Quins són els hidrats de carboni paper dels carbohidrats en el cos humà

Propietats químiques de les cèl·lules que constitueixen els organismes vius depenen principalment del nombre d'àtoms de carboni que constitueixen fins a 50% en pes sec. Els àtoms de carboni són les principals substàncies orgàniques: proteïnes, àcids nucleics, lípids i carbohidrats. L'últim grup inclou compost de carbonil i aigua corresponent a la fórmula (CH ₂ O) _n, on n és igual o major que tres. A més de carboni, hidrogen i l'oxigenació, en la molècula poden incloure fòsfor, nitrogen, sofre. En aquest article, examinem el paper dels carbohidrats en el cos humà, així com les característiques de la seva estructura, propietats i funcions.

classificació

Aquest grup de compostos en la bioquímica es divideixen en tres classes: els sucres simples (monosacàrids), compostos polimèrics amb un enllaç glicosídic - oligosacàrids i biopolímers d'alt pes molecular - polisacàrids. Les classes abans esmentades de substància que es troba en diversos tipus de cèl·lules. Per exemple, no són la glucosa i midó en estructures de les plantes, el glucogen - en hepatòcits humans, i les parets cel·lulars dels fongs, la quitina - en els artròpodes esquelet extern. Totes les substàncies esmentades anteriorment - són hidrats de carboni. El paper dels carbohidrats en el cos és universal. Ells - el principal proveïdor d'energia per als processos vitals de cèl·lules de plantes, bacteris, animals i humans.

monosacàrids

Tenen la fórmula general C _n H _{2 n} O _n i es divideixen en grups en funció del nombre d'àtoms de carboni en la molècula: trioses, tetroses, pentoses, i així successivament. Com a part dels orgànuls cel·lulars i citoplasma de sucres simples tenir dues configuracions espacials: lineal i circular. En el primer cas, els àtoms de carboni estan connectats entre si a través d'enllaços covalents sigma i forma bucles tancats, en el segon cas l'esquelet de carboni no està tancat i poden haver ramificació. Per determinar quin és el paper dels carbohidrats en el cos, consideri el més comú d'ells - la pentosa i hexosa.

Isòmers: glucosa i fructosa

Ells tenen la mateixa fórmula molecular C ₆ H ₁₂ O _6, però diverses classes de molècules estructurals. Hem trucat prèviament la funció principal dels carbohidrats en els organismes vius - l'energia. Les substàncies anteriors es descomponen per la cèl·lula. El resultat és un alliberament d'energia (17.6 kJ d'un gram de glucosa). A més, 36 molècules d'ATP es sintetitza. descomposició de glucosa es produeix en les membranes dels mitocondris (crestes) i representa una cadena de reaccions enzimàtiques - el cicle de Krebs. Ell és una part important de dissimilation que flueix en totes les cèl·lules dels organismes eucariotes heteròtrofs.

La glucosa també es forma miòcits en mamífers causa de la divisió en glucogen muscular. En el futur, s'utilitza com a substància de fàcil descomposició com proporcionar cèl·lules amb energia - aquesta és la principal funció dels carbohidrats en el cos. Les plantes són Fototrofas i independentment formar glucosa durant la fotosíntesi. Aquestes reaccions es denominen cicle de Calvin. El material de partida és el diòxid de carboni i acceptor - ribolozodifosfat. Síntesi de glucosa es produeix en la matriu de cloroplast. La fructosa, que tenen la mateixa fórmula molecular com glucosa, conté en la molècula un grup funcional de cetones. Ella és més dolça que la glucosa, i es troba a la mel i el suc de baies i fruites. Per tant, el paper biològic dels carbohidrats en el cos es troba principalment en el seu ús com una font ràpida d'energia.

El paper de l'herència en la pentosa

Considerem un altre grup de monosacàrids - ribosa i desoxiribosa. La seva singularitat rau en el fet que són part dels polímers - àcids nucleics. Per a tots els organismes, incloent les formes de vida no cel·lulars, ADN i ARN són els principals portadors de la informació hereditària. La ribosa s'inclou en una molècula d'ARN i els nucleòtids de desoxiribosa continguda en l'ADN. En conseqüència, el paper biològic dels carbohidrats en el cos humà és que estan involucrats en la formació d'unitats de l'herència - els gens i cromosomes.

pentosa exemplar que conté un grup aldehid i estès en el regne vegetal són xilosa (contingudes en les tiges i les llavors), alfa-arabinosa (emmagatzemat en les genives de fruiters d'os). Per tant, la distribució i el paper biològic dels carbohidrats en el cos de les plantes superiors són prou grans.

Quin és oligosacàrids

Si els residus de les molècules de monosacàrids, com ara glucosa o fructosa, units per enllaços covalents, els oligosacàrids formats - hidrats de carboni polimèrics. El paper dels carbohidrats en el cos de les plantes i els animals variava. Això és especialment cert dels disacàrids. El més comú entre ells són sacarosa, lactosa, maltosa i trehalosa. Per tant, la sacarosa, també coneguda com sucre de canya o remolatxa sucrera, continguda en les plantes com una solució i s'emmagatzema en les seves arrels o tiges. La hidròlisi de la molècula formada de glucosa i fructosa. sucre de la llet, la lactosa és d'origen animal. Per a algunes persones, no és la intolerància a aquesta substància associada amb l'enzim lactasa hiposecreció, que descompon el sucre de la llet galactosa i glucosa. El paper de la vida dels diversos hidrats de carboni de l'organisme. Per exemple, el disacàrid trehalosa, compost de dos residus de glucosa, part de la hemolimfa de crustacis, aranyes, insectes. També es produeix en les cèl·lules de fongs i algunes algues.

Un altre disacàrid - maltosa, o sucre de malta, està continguda en cariópsides d'ordi o sègol en la seva germinació, és una molècula que consta de dues residus de glucosa. Està format per la descomposició de vegetal o animal midó. A l'intestí prim dels éssers humans i mamífers maltosa escindit per l'enzim - maltasa. En la seva absència en el suc pancreàtic sembla patologia causada per la intolerància al glucogen o vegetals productes de midó dels aliments. En aquest cas, s'afegeix una dieta especial i a la dieta de la pròpia enzim.

Els carbohidrats complexos en la naturalesa

Són molt estès, sobretot en el món vegetal, són biopolímers i tenen un pes molecular alt. Per exemple, el midó és 800 000, i en la polpa - 1 600 000. Els polisacàrids difereixen en la composició dels monòmers, grau de polimerització, i longituds de cadena. En contrast amb els sucres simples i oligosacàrids que són fàcilment solubles en aigua i tenen un sabor dolç, polisacàrids hidròfob i sense gust. Penseu el paper dels carbohidrats en el cos humà com un exemple de glucogen - midó animal. Es sintetitza a partir de glucosa i es va reservar en els hepatòcits i les cèl·lules del múscul esquelètic, on el seu contingut és dues vegades més gran que en el fetge. Per la formació de glucogen també són capaços de greix subcutani, neurocitos i macròfags. Un altre polisacàrid - midó vegetal és un producte de la fotosíntesi i es produeix en plástidos de verd.

Des del començament de la civilització humana, els principals proveïdors de midó eren valuosos cultius: arròs, patates, blat de moro. Segueixen sent la base de la dieta de la gran majoria de persones a la Terra. Per això és pel que els hidrats de carboni valuosos. El paper dels carbohidrats en el cos és, com hem vist, en la seva aplicació com a matèria orgànica famolenc de poder i ràpidament digerible.

Hi ha un grup de polisacàrids que són monòmers residus d'àcid hialurònic. Són anomenats pectines i són els materials de construcció de les cèl·lules vegetals. Particularment rics en ells pelar les pomes, polpa de remolatxa. substàncies cel·lulars pectines regular la pressió intracel·lular - turgència. En la indústria de confiteria, que s'utilitzen com a agents gelificants i espessidors en la producció de varietats d'alta qualitat malví i gelatina. Les dietes usades com a substàncies biològicament actives és ben deduint les toxines del còlon.

Quin és glicolípids

És un grup interessant de compostos complexos de carbohidrats i greixos que es troben en el teixit nerviós. Consisteix en el cervell i la medul·la espinal dels mamífers. Els glicolípids es troben també en la composició de les membranes cel·lulars. Per exemple, els bacteris estan implicades en els contactes cèl·lula-cèl·lula. Alguns d'aquests compostos és als antígens (substàncies que detecten sistema de grups sanguinis AB0 Landsteiner). En les cèl·lules d'animals, plantes i éssers humans, excepte glicolípids, són molècules de greix presents i diferents. Realitzen principalment funció d'energia. Després de l'escissió d'un gram de greix de 38,9 kJ d'energia s'allibera. funció de l'estructura (part de la membrana cel·lular) als lípids també es caracteritzen. Per tant, aquestes funcions són realitzades pels hidrats de carboni i greixos. El seu paper en el cos és extremadament alta.

El paper dels carbohidrats i dels lípids en el cos

En les cèl·lules humanes i animals es poden observar Interconversions de polisacàrids i greixos que es produeixen com a resultat del metabolisme. Els científics i nutricionistes van trobar que la ingesta excessiva d'aliments rics en midó condueix a l'acumulació de greix. Si una persona té trastorns del pàncrees en termes d'aïllament o amilasa porta un estil de vida sedentari, el pes pot ser molt gran. Val la pena recordar que els aliments rics en carbohidrats es divideix principalment en el duodè en glucosa. Ella absorbeix els capil·lars de les vellositats de l'intestí prim i es diposita en el fetge i els músculs en forma de glucogen. L'intercanvi més intensiu de substàncies en el cos, més que es divideix en glucosa. s'utilitza llavors com les cèl·lules primàries, el material energètic. Aquesta informació proporciona una resposta a la qüestió del paper exercit pels carbohidrats, el cos humà.

Significat de les glicoproteïnes

Els compostos d'aquest grup de substàncies representades pel complex de carbohidrats + proteïna. Són anomenats glicoconjugats. Aquest anticòs, hormones, estructura de la membrana. Els últims estudis bioquímics han establert que si glicoproteïnes comencen a canviar la seva estructura nativa (natural), que condueix al desenvolupament d'aquestes malalties complexes com l'asma, l'artritis reumatoide, el càncer. El paper dels glicoconjugats en el metabolisme de la cèl·lula és alta. Per exemple, els interferons inhibeixen la multiplicació de virus, les immunoglobulines protegeixen al cos contra els patògens. proteïnes de la sang també pertanyen a aquest grup de substàncies. Ells proporcionen propietats de protecció i tampons. Totes les funcions anteriors es confirma pel fet que el paper fisiològic dels carbohidrats en el cos és diversa i extremadament important.

On i com es formen els carbohidrats

Els principals proveïdors de sucres simples i complexos - una planta verda: algues, més alta d'espores, gimnospermes i la floració. Tots ells contenen les cèl·lules de pigment clorofil·la. Ell és part del tilacoide - estructures dels cloroplasts. científic rus KA Timiryazev va estudiar el procés de fotosíntesi, resultant en els hidrats de carboni de formació. El paper dels carbohidrats en el cos de la planta és l'acumulació de midó en el fruit, les llavors i els bulbs, és a dir, en els òrgans vegetatius. mecanisme de la fotosíntesi és bastant complicat i consisteix en una sèrie de reaccions enzimàtiques que tenen lloc tant en la llum i en la foscor. La glucosa es sintetitza a partir de diòxid de carboni sota l'acció d'enzims. organismes heteròtrofs utilitzen plantes verdes com a font d'aliments i energia. Per tant, les plantes són la primera baula de totes les cadenes de menjar i es diuen productors.

Les cèl·lules dels organismes heterotròfics hidrats de carboni sintetitzats en canals llisos (agranular) reticle endoplasmàtic. A continuació, s'utilitzen com a material de l'energia i la construcció. En les cèl·lules vegetals hidrats de carboni, a més, formades en l'aparell de Golgi, i després anar a la formació d'una paret cel·lular cel·lulòsica. En el procés de vertebrats animals compostos digestió rics en hidrats de carboni, parcialment desglossada a la boca i l'estómac. dissimilació principal mateixes reaccions es produeixen en el duodè. Tal com està suc pancreàtic que conté l'enzim amilasa que s'escindeix el midó en glucosa. Com s'ha dit anteriorment, la glucosa s'absorbeix a la sang a l'intestí prim i s'estén sobre totes les cèl·lules. Aquí es fa servir com a font d'energia i un material estructural. Això explica el paper que juguen els carbohidrats en el cos.

Nadmembrannye complexos de cèl·lules heterotróficas

Són característics dels animals i fongs. La composició química i l'organització molecular d'aquestes estructures estan representats per compostos com ara lípids, proteïnes i hidrats de carboni. El paper dels carbohidrats en el cos - que està implicat en el metabolisme de l'energia membranes i de la construcció. En les cèl·lules humanes i animals tenen un component estructural particular anomenat glicocalix. Aquesta fina capa superficial composta de glicolípids i glicoproteïnes associades a la membrana citoplasmàtica. Proporciona un enllaç directe amb l'exterior de les cèl·lules. Aquí ve la percepció dels estímuls i la digestió extracel·lular. A causa de les seves cèl·lules de la closca d'hidrats de carboni s'adhereixen entre si formant la tela. Aquest fenomen s'anomena adherència. També afegim que les "cues" de molècules de carbohidrat que es troba a la superfície cel·lular i es dirigeixen en el fluid intersticial.

Un altre grup d'organismes heteròtrofs - aparell de fongs també té una superfície, anomenada la paret cel·lular. Inclou els sucres complexos - quitina, glucogen. Alguns tipus de fongs també contenen carbohidrats solubles com ara trehalosa, anomenats sucre de fongs.

En els animals unicel·lulars com ara ciliats, capa de superfície - pel·lícula també conté complexos d'oligosacàrids amb proteïnes i lípids. Alguns senzilla pel·lícula prou prima i no evita que un canvi en la forma del cos. Però en altres s'espesseixi i es fa fort com una armadura, portant una funció protectora.

la paret cel·lular vegetal

També conté grans quantitats de carbohidrats, especialment de cel·lulosa recollit com feixos de fibres. Aquestes estructures formen el marc, immers en una matriu col·loïdal. Es compon principalment d'oligosacàrids i polisacàrids. Les parets cel·lulars de les cèl·lules vegetals poden lignificated. En aquest cas, els espais entre les bigues estan plens de cel·lulosa altres hidrats de carboni - lignina. Millora la funció de suport de la membrana cel·lular. Sovint, especialment en les plantes llenyoses perennes, la capa exterior que consisteix en cel·lulosa recoberta substància similar al greix - suberina. Es evita l'entrada d'aigua en el teixit de la planta, de manera que les cèl·lules subjacents ràpidament moren i coberts per una capa de suro.

En resum, veiem que a la paret cel·lular vegetal són els hidrats de carboni i greixos estretament vinculats. El seu paper en els Fototrofas cos subestimada ja glicolípids complexos proporcionen una funció de suport i protecció. Anem a estudiar una varietat de carbohidrats, específic per al regne Monera dels organismes. Això inclou procariotes, com els bacteris. La seva paret cel·lular conté un carbohidrat - mureïna. Depenent de l'estructura de la superfície de l'aparell es divideix en bacteris Gram-positives i gram-negatives.

L'estructura del segon grup és més complexa. Aquests bacteris tenen dues capes: plàstic i rígid. El primer conté mucopolisacàrids, per exemple mureïna. Les seves molècules tenen la forma d'estructures de xarxes grans, formant una càpsula al voltant de la cèl·lula bacteriana. La segona capa consisteix a peptidoglicà - polisacàrids compostos i proteïnes.

lipopolisacàrids de la paret cel·lular permeten que els bacteris s'adhereixin fermament a diversos substrats, com ara esmalt de les dents o membrana de la cèl·lula eucariota. A més, glicolípids promoure l'adhesió de cèl·lules bacterianes a cada altre. Per tant format per, per exemple, estafilococs clúster cadena de estreptococs, d'altra banda, algunes espècies de procariotes tenen mucosa addicionals - peplos. Conté en la seva composició els polisacàrids i fàcilment destruït per la radiació dura o pel contacte amb certs productes químics, com ara antibiòtics.