Обмен углеводов
Глицериновый альдегид и диоксиацетон. Образуются они в тканях организма в процессе катаболизма глюкозы и фруктозы. Являясь изомерами, эти триозы способны к взаимопревращению:
В тканях организма в процессе метаболизма углеводов и жиров образуются фосфорные эфиры глицеринового альдегида и фосфодиоксиацетона. Фосфоглицерино
вый альдегид является высокоэнергетическим субстратом биологического окисления. В процессе его окисления образуется молекула АТФ и такие продукты окисления, как пировиноградная (ПВК) и молочная кислоты:
Дисахариды являются основной группой олигосахаридов, состоящих из небольшого количества (от 2 до 10) моносахаридов. В дисахаридах два остатка моносахаридов соединены между собой 1,4- или 1,2-гликозидными связями. Основными дисахаридами являются сахароза, мальтоза и лактоза. Их молекулярная формула — C12H22O11.
Сахароза состоит из остатка глюкозы и фруктозы, соединенных между собой 1,2-гликозидной связью, которая образуется при взаимодействии гидроксильной группы в первом атоме углерода глюкозы и гидроксильной группы при втором атоме углерода фруктозы:
Сахароза является основным компонентом пищевого сахара. В процессе пищеварения под воздействием высокоспецифического фермента сахаразы она распадается на глюкозу и фруктозу.
Мальтоза состоит из двух остатков глюкозы, соединенных между собой 1,4-гликозидной связью:
Мальтоза образуется в желудочно-кишечном тракте в процессе гидролиза крахмала или гликогена пищи. При пищеварении она расщепляется на молекулы глюкозы под воздействием фермента мальтазы. Много мальтозы содержится в солодовых экстрактах злаковых, проросших зернах.
Лактоза (молочный сахар) состоит из остатков глюкозы и галактозы, которые соединены между собой 1,4-гликозидной связью:
Лактоза синтезируется в молочных железах в период лактации. В коровьем молоке содержание ее составляет 5 %, в женском молоке — около 6%. В системе пищеварения человека лактоза расщепляется под воздействием фермента лактазы на глюкозу и галактозу. Поступление лактозы в организм с пищей способствует развитию молочнокислых бактерий, подавляющих в кишечнике развитие гнилостных процессов. Однако у людей, имеющих низкую активность фермента лактазы, который еще называется галактозидаза, развивается интолерантность к молоку.
Рассмотренные дисахариды, особенно сахароза (пищевой сахар), имеют сладкий вкус и высокую питательную ценность. Поэтому они не рекомендуются для питания людей, страдающих ожирением и диабетом. Их заменяют искусственными веществами, например сахарином, которые имеют сладкий вкус, но не усваиваются организмом.
Полисахариды
Полисахариды — это сложные углеводы, состоящие из многих сотен или тысяч связанных между собой остатков моносахаридов, в основном остатков глюкозы. Различают гомополисахариды, состоящие из остатков одинаковых моносахаридов, например глюкозы, и гетерополисахариды, состоящие из остатков разных моносахаридов и их производных.
Основными гомополисахаридами, которые выполняют важную биологическую роль и состоят из молекул глюкозы, являются крахмал и клетчатка в растениях, гликоген у человека и животных. Эти полисахариды не обладают сладким вкусом, плохо растворяются в воде, образуя коллоиды. Они имеют общую молекулярную формулу (С6Н10О5)n однако различаются количественным составом и строением молекул.
Крахмал — резервный полисахарид растений, состоящий из большого числа остатков D-глюкозы (до 300). Он является основным полисахаридом пищи, поставщиком глюкозы в организм человека. Молекулярная масса крахмала большая — от 50 000 до 300 000. По строению он неоднороден и представляет собой смесь спиралевидных цепей амилозы (10—20 %) и разветвленных цепей амилопектина (80—90 %). Остатки глюкозы в амилозе связаны между собой 1,4-гликозидной связью, а в точках ветвления амилопектина— 1,6-гликозидными связями (рис. 1,а,б).
Амилоза хорошо растворяется в воде, тогда как амилопектин не растворяется и образует коллоидный раствор — клейстер. При частичном разрушении структуры крахмала образуются соединения с меньшей молекулярной массой (декстрины), которые также хорошо растворяются в воде. Основными ферментами, расщепляющими крахмал пищи, являются амилазы слюны и сока поджелудочной железы.
Гликоген — основной резервный полисахарид тканей организма человека и животных. Состоит он из большого количества молекул глюкозы (до 30 000), соединенных между собой гликозидными связями (рис.1,в). Его молекулярная масса достигает 1—10 млн. Молекула гликогена имеет структуру, подобную амилопектину крахмала, но с большей степенью разветвления. Благодаря такой структуре гликоген способен растворяться в воде.
Рис. 1 Схема строения цепей крахмала — амилозы (а), амилопектина (6) и участка молекулы гликогена (в)
Накапливается (депонируется) гликоген преимущественно в печени (около 100 г) и скелетных мышцах (около 400 г), создавая запас глюкозы в организме.
Его концентрация в тканях зависит от состава пищи, характера мышечной деятельности, факторов окружающей среды (жара, гипоксия). При недостаточном поступлении углеводов с пищей или интенсивной мышечной деятельности запасы гликогена снижаются. При избыточном поступлении глюкозы с пищей запасы гликогена восстанавливаются. Гликоген печени используется для поддержания уровня глюкозы в крови в периоды между приемом пищи или интенсивном ее окисле-ми, а гликоген скелетных мышц — для энергообеспечения самих мышц (рис. 2).
Глюкоза крови
Глюкозо-6-фосфат
Рис. 2 Использование гликогена печени и скелетных мышц
Клетчатка (целлюлоза) — это структурный полисахарид растений, придающий им прочность и эластичность. Это неразветвленный полимер, состоящий из большого числа остатков глюкозы. В организме человека клетчатка не расщепляется, однако она необходима для регуляции перистальтики и активности ферментов тонкого кишечника.
Пектиновые вещества относятся к гомополисахаридам, которые состоят из остатков производных галактуроновой кислоты. Образуются они в астениях. Различают два основных вида пектиновых веществ — протопектины и пектины. Протопектины не растворяются в воде, так как представляют собой соединение пектина с целлюлозой. Пектины растворяются в воде, превращаясь в желеобразную коллоидную массу. Благодаря своему строению они способны адсорбировать различные токсические соединения, в том числе тяжелые металлы, например свинец. В организме ни выполняют роль природного сорбента: очищают желудочно-кишечный тракт от пищевых шлаков. Следовательно, пектиновые волокна необходимы для организма человека.
Скачать реферат