تتحلل الدهون (أي تنقسم بسبب إدخال H + و OH - في روابط استر) ، فإنها تتحلل إلى جلسرين وأحماض كربوكسيلية أعلى خالية ، كل منها يحتوي على عدد زوجي من ذرات الكربون.

يمكن ربط ذرات الكربون في جزيئات الأحماض الكربوكسيلية العالية ببعضها البعض عن طريق روابط مفردة ومزدوجة. من بين الأحماض الكربوكسيلية الأعلى (المشبعة) ، غالبًا ما يشتمل تكوين الدهون على:

بالميتيك CH 3 - (CH 2) 14 - COOH أو C 15 H 31 COOH ؛

دهني CH 3 - (CH 2) 16 - COOH أو C 17 H 35 COOH ؛

الأراكيدية CH 3 - (CH 2) 18 - COOH أو C 19 H 39 COOH ؛

من بين اللامحدود:

الأوليك CH 3 - (CH 2) 7 - CH = CH - (CH 2) 7 - COOH أو C 17 H 33 COOH ؛

لينوليك CH 3 - (CH 2) 4 - CH \ u003d CH - CH 2 - CH - (CH 2) 7 - COOH أو C 17 H 31 COOH ؛

لينولينك CH 3 - CH 2 - CH \ u003d CH - CH 2 - CH \ u003d CH - CH 2 - CH \ u003d CH - (CH 2) 7 - COOH أو C 17 H 29 COOH.

تحدد درجة عدم التشبع وطول سلسلة الأحماض الكربوكسيلية الأعلى (أي عدد ذرات الكربون) الخصائص الفيزيائية لدهن معين.

الدهون ذات السلاسل الحمضية القصيرة وغير المشبعة لها نقطة انصهار منخفضة. في درجة حرارة الغرفة ، هذه عبارة عن سوائل (زيوت) أو مواد دهنية. وعلى العكس من ذلك ، فإن الدهون ذات السلاسل الطويلة والمشبعة من الأحماض الكربوكسيلية الأعلى هي مواد صلبة في درجة حرارة الغرفة. هذا هو السبب في أن الهدرجة (تشبع السلاسل الحمضية مع ذرات الهيدروجين في روابط مزدوجة) تحول زبدة الفول السوداني السائلة ، على سبيل المثال ، إلى زبدة فول سوداني متجانسة وقابلة للدهن وزيت عباد الشمس إلى مارجرين. عادة ما تحتوي الحيوانات التي تعيش في المناخات الباردة ، مثل الأسماك في بحار القطب الشمالي ، على كمية من الجلسرين ثلاثي الأسيل غير المشبع أكثر من تلك التي تعيش في خطوط العرض الجنوبية. لهذا السبب ، يظل جسمهم مرنًا حتى في درجات الحرارة المنخفضة.

يميز:

الفوسفوليبيد- المركبات البرمائية ، أي لها رؤوس قطبية وذيول غير قطبية. المجموعات التي تشكل الرأس القطبي محبة للماء (قابلة للذوبان في الماء) ، بينما مجموعات الذيل غير القطبية كارهة للماء (غير قابلة للذوبان في الماء).

تحدد الطبيعة المزدوجة لهذه الدهون دورها الرئيسي في تنظيم الأغشية البيولوجية.

الشمع- استرات الكحوليات adnoatomic (مع مجموعة هيدروكسيل واحدة) جزيئات كبيرة (لها هيكل كربون طويل) وأحماض كربوكسيلية أعلى.

مجموعة أخرى من الدهون منشطات. هذه المواد مبنية على أساس كحول الكوليسترول. الستيرويدات ضعيفة الذوبان في الماء ولا تحتوي على أحماض كربوكسيلية أعلى.

وتشمل هذه الأحماض الصفراوية والكوليسترول والهرمونات الجنسية وفيتامين د ، إلخ.

قريب من المنشطات تربين(مواد نمو النباتات - الجبرلين ؛ فيتول ، وهو جزء من الكلوروفيل ، الكاروتينات - أصباغ التمثيل الضوئي ؛ الزيوت الأساسية للنباتات - المنثول ، الكافور ، إلخ).

يمكن أن تشكل الدهون معقدات مع جزيئات بيولوجية أخرى.

البروتينات الدهنية- التكوينات المعقدة التي تحتوي على ثلاثي الجلسرين والكوليسترول والبروتينات ، وهذا الأخير لا يحتوي على روابط تساهمية مع الدهون.

جليكوليبيدات- هذه مجموعة من الدهون مبنية على أساس كحول السفينجوزين وتحتوي ، بالإضافة إلى باقي الأحماض الكربوكسيلية الأعلى ، على واحد أو أكثر من جزيئات السكر (غالبًا الجلوكوز أو الجالاكتوز).

وظائف الدهون

الهيكلي. تشكل الدهون الفسفورية مع البروتينات أغشية بيولوجية. تحتوي الأغشية أيضًا على الستيرولات.

طاقة. عندما يتأكسد 1 جرام من الدهون ، يتم تحرير 38.9 كيلو جول من الطاقة ، والتي تذهب إلى تكوين ATP. في شكل دهون ، يتم تخزين جزء كبير من احتياطيات الطاقة في الجسم ، والتي يتم استهلاكها عندما يكون هناك نقص في العناصر الغذائية. تقوم الحيوانات والنباتات السباتية بتجميع الدهون والزيوت واستخدامها للحفاظ على عمليات الحياة. يوفر المحتوى الدهني العالي للبذور الطاقة اللازمة لنمو الجنين والشتلات حتى ينتقل إلى التغذية المستقلة. تستخدم بذور العديد من النباتات (نخيل جوز الهند ، وحبوب الخروع ، وعباد الشمس ، وفول الصويا ، وبذور اللفت ، وما إلى ذلك) كمواد خام للإنتاج الصناعي للزيت.

العزل الوقائي والحراري. تتراكم في الأنسجة الدهنية تحت الجلد وحول أعضاء معينة (الكلى والأمعاء) ، تحمي الطبقة الدهنية الجسم من التلف الميكانيكي. بالإضافة إلى ذلك ، وبسبب التوصيل الحراري المنخفض ، تساعد طبقة الدهون تحت الجلد على الاحتفاظ بالحرارة ، مما يسمح ، على سبيل المثال ، للعديد من الحيوانات بالعيش في المناخات الباردة. بالإضافة إلى ذلك ، يلعب دورًا آخر في الحيتان - فهو يساهم في الطفو.

التشحيم وطارد المياه. تغطي الشمع الجلد والصوف والريش وتجعلها أكثر مرونة وتحميها من الرطوبة. أوراق وثمار النباتات مغطاة بطبقة من الشمع. يستخدم النحل الشمع في بناء أقراص العسل.

تنظيمية. تُشتق العديد من الهرمونات من الكوليسترول ، مثل الهرمونات الجنسية (هرمون التستوستيرون عند الرجال والبروجسترون عند النساء) والكورتيكوستيرويدات (الألدوستيرون).

الأيض. مشتقات الكوليسترول وفيتامين د يلعب دوراً رئيسياً في تبادل الكالسيوم والفوسفور. تشارك الأحماض الصفراوية في عمليات الهضم (استحلاب الدهون) وامتصاص الأحماض الكربوكسيلية العالية.

الدهون هي مصدر المياه الأيضية. عندما يتأكسد الدهون ، يتكون حوالي 105 جرام من الماء. هذه المياه مهمة جدًا لبعض سكان الصحراء ، خاصة بالنسبة للإبل التي يمكن أن تبقى بدون ماء لمدة 10-12 يومًا: يتم استخدام الدهون المخزنة في السنام لهذا الغرض. تتلقى الدببة والغرير والحيوانات الأخرى في السبات الماء الضروري للحياة نتيجة أكسدة الدهون.

التركيب الكيميائي

يتكون جدار الخلية للخلايا النباتية بشكل أساسي من السكريات. يمكن تقسيم جميع المكونات التي يتكون منها جدار الخلية إلى 4 مجموعات:

الهيكليالمكونات التي يمثلها السليلوز في معظم النباتات ذاتية التغذية.

عناصر مصفوفة،أي المادة الرئيسية ، حشو القشرة - هيميسيلولوز ، بروتينات ، دهون.

عناصر، مغطىجدار الخلية (أي المودعة والمبطنه من الداخل) - اللجنين والسوبرين.

عناصر، الاستحقاقالجدار ، أي ترسب على سطحه - كوتين ، شمع.

المكون الهيكلي الرئيسي للقذيفة هو السليلوزيتم تمثيله بجزيئات بوليمرية غير متفرعة تتكون من 1000-11000 بقايا - D الجلوكوز ، مترابطة بواسطة روابط جليكوسيدية. يخلق وجود روابط جليكوسيدية إمكانية تكوين غرز متقاطعة. نتيجة لذلك ، يتم دمج جزيئات السليلوز الطويلة والرقيقة في ليفية أو مذيلات أولية. يتكون كل مذيلة من 60-100 سلسلة متوازية من السليلوز. يتم تجميع المئات من micelles في صفوف micellar وتشكل microfibrils بقطر 10-15 نانومتر. يحتوي السليلوز على خصائص بلورية بسبب الترتيب المنظم للمذيلات في الألياف الدقيقة. تتشابك الألياف الدقيقة ، بدورها ، مع بعضها البعض مثل خيوط في حبل وتتحد في ألياف كبيرة. يبلغ سمك الليفات الكبيرة حوالي 0.5 ميكرومتر. ويمكن أن يصل طوله إلى 4 ميكرون. السليلوز ليس حمضيًا ولا قلويًا. فيما يتعلق بدرجات الحرارة المرتفعة ، فهو مقاوم تمامًا ويمكن تسخينه دون التحلل إلى درجة حرارة 200 درجة مئوية. العديد من الخصائص المهمة للسليلوز ترجع إلى مقاومته العالية للإنزيمات والمواد الكيميائية. إنه غير قابل للذوبان في الماء والكحول والأثير والمذيبات المحايدة الأخرى ؛ غير قابل للذوبان في الأحماض والقلويات. ربما يكون السليلوز هو أكثر أنواع الجزيئات العضوية شيوعًا على وجه الأرض.

يتم غمر الألياف الدقيقة للقشرة في مصفوفة هلامية بلاستيكية غير متبلورة. المصفوفة هي حشو القشرة. يتضمن تكوين مصفوفة أغشية النبات مجموعات غير متجانسة من السكريات تسمى الهيميسليلوز ومواد البكتين.

داء هيميسيلولوز هي سلاسل بوليمر متفرعة تتكون من مخلفات سداسية مختلفة (D-glucose و D-galactose و mannose) ،

البنتوز (L- زيلوز ، L- أرابينوز) وأحماض البوليك (الجلوكورونيك والجالاكتورونيك). يتم دمج مكونات الهيميسليلوز مع بعضها البعض بنسب كمية مختلفة وتشكل مجموعات مختلفة.

تتكون سلاسل Hemicellulose من 150-300 جزيء مونومر. هم أقصر بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، لا تتبلور السلاسل ولا تشكل أليافًا أولية.

هذا هو السبب في أن داء الهيميسليلوز غالباً ما يطلق عليه نصف السليلوز. تمثل حوالي 30-40٪ من الوزن الجاف لجدران الخلايا.

فيما يتعلق بالكواشف الكيميائية ، فإن الهيميسليلوز أقل مقاومة بكثير من السليلوز: فهي تذوب في قلويات ضعيفة بدون تسخين ؛ يتحلل مع تكوين السكريات في المحاليل الحمضية الضعيفة ؛ يتم أيضًا إذابة شبه الألياف في الجلسرين عند درجة حرارة 300 درجة مئوية.

تلعب Hemicelluloses في جسم النباتات:

الدور الميكانيكي ، والمشاركة مع السليلوز والمواد الأخرى في بناء جدران الخلايا.

دور المواد الاحتياطية المودعة ثم المستهلكة. في هذه الحالة ، يتم تنفيذ وظيفة المادة الاحتياطية بشكل أساسي بواسطة السداسي ؛ وعادة ما تتكون الهيميسليلوز ذات الوظيفة الميكانيكية من خماسيات. كمغذيات احتياطية ، يتم ترسيب الهيميسليلوز أيضًا في بذور العديد من النباتات.

مواد البكتينلها تركيبة وهيكل كيميائي معقد إلى حد ما. هذه مجموعة غير متجانسة تشتمل على بوليمرات متفرعة تحمل شحنة سالبة بسبب العديد من بقايا حمض الجالاكتورونيك. صفة مميزة: تنتفخ مواد البكتين بقوة في الماء ، وبعضها يذوب فيه. يتم تدميرها بسهولة عن طريق عمل القلويات والأحماض.

تتكون جميع جدران الخلايا في مرحلة مبكرة من التطور بالكامل تقريبًا من مواد البكتين. تتكون المادة بين الخلايا في الصفيحة الوسطى ، كما لو كانت تدمج قذائف الجدران المجاورة ، من هذه المواد ، خاصة بكتات الكالسيوم. مواد البكتين ، وإن كانت بكميات صغيرة ، توجد في السماكة الرئيسية للخلايا البالغة.

يتضمن تكوين مصفوفة جدار الخلية ، بالإضافة إلى مكونات الكربوهيدرات ، أيضًا بروتينًا هيكليًا يسمى extensin. وهو بروتين سكري ، ويمثل جزء الكربوهيدرات منه بقايا سكر الأرابينوز.

يعتمد تصنيف الفيتامينات على مبدأ قابليتها للذوبان في الماء والدهون.

الفيتامينات التي تذوب في الماء: B1 (ثيامين) ، B2 (ريبوفلافين) ، PP (حمض النيكوتينيك) ، B3 (حمض البانتوثنيك) ، B6 (بيريدوكسين) ، B12 (زنكوبالامين) ، Bc (حمض الفوليك) ، H (بيوتين) ، N (حمض ليبويك) ، P (bioflavanoids) ، C (حمض الأسكوربيك) - تشارك في بنية وعمل الإنزيمات.

الفيتامينات التي تذوب في الدهون:أ (الريتينول) ، بروفيتامين أ (كاروتين) ، د (كالسفيرول) ، إي (توكوفيرول) ، ك (فيلوكينون).

يتم تضمين الفيتامينات التي تذوب في الدهون في بنية أنظمة الأغشية ، مما يضمن حالتها الوظيفية المثلى.

هناك أيضا مواد شبيهة بالفيتامينات: B13 (حمض الأوروتيك) ، B15 (حمض البنجاميك) ، B4 (الكولين) ، B8 (الإينوزيتول) ، W (كارنيتين) ، H1 (حمض البارامينبنزويك) ، F (الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة) ، U (S = ميثيل ميثيونين كلوريد كبريتات).