Beispiele für die Klassifizierung von Kohlenhydratdefinitionen. Kohlenhydrate, ihre Einteilung und Bedeutung - Knowledge Hypermarket. Der daraus resultierende Zucker war laut Marggraf dem Rohrzucker geschmacklich nicht unterlegen. Weitreichende Perspektiven für die Praxis sah Marggraf allerdings nicht

Schon in der Antike lernten die Menschen Kohlenhydrate kennen und lernten, sie in ihrem täglichen Leben zu nutzen. Baumwolle, Flachs, Holz, Stärke, Honig, Rohrzucker sind nur einige der Kohlenhydrate, die bei der Entwicklung der Zivilisation eine wichtige Rolle spielten. Kohlenhydrate gehören zu den häufigsten organischen Verbindungen in der Natur. Sie sind integrale Bestandteile der Zellen jedes Organismus, einschließlich Bakterien, Pflanzen und Tieren. Bei Pflanzen machen Kohlenhydrate 80 - 90% des Trockengewichts aus, bei Tieren etwa 2% des Körpergewichts. Ihre Synthese aus Kohlendioxid und Wasser übernehmen grüne Pflanzen mit der Energie des Sonnenlichts ( Photosynthese ). Die stöchiometrische Gesamtgleichung für diesen Prozess lautet:

Glukose und andere einfache Kohlenhydrate werden dann in komplexere Kohlenhydrate wie Stärke und Zellulose umgewandelt. Pflanzen verwenden diese Kohlenhydrate, um Energie durch den Atmungsprozess freizusetzen. Dieser Prozess ist im Wesentlichen die Umkehrung des Prozesses der Photosynthese:

Interessant zu wissen! Grüne Pflanzen und Bakterien nehmen im Rahmen der Photosynthese jährlich etwa 200 Milliarden Tonnen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf. Dabei werden etwa 130 Milliarden Tonnen Sauerstoff in die Atmosphäre freigesetzt und 50 Milliarden Tonnen organische Kohlenstoffverbindungen, hauptsächlich Kohlenhydrate, synthetisiert.

Tiere sind nicht in der Lage, Kohlenhydrate aus Kohlendioxid und Wasser zu synthetisieren. Durch die Aufnahme von Kohlenhydraten mit der Nahrung verbrauchen Tiere die in ihnen angesammelte Energie, um lebenswichtige Prozesse aufrechtzuerhalten. Unsere Lebensmittel sind reich an Kohlenhydraten, wie Backwaren, Kartoffeln, Müsli usw.

Der Name „Kohlenhydrate“ ist historisch. Die ersten Vertreter dieser Substanzen wurden durch die Summenformel C m H 2 n O n oder C m (H 2 O) n beschrieben. Ein anderer Name für Kohlenhydrate ist Sahara - aufgrund des süßen Geschmacks der einfachsten Kohlenhydrate. Kohlenhydrate sind ihrer chemischen Struktur nach eine komplexe und vielfältige Gruppe von Verbindungen. Unter ihnen gibt es sowohl ziemlich einfache Verbindungen mit einem Molekulargewicht von etwa 200 als auch riesige Polymere, deren Molekulargewicht mehrere Millionen erreicht. Neben Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen können Kohlenhydrate Atome von Phosphor, Stickstoff, Schwefel und selten auch andere Elemente enthalten.

Klassifizierung von Kohlenhydraten

Alle bekannten Kohlenhydrate lassen sich in zwei große Gruppen einteilen - einfache Kohlenhydrate und komplexe Kohlenhydrate. Eine eigene Gruppe bilden kohlenhydrathaltige Mischpolymere, z. B. Glykoproteine- ein Komplex mit einem Proteinmolekül, Glykolipide - Komplex mit Lipid usw.

Einfache Kohlenhydrate (Monosaccharide oder Monosen) sind Polyhydroxycarbonylverbindungen, die bei der Hydrolyse keine einfacheren Kohlenhydratmoleküle bilden können. Wenn Monosaccharide eine Aldehydgruppe enthalten, gehören sie zur Klasse der Aldosen (Aldehydalkohole), wenn Ketone zur Klasse der Ketosen (Ketoalkohole). Je nach Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Monosaccharidmolekül werden Triosen (C 3), Tetrosen (C 4), Pentosen (C 5), Hexosen (C 6) usw. unterschieden:

Die häufigsten in der Natur sind Pentosen und Hexosen.

Komplex Kohlenhydrate ( Polysaccharide, oder Poliose) sind Polymere, die aus Monosaccharidresten aufgebaut sind. Sie hydrolysieren zu einfachen Kohlenhydraten. Je nach Polymerisationsgrad werden sie in niedermolekulare ( Oligosaccharide, deren Polymerisationsgrad in der Regel kleiner als 10 ist) und makromolekular. Oligosaccharide sind zuckerähnliche Kohlenhydrate, die wasserlöslich sind und einen süßen Geschmack haben. Entsprechend ihrer Fähigkeit, Metallionen (Cu 2+, Ag +) zu reduzieren, werden sie unterteilt in regeneriert und Nicht reduzierend. Auch Polysaccharide lassen sich je nach Zusammensetzung in zwei Gruppen einteilen: Homopolysaccharide und Heteropolysaccharide. Homopolysaccharide werden aus Monosaccharidresten des gleichen Typs aufgebaut, und Heteropolysaccharide werden aus Resten verschiedener Monosaccharide aufgebaut.

Das Gesagte mit Beispielen zu den häufigsten Vertretern jeder Gruppe von Kohlenhydraten lässt sich als folgendes Diagramm darstellen:

Funktionen von Kohlenhydraten

Die biologischen Funktionen von Polysacchariden sind sehr vielfältig.

Energie- und Speicherfunktion

Kohlenhydrate enthalten die Hauptmenge an Kalorien, die eine Person mit Nahrung zu sich nimmt. Stärke ist das wichtigste Kohlenhydrat in der Nahrung. Es kommt in Backwaren, Kartoffeln und als Teil von Getreide vor. Die menschliche Ernährung enthält auch Glykogen (in Leber und Fleisch), Saccharose (als Zusatz zu verschiedenen Gerichten), Fruktose (in Früchten und Honig), Laktose (in Milch). Polysaccharide müssen, bevor sie vom Körper aufgenommen werden, durch Verdauungsenzyme zu Monosacchariden hydrolysiert werden. Nur in dieser Form werden sie ins Blut aufgenommen. Mit dem Blutfluss gelangen Monosaccharide in die Organe und Gewebe, wo sie zur Synthese ihrer eigenen Kohlenhydrate oder anderer Substanzen verwendet werden oder gespalten werden, um ihnen Energie zu entziehen.

Die beim Abbau von Glukose freigesetzte Energie wird in Form von ATP gespeichert. Es gibt zwei Prozesse des Glukoseabbaus: anaerob (in Abwesenheit von Sauerstoff) und aerob (in Gegenwart von Sauerstoff). Milchsäure wird als Ergebnis des anaeroben Prozesses gebildet

die sich bei starker körperlicher Anstrengung in den Muskeln ansammeln und Schmerzen verursachen.

Als Ergebnis des aeroben Prozesses wird Glucose zu Kohlenmonoxid (IV) und Wasser oxidiert:

Durch den aeroben Abbau von Glukose wird viel mehr Energie freigesetzt als durch den anaeroben Abbau. Im Allgemeinen setzt die Oxidation von 1 g Kohlenhydraten 16,9 kJ Energie frei.

Glucose kann einer alkoholischen Gärung unterliegen. Dieser Prozess wird von Hefe unter anaeroben Bedingungen durchgeführt:

Die alkoholische Gärung wird in der Industrie häufig zur Herstellung von Wein und Ethylalkohol eingesetzt.

Der Mensch erlernte nicht nur die alkoholische Gärung, sondern fand auch die Verwendung der Milchsäuregärung, um beispielsweise Milchsäureprodukte und eingelegtes Gemüse zu erhalten.

Bei Menschen und Tieren gibt es keine Enzyme, die Zellulose hydrolysieren können, trotzdem ist Zellulose für viele Tiere, insbesondere für Wiederkäuer, der Hauptnahrungsbestandteil. Der Magen dieser Tiere enthält große Mengen an Bakterien und Protozoen, die das Enzym produzieren Cellulase katalysiert die Hydrolyse von Cellulose zu Glucose. Letztere können weiteren Umwandlungen unterliegen, wodurch Butter-, Essig- und Propionsäure gebildet werden, die in das Blut von Wiederkäuern aufgenommen werden können.

Kohlenhydrate erfüllen auch eine Reservefunktion. Also, Stärke, Saccharose, Glukose in Pflanzen und Glykogen bei Tieren sind sie die Energiereserve ihrer Zellen.

Strukturelle, unterstützende und schützende Funktionen

Zellulose in Pflanzen u Chitin bei Wirbellosen und Pilzen übernehmen sie Stütz- und Schutzfunktionen. Polysaccharide bilden in Mikroorganismen eine Kapsel und stärken dadurch die Membran. Lipopolysaccharide von Bakterien und Glykoproteine ​​der Oberfläche tierischer Zellen sorgen für Selektivität der interzellulären Interaktion und der immunologischen Reaktionen des Organismus. Ribose ist der Baustein der RNA, während Desoxyribose der Baustein der DNA ist.

Führt eine Schutzfunktion aus Heparin. Dieses Kohlenhydrat verhindert als Hemmer der Blutgerinnung die Bildung von Blutgerinnseln. Es kommt im Blut und Bindegewebe von Säugetieren vor. Zellwände von Bakterien, gebildet aus Polysacchariden, befestigt mit kurzen Aminosäureketten, schützen Bakterienzellen vor schädlichen Wirkungen. Kohlenhydrate sind bei Krebstieren und Insekten am Aufbau des äußeren Skeletts beteiligt, das eine Schutzfunktion erfüllt.

Regulatorische Funktion

Ballaststoffe verbessern die Darmmotilität und verbessern dadurch die Verdauung.

Eine interessante Möglichkeit ist die Verwendung von Kohlenhydraten als Quelle für flüssigen Kraftstoff – Ethanol. Seit der Antike wird Holz zum Heizen von Häusern und zum Kochen verwendet. In der modernen Gesellschaft wird diese Art von Brennstoff durch andere Arten ersetzt - Öl und Kohle, die billiger und bequemer zu verwenden sind. Pflanzliche Rohstoffe sind jedoch trotz einiger Unannehmlichkeiten bei der Verwendung im Gegensatz zu Öl und Kohle eine erneuerbare Energiequelle. Doch der Einsatz in Verbrennungsmotoren ist schwierig. Für diese Zwecke wird vorzugsweise flüssiger Brennstoff oder Gas verwendet. Aus minderwertigem Holz, Stroh oder anderen Pflanzenmaterialien, die Zellulose oder Stärke enthalten, können Sie flüssigen Brennstoff gewinnen - Ethylalkohol. Dazu müssen Sie zuerst Zellulose oder Stärke hydrolysieren und Glukose erhalten:

und dann die resultierende Glucose einer alkoholischen Gärung unterziehen und Ethylalkohol erhalten. Einmal raffiniert, kann es als Kraftstoff in Verbrennungsmotoren verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass in Brasilien zu diesem Zweck jährlich Milliarden Liter Alkohol aus Zuckerrohr, Sorghum und Maniok gewonnen und in Verbrennungsmotoren verwendet werden.

abstrakt

"Die physiologische Bedeutung von Kohlenhydraten und ihre allgemeinen Eigenschaften"

Abgeschlossen von: Student im 2. Jahr

Fakultät: Agrartechnologien, Landressourcen

und Nahrungsmittelproduktion

Richtung: TP und OOP

Catering-Unternehmen

Khastaeva Olga Andreevna

Uljanowsk, 2015

1 Einführung

2. Einstufung von Kohlenhydraten………………………………………………………...3

2.1. Monosaccharide…………………………………………………………..4

2.2. Disaccharide ……………………………………………………………...4

2.3. Oligosaccharide……………………………………………………………….5

2.4. Polysaccharide…………………………………………………………...5

3. Räumliche Isomerie …………………………………………………………8

4. Biologische Rolle…………………………………………………………………..8

5. Biosynthese…………………………………………………………………………..9

6. Die wichtigsten Quellen…………………………………………………………...10

7. Die physiologische Bedeutung von Kohlenhydraten………………………………………..11

8. Liste der verwendeten Literatur…………………………………………….13

Einführung

Strukturformel von Laktose, einem Disaccharid, das in Milch vorkommt

Kohlenhydrate- organische Stoffe, die eine Carbonylgruppe und mehrere Hydroxylgruppen enthalten. Der Name der Verbindungsklasse stammt von den Wörtern "Kohlenhydrate", sie wurde erstmals 1844 von K. Schmidt vorgeschlagen. Das Auftreten eines solchen Namens ist darauf zurückzuführen, dass die ersten der Wissenschaft bekannten Kohlenhydrate durch die grobe Formel C x (H 2 O) y beschrieben wurden, die formal Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasser waren.

Sahara- ein anderer Name für Kohlenhydrate mit niedrigem Molekulargewicht (Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide).

Kohlenhydrate sind ein integraler Bestandteil der Zellen und Gewebe aller lebenden Organismen der Flora und Fauna und machen (nach Masse) den Hauptteil der organischen Substanz auf der Erde aus. Die Kohlenhydratquelle für alle lebenden Organismen ist der von Pflanzen durchgeführte Prozess der Photosynthese.

Kohlenhydrate sind eine sehr breite Klasse organischer Verbindungen, darunter gibt es Stoffe mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften. Dadurch können Kohlenhydrate eine Vielzahl von Funktionen in lebenden Organismen erfüllen. Verbindungen dieser Klasse machen etwa 80 % der Trockenmasse von Pflanzen und 2-3 % der Masse von Tieren aus.

Klassifizierung von Kohlenhydraten

Alle Kohlenhydrate bestehen aus einzelnen "Einheiten", die Saccharide sind. Entsprechend der Fähigkeit, zu Monomeren zu hydrolysieren, werden Kohlenhydrate in zwei Gruppen eingeteilt: einfache und komplexe. Kohlenhydrate, die eine Einheit enthalten, werden Monosaccharide genannt, zwei Einheiten werden als Disaccharide bezeichnet, zwei bis zehn Einheiten werden als Oligosaccharide bezeichnet und mehr als zehn Einheiten werden als Polysaccharide bezeichnet. Monosaccharide lassen den Blutzuckerspiegel schnell ansteigen und haben einen hohen glykämischen Index, weshalb sie auch als schnelle Kohlenhydrate bezeichnet werden. Sie lösen sich leicht in Wasser und werden in grünen Pflanzen synthetisiert. Kohlenhydrate, die aus 3 oder mehr Einheiten bestehen, werden als komplex bezeichnet. Lebensmittel, die reich an komplexen Kohlenhydraten sind, erhöhen allmählich ihren Glukosegehalt und haben einen niedrigen glykämischen Index, weshalb sie auch als langsame Kohlenhydrate bezeichnet werden. Komplexe Kohlenhydrate sind Produkte der Polykondensation einfacher Zucker (Monosaccharide) und können sich im Gegensatz zu einfachen bei der hydrolytischen Spaltung in Monomere unter Bildung von Hunderten und Tausenden von Monosaccharidmolekülen zersetzen.

Monosaccharide

Das häufigste Monosaccharid in der Natur ist Beta-D-Glucose.

Monosaccharide(aus dem Griechischen Monos- der Einzige, Zucker- Zucker) - die einfachsten Kohlenhydrate, die nicht zu einfacheren Kohlenhydraten hydrolysieren - sie sind normalerweise farblos, leicht löslich in Wasser, schlecht in Alkohol und völlig unlöslich in Ether, feste transparente organische Verbindungen, eine der Hauptgruppen von Kohlenhydraten, die einfachsten Form von Zucker. Wässrige Lösungen haben einen neutralen pH-Wert. Einige Monosaccharide haben einen süßen Geschmack. Monosaccharide enthalten eine Carbonylgruppe (Aldehyd oder Ketongruppe), sodass sie als Derivate von mehrwertigen Alkoholen betrachtet werden können. Ein Monosaccharid mit einer Carbonylgruppe am Ende der Kette ist ein Aldehyd und heißt aldose. An jeder anderen Position der Carbonylgruppe wird das Monosaccharid als Keton bezeichnet Ketose. Abhängig von der Länge der Kohlenstoffkette (von drei bis zehn Atomen) gibt es Triosen, Tetrosen, Pentosen,Hexosen, Heptosen usw. Unter ihnen sind Pentosen und Hexosen in der Natur am weitesten verbreitet. Monosaccharide sind die Bausteine, aus denen Disaccharide, Oligosaccharide und Polysaccharide synthetisiert werden.

D-Glucose ist die in der Natur am häufigsten vorkommende freie Form ( C 6 H 12 Ö 6) ist eine strukturelle Einheit vieler Disaccharide (Maltose, Saccharose und Lactose) und Polysaccharide (Cellulose, Stärke). Andere Monosaccharide sind allgemein als Bestandteile von Di-, Oligo- oder Polysacchariden bekannt und in freiem Zustand selten. Natürliche Polysaccharide sind die Hauptquellen für Monosaccharide.

Disaccharide

Maltose (Malzzucker) ist ein natürliches Disaccharid, das aus zwei Glucoseresten besteht.

Disaccharide (von di - zwei, sacchar - Zucker)- Komplexe organische Verbindungen, eine der Hauptgruppen der Kohlenhydrate, bei der Hydrolyse jedes Molekül in zwei Moleküle Monosaccharide zerfällt, sind ein Sonderfall der Oligosaccharide. Disaccharide sind strukturell Glykoside, bei denen zwei Monosaccharidmoleküle durch eine glykosidische Bindung miteinander verbunden sind, die durch die Wechselwirkung von Hydroxylgruppen (zwei Halbacetal oder ein Halbacetal und ein Alkohol) gebildet wird. Je nach Struktur werden Disaccharide in zwei Gruppen eingeteilt: reduzierend und nicht reduzierend. Beispielsweise hat im Maltosemolekül der zweite Rest des Monosaccharids (Glucose) ein freies Halbacetal-Hydroxyl, das diesem Disaccharid reduzierende Eigenschaften verleiht. Disaccharide sind zusammen mit Polysacchariden eine der Hauptquellen für Kohlenhydrate in der Ernährung von Menschen und Tieren.

Oligosaccharide

Raffinose ist ein natürliches Trisaccharid, das aus den Resten von D-Galactose, D-Glucose und D-Fructose besteht.

Oligosaccharide(aus dem Griechischen ὀλίγος - wenige) - Kohlenhydrate, deren Moleküle aus 2 - 10 Monosaccharidresten synthetisiert werden, die durch glykosidische Bindungen verbunden sind. Dementsprechend unterscheiden sie: Disaccharide, Trisaccharide und so weiter. Oligosaccharide, die aus identischen Monosaccharidresten bestehen, werden Homopolysaccharide genannt, und solche, die aus unterschiedlichen Monosacchariden bestehen, werden Heteropolysaccharide genannt. Unter den Oligosacchariden kommen Disaccharide am häufigsten vor.

Unter den natürlichen Trisacchariden ist Raffinose das häufigste – ein nicht reduzierendes Oligosaccharid, das Reste von Fructose, Glucose und Galactose enthält –, das in großen Mengen in Zuckerrüben und vielen anderen Pflanzen vorkommt.

Polysaccharide

Polysaccharide- der allgemeine Name der Klasse komplexer Makromoleküle Kohlenhydrate, deren Moleküle aus zehn, hundert oder tausend Monomeren bestehen - Monosaccharide. Aus Sicht der allgemeinen Strukturprinzipien in der Gruppe der Polysaccharide ist es möglich, zwischen Homopolysacchariden, die aus der gleichen Art von Monosaccharideinheiten synthetisiert wurden, und Heteropolysacchariden zu unterscheiden, die durch das Vorhandensein von zwei oder mehr Arten von monomeren Resten gekennzeichnet sind.

Homopolysaccharide ( Glykane), bestehend aus Resten eines Monosaccharids, können Hexosen oder Pentosen sein, dh als Monomer kann Hexose oder Pentose verwendet werden. Je nach chemischer Natur des Polysaccharids werden Glucane (aus Glucoseresten), Mannane (aus Mannose), Galactane (aus Galactose) und andere ähnliche Verbindungen unterschieden. Die Gruppe der Homopolysaccharide umfasst organische Verbindungen pflanzlicher (Stärke, Zellulose, Pektin), tierischer (Glykogen, Chitin) und bakterieller ( Dextrane) Ursprung.

Polysaccharide sind für das Leben von Tieren und Pflanzen essentiell. Es ist eine der Hauptenergiequellen des Körpers, die aus dem Stoffwechsel resultiert. Polysaccharide nehmen an Immunprozessen teil, sorgen für die Adhäsion von Zellen in Geweben und machen den Großteil der organischen Substanz in der Biosphäre aus.

Stärke (C 6 H 10 Ö 5) n - eine Mischung aus zwei Homopolysacchariden: linear - Amylose und verzweigt - Amylopektin, dessen Monomer Alpha-Glucose ist. Weiße amorphe Substanz, in kaltem Wasser unlöslich, quellfähig und teilweise in heißem Wasser löslich. Molekulargewicht 10 5 -10 7 Dalton. Stärke, die von verschiedenen Pflanzen in Chloroplasten unter Einwirkung von Licht während der Photosynthese synthetisiert wird, unterscheidet sich etwas in der Struktur der Körner, dem Polymerisationsgrad der Moleküle, der Struktur der Polymerketten und den physikalisch-chemischen Eigenschaften. In der Regel beträgt der Gehalt an Amylose in Stärke 10-30%, Amylopektin - 70-90%. Das Amylosemolekül enthält im Durchschnitt etwa 1.000 Glucosereste, die durch Alpha-1,4-Bindungen verbunden sind. Getrennte lineare Abschnitte des Amylopektinmoleküls bestehen aus 20–30 solcher Einheiten, und an den Verzweigungspunkten von Amylopektin sind Glucosereste durch Zwischenketten-alpha-1,6-Bindungen verbunden. Bei partieller Säurehydrolyse von Stärke werden Polysaccharide mit geringerem Polymerisationsgrad gebildet - Dextrine ( C 6 H 10 Ö 5) p und bei vollständiger Hydrolyse - Glucose.

Glykogen (C 6 H 10 Ö 5) n - ein aus Alpha-D-Glucose-Resten aufgebautes Polysaccharid - das Hauptreserve-Polysaccharid höherer Tiere und Menschen, ist in Form von Granulat im Zytoplasma von Zellen in fast allen Organen und Geweben enthalten, seine größte Menge reichert sich jedoch an in Muskeln und Leber. Das Glykogenmolekül ist aus verzweigten Polyglucosidketten aufgebaut, in deren linearer Abfolge Glucosereste durch Alpha-1,4-Bindungen und an Verzweigungspunkten durch Interchain-Alpha-1,6-Bindungen verbunden sind. Die Summenformel von Glykogen ist identisch mit der von Stärke. In seiner chemischen Struktur ähnelt Glykogen dem Amylopektin mit ausgeprägteren Kettenverzweigungen, weshalb es manchmal als ungenaue Bezeichnung "tierische Stärke" bezeichnet wird. Molekulargewicht 10 5 –10 8 Dalton und darüber. In tierischen Organismen ist es ein strukturelles und funktionelles Analogon des pflanzlichen Polysaccharids - Stärke. Glykogen bildet eine Energiereserve, die bei Bedarf zum Ausgleich eines plötzlichen Glukosemangels schnell mobilisiert werden kann - eine starke Verzweigung seines Moleküls führt zum Vorhandensein einer großen Anzahl von terminalen Resten, die die Fähigkeit zur schnellen Spaltung bieten die erforderliche Menge an Glukosemolekülen. Anders als der Speicher von Triglyceriden (Fetten) ist der Speicher von Glykogen nicht so umfangreich (in Kalorien pro Gramm). Nur das in Leberzellen (Hepatozyten) gespeicherte Glykogen kann in Glukose umgewandelt werden, um den gesamten Körper zu ernähren, während Hepatozyten bis zu 8 Prozent ihres Gewichts in Form von Glykogen speichern können, was die höchste Konzentration aller Zelltypen darstellt. Die Gesamtmasse an Glykogen in der Leber von Erwachsenen kann 100-120 Gramm erreichen. In den Muskeln wird Glykogen ausschließlich für den lokalen Verbrauch in Glukose zerlegt und reichert sich in viel geringeren Konzentrationen an (nicht mehr als 1 % der gesamten Muskelmasse), jedoch kann der Gesamtvorrat in Muskeln den in Hepatozyten angesammelten Vorrat übersteigen.

Zellulose(Faser) - das häufigste strukturelle Polysaccharid der Pflanzenwelt, bestehend aus Alpha-Glucose-Resten, die in Beta-Pyranose-Form vorliegen. Somit sind im Zellulosemolekül beta-Glucopyranose-Monomereinheiten durch beta-1,4-Bindungen linear miteinander verbunden. Bei partieller Hydrolyse von Cellulose entsteht das Disaccharid Cellobiose und bei vollständiger Hydrolyse D-Glucose. Im menschlichen Gastrointestinaltrakt wird Zellulose nicht verdaut, da der Satz von Verdauungsenzymen keine Beta-Glucosidase enthält. Das Vorhandensein einer optimalen Menge an Pflanzenfasern in der Nahrung trägt jedoch zur normalen Kotbildung bei. Zellulose besitzt eine hohe mechanische Festigkeit und dient beispielsweise als Trägermaterial für Pflanzen in der Zusammensetzung von Holz, ihr Anteil variiert zwischen 50 und 70%, und Baumwolle besteht zu fast 100 Prozent aus Zellulose.

Chitin- ein strukturelles Polysaccharid niederer Pflanzen, Pilze und wirbelloser Tiere (hauptsächlich die Hornhäute von Arthropoden - Insekten und Krebstieren). Chitin erfüllt wie Zellulose in Pflanzen unterstützende und mechanische Funktionen im Organismus von Pilzen und Tieren. Das Chitinmolekül ist aus N-Acetyl-D-glucosamin-Resten aufgebaut, die durch beta-1,4-glykosidische Bindungen verbunden sind. Chitin-Makromoleküle sind unverzweigt und ihre räumliche Anordnung hat nichts mit Zellulose zu tun.

Pektin Substanzen- Polygalacturonsäure, die in Obst und Gemüse vorkommt, D-Galacturonsäurereste sind durch alpha-1,4-glykosidische Bindungen verbunden. In Gegenwart organischer Säuren sind sie zur Geleebildung befähigt, sie werden in der Lebensmittelindustrie zur Herstellung von Gelee und Marmelade verwendet. Einige Pektin-Substanzen haben eine Antiulcus-Wirkung und sind aktiver Bestandteil einer Reihe von pharmazeutischen Präparaten, beispielsweise ein Derivat des Spitzwegerichs Plantaglucid.

Muramin(lat. Murus- Wand) - Polysaccharid, mechanisches Stützmaterial der Bakterienzellwand. Gemäß seiner chemischen Struktur ist es eine unverzweigte Kette, die aus abwechselnden Resten von N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure aufgebaut ist, die durch eine beta-1,4-glykosidische Bindung verbunden sind. Muramin ist in Bezug auf die strukturelle Organisation (unverzweigte Kette des Beta-1,4-Polyglucopyranose-Skeletts) und die funktionelle Rolle Chitin und Cellulose sehr ähnlich.

Dextrane- Polysaccharide bakteriellen Ursprungs - werden unter den Bedingungen der industriellen Produktion mikrobiologisch (durch die Einwirkung von Mikroorganismen) synthetisiert Leuconostoc mesenteroides Saccharoselösung) und werden als Blutplasmaersatz verwendet (die sogenannten klinischen „Dextrane“: Polyglukin und andere).

Kohlenhydrate oder Zucker - Dies sind organische Verbindungen, die gleichzeitig im Molekül enthalten sind Carbonyl (Aldehyd oder Keton) und mehrere Hydroxyl (Alkohol)-Gruppen. Kohlenhydrate sind also Aldehydalkohole (Polyhydroxyaldehyde) oder Ketoalkohole (Polyoxyketone). Kohlenhydrate sind ein integraler Bestandteil der Zellen und Gewebe aller lebenden Organismen der Flora und Fauna und machen (nach Masse) den Hauptteil der organischen Substanz auf der Erde aus. Die Kohlenhydratquelle für alle lebenden Organismen ist Photosyntheseprozess, von Pflanzen durchgeführt. Kohlenhydrate spielen eine äußerst wichtige Rolle in der Tierwelt und sind die häufigsten Substanzen in der Pflanzenwelt, die bis zu 80 % der Trockenmasse von Pflanzen ausmachen. Kohlenhydrate sind auch für die Industrie wichtig, da sie als Bestandteil von Holz im Bauwesen, bei der Herstellung von Papier, Möbeln und anderen Waren weit verbreitet sind.

Hauptfunktionen :

• Energie. Beim Abbau von Kohlenhydraten wird die freigesetzte Energie in Form von Wärme abgeführt oder in ATP-Molekülen gespeichert. Kohlenhydrate liefern etwa 50 - 60 % des täglichen Energieverbrauchs des Körpers und bei muskulärer Ausdauerleistung bis zu 70 %.
• Kunststoff. Kohlenhydrate (Ribose, Desoxyribose) werden zum Aufbau von ATP, ADP und anderen Nukleotiden sowie Nukleinsäuren verwendet. Sie sind Bestandteil einiger Enzyme. Einzelne Kohlenhydrate stellen strukturelle Bestandteile von Zellmembranen dar. Kohlenhydrate werden in Skelettmuskeln, Leber und anderen Geweben in Form von Glykogen angesammelt (gespeichert).
• Spezifisch. Einzelne Kohlenhydrate sind an der Sicherstellung der Spezifität von Blutgruppen beteiligt, spielen die Rolle von Antikoagulanzien (verursachen Gerinnung), sind Rezeptoren für eine Kette von Hormonen oder pharmakologischen Substanzen und bieten eine Antitumorwirkung.
• Schützend. Komplexe Kohlenhydrate gehören zu den Bestandteilen des Immunsystems; Mucopolysaccharide kommen in Schleimstoffen vor, die die Oberfläche der Gefäße von Nase, Bronchien, Verdauungstrakt, Harnwegen bedecken und vor dem Eindringen von Bakterien und Viren sowie vor mechanischen Beschädigungen schützen.
• Regulierung. Ballaststoffe in Lebensmitteln eignen sich nicht für den Prozess der Spaltung im Darm, aktivieren jedoch die Peristaltik des Darmtrakts, die im Verdauungstrakt verwendeten Enzyme, wodurch die Verdauung und Aufnahme von Nährstoffen verbessert werden.

Klassifizierung von Kohlenhydraten . Alle Kohlenhydrate lassen sich in zwei große Gruppen einteilen:

• einfache Kohlenhydrate (Monosaccharide oder Monosen),
• komplexe Kohlenhydrate (Polysaccharide oder Polyosen).

einfache Kohlenhydrate werden nicht unter Bildung anderer, noch einfacherer Kohlenhydrate hydrolysiert. Wenn die Moleküle von Monosacchariden zerstört werden, können nur Moleküle anderer Klassen chemischer Verbindungen erhalten werden. Je nach Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül werden Tetrosen (vier Atome), Pentosen (fünf Atome), Hexosen (sechs Atome) usw. unterschieden. Wenn Monosaccharide eine Aldehydgruppe enthalten, gehören sie zur Klasse der Aldosen (Aldehydalkohole), wenn Ketone zur Klasse der Ketosen (Ketoalkohole).

Komplexe Kohlenhydrate oder Polysaccharide, zerfallen bei der Hydrolyse in Moleküle einfacher Kohlenhydrate. Komplexe Kohlenhydrate wiederum werden unterteilt in:

• Oligosaccharide,
• Polysaccharide.

Oligosaccharide- Dies sind komplexe Kohlenhydrate mit niedrigem Molekulargewicht, wasserlöslich und süß im Geschmack. Polysaccharide- Dies sind Kohlenhydrate mit hohem Molekulargewicht, die aus mehr als 20 Monosaccharidresten gebildet werden, in Wasser unlöslich sind und keinen süßen Geschmack haben.

Abhängig von aus der Zusammensetzung Komplexe Kohlenhydrate lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

• Homopolysaccharide, bestehend aus Resten desselben Monosaccharids;
• Heteropolysaccharide, bestehend aus Resten verschiedener Monosaccharide.

Monosaccharide. Die allgemeine Formel von Monosacchariden ist SpH2nOp. Die Namen von Monosacchariden werden aus der griechischen Ziffer, die der Anzahl der Kohlenstoffatome in einem bestimmten Molekül entspricht, und der Endung -ose gebildet. In der lebenden Natur gibt es am häufigsten Monosaccharide mit fünf und sechs Kohlenstoffatomen - Pentosen und Hexosen. Abhängig von der Art der Carbonylgruppe, die Teil der Monosaccharide (Aldehyd oder Keton) ist, werden Monosaccharide unterteilt in:

• Aldosen (Aldehydalkohole),
• Ketosen (Ketoalkohole).

Die häufigsten Hexosen sind Glucose (Traubenzucker) und Fructose (Fruchtzucker). Glucose ist ein Vertreter der Aldose und Fructose ist eine Ketose. Glucose und Fructose sind Isomere, d.h. sie haben die gleiche atomare Zusammensetzung und ihre Summenformel ist die gleiche (C6H12O6). Allerdings unterscheidet sich die räumliche Struktur ihrer Moleküle:
CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO Glukose (Aldohexose)

CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH2OH Fruktose (Ketohexose).

E. Fisher entwickelt räumliche Formeln nach ihm benannt. In diesen Formeln werden die Kohlenstoffatome von dem Ende der Kette nummeriert, an dem die Carbonylgruppe näher ist. Insbesondere bei Aldosen wird die erste Zahl dem Kohlenstoff der Aldehydgruppe zugeordnet.
Monosaccharide existieren jedoch nicht nur in Form offener Formen, sondern auch in Form von Zyklen. Diese beiden Formen – Kette und Ring – sind tautomer und können sich in wässrigen Lösungen spontan ineinander umwandeln. Vertreter von Monosacchariden:

• D-Ribose ist eine Komponente von RNA und Coenzymen von Nukleotidnatur.
• D-Glucose (Traubenzucker) ist eine kristalline weiße Substanz, gut wasserlöslich, Schmelzpunkt 146°C. Glukosepolymere, hauptsächlich
• D-Galactose ist eine kristalline Substanz, ein wesentlicher Bestandteil des Milchzuckers, ein wesentlicher Bestandteil der Ernährung. Ausreichend wasserlöslich, süß im Geschmack, Schmelzpunkt 165°C. Zusammen mit D-Mannose ist dieses Monosaccharid Bestandteil vieler Glykolipide und Glykoproteine.
• D-Mannose ist eine kristalline Substanz, süß im Geschmack, gut wasserlöslich, Schmelzpunkt 132°C. Es kommt in der Natur in Form von Polysacchariden - Mannanen vor, aus denen es durch Hydrolyse gewonnen werden kann.
• D-Fruktose (Fruchtzucker) ist eine kristalline Substanz, Schmelzpunkt 132°C. Es ist gut wasserlöslich, süß im Geschmack, die Süße übersteigt die Süße von Saccharose zweimal. Es kommt in freier Form in Fruchtsäften (Fruchtzucker) und Honig vor. In gebundener Form liegt Fructose in Saccharose und pflanzlichen Polysacchariden (z. B. Inulin) vor.

Wenn Aldosen oxidiert werden, werden drei Klassen von Säuren gebildet: Aldonsäure, Aldarsäure und Alduronsäure.

Das wichtigste Polysaccharide sind die folgenden:

• Zellulose- ein lineares Polysaccharid, das aus mehreren geraden parallelen Ketten besteht, die durch Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden sind. Jede Kette wird durch β-D-Glucosereste gebildet. Diese Struktur verhindert das Eindringen von Wasser, ist sehr reißfest, was die Stabilität pflanzlicher Zellmembranen gewährleistet, die 26-40% Zellulose enthalten. Cellulose dient vielen Tieren, Bakterien und Pilzen als Nahrung. Die meisten Tiere, einschließlich Menschen, können Zellulose jedoch nicht verdauen, da ihrem Magen-Darm-Trakt das Enzym Cellulase fehlt, das Zellulose in Glukose spaltet. Gleichzeitig spielen Zellulosefasern eine wichtige Rolle in der Ernährung, da sie der Nahrung Volumen und grobe Textur verleihen und die Darmmotilität stimulieren.
• Stärke und Glykogen. Diese Polysaccharide sind die Hauptformen der Glukosespeicherung in Pflanzen (Stärke), Tieren, Menschen und Pilzen (Glykogen). Bei ihrer Hydrolyse entsteht im Organismus Glukose, die für lebenswichtige Prozesse notwendig ist.
• Chitin gebildet durch Moleküle der β-Glucose, bei der die Alkoholgruppe am zweiten Kohlenstoffatom durch die stickstoffhaltige Gruppe NHCOCH3 ersetzt ist. Seine langen parallelen Ketten sind wie die Ketten der Zellulose gebündelt. Chitin ist das Hauptstrukturelement der Haut von Arthropoden und der Zellwände von Pilzen.

Klassifizierung von Kohlenhydraten.

Kohlenhydrate

Monosaccharide Disaccharide Polysaccharide

Glukose Saccharose Zellulose

Fructose-Maltose-Stärke

Ribose-Laktose-Glykogen

Desoxyribose

ich. Monosaccharide- einfache Kohlenhydrate mit der Formel ( O) n .

Je nach Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül nennt man Monosaccharide Triosen (3 Atome), Tetrosen (4 Atome); Pentosen (5 Atome) - Ribose, Desoxyribose; und Hexosen (6 C-Atome) - Glucose, Fructose, Galactose.

Glukose kommt im Blut vor (0,1-0,12 %) und dient als Hauptenergiequelle für die Zellen und Gewebe des Körpers. Ribose und Desoxyribose sind Bestandteile von Nukleinsäuren und ATP.

II. Disaccharide(Oligosaccharide) - Zucker, die durch die Kombination zweier Monosaccharide (Hexosen) unter Verlust eines Wassermoleküls entstehen.

Die wichtigsten dieser Gruppe sind: Saccharose (Rübenzucker) und Maltose (Malzzucker) bei Pflanzen und Laktose bei Tieren (Milchzucker).

Disaccharide umfassen essbaren Zucker, der aus Rübenrohr gewonnen wird. Es besteht aus 1 Molekül Glucose und 1 Molekül Fructose.

Monosaccharide und Disaccharide sind gut wasserlöslich und haben einen süßen Geschmack.

III. Polysaccharide- komplexe Kohlenhydrate, die aus vielen Monosacchariden bestehen.

Allgemeine Formel ()n. Die biologisch wichtigsten sind: Stärke, Glykogen, Zellulose, Chitin. Polysaccharide sind Biopolymere, wasserunlöslich, haben keinen süßen Geschmack.

Neben aus Hexosen bestehenden Polysacchariden gibt es viel komplexere lange Moleküle, die Amin N enthalten (zB: Glucosamin), das acetyliert (Acetylglucosamin) oder durch Schwefel- oder Phosphorsäurereste ersetzt werden kann.

Diese komplexen Polysaccharide stellen die folgenden Verbindungen dar:

ü neutrale Polysaccharide enthält nur Acetylglucosamin. Beispiel: Chitin ist der Stützstoff von Insekten und Krebstieren.

ü saure Mucopolysaccharide Reste von Schwefelsäure und anderen Säuren in den Molekülen enthalten. Beispiel: Heparin.

ü Mukoproteine(Mukoide) und Glykoproteine, sind Komplexe von Acetylglucosamin und anderen Kohlenhydraten mit Proteinen. Beispiel: Zu den Glykoproteinen gehören auch Stoffe, die Bestandteil des Speichels und des Sekrets der Magenschleimhaut sind, Ei- und Serumalbumine.

Eigenschaften und Funktionen von Kohlenhydraten:

1. Konstruktion (strukturell) -

ü sind Teil der Hüllen von Pflanzenzellen (Cellulose bildet die Wände von Pflanzenzellen) und bilden das tragende Skelett von Pflanzen;

ü Chitin ist der wichtigste strukturelle Bestandteil des äußeren Skeletts von Arthropoden. Chitin erfüllt auch eine aufbauende Funktion in Pilzen.

2. Energiefunktion (Reserve) -

ü Kohlenhydrate sind die Hauptenergiequelle in den Zellen. Bei der Oxidation wird 1 g Glucose freigesetzt 17,6 kJ Energie;

ü Stärke ist die Hauptreservesubstanz in Pflanzen, Glykogen - in Tieren; dienen als Energiereserve.

Lipide.

Lipide sind Ester, die als Ergebnis einer Kondensationsreaktion zwischen Fettsäuren und einer Art Alkohol gebildet werden.

Eine Kondensationsreaktion ist eine Reaktion, bei der sich zwei Substanzen verbinden, um ein Wassermolekül freizusetzen.

Lipide werden manchmal als Fette und fettähnliche organische Verbindungen bezeichnet, die zusammen mit Proteinen und Kohlenhydraten notwendigerweise in Zellen vorhanden sind. Sie sind alle hydrophob Verbindungen, d.h. unlöslich in Wasser, aber löslich in unpolaren organischen Lösungsmitteln (Chloroform, Benzol, Ether, Benzin, Aceton etc.)

Eintrag von Lipiden in die Zelle:

ü in Pflanzen werden in ER-Kanälen synthetisiert.

ü bei Tieren kommen sie mit der Nahrung, werden abgebaut und zu ihren eigenen Fetten resynthetisiert.

Reis. Die Struktur eines einfachen Lipids

Fett ist in der Milch aller Säugetiere enthalten, bei manchen bis zu 40 % (bei einem weiblichen Delphin). In einigen Pflanzen findet sich eine große Menge Fett in Samen und Früchten (Sonnenblume, Walnuss).

Reis. Die Struktur der Ölsäure

Lipide nicht sind Polymere, Weil sie bestehen nicht aus wiederkehrenden Einheiten (Monomeren).

Lipidkomponenten.

Fettsäure"Fett" genannt, weil einige Mitglieder dieser Serie Teil des Fettes sind. Die allgemeine Formel hat die Form R-COOH, wobei R ein Wasserstoffatom oder ein Rest vom Typ -CH 3, -C 2 H 5 usw. ist.

Eine lange Kette von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen ist hydrophober Kohlenwasserstoffschwanz.

Manchmal haben Fettsäuren eine oder mehrere Doppelbindungen (C=C). In diesem Fall werden Fettsäuren genannt ungesättigt . Wenn keine Doppelbindungen vorhanden sind, werden Säuren genannt Reich .

Ungesättigte Fettsäuren schmelzen bei niedrigen Temperaturen. Ölsäure, der Hauptbestandteil von Olivenöl, ist bei normalen Temperaturen flüssig (T pl = 13,4 o C), während Palmitin- und Stearinsäure (T pl = 63,1 o ​​C und T pl = 69,6 o C) bei diesen Temperaturen fest bleiben .

Alkohole. Die meisten Lipide sind Triglyceride. Sie enthalten Alkoholglycerin.

Neben Fett enthalten Zellen Substanzen, die wie Fette hydrophobe Eigenschaften haben. Das sind Lipoide.

Lipoide(griechisch „lipos“ – Fett, „eidos“ – Ansicht) – fettähnliche Substanzen, bei denen 1 Fettsäuremolekül durch ersetzt ist.

Lipid-Klassifizierung

Ester von Fettsäuren und Glycerinsteroiden

(enthält Alkoholcholesterin)

Einfacher Komplex

Triglyceride Wachs Phospholipide

Glykolipide

Triglyceride sind die in der Natur am häufigsten vorkommenden Lipide. Sie werden üblicherweise in Fette und Öle unterteilt, je nachdem, ob sie bei Raumtemperatur fest bleiben (Fette) oder in flüssigem Zustand sind (Öle). Der Schmelzpunkt eines Lipids ist umso niedriger, je höher der Anteil an ungesättigten Fettsäuren darin ist.

Tiere, die in kalten Klimazonen leben, wie Fische aus den arktischen Meeren, enthalten normalerweise mehr ungesättigte Triacylglycerine als solche, die in südlichen Breiten leben. Daher bleibt ihr Körper flexibel, auch wenn die Temperatur der Umgebung sinkt.

Wachs- Ester von Fettsäuren und mehrwertigen Alkoholen. Die Hautdrüsen von Tieren können Wachs produzieren, das Wolle und Federn vor Nässe schützt. Bienen bauen Waben aus Wachs. In Pflanzen bilden Wachse eine Schutzschicht auf der Oberfläche von Früchten und Blättern.

Phospholipide- Verbindungen aus Glycerin, Fettsäuren und einem Phosphorsäurerest.

Reis. Die Struktur eines Phospholipids.

Der Phosphatkopf ist hydrophil. Der Schwanz ist wasserunlöslich.

Glykolipide Verbindungen von Lipiden und Kohlenhydraten. Glykolipide und Phospholipide sind Teil der Membranen.

Steroide enthalten keine Fettsäuren und enthalten Alkoholcholesterin.

Zu dieser Gruppe von Lipiden (Sterinen) gehören Gallensäuren, Hormone der Nebennierenrinde (adrenocorticotrope Hormone), Sexualhormone, Vitamin D. Die Vorstufe bei der Synthese dieser Substanzen ist Cholesterin. Als Strukturbestandteil ist es Bestandteil aller Membranen.

Terpene stehen Sterinen nahe, Vertreter davon sind Gibberelline (Pflanzenwachstumsstoffe), Carotinoide (Farbstoffe*), Menthol und Kampfer (pflanzliche ätherische Öle).

*Pigmente- organische Substanzen verschiedener chemischer Strukturen, die Licht einer bestimmten Wellenlänge selektiv absorbieren können.

ü Färbung: verleiht den Zellen von Geweben und Organen Farbe (Anthocyane in Pflanzen, Melanin in Tieren).

ü UV-Schutz (Carotinoide in Pflanzen, Melanin in Tieren).

ü Teilnahme an der Photosynthese (Chlorophyll und Phycobilline).

ü Transport und Ablagerung von Sauerstoff (Bluthämoglobin und Muskelmyoglobin).

ü Teilnahme am visuellen Prozess (Rhodopsin und Jodopsin).

Eigenschaften und Funktionen von Lipiden:

1. Energiefunktion. Lipide liefern 25-30 % der gesamten vom Körper benötigten Energie. Beim Splitten von 1g. Fett auf und freigegeben 38,9 kJ Energie.

2. Reservefunktion. Ersatznährstoffe können Fetttröpfchen außerhalb der Zelle sein. Fette, die sich in den Zellen des Fettgewebes von Tieren, in den Samen und Früchten von Pflanzen ansammeln, dienen als Energiereserve.

Beispiel: Überwinternde Tiere und Pflanzen reichern Fette und Öle an und verbrauchen sie im Laufe des Lebens.

3. Baufunktion (strukturell) – Lipide bilden eine bimolekulare Schicht, die als Grundlage der äußeren Zellmembran dient, von der 75-95 % Phosphlipide sind; Glykolipide sind Bestandteil von Gehirnzellen und Nervenzellen.

4. Wärmedämmungsfunktion. Fette leiten Wärme nicht gut. Bei einigen Tieren (Robben, Wale) lagert es sich im subkutanen Fettgewebe ab, das bei Walen eine bis zu 1 m dicke Schicht bildet.

5. Schutzfunktion: Wärme- und Imprägnierung, Aufprallschutz. Beispiel: Wachs verhindert, dass Federn und Tierfelle nass werden.

6. Regulationsfunktion (hormonell)

ü Aufgrund der Tatsache, dass viele Fette Bestandteile von Vitaminen (A, D, E und K) sind, ist ein Teil der Lipide am Stoffwechsel beteiligt.

ü Steroidhormone regulieren eine Reihe von Stoffwechsel- und Fortpflanzungsprozessen.

7. Wasserquellenfunktion.

ü Wenn 100 g Fett oxidiert werden, entstehen ≈105 g Wasser. Dieses Stoffwechselwasser ist sehr wichtig für die Wüstenbewohner, insbesondere für das Kamel, das 10-12 Tage ohne Wasser auskommen kann; Das in seinem Buckel gespeicherte Fett wird zu diesem Zweck verwendet.

ü Auch Bären, Murmeltiere und andere Tiere im Winterschlaf erhalten durch die Fettoxidation das zum Leben notwendige Wasser.

Eichhörnchen.

Proteine ​​sind komplexe organische Verbindungen (Biopolymere) bestehend aus C, H, O und N (manchmal S), deren Monomere Aminosäuren sind.

Proteine ​​haben ein hohes Molekulargewicht.

Molekulargewicht (Mm) = von 5.000 bis 1 Million Dalton und mehr. Zum Beispiel: Mm von Ethylalkohol = 46 D; Mm eines der Eiproteine ​​= 36000 D; Mm eines der Muskelproteine ​​​​\u003d 1500000 D. Milchglobulin hat Mm 42000 D. Seine Formel ist

Eintritt von Proteinen in die Zelle:

ü in Pflanzen wird an Ribosomen aus Aminosäuren, die in Zellen gebildet werden, aus Carboxylgruppen synthetisiert, die mit verschiedenen Radikalen verbunden sind.

ü bei Tieren kommen sie mit der Nahrung, werden in Aminosäuren zerlegt, die zur Synthese ihrer eigenen Proteine ​​verwendet werden.

An der Bildung von Proteinen sind 20 verschiedene Aminosäuren beteiligt.

Aminosäuren- organische Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, die 1 oder 2 Aminogruppen (-) und 1 oder 2 Carboxylgruppen (-COOH) enthalten, die alkalische (basische) bzw. saure Eigenschaften haben. Dies erklärt die amphoteren Eigenschaften von Aminosäuren, aufgrund derer sie in Zellen die Rolle von Pufferverbindungen spielen.

Aminosäureklassifizierung:

1) Monoaminomonocarbonsäure: Glycin (Gly), Alanin (Ala), Valin(Welle), Leucin(lei) Isoleucin(Ile).

2) Monoaminodicarbonsäure: Glutaminsäure (Glu), Asparaginsäure (Asp)

3) Diaminomonokohlenstoff : Arginin(Arg), Lysin(Liz), Oxylysin (Oli).

4) Hydroxylhaltige: Threonin(Tre), Serin (Ser).

6) Aromatisch: Phenylalanin(Fen), Pyrosin (Per).

7) Heterocyclisch: Tryptophan(Drei), Prolin (Pro), Oxyprolin (Opr), Histidin(Seine).

Eintrag von Aminosäuren in die Zelle:

ü In Pflanzen werden alle notwendigen Aminosäuren aus Wasser und Ammoniak synthetisiert.

ü Tiere und Menschen haben die Fähigkeit verloren, eine Reihe von proteinogenen Aminosäuren zu synthetisieren, die für sie unverzichtbar geworden sind - sie müssen mit Nahrung und Futter versorgt werden. [in der Klassifikation kursiv markiert]. Nicht-essentielle Aminosäuren werden im menschlichen und tierischen Körper im Prozess der Biosynthese synthetisiert.

Allgemein Aminosäure Formel:

-CH-COOH

Alle Aminosäuren unterscheiden sich nur in Resten.

Derzeit sind mehr als 150 natürlich vorkommende Aminosäuren mit bekannten Strukturen und Funktionen bekannt. Beispiel: γ-Aminobuttersäure sorgt für Hemmvorgänge im Nervensystem. Viele Aminosäuren sind Vorläufer von Vitaminen, a/b, Hormonen und anderen biologisch aktiven Verbindungen.

Die meisten Aminosäuren kommen im Körper in freier Form vor, nur 20 davon sind Bestandteil von Proteinen. Diese Aminosäuren werden genannt Protein oder proteinogen(Bildung von Proteinen). Sie haben eine inhärente Eigenschaft - die Fähigkeit, sich unter Beteiligung von Enzymen an Amin- und Carboxylgruppen zu verbinden und Polypeptidketten zu bilden.

Kohlenhydrate Stoffe werden mit der allgemeinen Formel C n (H 2 O) m bezeichnet, wobei n und m unterschiedliche Werte annehmen können. Der Name „Kohlenhydrate“ spiegelt die Tatsache wider, dass Wasserstoff und Sauerstoff in den Molekülen dieser Stoffe im gleichen Verhältnis wie im Wassermolekül vorhanden sind. Neben Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff können Kohlenhydratderivate weitere Elemente wie Stickstoff enthalten.

Kohlenhydrate sind eine der Hauptgruppen organischer Substanzen der Zellen. Sie sind die Primärprodukte der Photosynthese und die Ausgangsprodukte der Biosynthese anderer organischer Substanzen in Pflanzen (organische Säuren, Alkohole, Aminosäuren etc.) und kommen auch in den Zellen aller anderen Organismen vor. In einer tierischen Zelle liegt der Gehalt an Kohlenhydraten im Bereich von 1-2 %, in pflanzlichen Zellen kann er teilweise 85-90 % der Trockenmasse erreichen.

Es gibt drei Gruppen von Kohlenhydraten:

• Monosaccharide oder einfache Zucker;
• Oligosaccharide - Verbindungen, die aus 2-10 hintereinander verbundenen Molekülen einfacher Zucker bestehen (z. B. Disaccharide, Trisaccharide usw.).
• Polysaccharide bestehen aus mehr als 10 Molekülen einfacher Zucker oder ihrer Derivate (Stärke, Glykogen, Zellulose, Chitin).

Monosaccharide (Einfachzucker)

Abhängig von der Länge des Kohlenstoffgerüsts (Anzahl der Kohlenstoffatome) werden Monosaccharide in Triosen (C 3), Tetrosen (C 4), Pentosen (C 5), Hexosen (C 6), Heptosen (C 7) unterteilt.

Monosaccharidmoleküle sind entweder Aldehydalkohole (Aldosen) oder Ketoalkohole (Ketosen). Die chemischen Eigenschaften dieser Substanzen werden hauptsächlich durch die Aldehyd- oder Ketongruppen bestimmt, aus denen ihre Moleküle bestehen.

Monosaccharide sind gut wasserlöslich und haben einen süßen Geschmack.

Beim Auflösen in Wasser nehmen Monosaccharide, beginnend mit Pentosen, eine Ringform an.

Die zyklischen Strukturen von Pentosen und Hexosen sind ihre üblichen Formen: Zu jedem Zeitpunkt liegt nur ein kleiner Bruchteil der Moleküle in Form einer "offenen Kette" vor. Die Zusammensetzung der Oligo- und Polysaccharide umfasst auch cyclische Formen von Monosacchariden.

Neben Zuckern, bei denen alle Kohlenstoffatome an Sauerstoffatome gebunden sind, gibt es teilweise reduzierte Zucker, deren wichtigster die Desoxyribose ist.

Oligosaccharide

Bei der Hydrolyse bilden Oligosaccharide mehrere Moleküle einfacher Zucker. In Oligosacchariden sind einfache Zuckermoleküle durch sogenannte glykosidische Bindungen verbunden, die das Kohlenstoffatom eines Moleküls über Sauerstoff mit dem Kohlenstoffatom eines anderen Moleküls verbinden.

Die wichtigsten Oligosaccharide sind Maltose (Malzzucker), Lactose (Milchzucker) und Saccharose (Rohr- oder Rübenzucker). Diese Zucker werden auch Disaccharide genannt. Aufgrund ihrer Eigenschaften sind Disaccharide Blöcke für Monosaccharide. Sie lösen sich gut in Wasser auf und haben einen süßen Geschmack.

Polysaccharide

Dies sind hochmolekulare (bis zu 10.000.000 Da) polymere Biomoleküle, die aus einer Vielzahl von Monomeren – einfachen Zuckern und ihren Derivaten – bestehen.

Polysaccharide können aus Monosacchariden des gleichen oder unterschiedlichen Typs zusammengesetzt sein. Im ersten Fall werden sie Homopolysaccharide (Stärke, Cellulose, Chitin usw.) genannt, im zweiten Fall Heteropolysaccharide (Heparin). Alle Polysaccharide sind wasserunlöslich und schmecken nicht süß. Einige von ihnen können anschwellen und schleimen.

Die wichtigsten Polysaccharide sind wie folgt.

Zellulose- ein lineares Polysaccharid, das aus mehreren geraden parallelen Ketten besteht, die durch Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden sind. Jede Kette wird durch β-D-Glucosereste gebildet. Diese Struktur verhindert das Eindringen von Wasser, ist sehr reißfest, was die Stabilität pflanzlicher Zellmembranen gewährleistet, die 26-40% Zellulose enthalten.

Cellulose dient vielen Tieren, Bakterien und Pilzen als Nahrung. Die meisten Tiere, einschließlich Menschen, können Zellulose jedoch nicht verdauen, da ihrem Magen-Darm-Trakt das Enzym Cellulase fehlt, das Zellulose in Glukose spaltet. Gleichzeitig spielen Zellulosefasern eine wichtige Rolle in der Ernährung, da sie der Nahrung Volumen und grobe Textur verleihen und die Darmmotilität stimulieren.

Stärke und Glykogen. Diese Polysaccharide sind die Hauptformen der Glukosespeicherung in Pflanzen (Stärke), Tieren, Menschen und Pilzen (Glykogen). Bei ihrer Hydrolyse entsteht im Organismus Glukose, die für lebenswichtige Prozesse notwendig ist.

Chitin gebildet durch Moleküle von β-Glucose, in der die Alkoholgruppe am zweiten Kohlenstoffatom durch eine stickstoffhaltige Gruppe NHCOCH 3 ersetzt ist. Seine langen parallelen Ketten sind wie die Ketten der Zellulose gebündelt.

Chitin ist das Hauptstrukturelement der Haut von Arthropoden und der Zellwände von Pilzen.

Funktionen von Kohlenhydraten

Energie. Glukose ist die Hauptenergiequelle, die in den Zellen lebender Organismen während der Zellatmung freigesetzt wird (1 g Kohlenhydrate setzen während der Oxidation 17,6 kJ Energie frei).

Strukturell. Zellulose ist Bestandteil der Zellmembranen von Pflanzen; Chitin ist ein struktureller Bestandteil der Haut von Arthropoden und der Zellwände von Pilzen.

Einige Oligosaccharide sind Teil der Zytoplasmamembran der Zelle (in Form von Glykoproteinen und Glykolipiden) und bilden eine Glykokalyx.

Stoffwechsel-. Pentosen sind an der Synthese von Nukleotiden (Ribose ist Teil von RNA-Nukleotiden, Desoxyribose ist Teil von DNA-Nukleotiden), einigen Coenzymen (z. B. NAD, NADP, Coenzym A, FAD), AMP; nehmen an der Photosynthese teil (Ribulosediphosphat ist ein Akzeptor von CO 2 in der Dunkelphase der Photosynthese).

Pentosen und Hexosen sind an der Synthese von Polysacchariden beteiligt; Glukose ist in dieser Rolle besonders wichtig.