Hvad er kulhydrater rolle af kulhydrater i den menneskelige krop

Kemiske egenskaber af celler, der udgør de levende organismer afhænger primært af antallet af carbonatomer, der udgør op til 50% tørvægt. Carbonatomer er de vigtigste organiske stoffer: proteiner, nukleinsyrer, lipider og kulhydrater. Sidstnævnte gruppe omfatter carbonylforbindelse og vand svarende til formlen _{(CH2O) n,} hvor n er lig med eller større end tre. Udover carbon, Hydrogen og iltning, kan i molekylet inkluderer phosphor, nitrogen, svovl. I denne artikel undersøger vi rollen af kulhydrater i det menneskelige legeme, såvel som data for deres struktur, egenskaber og funktioner.

klassifikation

Denne gruppe af forbindelser i biokemi er inddelt i tre klasser: simple sukkerarter (monosaccharider), polymere forbindelser med en glycosidbinding - oligosaccharider og biopolymerer med høj molekylvægt - polysaccharider. De ovennævnte stofklasser findes i forskellige celletyper. For eksempel er der glucose og stivelse i plantestrukturer, glycogen - i humane hepatocytter, og cellevægge svampe, idet chitin - i de ydre skelet leddyr. Alle de ovennævnte stoffer - er kulhydrater. Rollen af kulhydrater i kroppen er universel. De - den største leverandør af energi til vitale processer af planteceller, bakterier, dyr og mennesker.

monosaccharider

Har den almene formel _Cn H _{2 nO n} og er opdelt i grupper afhængig af antallet af carbonatomer i molekylet: trioser, tetroser, pentoser, og så videre. Som en del af celleorganeller og cytoplasma simple sukkerarter har to rumlige konfigurationer: lineær og cirkulær. I det første tilfælde er de carbonatomer forbundet til hinanden via kovalente bindinger sigma og danner lukkede løkker, i det andet tilfælde carbonskelettet er ikke lukket og kan have forgrening. For at bestemme, hvad der er den rolle af kulhydrater i kroppen, overveje de mest almindelige af dem - den pentose og hexose.

Isomerer: glucose og fructose

De har den samme molekylære formel C ₆ H ₁₂ O _6, men forskellige former for strukturelle molekyler. Vi har tidligere kaldt den primære rolle af kulhydrater i levende organismer - energien. Ovennævnte stoffer nedbrydes af cellen. Resultatet er en frigivelse af energi (17,6 kJ af ét gram glucose). Endvidere er 36 molekyler ATP syntetiseret. glucosenedbrydningsaktivitet opstår på membraner (cristae) mitokondrier og betegner en kæde af enzymatiske reaktioner - Krebs cyklus. Han er en vigtig del af dissimilation flyder i alle cellerne i heterotrofe eukaryote organismer.

Glucose dannes også myocytter hos pattedyr som følge af spaltning i muskel glykogen. I fremtiden er det brugt som et let nedbrydeligt stof som tilvejebringe celler med energi - det er den primære rolle af kulhydrater i kroppen. Planter er fototrofer og uafhængigt danner glucose under fotosyntesen. Disse reaktioner kaldes Calvin cyklus. Udgangsmaterialet er carbondioxid og acceptor - ribolozodifosfat. Syntese af glucose forekommer i chloroplasten matrix. Fructose, der har den samme molekylformel som glucose, indeholder i molekylet en funktionel gruppe af ketoner. Hun er sødere end glukose, og er i den honning og saft af bær og frugter. Således ligger den biologiske rolle af kulhydrater i kroppen primært i dets anvendelse som en hurtig energikilde.

Rolle arvelighed i pentosen

Lad os overveje en anden gruppe af monosaccharider - ribose og deoxyribose. Deres egenart ligger i det faktum, at de er en del af polymererne - nukleinsyrer. For alle organismer, herunder ikke-cellulære livsformer, DNA og RNA, er de vigtigste bærere af arvelig information. Ribose indbefattet i et RNA-molekyle og deoxyribose-nucleotider indeholdt i DNA. Følgelig den biologiske rolle af kulhydrater i den menneskelige krop er, at de er involveret i dannelsen af arveenheder - generne og kromosomer.

Eksemplarisk pentose indeholdende en aldehydgruppe og udbredt i planteriget er xylose (indeholdt i stængler og frø), alfa-arabinose (opbevaret i gummerne af sten frugttræer). Således er fordelingen og den biologiske rolle af kulhydrater i kroppen af højere planter er store nok.

Hvad er oligosaccharider

Hvis rester af molekylerne i monosaccharider, såsom glucose eller fructose, forbundet af kovalente bindinger, de dannede oligosaccharider - polymere kulhydrater. Rolle kulhydrater i kroppen af både planter og dyr varieres. Dette gælder især for disaccharider. Den mest almindelige blandt dem er saccharose, lactose, maltose og trehalose. Således, sucrose, også kendt som rørsukker eller roesukker, der er indeholdt i planterne som en opløsning og lagres i deres rødder eller stængler. Hydrolyse af det dannede molekyle glucose og fruktose. Mælkesukker, laktose er af animalsk oprindelse. For nogle mennesker, der er intolerance over for dette stof er forbundet med hyposekretion enzymet laktase, som nedbryder mælkesukker galactose og glucose. Den rolle, som organismens liv forskellige kulhydrater. For eksempel disaccharidet trehalose, der består af to glucoserester, en del af hæmolymfe af krebsdyr, edderkopper, insekter. Det sker også i cellerne i svampe og nogle alger.

Andet disaccharid - maltose eller maltsukker, er indeholdt i græsfrugter byg eller rug i deres spiring, er det et molekyle bestående af to glucoserester. Det er dannet ved nedbrydning af vegetabilsk eller animalsk stivelse. I tyndtarmen af mennesker og pattedyr maltose spaltes af enzymet - maltase. I dets fravær i bugspyt synes patologi forårsaget af intolerance over for fødevarer stivelse glykogen eller vegetabilske produkter. I dette tilfælde bliver en speciel diæt og tilsat til kost af selve enzymet.

Komplekse kulhydrater i naturen

De er meget udbredt, især i den vegetabilske verden, er biopolymerer og har en høj molekylvægt. F.eks stivelsen er 800 000, og i pulpen - 1 600 000. Polysacchariderne forskellige i sammensætningen af monomerer, polymerisationsgrad, og kædelængder. I modsætning til simple sukkere og oligosaccharider, som er let opløseligt i vand og har en sød smag, polysaccharider hydrofob og smagløst. Overveje den rolle af kulhydrater i den menneskelige krop som et eksempel på glycogen - animalsk stivelse. Det syntetiseres fra glucose og reserveret i hepatocytter og skeletmuskelceller, hvor dens indhold er dobbelt højere end i leveren. Ved dannelsen af glycogen er også i stand subkutane fedt, neurocytter og makrofager. Andet polysaccharid - vegetabilsk stivelse er et produkt af fotosyntese og er produceret i plastider af grønt.

Helt fra begyndelsen af den menneskelige civilisation, de største leverandører af stivelse var værdifulde afgrøder: ris, kartofler, majs. De er stadig grundlaget for kost af det store flertal af mennesker på Jorden. Det er derfor, det er så værdifulde kulhydrater. Rollen af kulhydrater i kroppen er, som vi har set, i deres anvendelse som en magtsyg og hurtigt fordøjeligt organisk stof.

Der er en gruppe af polysaccharider, som er monomerer hyaluronsyrefilm rester. De kaldes pektiner og er de byggematerialer af planteceller. Særligt rige på dem skræl æbler, roetrævler. Cellulære stoffer pectiner regulere intracellulære tryk - turgor. I konfektureindustrien, anvendes de som gelerings- og fortykkelsesmidler i produktion af høj kvalitet sorter marshmallow og gelé. Diæterne anvendt som biologisk aktive stoffer er godt udlede toksiner fra tyktarmen.

Hvad er glycolipider

Det er en interessant gruppe af komplekse forbindelser med kulhydrater og fedt, der er i nervevævet. Den består af hjernen og rygmarven af pattedyr. Glycolipider findes også i sammensætningen af cellemembraner. For eksempel er bakterier involveret i celle-celle-kontakter. Nogle af disse forbindelser er at antigener (stoffer, der registrerer Landsteiner AB0 blodtypesystemet). I cellerne af dyr, planter og mennesker, undtagen glycolipider, er til stede og distinkte fedtmolekyler. De udfører primært energi funktion. Ved kløvning et enkelt gram fedt er afsat 38,9 kJ energi. struktur funktion (en del af cellemembranen) til lipider er også karakteriseret. Således er disse funktioner udføres af kulhydrater og fedt. Deres rolle i kroppen er ekstremt høj.

Rolle af kulhydrater og lipider i kroppen

I humane og animalske celler kan observeres indbyrdes omdannelser af polysaccharider og fedtstoffer forekommer som et resultat af metabolisme. Videnskabsfolk og ernæringseksperter fandt, at overdreven indtagelse af stivelsesholdige fødevarer fører til ophobning af fedt. Hvis en person har lidelser i pancreas i form af isolation eller amylase fører en stillesiddende livsstil, kan vægten være meget store. Det er værd at huske, at kulhydrat-rige fødevarer nedbrydes hovedsageligt i tolvfingertarmen til glukose. Hun absorberede kapillærerne i villi af tyndtarmen og deponeret i leveren og muskler som glykogen. Den mere intensiv udveksling af stoffer i kroppen, jo mere er opdelt i glucose. det anvendes derefter som de primære celler, det energirige materiale. Disse oplysninger giver et svar på spørgsmålet om den rolle, som kulhydrater, den menneskelige krop bliver spillet.

Betydning af glycoproteiner

Forbindelser af denne gruppe stoffer er repræsenteret ved den komplekse kulhydrater + protein. De kaldes glycokonjugater. Dette antistof, hormoner, membranstruktur. Seneste biokemiske undersøgelser har fastslået, at hvis glycoproteiner begynder at ændre dets native (naturligt) struktur, det fører til udviklingen af disse komplekse sygdomme, såsom astma, rheumatoid arthritis, cancer. Rolle glycokonjugater i metabolismen af cellen er høj. For eksempel interferoner inhiberer formeringen af virus, immunoglobuliner beskytte kroppen mod patogener. blodproteiner tilhører også denne gruppe af stoffer. De giver beskyttelse og pufringsegenskaber. Alle de ovennævnte funktioner bekræftes af det faktum, at er forskelligartet og meget vigtig den fysiologiske rolle af kulhydrater i kroppen.

Hvor og hvordan kulhydrater dannes

Større leverandører af simple og komplekse sukkerarter - en grøn plante: alger, højere spore, nøgenfrøede og blomstring. De indeholder alle de pigment klorofyl celler. Han er en del af thylakoid - strukturer kloroplaster. Russiske videnskabsmand KA Timiryazevgaden studerede fotosyntesen, hvilket resulterer i dannelsen kulhydrater. Rollen af kulhydrater i kroppen af planten er en ophobning af stivelse i frugt, frø og løg, dvs. i de vegetative organer. fotosyntese mekanisme er temmelig kompliceret og består af en række af enzymatiske reaktioner, der finder sted både i lys og i mørke. Glucose syntetiseret fra carbondioxid under indvirkning af enzymer. Heterotrofe organismer bruger grønne planter som en kilde til fødevarer og energi. Således er det planter er det første led i alle fødekæder og kaldes producenter.

Cellerne i heterotrofe organismer carbohydrater syntetiseret i glatte kanaler (agranular) endoplasmatiske reticulum. Så de anvendes som energi og byggemateriale. I planteceller kulhydrater desuden dannet i Golgi, og derefter gå til dannelse af en celluloseholdig cellevæg. I processen med fordøjelsen sammensatte hvirveldyr rige på kulhydrater, delvis nedbrydes i munden og maven. Vigtigste forstillelsesprocesser samme reaktioner forekomme i tolvfingertarmen. Som det ser bugspyt indeholdende amylaseenzym, som spalter stivelse til glucose. Som det er blevet sagt tidligere, er glucose absorberes i blodet i tyndtarmen og spredes over alle celler. Her anvendes det som en energikilde og et strukturelt materiale. Dette forklarer den rolle, som kulhydrater spille i kroppen.

Nadmembrannye komplekser heterotrofe celler

De er karakteristiske for dyr og svampe. Den kemiske sammensætning og molekylære organisation af disse strukturer er repræsenteret af forbindelser, såsom lipider, proteiner og kulhydrater. Rolle af kulhydrater i kroppen - det er involveret i stofskiftet energi og opbygning af membraner. I humane og animalske celler har en særlig strukturel komponent kaldet glycocalyx. Denne tynde overfladelag sammensat af glycolipider og glycoproteiner knyttet til den cytoplasmatiske membran. Det giver en direkte forbindelse med ydersiden af cellerne. Her kommer opfattelsen af stimuli og ekstracellulær fordøjelse. På grund af deres kulhydrat shell celler klæbe til hinanden danner tekstilet. Dette fænomen kaldes adhæsion. Vi også tilføje, at de "haler" af carbohydratmolekyler fundet på celleoverfladen og er rettet i interstitiel væske.

En anden gruppe af heterotrofe organismer - svampe apparat har også en overflade, kaldet cellevæggen. Det omfatter komplekse sukkerarter - kitin, glykogen. Nogle typer af svampe indeholder også opløselige carbohydrater, såsom trehalose, kaldet champignon sukker.

I encellede dyr såsom ciliater, overfladelag - hinde indeholder også oligosaccharid komplekser med proteiner og lipider. Nogle enkle hinde tynd nok og forhindrer ikke ændring i formen af kroppen. Men i andre det tykner og bliver stærk som rustning, der bærer en beskyttende funktion.

Plantecelle væg

Den indeholder også store mængder af kulhydrater, især cellulose opsamlet som bundter af fibre. Disse strukturer danner rammen, nedsænket i en kolloid matrix. Den består primært af oligosaccharider og polysaccharider. Cellevæggene i vegetabilske celler kan lignificated. I dette tilfælde er mellemrummene mellem bjælkerne fyldt med cellulose andre kulhydrater - lignin. Det øger støttefunktionen af cellemembranen. Ofte, især i flerårige træagtige planter, det ydre lag bestående af cellulose, fedt-lignende stof dækket - suberin. Det forhindrer indtrængen af vand i plantevævet, så de underliggende celler dør hurtigt ud og dækket af et lag af kork.

Sammenfattende ser vi, at i plantens cellevæg er nært forbundne kulhydrater og fedt. Deres rolle i kroppens fototrofer undervurderet siden glycolipidreceptorer komplekser giver en støttende og beskyttende funktion. Vi vil studere en bred vifte af kulhydrater, der er specifikke for den Monera rige organismer. Dette omfatter prokaryoter, såsom bakterier. Deres cellevæg indeholder et kulhydrat - murein. Afhængig af overfladestrukturen af apparatet er opdelt i bakterier grampositive og gramnegative.

Strukturen af den anden gruppe er mere kompleks. Disse bakterier har to lag: plast og stiv. Den første indeholder mucopolysaccharider, f.eks murein. Dens molekyler har form af store netværksstrukturer, der danner en kapsel omkring bakteriecellen. Det andet lag består af peptidoglycan - sammensatte polysaccharider og proteiner.

Lipopolysaccharider i cellevæggen tillader bakterier at klæbe fast til forskellige substrater, for eksempel til tandemaljen eller til membranen af eukaryote celler. Derudover fremmer glycolipider sammenhængen mellem bakterieceller indbyrdes. På denne måde dannes for eksempel kæder af streptokokker, klynger af stafylokokker, endvidere har nogle typer af prokaryoter en yderligere slimhindepeplos. Den indeholder polysaccharider i sammensætningen og ødelægges let ved hjælp af hård stråling eller ved kontakt med nogle kemikalier, for eksempel antibiotika.