Курс лекцій з дисципліни біологічна хімія з біохімічними м етодами дослідження

План

  1. Загальна характеристика вуглеводів та їх біологічна роль в організмі людини.

  2. Класифікація вуглеводів. Моносахариди, хімічна будова, властивості, біологічна роль.

  3. Дисахариди, склад, біологічне значення в організмі.

  4. Полісахариди, загальні уявлення про будову та властивості гомополісахаридів.

  5. Гетерополісахариди, склад, біологічне значення в організмі людини.

  1. Загальна характеристика вуглеводів та їх біологічна роль в організмі людини

Структура властивості та функції вуглеводів в організмі

Вуглеводи – найбільш поширені органічні речовини в природі. Вони становлять основну масу рослин (біля 75-85%) у перерахунку на суху масу речовини та більшу частину раціону людини, є основним джерелом енергії (3000-3500 ккал). Приблизно 2/3 енергії забезпечують вуглеводи. Протягом дня людина в сердньому споживає 110-130г. білків, близько 80-100г. жирів, 450-500г. вуглеводів. Можуть бути відхилення від середніх величин в залежності від умов праці та побуту, віку, клімату.

Вуглеводи здатні відкладатися у вигляді крохмалю в рослинах і глікогену в організмі людини і тварин. Ці запаси розходуються по мірі необхідності. В організмі людини вуглеводи відкладаються в печінці та м’язах, які є його депо.

Основні функції вуглеводів

Енергетична. Вуглеводи є одним з основних джерел енергії для організму, забезпечуючи не менше 60% його енергозатрат. Для діяльності мозку, клітин крові, мозкової речовини нирок практично вся енергія постачається за рахунок окислення глюкози. При повному розпаді 1г. глюкози виділяється 17,5 КДж/моль (4,1 ккал/моль) енергії.

Пластична. У всіх клітинах організму знаходяться вуглеводи та їх похідні. Вони входять до складу біологічних мембран і органоїдів клітин, приймають участь в утворенні ферментів, нуклеопротеїдів. Від особливостей структури вуглеводів залежать фізіко-хімічні властивості і біологічні особливості ДНК та РНК. Необхідно відмітити, що пентози містяться в таких нуклеотидах як АТФ, АМФ, ГТФ, в яких резервується енергія обміну речовин.

Захисна. В’язкі секрети (слиз), що виділяються залозами внутрішньої секреції, багаті вуглеводами та їх похідними (мукополісахариди). Вони захищують внутрішні стінки органів шлунково-кишкового тракту, носа, статевих органів від механічних та хімічних подразнень, проникнення патогенних мікроорганізмів.

Регуляторна. Їжа людини містить значну кількість клітковини, груба стуктура якої викликає механічні подразення слизової оболонки шлунка і кишечника, приймають участь у регуляції акту перистальтики.

Специфічна. Окремі вуглеводи виконують в організмі особливі функції: приймають участь у проведенні нервових імпульсів, являються кофакторами ферментів, гіалуронова кислота зв’язує міжклітинну воду і катіони, регулюючи міжклітинний осмотичний тиск.

Елементарний склад вуглеводів

Вуглеводи складаються з слідуючих хімічних елементів: вуглецю, водню, кисню. Загальна формула СnН2nОn може бути записана Сn2О)n. Вуглеводи представляють собою сполуки, що складаються з вуглецю та води. Однак серед вуглеводів зустрічаються сполуки, що не відповідають цій формулі, наприклад, рамноза С6Н12О5. В той же час відомі речовини хімічний склад яких підпорядковується цій формулі, але по своїх властивостях вони не відносяться до вуглеводів, наприклад, оцтова кислота СН3СООН - С22О)2. Тому назва вуглеводи, досить умовна і не відповідає формулі. Запропоновано сучасну назву “глюциди”.

Таким чином, вуглеводи – це органічні речовини, що представляють собою альдегіди або кетони багатоатомних спиртів.

альдегідна

група О

//

С

| H

СН2ОН cпиртова група

R кетонна група

|

С = O

|

СН2ОН

2. Класифікація вуглеводів

Вуглеводи дільться на 3 групи – моносахариди, дисахариди, полісахариди.

Моносахариди. Складаються з однієї молекули і представляють собою тверді, кристалічні речовини, розчинні у воді і солодкі на смак. В певних умовах вони легко окислюються, перетворюючись у відповідні кислоти, а при відновленні – у відповідні спирти.

Класифікують в залежності від кількості у їх складі атомів вуглецю: тріози, тетрози, пентози, гексози.

З тріоз в організмі має значення гліцериновий альдегід і діоксиацетон, які є проміжними продуктами розпаду глюкози і приймають участь у синтезі жирів. З тетроз в процесі обміну речовин активно приймає участь еритроза. Пентози широко представлені в організмі. Рибоза і дезоксирибоза – складові частини нуклеїнових кислот РНК і ДНК.

Гексози найбільш широко представлені в тваринному та рослинному світі і грають важливу роль в процесах обміну речовин та енергії.

До них відносяться глюкоза, фруктоза, галактоза.

О

//

С – Н

|

Н – С – ОН

|

НО – С – Н

|

Н – С – ОН

|

Н – С – ОН

|

СН2ОН

глюкоза

СН2ОН

|

С = О

|

НО – С – Н

|

Н – С – ОН

|

Н – С – ОН

|

СН2ОН

фруктоза

О

//

С – Н

|

Н– С – ОН

|

НО – С – Н

|

НО – С – Н

|

Н – С – ОН

|

СН2ОН

галактоза

Глюкоза(виноградний цукор) являється основним вуглеводом рослин і тварин. Вона є основним джерелом енергії, складає основу багатьох олігосахаридів, приймає участь у підтримці осмотичного тиску. Утворені під час розпаду глюкози проміжні продукти використовуються для синтезу жирів та амінокислот. По рівню глюкози в крові судять про стан енергетичного обміну в організмі. Глюкуронова кислота, що утворюється під час окислення глюкози, виконує в організмі антитоксичну функцію.

Галактоза. Просторовий ізомер глюкози, відрізняється розташуванням групи – ОН біля четвертого вуглецевого атому. Входить у склад лактози, полісахаридів та гліколіпідів. Галактоза в печінці ізомеризується у глюкозу.

За хімічною будовою глюкоза і галактоза являються альдегідоспиртами, фруктоза – кетоноспиртом. Глюкоза відновлює метали з їх оксидів, фруктоза – таких властивостей не має. Фруктоза приблизно в 2 рази повільніше всмоктується у кишечнику ніж глюкоза.

Моносахариди, що складаються з п’яти і більше атомів вуглецю, в розчинах існують у вигляді замкнутих циклічних структур, що утворюються за рахунок внутрішньомолекулярних переміщень атомів. При цьому перший вуглеводний атом стає асиметричним, що передбачає наявність двох ізомерів моносахаридів – α і β, які в організмі можуть взаємно перетворюватись. Таке явище носить назву мутиротації.

СН2ОН

|

С О

Н | Н

| Н |

С С α - Д -глюкоза

| ОН Н |

ОН | | ОН

С С

| |

Н ОН

При окисленні шостого вуглеводного атома в молекулі утворюється гексуронові кислоти: з глюкози – глюкуронова, з галактози – галактуронова.

Глюкуронова кислота приймає акутивну участь в обмінних процесах в організмі, наприклад, у знезараженні токсичних продуктів, входить у склад мукополісахаридів.

СООН

|

С О

Н | Н

| Н |

С С глюкуронова кислота

| ОН Н |

НО | | ОН

С С

| |

Н ОН

При заміні в молекулі гексоз ОН- групи другого вуглецевого атому на аміногрупу утворюються аміносахариди – гексозоаміни: з глюкози синтезується глюкозоамін, з галактози – галактозоамін, що входять у склад клітинних оболонок і мукополісахаридів, як у вільному вигляді, так і в сполуці з оцтовою кислотою.

В процесах обміну речовин вуглеводи приймають участь не в вільному вигляді, а в активованій формі – у вигляді фосфорних ефірів. Активація забезпечується за рахунок АТФ (макроергічної сполуки), що передає свою кінцеву фосфатну групу молекулі гексози.

СН2ОН

|

С О

Н Н

| |

С С1 ОН глюкозо-1-фосфат

| ОН Н | /

НО | | О – Р = О

С С \

| | ОН

Н ОН

О

//

С

| H

НС – ОН ОН 3 фосфогліцериновий альдегід

| /

СН2 – О – Р = О

\

ОН

3. Олігосахариди (дисахариди)

Олігосахариди мають у своєму складі дві і більше молекул моносахаридів. Вони зустрічаються в клітинах і біологічних рідинах як у вільному вигляді так і в сполуках з білками. Для організму найбільше значення мають дисахариди: сахароза, мальтоза, лактоза. Ці вуглеводи виконують енергетичну функцію. Вони входять в склад клітин, приймають участь у впізнаванні клітин.

Сахароза – складається з молекул глюкози і фруктози. Вона є рослинним продуктом і важливим компонентом їжі, має солодкий смак порівняно з іншими дисахаридами та глюкозою.

СН2ОН

|

С О

Н Н

| |

С С

| ОН Н | О

ОН | |

С С

| |

Н ОН сахароза

О

НОНС СН2ОН

| |

С С

| Н НО |

| | ОН

С С

| |

ОН Н

СН2ОН

|

С О

Н

| |

С С1 ОН

| ОН Н | /

НО | | О – Р = О

С С \

| | ОН

Н ОН

Лактоза (молочний цукор). Побудована з глюкози та галактози, синтезуються в молочних залозах у період лактації.

Мальтоза складаються з двох молекул глюкози і являється основним структурним компонентом крохмалю і глікогена.

  1. European credit transfer system (4)

    Документ
    Вінницький національний технічний університет заснований у 1960 р. як загальнотехнічний факультет Київського технологічного інституту харчової промисловості, який у 1964 р.
  2. European credit transfer system (8)

    Документ
    Рішенням Вінницької обласної ради народних депутатів для розбудови у Вінниці вищого навчального закладу політехнічного профілю на околиці міста було виділено 25 гектарів землі, на яких уже в 1967 році було зведено два перших навчальних
  3. European credit transfer system (13)

    Документ
    Рішенням Вінницької обласної ради народних депутатів для розбудови у Вінниці вищого навчального закладу політехнічного профілю на околиці міста було виділено 25 гектарів землі, на яких уже в 1967 році було зведено два перших навчальних
  4. Чернігівський національний педагогічний університет імені Т. Г. Шевченка вісник чернігівського державного педагогічного університету (1)

    Документ
    Редакцiйна колегiя серiї "Педагогiчнi науки": Бобир С.Л., Боровик А.Г., Гетта В.Г., Гринь Т.В., Жила С.О., Завацька Л.М., Зайченко І.В., Іванишина В.
  5. 1. Предмет психології : структура, завдання, методи

    Документ
    Унікальність природи людини полягає в тому, що кожна людина чи мось відрізняється від іншої як за фізичними даними, так і за здібностями та інтересами .

Другие похожие документы..