1. Загальні властивості вуглеводів
Вуглеводи - група органічних речовин загальної формули - Cm H2n On.
Формально Cm (H2O) n - з'єднання вуглецю і води. Осюда й назва: вугле-води.
Основні функції вуглеводів:
1) енергетична (при окисленні простих цукрів, в першу чергу, глюкози організм одержує основну частину необхідної йому енергії);
2) запасающая (такі полісахариди, як крохмаль і глюкоген, грають роль джерел глюкози, вивільняючи її в міру необхідності);
3) опорно-будівельна (з хітину, наприклад, побудований панцир комах).
Вуглеводи поділяють на прості або моносахариди, не здатні до гідролізу, і складні вуглеводи, гідралізующіеся на ряд простих. За кількістю атомів вуглецю вуглеводи ділять на тетрози, пентози, гексози і т.д., а за хімічною будовою - це багатоатомні альдегидо-і кетоноспірти - альдози і кетози.
Найбільше значення для пітаанія мають гекзози. Складні вуглеводи за кількістю виходять при гідролізаціі простих вуглеводів ділять на дисахариди, трісахаріди і т.д. і полісахариди, що дають при гідролізі багато атомів простих вуглеводів. Полісахариди ділять на Гомополісахариди, які дають при гідролізі один вид простих вуглеводів і гетеросахаріди, які дають при гідролізі суміш простих вуглеводів та їх похідних.
2. Властивості моносахаридів
Моносахариди - безбарвні кристалічні речовини, добре рстворімие у воді, погано - у спирті, нерозчинні в ефірі. Моносахариди - основне джерело енергії в організмі людини.
Найважливіший моносахарид - глюкоза. Назва походить від грецького - glykys - солодкий. Хімічна формула - C6H12O6. Молекули глюкози виконують роль біологічного палива в одному з найважливіших енергегетіческіх процесів в організмі - в процесі гліколізу. У пентозном циклі глюкоза окислюється до
СО2 і води, генеруючи енергію для деяких реакцій. У природі зустрічається
D - глюкоза.
Глюкоза дуже легко окислюється оксидами і гідроксидами важких металів. Повне окислення глюкози йде за рівнянням:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6 H2O + 686 ккал.
Значна частина виділеної енергії акумулюється в АТФ. Постійне джерело глюкози в організмі - глікоген. У розчинах глюкоза існує у вигляді п'яти таутомерних форм -? - І?-Глюкопріраноз з шестичленним кільцем,? - І?-Глюкофураноз з п'ятичленних кільцем, а також у вигляді відкритої форми з вільною альдегідної групою. ? - І?-Форми відрізняються простраственним розташуванням полуацетального гідроксиду.
Недолік глюкози викликає ацидоз і кетоз. Надлишок - діабет. Норма вмісту в крові - 0,1%.
3. Властивості дисахаридів
Основним представником дисахаридів є сахароза. Молекула сахарози складається із залишків молекули D-глюкози і D-фруктози. Хімічна формула - C12H22O11. Сахароза - один з головних вуглеводів в організмі людини, безбарвна кристалічна речовина. При температурі вище 200є C розкладається з утворенням так званих карамелей. Сахароза не розчинна у неполярних органічних розчинниках, в абсолютному метанолі та етанолі, помірно розчинна у атілацетате, анілін, у водних розчинах метанолу і етанолу. Добре розчинна у воді. Сахароза не володіє редуцентнимі властивостями, тому вона стійка до дії лугів, але гідралізуется під впливом кислот і ферментів сахарази з утворенням D-глюкози і D-фруктози. З лужним металами утворює сахарат. Сахароза є одним з основних дисахаридів. Вона гідролізується HCl шлункового соку і сахарази слизовою оболонкою тонкої кишки людини.
Сахароза входить до складу цукру (99,75%), використовуваного для додання їжі солодкого смаку. Сахарозу також називають буряковим цукром.
Інший представник дисахаридів - лактоза (молочний цукор). Вона складається із залишків гелактози і глюкози. Лактоза - важлива складова частина молока ссавців і людини. Утворюється в процесі лактації в молочній залозі з глюкози і є для новонароджених її джерелом. Лактоза полегшує всмоктування кальцію їх кишечника. Вміст лактози у жіночому молоці - 7 г / 100 мл. У молоці корів і кіз - 4,5 г/100 мл.
4. Властивості полісахаридів
Основним джерелом полісахаридів є крохмаль. Крохмаль - основний резервний полісахарид рослин. Утворюється в клітинних органелах зеленого листя в результаті процесу фотосинтезу. Крохмаль є основною частиною найважливіших продуктів харчування. Кінцеві продукти ферментативного розщеплення
- Глюкозо - один-фосфат - являє собою найважливіші субстрати як енергетичного обміну, так і синтетичних процесів. Хімічна формула крохмалю - (C6H10O5) n. Переварювання крохмалю в травному тракті здійснюється за допомогою?-Амілази слини, дісахаарідаз і глюкоамилазу щіткової облямівки слизової оболонки тонкої кишки. Глюкоза, що є кінцевим продуктом розпаду харчового крохмалю, всмоктується в тонкій кишці.
Калорійність крохмалю - 4,2 ккал / г.
Целюлоза. Хімічна формула целюлози (C6H10O5) n, така ж як і у крохмалю. Ланцюги целюлози побудовані в основному з елементарних ланок ангідр-D-глюкози, з'єднаних між собою 1,4 -?-Глюкозидним зв'язками.
Целюлоза, що міститься в їжі, є одним з основних баластних речовин, або харчових волокон, що грають надзвичайно важливу роль у нормальному харчуванні та травленні. Ці волокна не перетравлюються в шлунково-кишковому тракті, але сприяють його нормальному функціонуванню. Вони адсорбують на собі деякі токсини, перешкоджають їх всмоктуванню в кишечник.
5. Вуглеводний обмін
Вуглеводний обмін являє собою сукупність процесів перетворень вуглеводів в організмі людини і тварин.
Процес перетворень вуглеводів починається з перетравлення їх в ротовій порожнині, де відбувається часткове розщеплення крохмалю під дією ферменту слини - амілази. В основному вуглеводи перетравлюються і всмоктуються в тонкому кишечнику і потім з потоком крові розносяться в тканини і органи, а основна частина їх, головним чином глюкоза, накопичується в печінці у вигляді глікогену. Глюкоза з кров'ю надходить в ті органи і тканини, де виникає потреба в ній, причому швидкість проникнення глюкози в клітини визначається проникністю клітинних оболонок. В клітини печінки глюкоза проникає вільно, в клітини м'язової тканини проникнення глюкози пов'язано з витратою енергії; під час м'язової роботи проникність клітинної стінки значно зростає. У клітинах глюкоза зазнає процес перетворень на молекулярному рівні в процесі біологічного окислення з накопиченням енергії.
При окисленні глюкози в пентозном (аеробному) циклі утворюється відновлений нікотинамід-аденіннуклеотідфосфат, необхідний для відновлювальних синтезів. Крім того проміжні продукти цього циклу є матеріалом для синтезу багатьох важливих сполук.
Регуляція вуглеводного обміну в основному здійснюється гормонами і центральною нервовою системою. Про стан вуглеводного обміну можна судити за змістом цукру в крові (у нормі 70-120 мг%). При цукрової навантаженні ця величина зростає, але потім швидко досягає норми. Порушення вуглеводного обміну виникають при різних захворюваннях. Так, при нестачі інсуліну настає цукровий діабет, а зниження активності одного з ферментів вуглеводного обміну - м'язової фосфорілази - веде до м'язової дистрофії.