Woraus bestehen Kohlenhydrate? Biologie. Monosaccharide, die nicht zu einfacheren Zuckern hydrolysiert werden können. Die Art des Monosaccharids hängt von der Länge der Kohlenwasserstoffkette ab. Abhängig von der Anzahl der Kohlenstoffatome werden sie in Triosen, Tetrosen, Pentosen und Hexo unterteilt

Alle Kohlenhydrate bestehen aus einzelnen „Einheiten“, den Sacchariden. Je nach KönnenHydrolyseAnMonomereKohlenhydrate werden aufgeteiltin zwei Gruppen: einfach und komplex. Kohlenhydrate, die eine Einheit enthalten, werden genanntMonosaccharide, zwei Einheiten -Disaccharide, von zwei bis zehn Einheiten –Oligosaccharide, und mehr als zehn -Polysaccharide.

Monosaccharide Sie lassen den Blutzucker 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.

Als Kohlenhydrate werden Kohlenhydrate bezeichnet, die aus 3 oder mehr Einheiten bestehenKomplex. Lebensmittel, die reich an komplexen Kohlenhydraten sind, erhöhen den Glukosespiegel allmählich 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 im Gegensatz zu einfachen Zuckern bei der hydrolytischen Spaltung in Monomere zerfallen und Hunderte und Tausende bildenMoleküleMonosaccharide.

Stereoisomerie von Monosacchariden: IsomerGlycerinaldehydwobei bei der Projektion des Modells auf eine Ebene die OH-Gruppe am asymmetrischen Kohlenstoffatom auf der rechten Seite üblicherweise als D-Glycerinaldehyd und das Spiegelbild als L-Glycerinaldehyd betrachtet wird. Alle Isomere von Monosacchariden werden aufgrund der Ähnlichkeit der Position der OH-Gruppe am letzten asymmetrischen Kohlenstoffatom in der Nähe von CH in D- und L-Formen unterteilt 2 OH-Gruppen (Ketosen enthalten ein asymmetrisches Kohlenstoffatom weniger als Aldosen mit der gleichen Anzahl an Kohlenstoffatomen). NatürlichHexosen – Glucose, Fruktose, MannoseUndGalaktose– Aufgrund ihrer stereochemischen Konfiguration werden sie als Verbindungen der D-Serie klassifiziert.

Polysaccharide – der allgemeine Name einer Klasse komplexer hochmolekularer Kohlenhydrate,Moleküledie aus Zehnern, Hundertern oder Tausendern bestehenMonomere – Monosaccharide. Unter dem Gesichtspunkt der allgemeinen Strukturprinzipien in der Gruppe der Polysaccharide kann zwischen Homopolysacchariden, die aus Monosaccharideinheiten des gleichen Typs synthetisiert werden, und Heteropolysacchariden unterschieden werden, die durch das Vorhandensein von zwei oder mehr Arten von Monomerresten gekennzeichnet sind.

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1.6. Lipide – Nomenklatur und Struktur. Lipidpolymorphismus.

Lipide – eine große Gruppe natürlicher organischer Verbindungen, darunter Fette und fettähnliche Substanzen. Einfache Lipidmoleküle bestehen aus Alkohol undFettsäuren, komplex - aus Alkohol, hochmolekularen Fettsäuren und anderen Bestandteilen.

Klassifizierung von Lipiden

Einfache Lipide sind Lipide, die in ihrer Struktur Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) enthalten.

Komplexe Lipide sind Lipide, die in ihrer Struktur neben Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) weitere chemische Elemente enthalten. Am häufigsten: Phosphor (P), Schwefel (S), Stickstoff (N).

https:// ru. Wikipedia. org/ Wiki/Lipide

Literatur:

1) Cherkasova L. S., Merezhinsky M. F., Stoffwechsel von Fetten und Lipiden, Minsk, 1961;

2) Markman A.L., Chemie der Lipide, c. 12, Tash., 1963 – 70;

3) Tyutyunnikov B.N., Chemie der Fette, M., 1966;

4) Mahler G., Cordes K., Fundamentals of Biological Chemistry, trans. aus dem Englischen, M., 1970.

1.7. Biologische Membranen. Formen der Lipidaggregation. Das Konzept des flüssigkristallinen Zustands. Seitliche Diffusion und Flip-Flop.

Membranen Sie grenzen das Zytoplasma von der Umgebung ab und bilden auch die Hüllen von Kernen, Mitochondrien und Plastiden. Sie bilden ein Labyrinth aus endoplasmatischem Retikulum und gestapelten abgeflachten Vesikeln, die den Golgi-Komplex bilden. Membranen bilden Lysosomen, große und kleine Vakuolen von Pflanzen- und Pilzzellen sowie pulsierende Vakuolen von Protozoen. Alle diese Strukturen sind Kompartimente (Kompartimente), die für bestimmte spezialisierte Prozesse und Zyklen bestimmt sind. Daher ist die Existenz einer Zelle ohne Membranen unmöglich.

Membranstrukturdiagramm: a – dreidimensionales Modell; b – planares Bild;

1 – Proteine, die an die Lipidschicht angrenzen (A), darin eingetaucht sind (B) oder sie durchdringen (C); 2 – Schichten aus Lipidmolekülen; 3 – Glykoproteine; 4 – Glykolipide; 5 – hydrophiler Kanal, der als Pore fungiert.

Die Funktionen biologischer Membranen sind wie folgt:

1) Sie grenzen den Inhalt der Zelle von der äußeren Umgebung und den Inhalt von Organellen vom Zytoplasma ab.

2) Sorgen für den Transport von Substanzen in und aus der Zelle, vom Zytoplasma zu den Organellen und umgekehrt.

3) Sie fungieren als Rezeptoren (Empfangen und Umwandeln von Signalen aus der Umgebung, Erkennen von Zellsubstanzen usw.).

4) Sie sind Katalysatoren (sie sorgen für membrannahe chemische Prozesse).

5) Beteiligen Sie sich an der Energiewende.

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Seitliche Diffusion ist die chaotische thermische Bewegung von Lipid- und Proteinmolekülen in der Membranebene. Bei der seitlichen Diffusion wechseln benachbarte Lipidmoleküle abrupt ihren Platz, und als Folge solcher aufeinanderfolgender Sprünge von einem Ort zum anderen bewegt sich das Molekül entlang der Oberfläche der Membran.

Die Bewegung von Molekülen entlang der Oberfläche der Zellmembran über die Zeit t wurde experimentell mit der Methode der Fluoreszenzmarkierungen – fluoreszierender Molekülgruppen – bestimmt. Fluoreszierende Markierungen lassen Moleküle fluoreszieren, deren Bewegung entlang der Zelloberfläche beispielsweise untersucht werden kann, indem unter einem Mikroskop die Geschwindigkeit untersucht wird, mit der sich ein von solchen Molekülen erzeugter fluoreszierender Fleck über die Zelloberfläche ausbreitet.

Flipflop ist die Diffusion von Membran-Phospholipidmolekülen durch die Membran.

Die Geschwindigkeit von Molekülen, die von einer Oberfläche der Membran zur anderen springen (Flip-Flop), wurde mit der Spin-Label-Methode in Experimenten an Modell-Lipidmembranen – Liposomen – bestimmt.

Einige der Phospholipidmoleküle, aus denen Liposomen gebildet wurden, wurden mit daran befestigten Spinmarkierungen markiert. Liposomen wurden Ascorbinsäure ausgesetzt, wodurch ungepaarte Elektronen auf den Molekülen verschwanden: paramagnetische Moleküle wurden diamagnetisch, was durch eine Verringerung der Fläche unter der EPR-Spektrumkurve nachgewiesen werden konnte.

Somit erfolgen Sprünge von Molekülen von einer Oberfläche der Doppelschicht zur anderen (Flip-Flop) viel langsamer als Sprünge bei seitlicher Diffusion. Die durchschnittliche Zeit, nach der ein Phospholipidmolekül umkippt (T ~ 1 Stunde), ist mehrere zehn Milliarden Mal länger als die durchschnittliche Zeit, die ein Molekül benötigt, um in der Ebene der Membran von einem Ort zum anderen zu springen.

Das Konzept des flüssigkristallinen Zustands

Ein Festkörper kann sein wiekristallin , so undamorph. Im ersten Fall liegt eine Fernordnung in der Anordnung der Teilchen in Abständen vor, die viel größer sind als die intermolekularen Abstände (Kristallgitter). Im zweiten Fall gibt es keine Fernordnung in der Anordnung von Atomen und Molekülen.

Der Unterschied zwischen einem amorphen Körper und einer Flüssigkeit liegt nicht im Vorhandensein oder Fehlen einer Fernordnung, sondern in der Art der Teilchenbewegung. Moleküle von Flüssigkeiten und Festkörpern führen oszillierende (manchmal auch rotierende) Bewegungen um die Gleichgewichtslage aus. Nach einer gewissen durchschnittlichen Zeit („sedled life time“) springen die Moleküle in eine andere Gleichgewichtsposition. Der Unterschied besteht darin, dass die „abgesetzte Lebensdauer“ in einer Flüssigkeit viel kürzer ist als in einem festen Zustand.

Lipiddoppelschichtmembranen sind unter physiologischen Bedingungen flüssig; die „abgesetzte Lebensdauer“ eines Phospholipidmoleküls in der Membran beträgt 10 −7 – 10 −8 Mit.

Die Moleküle in der Membran sind nicht zufällig angeordnet; in ihrer Anordnung ist eine weitreichende Ordnung zu beobachten. Phospholipidmoleküle liegen in einer Doppelschicht vor und ihre hydrophoben Schwänze sind ungefähr parallel zueinander. Auch in der Ausrichtung der polaren hydrophilen Köpfe herrscht Ordnung.

Ein physiologischer Zustand, in dem eine weiträumige Ordnung in der gegenseitigen Orientierung und Anordnung der Moleküle vorliegt, der Aggregatzustand jedoch flüssig ist, wird als bezeichnetFlüssigkristallzustand. Flüssigkristalle können sich nicht in allen Stoffen bilden, sondern in Stoffen aus „langen Molekülen“ (deren Querabmessungen kleiner sind als deren Längsabmessungen). Es können verschiedene Flüssigkristallstrukturen existieren: nematisch (filamentartig), wenn lange Moleküle parallel zueinander ausgerichtet sind; smektisch – Moleküle sind parallel zueinander und in Schichten angeordnet; Ganzheitlich – Moleküle liegen parallel zueinander in derselben Ebene, aber in verschiedenen Ebenen ist die Ausrichtung der Moleküle unterschiedlich.

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Literatur: AUF DER. Lemeza, L. V. Kamlyuk, N. D. Lisov. „Ein Handbuch zur Biologie für Studienbewerber.“

1.8. Nukleinsäuren. Heterozyklische Basen, Nukleoside, Nukleotide, Nomenklatur. Räumliche Struktur von Nukleinsäuren – DNA, RNA (tRNA, rRNA, mRNA). Ribosomen und der Zellkern. Methoden zur Bestimmung der Primär- und Sekundärstruktur von Nukleinsäuren (Sequenzierung, Hybridisierung).

Nukleinsäuren – phosphorhaltige Biopolymere lebender Organismen, die die Speicherung und Übertragung von Erbinformationen gewährleisten.

Nukleinsäuren sind Biopolymere. Ihre Makromoleküle bestehen aus sich wiederholenden Einheiten, die durch Nukleotide dargestellt werden. Und sie wurden logisch benanntPolynukleotide. Eines der Hauptmerkmale von Nukleinsäuren ist ihre Nukleotidzusammensetzung. Die Zusammensetzung eines Nukleotids (einer Struktureinheit von Nukleinsäuren) umfasstdrei Komponenten:

– Stickstoffbase. Kann Pyrimidin und Purin sein. Nukleinsäuren enthalten vier verschiedene Arten von Basen: Zwei davon gehören zur Klasse der Purine und zwei zur Klasse der Pyrimidine.

– Rückstände von Phosphorsäure.

– Monosaccharid – Ribose oder 2-Desoxyribose. Der im Nukleotid enthaltene Zucker enthält fünf Kohlenstoffatome, d.h. ist eine Pentose. Abhängig von der Art der im Nukleotid vorhandenen Pentose werden zwei Arten von Nukleinsäuren unterschieden– Ribonukleinsäuren (RNA), die Ribose enthalten, undDesoxyribonukleinsäuren (DNA), enthält Desoxyribose.

Nukleotid Im Kern handelt es sich um einen Phosphorester eines Nukleosids.Enthält Nukleoside besteht aus zwei Komponenten: einem Monosaccharid (Ribose oder Desoxyribose) und einer stickstoffhaltigen Base.

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Stickstoffbasen – heterozyklischorganische Verbindungen, DerivatePyrimidinUndpurinaenthaltenNukleinsäuren. Für Kurzbezeichnungen werden lateinische Großbuchstaben verwendet. Stickstoffbasen umfassenAdenin(A),Guanin(G),Cytosin(C), die sowohl in DNA als auch in RNA vorkommen.Timin(T) ist nur Teil der DNA undUracil(U) kommt nur in RNA vor.

Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, die aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehen. Es gibt einfache Kohlenhydrate oder Monosaccharide wie Glucose und komplexe oder Polysaccharide, die in niedrigere, die einige Reste einfacher Kohlenhydrate enthalten, wie Disaccharide, und höhere, die aus vielen Resten einfacher Kohlenhydrate sehr große Moleküle enthalten, unterteilt werden. In tierischen Organismen beträgt der Kohlenhydratgehalt etwa 2 % des Trockengewichts.

Der durchschnittliche Tagesbedarf eines Erwachsenen an Kohlenhydraten beträgt 500 g, bei intensiver Muskelarbeit 700-1000 g.

Die Menge an Kohlenhydraten pro Tag sollte 60 Gewichtsprozent und 56 Gewichtsprozent der Gesamtnahrungsmenge betragen.

Glukose ist im Blut enthalten, in dem ihre Menge auf einem konstanten Niveau (0,1–0,12 %) gehalten wird. Nach der Absorption im Darm werden Monosaccharide über das Blut in den Blutkreislauf abgegeben, wo die Synthese von Glykogenmonosacchariden stattfindet, die Teil des Zytoplasmas sind. Glykogenspeicher werden hauptsächlich in den Muskeln und der Leber gespeichert.

Die Gesamtmenge an Glykogen im Körper einer 70 kg schweren Person beträgt etwa 375 g, davon befinden sich 245 g in den Muskeln, 110 g in der Leber (bis zu 150 g) und 20 g im Blut und anderen Körperteilen Flüssigkeiten. Im Körper einer trainierten Person befinden sich 40 g Glykogen – 50 % mehr als bei einer untrainierten Person.

Kohlenhydrate sind die wichtigste Energiequelle für das Leben und Funktionieren des Körpers.

Unter sauerstofffreien Bedingungen (anaerob) zerfallen im Körper Kohlenhydrate in Milchsäure und setzen dabei Energie frei. Dieser Vorgang wird Glykolyse genannt. Unter Beteiligung von Sauerstoff (aerobe Bedingungen) werden sie zu Kohlendioxid abgebaut und setzen dabei deutlich mehr Energie frei. Der anaerobe Abbau von Kohlenhydraten unter Beteiligung von Phosphorsäure – die Phosphorylierung – ist von großer biologischer Bedeutung.

Die Phosphorylierung von Glukose erfolgt in der Leber unter Beteiligung von Enzymen. Aminosäuren und Fette können Glukosequellen sein. In der Leber werden aus vorphosphorylierter Glucose riesige Polysaccharidmoleküle – Glykogen – gebildet. Die Menge an Glykogen in der menschlichen Leber hängt von der Art der Ernährung und der Muskelaktivität ab. Unter Beteiligung anderer Enzyme in der Leber wird Glykogen in Glukose – Zuckerbildung – zerlegt. Der Abbau von Glykogen in der Leber und der Skelettmuskulatur während des Fastens und der Muskelarbeit geht mit einer gleichzeitigen Synthese von Glykogen einher. In der Leber produzierte Glukose gelangt in alle Zellen und Gewebe und wird dort abgegeben.

Nur ein kleiner Teil der Proteine ​​und Fette setzt durch den desmolytischen Abbau Energie frei und dient somit als direkte Energiequelle. Ein erheblicher Teil der Proteine ​​und Fette wird in den Muskeln zunächst in Kohlenhydrate umgewandelt, noch bevor sie vollständig abgebaut werden. Darüber hinaus gelangen die Hydrolyseprodukte von Proteinen und Fetten aus dem Verdauungskanal in die Leber, wo Aminosäuren und Fette in Glukose umgewandelt werden. Dieser Vorgang wird als Gluconeogenese bezeichnet. Die Hauptquelle der Glukosebildung in der Leber ist Glykogen; ein wesentlich geringerer Teil der Glukose wird durch Gluconeogenese gewonnen, bei der die Bildung von Ketonkörpern verzögert wird. Somit beeinflusst der Kohlenhydratstoffwechsel maßgeblich den Wasser- und Wasserstoffwechsel.

Wenn der Glukoseverbrauch der arbeitenden Muskeln um das 5- bis 8-fache steigt, wird in der Leber aus Fetten und Proteinen Glykogen gebildet.

Im Gegensatz zu Proteinen und Fetten werden Kohlenhydrate leicht abgebaut, sodass sie vom Körper unter hohem Energieaufwand (Muskelarbeit, Schmerzempfindungen, Angst, Wut usw.) schnell mobilisiert werden können. Der Abbau von Kohlenhydraten erhält die Stabilität des Körpers und ist die Hauptenergiequelle für die Muskulatur. Kohlenhydrate sind für die normale Funktion des Nervensystems unerlässlich. Ein Absinken des Blutzuckers führt zu einem Absinken der Körpertemperatur, Muskelschwäche und -müdigkeit sowie Störungen der Nervenaktivität.

Nur ein sehr kleiner Teil der vom Blut abgegebenen Glukose wird im Gewebe zur Energiefreisetzung genutzt. Die Hauptquelle des Kohlenhydratstoffwechsels im Gewebe ist Glykogen, das zuvor aus Glukose synthetisiert wurde.

Bei der Arbeit der Muskeln – den Hauptverbrauchern von Kohlenhydraten – werden die in ihnen befindlichen Glykogenreserven genutzt, und erst wenn diese Reserven vollständig aufgebraucht sind, beginnt die direkte Nutzung der über das Blut an die Muskeln abgegebenen Glukose. Gleichzeitig wird Glukose verbraucht, die aus den Glykogenreserven in der Leber gebildet wird. Nach der Arbeit erneuern die Muskeln ihren Glykogenvorrat, indem sie ihn aus Blutzucker synthetisieren, und die Leber – aufgrund der Aufnahme von Monosacchariden im Verdauungstrakt und des Abbaus von Proteinen und Fetten.

Wenn beispielsweise der Glukosegehalt im Blut aufgrund des reichlichen Gehalts in der Nahrung auf über 0,15–0,16 % ansteigt, was als Nahrungsmittelhyperglykämie bezeichnet wird, wird die Glukose aus dem Körper mit dem Urin ausgeschieden – Glukosurie.

Andererseits sinkt der Glukosespiegel im Blut auch bei längerem Fasten nicht, da Glukose beim Abbau von Glykogen aus den Geweben in das Blut gelangt.

Kurze Beschreibung der Zusammensetzung, Struktur und ökologischen Rolle von Kohlenhydraten

Kohlenhydrate sind organische Substanzen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen und die allgemeine Formel C n (H 2 O) m haben (für die überwiegende Mehrheit dieser Substanzen).

Der Wert von n ist entweder gleich m (für Monosaccharide) oder größer (für andere Kohlenhydratklassen). Die obige allgemeine Formel entspricht nicht der Desoxyribose.

Kohlenhydrate werden in Monosaccharide, Di(oligo)saccharide und Polysaccharide unterteilt. Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung einzelner Vertreter jeder Kohlenhydratklasse.

Kurze Eigenschaften von Monosacchariden

Monosaccharide sind Kohlenhydrate, deren allgemeine Formel C n (H 2 O) n ist (Ausnahme ist Desoxyribose).

Klassifizierungen von Monosacchariden

Monosaccharide sind eine ziemlich große und komplexe Gruppe von Verbindungen und unterliegen daher einer komplexen Klassifizierung nach verschiedenen Kriterien:

1) Basierend auf der Anzahl der in einem Monosaccharidmolekül enthaltenen Kohlenstoffe werden Tetrosen, Pentosen, Hexosen und Heptosen unterschieden. Pentosen und Hexosen sind von größter praktischer Bedeutung;

2) Monosaccharide werden nach Funktionsgruppen in Ketosen und Aldosen unterteilt;

3) Basierend auf der Anzahl der im zyklischen Monosaccharidmolekül enthaltenen Atome werden Pyranosen (enthalten 6 Atome) und Furanosen (enthalten 5 Atome) unterschieden;

4) Basierend auf der räumlichen Anordnung des „Glucosid“-Hydroxids (dieses Hydroxid wird durch Addition eines Wasserstoffatoms an den Sauerstoff der Carbonylgruppe erhalten) werden Monosaccharide in Alpha- und Beta-Formen unterteilt. Schauen wir uns einige der wichtigsten Monosaccharide an, die in der Natur die größte biologische und ökologische Bedeutung haben.

Kurze Eigenschaften von Pentosen

Pentosen sind Monosaccharide, deren Molekül 5 Kohlenstoffatome enthält. Diese Stoffe können offenkettig und zyklisch sein, Aldosen und Ketosen, Alpha- und Betaverbindungen. Unter ihnen sind Ribose und Desoxyribose von größter praktischer Bedeutung.

Die allgemeine Formel von Ribose lautet C 5 H 10 O 5. Ribose ist einer der Stoffe, aus denen Ribonukleotide synthetisiert werden, aus denen anschließend verschiedene Ribonukleinsäuren (RNA) gewonnen werden. Daher ist die Furanose (fünfgliedrige) Alpha-Form der Ribose von größter Bedeutung (in den Formeln wird RNA in Form eines regelmäßigen Fünfecks dargestellt).

Die allgemeine Formel für Desoxyribose lautet C 5 H 10 O 4. Desoxyribose ist einer der Stoffe, aus denen Desoxyribonukleotide in Organismen synthetisiert werden; Letztere sind Ausgangsstoffe für die Synthese von Desoxyribonukleinsäuren (DNA). Am wichtigsten ist daher die zyklische Alpha-Form der Desoxyribose, der am zweiten Kohlenstoffatom im Zyklus ein Hydroxid fehlt.

Die offenkettigen Formen von Ribose und Desoxyribose sind Aldosen, d. h. sie enthalten 4 (3) Hydroxidgruppen und eine Aldehydgruppe. Beim vollständigen Abbau der Nukleinsäuren werden Ribose und Desoxyribose zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert; Dieser Prozess geht mit der Freisetzung von Energie einher.

Kurze Eigenschaften von Hexosen

Hexosen sind Monosaccharide, deren Moleküle sechs Kohlenstoffatome enthalten. Die allgemeine Formel von Hexosen lautet C 6 (H 2 O) 6 oder C 6 H 12 O 6. Alle Arten von Hexosen sind Isomere, die der obigen Formel entsprechen. Unter den Hexosen gibt es Ketosen, Aldosen, Alpha- und Betaformen von Molekülen, offenkettige und zyklische Formen sowie zyklische Pyranose- und Furanoseformen von Molekülen. Die wichtigsten in der Natur sind Glukose und Fruktose, auf die im Folgenden kurz eingegangen wird.

1. Glukose. Wie jede Hexose hat sie die allgemeine Formel C 6 H 12 O 6. Es gehört zu den Aldosen, d. h. es enthält eine funktionelle Aldehydgruppe und 5 Hydroxidgruppen (charakteristisch für Alkohole), daher ist Glucose ein mehrwertiger Aldehydalkohol (diese Gruppen liegen in offenkettiger Form vor, in der zyklischen Form liegt die Aldehydgruppe vor). fehlt, da es sich in eine Hydroxidgruppe namens „Glucosidhydroxid“ umwandelt). Die zyklische Form kann entweder fünfgliedrig (Furanose) oder sechsgliedrig (Pyranose) sein. Die Pyranoseform des Glucosemoleküls ist in der Natur von größter Bedeutung. Die zyklischen Pyranose- und Furanose-Formen können entweder Alpha- oder Beta-Formen sein, abhängig von der Position des glukosidischen Hydroxids relativ zu anderen Hydroxidgruppen im Molekül.

Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften ist Glukose eine feste, weiße, kristalline Substanz mit süßem Geschmack (die Intensität dieses Geschmacks ähnelt der von Saccharose), ist in Wasser gut löslich und in der Lage, übersättigte Lösungen („Sirupe“) zu bilden. Da das Glukosemolekül asymmetrische Kohlenstoffatome enthält (d. h. Atome, die mit vier verschiedenen Radikalen verbunden sind), weisen Glukoselösungen optische Aktivität auf. Daher wird zwischen D-Glukose und L-Glukose unterschieden, die unterschiedliche biologische Aktivitäten aufweisen.

Aus biologischer Sicht ist die Fähigkeit der Glukose, nach folgendem Schema leicht zu oxidieren, am wichtigsten:

C 6 H 12 O 6 (Glukose) → (Zwischenstufen) → 6СO 2 + 6H 2 O.

Glukose ist im biologischen Sinne eine wichtige Verbindung, da sie aufgrund ihrer Oxidation vom Körper als universeller Nährstoff und leicht zugängliche Energiequelle genutzt wird.

2. Fruktose. Dies ist Ketose, ihre allgemeine Formel lautet C 6 H 12 O 6, d. h. es ist ein Glucose-Isomer, es zeichnet sich durch offenkettige und zyklische Formen aus. Das wichtigste ist Beta-B-Fructofuranose, kurz Beta-Fructose. Saccharose wird aus Beta-Fruktose und Alpha-Glukose hergestellt. Unter bestimmten Bedingungen kann Fructose durch eine Isomerisierungsreaktion in Glucose umgewandelt werden. Von den physikalischen Eigenschaften her ähnelt Fruktose der Glukose, ist aber süßer.

Kurze Eigenschaften von Disacchariden

Disaccharide sind Produkte der Dekodensationsreaktion identischer oder verschiedener Monosaccharidmoleküle.

Disaccharide sind eine der Arten von Oligosacchariden (eine kleine Anzahl von Monosaccharidmolekülen (identisch oder unterschiedlich) ist an der Bildung ihrer Moleküle beteiligt).

Der wichtigste Vertreter der Disaccharide ist Saccharose (Rüben- oder Rohrzucker). Saccharose ist ein Produkt der Wechselwirkung von Alpha-D-Glucopyranose (Alpha-Glucose) und Beta-D-Fructofuranose (Beta-Fructose). Seine allgemeine Formel lautet C 12 H 22 O 11. Saccharose ist eines der vielen Isomere von Disacchariden.

Hierbei handelt es sich um eine weiße kristalline Substanz, die in verschiedenen Zuständen vorliegt: grobkristallin („Zuckerlaibe“), feinkristallin (Kristallzucker), amorph (Puderzucker). Es löst sich gut in Wasser, insbesondere in heißem Wasser (im Vergleich zu heißem Wasser ist die Löslichkeit von Saccharose in kaltem Wasser relativ gering), daher ist Saccharose in der Lage, „übersättigte Lösungen“ zu bilden – Sirupe, die „zuzuckern“ können, d. h. die Bildung Es entsteht eine Bildung feinkristalliner Suspensionen. Konzentrierte Saccharoselösungen sind in der Lage, spezielle Glassysteme – Karamellen – zu bilden, die vom Menschen zur Herstellung bestimmter Süßigkeitenarten verwendet werden. Saccharose ist eine süße Substanz, ihr süßer Geschmack ist jedoch weniger intensiv als der von Fruktose.

Die wichtigste chemische Eigenschaft von Saccharose ist ihre Fähigkeit zur Hydrolyse, wodurch Alpha-Glucose und Beta-Fructose entstehen, die an Reaktionen des Kohlenhydratstoffwechsels beteiligt sind.

Für den Menschen ist Saccharose eines der wichtigsten Lebensmittel, da es eine Glukosequelle darstellt. Ein übermäßiger Verzehr von Saccharose ist jedoch schädlich, da er zu einer Störung des Kohlenhydratstoffwechsels führt, die mit dem Auftreten von Krankheiten einhergeht: Diabetes, Zahnerkrankungen, Fettleibigkeit.

Allgemeine Eigenschaften von Polysacchariden

Polysaccharide sind natürliche Polymere, die Produkte der Polykondensationsreaktion von Monosacchariden sind. Als Monomere für die Bildung von Polysacchariden können Pentosen, Hexosen und andere Monosaccharide verwendet werden. Praktisch am wichtigsten sind die Polykondensationsprodukte von Hexosen. Es sind auch Polysaccharide bekannt, deren Moleküle Stickstoffatome enthalten, beispielsweise Chitin.

Polysaccharide auf Hexosebasis haben die allgemeine Formel (C 6 H 10 O 5)n. Sie sind in Wasser unlöslich und einige von ihnen können kolloidale Lösungen bilden. Die wichtigsten dieser Polysaccharide sind verschiedene Sorten pflanzlicher und tierischer Stärke (letztere werden Glykogene genannt) sowie Sorten von Cellulose (Ballaststoffen).

Allgemeine Eigenschaften der Eigenschaften und ökologische Rolle von Stärke

Stärke ist ein Polysaccharid, das das Produkt der Polykondensationsreaktion von Alpha-Glucose (Alpha-D-Glucopyranose) ist. Aufgrund ihrer Herkunft werden Stärken in pflanzliche und tierische Stärken unterteilt. Tierische Stärken werden Glykogen genannt. Obwohl Stärkemoleküle im Allgemeinen eine gemeinsame Struktur und die gleiche Zusammensetzung haben, sind die individuellen Eigenschaften der aus verschiedenen Pflanzen gewonnenen Stärke unterschiedlich. Kartoffelstärke unterscheidet sich also von Maisstärke usw. Alle Stärkearten haben jedoch gemeinsame Eigenschaften. Dabei handelt es sich um feste, weiße, feinkristalline oder amorphe Substanzen, die sich bei Berührung „zerbrechlich“ anfühlen und in Wasser unlöslich sind. In heißem Wasser können sie jedoch kolloidale Lösungen bilden, die beim Abkühlen stabil bleiben. Stärke bildet sowohl Sole (zum Beispiel flüssiges Gelee) als auch Gele (zum Beispiel ist mit einem hohen Stärkegehalt zubereitetes Gelee eine gallertartige Masse, die mit einem Messer geschnitten werden kann).

Die Fähigkeit der Stärke, kolloidale Lösungen zu bilden, hängt mit der Kugelförmigkeit ihrer Moleküle zusammen (das Molekül ist zu einer Kugel zusammengerollt). Bei Kontakt mit warmem oder heißem Wasser dringen Wassermoleküle zwischen die Windungen der Stärkemoleküle ein, das Volumen des Moleküls nimmt zu und die Dichte der Substanz nimmt ab, was zum Übergang der Stärkemoleküle in einen für kolloidale Systeme charakteristischen mobilen Zustand führt . Die allgemeine Formel von Stärke: (C 6 H 10 O 5) n, die Moleküle dieser Substanz haben zwei Sorten, von denen eine Amylose genannt wird (es gibt keine Seitenketten in diesem Molekül) und die andere Amylopektin (die Moleküle) ist haben Seitenketten, in denen die Verbindung über eine Sauerstoffbrücke mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen erfolgt).

Die wichtigste chemische Eigenschaft, die die biologische und ökologische Rolle von Stärke bestimmt, ist ihre Fähigkeit zur Hydrolyse, wodurch letztendlich entweder das Disaccharid Maltose oder Alpha-Glucose entsteht (dies ist das Endprodukt der Stärkehydrolyse):

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O → nC 6 H 12 O 6 (Alphaglukose).

Der Prozess findet in Organismen unter der Wirkung einer ganzen Gruppe von Enzymen statt. Durch diesen Prozess wird der Körper mit Glukose angereichert, einem essentiellen Nährstoffbestandteil.

Eine qualitative Reaktion auf Stärke ist die Wechselwirkung mit Jod, die zu einer rotvioletten Farbe führt. Diese Reaktion wird zum Nachweis von Stärke in verschiedenen Systemen verwendet.

Die biologische und ökologische Rolle von Stärke ist recht groß. Dies ist einer der wichtigsten Reservestoffe in pflanzlichen Organismen, beispielsweise in Pflanzen der Getreidefamilie. Für Tiere ist Stärke der wichtigste trophische Stoff.

Kurze Beschreibung der Eigenschaften und der ökologischen und biologischen Rolle von Zellulose (Faser)

Cellulose (Ballaststoff) ist ein Polysaccharid, das ein Produkt der Polykondensationsreaktion von Beta-Glucose (Beta-D-Glucopyranose) ist. Seine allgemeine Formel lautet (C 6 H 10 O 5) n. Im Gegensatz zu Stärke sind Cellulosemoleküle streng linear und haben eine fibrilläre („filamentöse“) Struktur. Der Unterschied in der Struktur von Stärke- und Zellulosemolekülen erklärt den Unterschied in ihrer biologischen und umweltbezogenen Rolle. Cellulose ist weder eine Reserve- noch eine trophische Substanz, da sie von den meisten Organismen nicht verdaut werden kann (mit Ausnahme einiger Bakterienarten, die Cellulose hydrolysieren und Beta-Glucose absorbieren können). Zellulose ist nicht in der Lage, kolloidale Lösungen zu bilden, kann aber mechanisch starke filamentöse Strukturen bilden, die Schutz für einzelne Zellorganellen und mechanische Festigkeit für verschiedene Pflanzengewebe bieten. Cellulose wird wie Stärke unter bestimmten Bedingungen hydrolysiert und das Endprodukt ihrer Hydrolyse ist Beta-Glucose (Beta-D-Glucopyranose). In der Natur spielt dieser Prozess eine relativ geringe Rolle (aber er ermöglicht der Biosphäre, Zellulose zu „assimilieren“).

(C 6 H 10 O 5) n (Ballaststoffe) + n(H 2 O) → n(C 6 H 12 O 6) (Beta-Glucose oder Beta-D-Glucopyranose) (bei unvollständiger Hydrolyse der Ballaststoffe die Bildung von ein lösliches Disaccharid ist möglich - Cellobiose).

Unter natürlichen Bedingungen werden Ballaststoffe (nach dem Absterben der Pflanzen) zersetzt, was zur Bildung verschiedener Verbindungen führen kann. Durch diesen Prozess entstehen Humus (ein organischer Bestandteil des Bodens), verschiedene Arten von Kohle (Öl und Kohle entstehen aus den abgestorbenen Überresten verschiedener tierischer und pflanzlicher Organismen in Abwesenheit, also unter anaeroben Bedingungen, des gesamten Komplexes). an ihrer Bildung ist eine Menge organischer Substanzen beteiligt, darunter auch Kohlenhydrate).

Die ökologische und biologische Rolle von Ballaststoffen besteht darin, dass sie: a) schützend wirken; b) mechanisch; c) bildende Verbindung (für einige Bakterien erfüllt sie eine trophische Funktion). Abgestorbene Überreste pflanzlicher Organismen sind ein Substrat für einige Organismen – Insekten, Pilze und verschiedene Mikroorganismen.

Kurze Beschreibung der ökologischen und biologischen Rolle von Kohlenhydraten

Wenn wir das oben besprochene Material zu den Eigenschaften von Kohlenhydraten zusammenfassen, können wir die folgenden Schlussfolgerungen über ihre ökologische und biologische Rolle ziehen.

1. Sie erfüllen eine Konstruktionsfunktion sowohl in Zellen als auch im gesamten Körper, da sie Teil der Strukturen sind, die Zellen und Gewebe bilden (dies ist besonders typisch für Pflanzen und Pilze), zum Beispiel Zellmembranen, verschiedene Membranen usw. d. Darüber hinaus sind Kohlenhydrate an der Bildung biologisch notwendiger Substanzen beteiligt, die eine Reihe von Strukturen bilden, beispielsweise an der Bildung von Nukleinsäuren, die die Grundlage von Chromosomen bilden; Kohlenhydrate sind Teil komplexer Proteine ​​– Glykoproteine, die eine gewisse Bedeutung bei der Bildung von Zellstrukturen und Interzellularsubstanz haben.

2. Die wichtigste Funktion von Kohlenhydraten ist die trophische Funktion, die darin besteht, dass viele von ihnen Nahrungsprodukte heterotropher Organismen sind (Glukose, Fruktose, Stärke, Saccharose, Maltose, Laktose usw.). Diese Stoffe bilden in Kombination mit anderen Verbindungen Nahrungsmittel für den Menschen (verschiedene Getreidearten; Früchte und Samen einzelner Pflanzen, die Kohlenhydrate enthalten, sind Nahrung für Vögel, und Monosaccharide, die in einen Kreislauf verschiedener Umwandlungen eintreten, tragen dazu bei die Bildung eigener Kohlenhydrate, die für einen bestimmten Organismus charakteristisch sind, sowie für andere organisch-biochemische Verbindungen (Fette, Aminosäuren (aber nicht deren Proteine), Nukleinsäuren usw.).

3. Kohlenhydrate zeichnen sich auch durch eine Energiefunktion aus, die darin besteht, dass Monosaccharide (insbesondere Glukose) in Organismen leicht oxidiert werden (das Endprodukt der Oxidation ist CO 2 und H 2 O) und eine große Menge Energie freisetzt freigesetzt, begleitet von der Synthese von ATP.

4. Sie haben auch eine Schutzfunktion, die darin besteht, dass aus Kohlenhydraten Strukturen (und bestimmte Organellen in der Zelle) entstehen, die entweder die Zelle oder den gesamten Organismus vor verschiedenen Schäden, auch mechanischen (z. B. Chitinhüllen), schützen von Insekten, die das Exoskelett bilden, Zellwände von Pflanzen und viele Pilze, einschließlich Zellulose usw.).

5. Eine wichtige Rolle spielen die mechanischen und formbildenden Funktionen von Kohlenhydraten, die die Fähigkeit von Strukturen darstellen, die entweder aus Kohlenhydraten oder in Kombination mit anderen Verbindungen gebildet werden, dem Körper eine bestimmte Form zu geben und ihn mechanisch stark zu machen; So bilden die Zellmembranen mechanischer Gewebe und Xylemgefäße das Gerüst (Innenskelett) von Gehölzen, Sträuchern und krautigen Pflanzen, Chitin bildet das Außenskelett von Insekten usw.

Kurzcharakteristik des Kohlenhydratstoffwechsels in einem heterotrophen Organismus (am Beispiel des menschlichen Körpers)

Eine wichtige Rolle beim Verständnis von Stoffwechselvorgängen spielt die Kenntnis der Umwandlungen, denen Kohlenhydrate in heterotrophen Organismen unterliegen. Im menschlichen Körper wird dieser Vorgang durch die folgende schematische Beschreibung charakterisiert.

Kohlenhydrate aus der Nahrung gelangen über die Mundhöhle in den Körper. Monosaccharide werden im Verdauungssystem praktisch nicht umgewandelt, Disaccharide werden zu Monosacchariden hydrolysiert und Polysaccharide unterliegen recht erheblichen Umwandlungen (dies gilt für Polysaccharide, die der Körper als Nahrung aufnimmt, und für Kohlenhydrate, die keine Nahrungssubstanzen sind, zum Beispiel Zellulose). , einige Pektine, werden mit dem Kot aus dem Körper ausgeschieden).

In der Mundhöhle wird die Nahrung zerkleinert und homogenisiert (wird gleichmäßiger als vor dem Eintritt in die Mundhöhle). Die Nahrung wird durch den von den Speicheldrüsen abgesonderten Speichel beeinflusst. Es enthält Ptyalin und reagiert alkalisch, wodurch die primäre Hydrolyse von Polysacchariden beginnt, was zur Bildung von Oligosacchariden (Kohlenhydraten mit einem kleinen n-Wert) führt.

Ein Teil der Stärke kann sogar in Disaccharide umgewandelt werden, was sich bei längerem Brotkauen bemerkbar macht (saures Schwarzbrot wird süß).

Gekaute Nahrung, reichlich mit Speichel verarbeitet und von den Zähnen zerkleinert, gelangt in Form eines Nahrungsbolus durch die Speiseröhre in den Magen, wo sie saurem Magensaft ausgesetzt wird, der Enzyme enthält, die auf Proteine ​​und Nukleinsäuren einwirken. Den Kohlenhydraten passiert im Magen fast nichts.

Anschließend gelangt der Nahrungsbrei in den ersten Darmabschnitt (Dünndarm), beginnend mit dem Zwölffingerdarm. Es erhält Pankreassaft (Pankreassekret), der einen Komplex von Enzymen enthält, die die Verdauung von Kohlenhydraten fördern. Kohlenhydrate werden in Monosaccharide umgewandelt, die wasserlöslich und resorbierbar sind. Nahrungskohlenhydrate werden schließlich im Dünndarm verdaut und dort, wo sich die Zotten befinden, vom Blut aufgenommen und gelangen in den Kreislauf.

Mit dem Blutkreislauf werden Monosaccharide zu verschiedenen Geweben und Zellen des Körpers transportiert, doch zunächst passiert das gesamte Blut die Leber (dort wird es von schädlichen Stoffwechselprodukten befreit). Im Blut liegen Monosaccharide hauptsächlich in Form von Alpha-Glucose vor (aber auch andere Hexose-Isomere wie Fructose können vorhanden sein).

Wenn der Blutzuckerspiegel unter dem Normalwert liegt, wird ein Teil des in der Leber enthaltenen Glykogens zu Glukose hydrolysiert. Ein zu hoher Kohlenhydratgehalt kennzeichnet eine schwere menschliche Krankheit – Diabetes.

Aus dem Blut gelangen Monosaccharide in die Zellen, wo der größte Teil davon für die Oxidation (in den Mitochondrien) aufgewendet wird, bei der ATP synthetisiert wird, das Energie in einer für den Körper „bequemen“ Form enthält. ATP wird für verschiedene Prozesse aufgewendet, die Energie benötigen (Synthese der vom Körper benötigten Substanzen, Durchführung physiologischer und anderer Prozesse).

Ein Teil der Kohlenhydrate in der Nahrung wird für die Synthese von Kohlenhydraten eines bestimmten Organismus verwendet, die für die Bildung von Zellstrukturen erforderlich sind, oder von Verbindungen, die für die Bildung von Substanzen anderer Verbindungsklassen (wie Fette, Nukleinsäuren usw.) erforderlich sind aus Kohlenhydraten gewonnen). Die Fähigkeit von Kohlenhydraten, sich in Fette umzuwandeln, ist eine der Ursachen für Fettleibigkeit, eine Krankheit, die einen Komplex anderer Krankheiten mit sich bringt.

Folglich ist der Verzehr übermäßiger Mengen an Kohlenhydraten schädlich für den menschlichen Körper, was bei der Organisation einer ausgewogenen Ernährung berücksichtigt werden muss.

Bei autotrophen Pflanzenorganismen ist der Kohlenhydratstoffwechsel etwas anders. Kohlenhydrate (Monosaccharide) werden vom Körper mithilfe von Sonnenenergie aus Kohlendioxid und Wasser selbst synthetisiert. Di-, Oligo- und Polysaccharide werden aus Monosacchariden synthetisiert. Einige Monosaccharide sind an der Synthese von Nukleinsäuren beteiligt. Eine bestimmte Menge an Monosacchariden (Glukose) wird von pflanzlichen Organismen bei den Atmungsprozessen zur Oxidation verwendet, bei der (wie bei heterotrophen Organismen) ATP synthetisiert wird.

Organische Verbindungen, die die Hauptenergiequelle darstellen, werden Kohlenhydrate genannt. Zucker kommt am häufigsten in Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs vor. Ein Mangel an Kohlenhydraten kann zu Leberfunktionsstörungen führen, und ein Überschuss an Kohlenhydraten führt zu einem Anstieg des Insulinspiegels. Lassen Sie uns ausführlicher über Zucker sprechen.

Was sind Kohlenhydrate?

Dabei handelt es sich um organische Verbindungen, die eine Carbonylgruppe und mehrere Hydroxylgruppen enthalten. Sie sind Teil des Gewebes von Organismen und außerdem ein wichtiger Bestandteil von Zellen. Es gibt Mono-, Oligo- und Polysaccharide sowie komplexere Kohlenhydrate wie Glykolipide, Glykoside und andere. Kohlenhydrate sind ein Produkt der Photosynthese und das Hauptausgangsmaterial für die Biosynthese anderer Verbindungen in Pflanzen. Aufgrund der großen Vielfalt an Verbindungen ist diese Klasse in der Lage, in lebenden Organismen vielfältige Rollen zu spielen. Durch die Oxidation versorgen Kohlenhydrate alle Zellen mit Energie. Sie sind an der Entwicklung der Immunität beteiligt und auch Teil vieler Zellstrukturen.

Zuckerarten

Organische Verbindungen werden in zwei Gruppen eingeteilt – einfache und komplexe. Kohlenhydrate der ersten Art sind Monosaccharide, die eine Carbonylgruppe enthalten und Derivate mehrwertiger Alkohole sind. Die zweite Gruppe umfasst Oligosaccharide und Polysaccharide. Die ersten bestehen aus Monosaccharidresten (zwei bis zehn), die durch eine glykosidische Bindung verbunden sind. Letztere können Hunderte und sogar Tausende von Monomeren enthalten. Die Tabelle der am häufigsten vorkommenden Kohlenhydrate lautet wie folgt:

1. Glucose.
2. Fruktose.
3. Galaktose.
4. Saccharose.
5. Laktose.
6. Maltose.
7. Raffinosa.
8. Stärke.
9. Zellulose.
10. Chitin.
11. Muramin.
12. Glykogen.

Die Liste der Kohlenhydrate ist umfangreich. Schauen wir uns einige davon genauer an.

Einfache Gruppe von Kohlenhydraten

Abhängig von der Position der Carbonylgruppe im Molekül werden zwei Arten von Monosacchariden unterschieden – Aldosen und Ketosen. Im ersteren ist die funktionelle Gruppe ein Aldehyd, im letzteren ein Keton. Abhängig von der Anzahl der im Molekül enthaltenen Kohlenstoffatome wird der Name des Monosaccharids gebildet. Zum Beispiel Aldohexosen, Aldotetrosen, Ketotriosen usw. Diese Substanzen sind meist farblos und in Alkohol schlecht löslich, in Wasser jedoch löslich. Einfache Kohlenhydrate in Lebensmitteln sind fest und hydrolysieren bei der Verdauung nicht. Einige der Vertreter haben einen süßen Geschmack.

Gruppenvertreter

Was sind einfache Kohlenhydrate? Erstens handelt es sich um Glukose oder Aldohexose. Es existiert in zwei Formen – linear und zyklisch. Die zweite Form beschreibt die chemischen Eigenschaften von Glucose am genauesten. Aldohexose enthält sechs Kohlenstoffatome. Die Substanz hat keine Farbe, schmeckt aber süß. Es löst sich gut in Wasser. Glukose findet man fast überall. Es kommt in pflanzlichen und tierischen Organen sowie in Früchten vor. In der Natur entsteht Aldohexose bei der Photosynthese.

Zweitens ist es Galaktose. Der Stoff unterscheidet sich von Glucose durch die räumliche Anordnung der Hydroxyl- und Wasserstoffgruppen am vierten Kohlenstoffatom im Molekül. Hat einen süßen Geschmack. Es kommt in tierischen und pflanzlichen Organismen sowie in einigen Mikroorganismen vor.

Und der dritte Vertreter einfacher Kohlenhydrate ist Fruktose. Der Stoff ist der süßeste in der Natur vorkommende Zucker. Es kommt in Gemüse, Obst, Beeren und Honig vor. Es wird vom Körper leicht aufgenommen und schnell aus dem Blut ausgeschieden, wodurch es für die Anwendung bei Patienten mit Diabetes geeignet ist. Fruktose ist kalorienarm und verursacht keine Karies.

Lebensmittel, die reich an Einfachzuckern sind

1. 90 g - Maissirup.
2. 50 g - raffinierter Zucker.
3. 40,5 g - Honig.
4. 24 g - Feigen.
5. 13 g - getrocknete Aprikosen.
6. 4 g - Pfirsiche.

Die tägliche Aufnahme dieser Substanz sollte 50 g nicht überschreiten. Bei Glukose ist das Verhältnis in diesem Fall etwas anders:

1. 99,9 g – raffinierter Zucker.
2. 80,3 g - Honig.
3. 69,2 g - Datteln.
4. 66,9 g - Perlgerste.
5. 61,8 g – Haferflocken.
6. 60,4 g - Buchweizen.

Um die tägliche Aufnahme einer Substanz zu berechnen, müssen Sie Ihr Gewicht mit 2,6 multiplizieren. Einfachzucker versorgen den menschlichen Körper mit Energie und helfen bei der Bewältigung verschiedener Giftstoffe. Wir dürfen jedoch nicht vergessen, dass bei jeder Verwendung Mäßigung geboten ist, da sonst schwerwiegende Folgen nicht lange auf sich warten lassen.

Oligosaccharide

Die häufigsten Arten dieser Gruppe sind Disaccharide. Was sind Kohlenhydrate, die mehrere Monosaccharidreste enthalten? Es handelt sich um Glykoside, die Monomere enthalten. Monosaccharide sind durch eine glykosidische Bindung miteinander verbunden, die durch die Kombination von Hydroxylgruppen entsteht. Basierend auf ihrer Struktur werden Disaccharide in zwei Typen unterteilt: reduzierend und nicht reduzierend. Die erste umfasst Maltose und Laktose und die zweite umfasst Saccharose. Der reduzierende Typ hat eine gute Löslichkeit und einen süßen Geschmack. Oligosaccharide können mehr als zwei Monomere enthalten. Sind die Monosaccharide gleich, gehört ein solches Kohlenhydrat zur Gruppe der Homopolysaccharide, sind sie unterschiedlich, dann zu den Heteropolysacchariden. Ein Beispiel für letztere Art ist das Trisaccharid Raffinose, das Glucose-, Fructose- und Galactose-Reste enthält.

Laktose, Maltose und Saccharose

Letztere Substanz löst sich gut auf und hat einen süßen Geschmack. Zuckerrohr und Rüben sind Quellen des Disaccharids. Im Körper zerfällt Saccharose während der Hydrolyse in Glucose und Fructose. Das Disaccharid kommt in großen Mengen in raffiniertem Zucker (99,9 g pro 100 g Produkt), Pflaumen (67,4 g), Weintrauben (61,5 g) und anderen Produkten vor. Bei einer übermäßigen Zufuhr dieses Stoffes erhöht sich die Fähigkeit, nahezu alle Nährstoffe in Fett umzuwandeln. Auch der Cholesterinspiegel im Blut steigt. Große Mengen Saccharose wirken sich negativ auf die Darmflora aus.

Milchzucker oder Laktose kommt in Milch und ihren Derivaten vor. Durch ein spezielles Enzym wird das Kohlenhydrat in Galaktose und Glukose aufgespalten. Ist es nicht im Körper vorhanden, kommt es zu einer Milchunverträglichkeit. Malzzucker oder Maltose ist ein Zwischenprodukt beim Abbau von Glykogen und Stärke. In Lebensmitteln kommt der Stoff in Malz, Melasse, Honig und gekeimten Körnern vor. Die Zusammensetzung der Kohlenhydrate Laktose und Maltose wird durch Monomerreste repräsentiert. Nur im ersten Fall handelt es sich um D-Galaktose und D-Glukose, im zweiten Fall handelt es sich um zwei D-Glukosen. Beide Kohlenhydrate sind reduzierende Zucker.

Polysaccharide

Was sind komplexe Kohlenhydrate? Sie unterscheiden sich in mehreren Punkten voneinander:

1. Entsprechend der Struktur der in der Kette enthaltenen Monomere.

2. Entsprechend der Reihenfolge, in der die Monosaccharide in der Kette vorkommen.

3. Nach der Art der glykosidischen Bindungen, die Monomere verbinden.

Wie bei den Oligosacchariden können auch in dieser Gruppe Homo- und Heteropolysaccharide unterschieden werden. Die erste umfasst Zellulose und Stärke, die zweite umfasst Chitin und Glykogen. Polysaccharide sind eine wichtige Energiequelle, die im Stoffwechsel entsteht. Sie sind an Immunprozessen sowie an der Adhäsion von Zellen im Gewebe beteiligt.

Die Liste der komplexen Kohlenhydrate wird durch Stärke, Cellulose und Glykogen repräsentiert, wir werden sie genauer betrachten. Einer der Hauptlieferanten von Kohlenhydraten ist Stärke. Dabei handelt es sich um Verbindungen, die Hunderttausende Glucosereste umfassen. Das Kohlenhydrat wird in Form von Körnern in den Chloroplasten der Pflanzen geboren und gespeichert. Dank der Hydrolyse wird Stärke in wasserlöslichen Zucker umgewandelt, was die freie Bewegung in allen Teilen der Pflanze erleichtert. Sobald das Kohlenhydrat im menschlichen Körper angekommen ist, beginnt es im Mund zu zerfallen. Die größten Mengen an Stärke sind in Getreidekörnern, Knollen und Pflanzenzwiebeln enthalten. In der Nahrung macht es etwa 80 % der gesamten aufgenommenen Kohlenhydratmenge aus. Die größte Stärkemenge pro 100 g Produkt ist in Reis enthalten – 78 g. Etwas weniger in Nudeln und Hirse – 70 und 69 g. Einhundert Gramm Roggenbrot enthalten 48 g Stärke und in der gleichen Portion Kartoffeln erreicht seine Menge nur 15 g. Der tägliche Bedarf des menschlichen Körpers an diesem Kohlenhydrat beträgt 330-450 g.

Getreideprodukte enthalten auch Ballaststoffe bzw. Zellulose. Das Kohlenhydrat ist Teil der Zellwände von Pflanzen. Sein Beitrag beträgt 40-50 %. Der Mensch ist nicht in der Lage, Zellulose zu verdauen, da es kein notwendiges Enzym gibt, das den Hydrolyseprozess durchführen würde. Aber auch weiche Ballaststoffe wie Kartoffeln und Gemüse können im Verdauungstrakt gut aufgenommen werden. Wie hoch ist der Gehalt dieses Kohlenhydrats in 100 g Lebensmittel? Roggen und Weizenkleie sind die ballaststoffreichsten Lebensmittel. Ihr Gehalt beträgt 44 g. Kakaopulver enthält 35 g nahrhafte Kohlenhydrate, getrocknete Pilze nur 25. Hagebutten und gemahlener Kaffee enthalten 22 und 21 g. Zu den ballaststoffreichsten Früchten zählen Aprikosen und Feigen. Der Kohlenhydratgehalt in ihnen erreicht 18 g. Ein Mensch muss bis zu 35 g Zellulose pro Tag zu sich nehmen. Darüber hinaus besteht der größte Bedarf an Kohlenhydraten im Alter zwischen 14 und 50 Jahren.

Das Polysaccharid Glykogen wird als Energiestoff für eine gute Funktion von Muskeln und Organen verwendet. Es hat keinen Nährwert, da sein Gehalt in Lebensmitteln äußerst gering ist. Aufgrund seiner ähnlichen Struktur wird das Kohlenhydrat manchmal auch als tierische Stärke bezeichnet. In dieser Form wird Glukose in tierischen Zellen gespeichert (in größten Mengen in der Leber und den Muskeln). In der Leber von Erwachsenen kann die Kohlenhydratmenge bis zu 120 g erreichen. Spitzenreiter beim Glykogengehalt sind Zucker, Honig und Schokolade. Auch Datteln, Rosinen, Marmelade, süße Strohhalme, Bananen, Wassermelonen, Kakis und Feigen können einen hohen Kohlenhydratgehalt vorweisen. Der tägliche Glykogenbedarf beträgt 100 g pro Tag. Wenn eine Person intensiv Sport treibt oder viel Arbeit verrichtet, die mit geistiger Aktivität verbunden ist, sollte die Kohlenhydratmenge erhöht werden. Glykogen ist ein leicht verdauliches Kohlenhydrat, das als Reserve gespeichert wird und daher nur dann genutzt wird, wenn Energie aus anderen Stoffen fehlt.

Zu den Polysacchariden zählen außerdem folgende Stoffe:

1. Chitin. Es ist Teil der Hornmembranen von Arthropoden und kommt in Pilzen, niederen Pflanzen und wirbellosen Tieren vor. Der Stoff übernimmt die Rolle eines Trägermaterials und übernimmt darüber hinaus mechanische Funktionen.

2. Muramin. Es dient als mechanisches Stützmaterial für die Bakterienzellwand.

3. Dextrane. Polysaccharide dienen als Ersatz für Blutplasma. Sie werden durch die Einwirkung von Mikroorganismen auf eine Saccharoselösung gewonnen.

4. Pektinstoffe. In Kombination mit organischen Säuren können sie Gelee und Marmelade bilden.

Proteine ​​und Kohlenhydrate. Produkte. Aufführen

Der menschliche Körper benötigt täglich eine bestimmte Menge an Nährstoffen. Beispielsweise sollten Kohlenhydrate in einer Menge von 6–8 g pro 1 kg Körpergewicht aufgenommen werden. Wenn eine Person einen aktiven Lebensstil führt, erhöht sich die Menge. Kohlenhydrate sind fast immer in Lebensmitteln enthalten. Lassen Sie uns eine Liste ihrer Anwesenheit pro 100 g Lebensmittel erstellen:

1. Die größten Mengen (mehr als 70 g) finden sich in Zucker, Müsli, Marmelade, Stärke und Reis.
2. Von 31 bis 70 g – in Mehl und Süßwaren, Nudeln, Getreide, Trockenfrüchten, Bohnen und Erbsen.
3. 16 bis 30 g Kohlenhydrate enthalten Bananen, Eis, Hagebutten, Kartoffeln, Tomatenmark, Kompotte, Kokosnuss, Sonnenblumenkerne und Cashewnüsse.
4. Von 6 bis 15 g – in Petersilie, Dill, Rüben, Karotten, Stachelbeeren, Johannisbeeren, Bohnen, Früchten, Nüssen, Mais, Bier, Kürbiskernen, getrockneten Pilzen usw.
5. Bis zu 5 g Kohlenhydrate sind in Frühlingszwiebeln, Tomaten, Zucchini, Kürbissen, Kohl, Gurken, Preiselbeeren, Milchprodukten, Eiern usw. enthalten.

Der Nährstoff sollte nicht weniger als 100 g pro Tag in den Körper gelangen. Andernfalls erhält die Zelle nicht die Energie, die sie benötigt. Das Gehirn kann seine Analyse- und Koordinationsfunktionen nicht mehr erfüllen, daher erhalten die Muskeln keine Befehle, was letztendlich zur Ketose führt.

Wir haben erklärt, was Kohlenhydrate sind, aber darüber hinaus sind Proteine ​​eine lebenswichtige Substanz. Sie sind eine Kette von Aminosäuren, die durch eine Peptidbindung verbunden sind. Abhängig von ihrer Zusammensetzung unterscheiden sich Proteine ​​in ihren Eigenschaften. Diese Stoffe spielen beispielsweise die Rolle von Baustoffen, da jede Körperzelle sie in ihre Zusammensetzung einbezieht. Einige Arten von Proteinen sind Enzyme und Hormone sowie eine Energiequelle. Sie beeinflussen die Entwicklung und das Wachstum des Körpers, regulieren den Säure-Basen- und Wasserhaushalt.

Die Tabelle der Kohlenhydrate in Lebensmitteln zeigte, dass ihre Menge in Fleisch und Fisch sowie in einigen Gemüsesorten minimal ist. Wie hoch ist der Proteingehalt in Lebensmitteln? Das reichhaltigste Produkt ist Lebensmittelgelatine; pro 100 g enthält sie 87,2 g der Substanz. Als nächstes kommen Senf (37,1 g) und Soja (34,9 g). Das Verhältnis von Proteinen und Kohlenhydraten im täglichen Verzehr pro 1 kg Gewicht sollte 0,8 g und 7 g betragen. Für eine bessere Aufnahme der ersten Substanz ist es notwendig, Lebensmittel zu sich zu nehmen, in denen sie in leichter Form vorliegt. Dies gilt für Proteine, die in fermentierten Milchprodukten und Eiern enthalten sind. Proteine ​​und Kohlenhydrate lassen sich in einer Mahlzeit nicht gut kombinieren. Die Tabelle zu getrennten Mahlzeiten zeigt, welche Variationen am besten vermieden werden sollten:

1. Reis mit Fisch.
2. Kartoffeln und Hühnchen.
3. Pasta und Fleisch.
4. Sandwiches mit Käse und Schinken.
5. Panierter Fisch.
6. Nuss-Brownies.
7. Omelett mit Schinken.
8. Mehl mit Beeren.
9. Melone und Wassermelone sollten getrennt eine Stunde vor der Hauptmahlzeit gegessen werden.

Passt gut zu:

1. Fleisch mit Salat.
2. Fisch mit Gemüse oder gegrillt.
3. Käse und Schinken getrennt.
4. Ganze Nüsse.
5. Omelette mit Gemüse.

Die Regeln der getrennten Ernährung basieren auf Kenntnissen der Gesetze der Biochemie und Informationen über die Wirkungsweise von Enzymen und Nahrungssäften. Für eine gute Verdauung benötigt jede Art von Nahrung einen individuellen Satz an Magenflüssigkeit, eine bestimmte Menge Wasser, ein alkalisches oder saures Milieu und das Vorhandensein oder Fehlen von Enzymen. Beispielsweise erfordert kohlenhydratreiche Nahrung einen Verdauungssaft mit alkalischen Enzymen, die diese organischen Substanzen für eine bessere Verdauung abbauen. Aber proteinreiche Lebensmittel erfordern bereits saure Enzyme... Durch die Befolgung einfacher Regeln für die Abstimmung von Produkten stärkt ein Mensch seine Gesundheit und hält ein konstantes Gewicht, ohne die Hilfe von Diäten.

„Schlechte“ und „gute“ Kohlenhydrate

„Schnelle“ (oder „falsche“) Substanzen sind Verbindungen, die eine geringe Anzahl von Monosacchariden enthalten. Solche Kohlenhydrate können schnell absorbiert werden, den Blutzuckerspiegel erhöhen und auch die Menge an ausgeschüttetem Insulin erhöhen. Letzteres senkt den Blutzuckerspiegel, indem es ihn in Fett umwandelt. Der Verzehr von Kohlenhydraten nach dem Mittagessen stellt für jemanden, der auf sein Gewicht achtet, die größte Gefahr dar. Zu diesem Zeitpunkt ist der Körper am anfälligsten für eine Zunahme der Fettmasse. Was genau enthält die falschen Kohlenhydrate? Nachfolgend aufgeführte Produkte:

1. Süßwaren.

3. Marmelade.

4. Süße Säfte und Kompotte.

7. Kartoffeln.

8. Nudeln.

9. Weißer Reis.

10. Schokolade.

Dabei handelt es sich vor allem um Produkte, die kein langes Garen erfordern. Nach einer solchen Mahlzeit muss man sich viel bewegen, sonst macht sich das Übergewicht bemerkbar.

„Echte“ Kohlenhydrate enthalten mehr als drei einfache Monomere. Sie ziehen langsam ein und verursachen keinen starken Zuckeranstieg. Diese Art von Kohlenhydraten enthält eine große Menge an Ballaststoffen, die praktisch nicht verdaut werden. Dabei bleibt der Mensch lange satt, für den Abbau dieser Nahrung wird zusätzliche Energie benötigt, außerdem wird der Körper auf natürliche Weise gereinigt. Lassen Sie uns eine Liste komplexer Kohlenhydrate erstellen, oder besser gesagt, der Lebensmittel, in denen sie vorkommen:

1. Kleie und Vollkornbrot.
2. Buchweizen- und Haferflockenbrei.
3. Grünes Gemüse.
4. Grobe Nudeln.
5. Pilze.
6. Erbsen.
7. Rote Bohnen.
8. Tomaten.
9. Milchprodukte.
10. Früchte.
11. Bitter Schokolade.
12. Beeren.
13. Linsen.

Um in Form zu bleiben, müssen Sie mehr „gute“ Kohlenhydrate in Lebensmitteln zu sich nehmen und so wenig „schlechte“ wie möglich. Letztere werden am besten in der ersten Tageshälfte eingenommen. Wenn Sie abnehmen müssen, ist es besser, die Verwendung „falscher“ Kohlenhydrate auszuschließen, da eine Person bei deren Verwendung Nahrung in einer größeren Menge erhält. Die „richtigen“ Nährstoffe sind kalorienarm und können für ein langes Sättigungsgefühl sorgen. Damit ist kein völliger Verzicht auf „schlechte“ Kohlenhydrate gemeint, sondern nur deren sinnvolle Verwendung.

Kohlenhydrate sind eines der wichtigsten Elemente, die zur Aufrechterhaltung des optimalen Zustands des menschlichen Körpers notwendig sind. Dies sind die Hauptenergielieferanten, bestehend aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Sie kommen hauptsächlich in Produkten pflanzlichen Ursprungs vor, nämlich Zucker, Backwaren, Vollkornprodukte und Getreide, Kartoffeln, Ballaststoffe (Gemüse, Obst). Es ist ein Fehler zu glauben, dass Milchprodukte und andere überwiegend proteinhaltige Produkte keine Kohlenhydrate enthalten. Milch enthält beispielsweise auch Kohlenhydrate. Sie sind Milchzucker – Laktose. In diesem Artikel erfahren Sie, in welche Gruppen Kohlenhydrate eingeteilt werden, Beispiele und Unterschiede zwischen diesen Kohlenhydraten und Sie können auch verstehen, wie Sie ihre erforderliche tägliche Aufnahme berechnen.

Hauptgruppen von Kohlenhydraten

Lassen Sie uns nun herausfinden, in welche Gruppen Kohlenhydrate unterteilt werden. Experten unterscheiden 3 Hauptgruppen von Kohlenhydraten: Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide. Um ihre Unterschiede zu verstehen, schauen wir uns die einzelnen Gruppen genauer an.

• Monosaccharide zählen ebenfalls zu den Einfachzuckern. In großen Mengen enthalten in (Glukose), Fruchtzucker (Fruktose) usw. Monosaccharide lösen sich gut in Flüssigkeit und verleihen ihr einen süßen Geschmack.
• Disaccharide sind eine Gruppe von Kohlenhydraten, die in zwei Monosaccharide zerlegt werden. Außerdem sind sie vollständig wasserlöslich und haben einen süßen Geschmack.
• Die letzte Gruppe sind Polysaccharide, die in Flüssigkeiten unlöslich sind, keinen ausgeprägten Geschmack haben und aus vielen Monosacchariden bestehen. Vereinfacht gesagt handelt es sich hierbei um Glucosepolymere: die bekannte Stärke, Cellulose (die Zellwand von Pflanzen), Glykogen (ein Speicherkohlenhydrat in Pilzen, aber auch bei Tieren), Chitin, Peptidoglycan (Murein).

Welche Kohlenhydratgruppe benötigt der menschliche Körper am meisten?

Bei der Frage, in welche Gruppen Kohlenhydrate eingeteilt werden, ist anzumerken, dass die meisten davon in Produkten pflanzlichen Ursprungs vorkommen. Sie enthalten eine große Menge an Vitaminen und Nährstoffen, daher müssen Kohlenhydrate in der täglichen Ernährung eines jeden Menschen vorhanden sein, der einen gesunden und aktiven Lebensstil führt. Um den Körper mit diesen Stoffen zu versorgen, ist es notwendig, möglichst viel Getreide (Brei, Brot, Knäckebrot etc.), Gemüse und Obst zu sich zu nehmen.

Glukose, d.h. Normaler Zucker ist ein besonders nützlicher Bestandteil für den Menschen, da er sich positiv auf die geistige Aktivität auswirkt. Diese Zucker werden während der Verdauung fast sofort ins Blut aufgenommen, was zur Erhöhung des Insulinspiegels beiträgt. Zu diesem Zeitpunkt verspürt ein Mensch Freude und Euphorie, daher gilt Zucker als Droge, die bei übermäßigem Verzehr süchtig macht und sich negativ auf die allgemeine Gesundheit auswirkt. Deshalb sollte die Aufnahme von Zucker in den Körper kontrolliert werden, man kann jedoch nicht vollständig darauf verzichten, da Glukose eine Reserveenergiequelle ist. Im Körper wird es in Glykogen umgewandelt und in der Leber und den Muskeln abgelagert. Im Moment des Glykogenabbaus wird Muskelarbeit geleistet, daher ist es notwendig, die optimale Menge im Körper ständig aufrechtzuerhalten.

Normen für den Kohlenhydratkonsum

Da alle Kohlenhydratgruppen ihre eigenen Eigenschaften haben, sollte ihr Verzehr streng dosiert werden. Beispielsweise müssen Polysaccharide im Gegensatz zu Monosacchariden in größeren Mengen in den Körper gelangen. Gemäß modernen Ernährungsstandards sollten Kohlenhydrate die Hälfte der täglichen Ernährung ausmachen, d. h. ungefähr 50 % - 60 %.

Berechnung der Menge an Kohlenhydraten, die zum Leben benötigt werden

Jede Personengruppe benötigt unterschiedlich viel Energie. Beispielsweise liegt der physiologische Bedarf an Kohlenhydraten bei Kindern im Alter von 1 bis 12 Monaten bei 13 Gramm pro Kilogramm Gewicht, man sollte jedoch nicht vergessen, in welche Gruppen die in der Ernährung des Kindes enthaltenen Kohlenhydrate eingeteilt werden. Bei Erwachsenen im Alter von 18 bis 30 Jahren variiert die tägliche Kohlenhydratzufuhr je nach Tätigkeitsbereich. Für Männer und Frauen, die geistig arbeiten, beträgt der Verbrauch also etwa 5 Gramm pro 1 Kilogramm Gewicht. Daher benötigt ein gesunder Mensch bei normalem Körpergewicht etwa 300 Gramm Kohlenhydrate pro Tag. Dieser Wert variiert auch je nach Geschlecht. Wenn eine Person hauptsächlich schwere körperliche Arbeit verrichtet oder Sport treibt, wird bei der Berechnung der Kohlenhydratnorm die folgende Formel verwendet: 8 Gramm pro 1 Kilogramm Normalgewicht. Darüber hinaus wird in diesem Fall auch berücksichtigt, in welche Gruppen die mit der Nahrung zugeführten Kohlenhydrate eingeteilt werden. Mit den obigen Formeln können Sie hauptsächlich die Menge an komplexen Kohlenhydraten – Polysacchariden – berechnen.

Ungefähre Zuckerkonsumstandards für bestimmte Personengruppen

Was Zucker betrifft, so handelt es sich in seiner reinen Form um Saccharose (Glukose- und Fruktosemoleküle). Für einen Erwachsenen gelten nur 10 % Zucker der täglich aufgenommenen Kalorien als optimal. Um genau zu sein, benötigen erwachsene Frauen etwa 35–45 Gramm reinen Zucker pro Tag, während Männer etwa 45–50 Gramm reinen Zucker benötigen. Für diejenigen, die aktiv körperliche Arbeit verrichten, liegt die normale Saccharosemenge zwischen 75 und 105 Gramm. Diese Zahlen ermöglichen es einer Person, Aktivitäten auszuführen, ohne einen Kraft- und Energieverlust zu erleiden. Auch bei Ballaststoffen (Ballaststoffen) sollte deren Menge individuell unter Berücksichtigung von Geschlecht, Alter, Gewicht und Aktivitätsgrad ermittelt werden (mindestens 20 Gramm).

Nachdem also festgestellt wurde, in welche drei Gruppen Kohlenhydrate eingeteilt werden, und die Bedeutung im Körper verstanden wurde, kann jeder Mensch unabhängig die für das Leben und die normale Leistungsfähigkeit erforderliche Menge berechnen.

Die chemischen Eigenschaften der Zellen, aus denen lebende Organismen bestehen, hängen hauptsächlich von der Anzahl der Kohlenstoffatome ab, die bis zu 50 % der Trockenmasse ausmachen. Kohlenstoffatome kommen in den wichtigsten organischen Substanzen vor: Proteinen, Nukleinsäuren, Lipiden und Kohlenhydraten. Die letzte Gruppe umfasst Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasser entsprechend der Formel (CH 2 O) n, wobei n gleich oder größer als drei ist. Neben Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff können die Moleküle Phosphor-, Stickstoff- und Schwefelatome enthalten. In diesem Artikel untersuchen wir die Rolle von Kohlenhydraten im menschlichen Körper sowie die Merkmale ihrer Struktur, Eigenschaften und Funktionen.

Einstufung

Diese Gruppe von Verbindungen in der Biochemie wird in drei Klassen unterteilt: einfache Zucker (Monosaccharide), Polymerverbindungen mit glykosidischer Bindung – Oligosaccharide und Biopolymere mit hohem Molekulargewicht – Polysaccharide. Stoffe der oben genannten Klassen kommen in verschiedenen Zelltypen vor. Beispielsweise kommen Stärke und Glukose in pflanzlichen Strukturen vor, Glykogen in menschlichen Hepatozyten und Pilzzellwänden und Chitin im Exoskelett von Arthropoden. Alle oben genannten Stoffe sind Kohlenhydrate. Die Rolle von Kohlenhydraten im Körper ist universell. Sie sind der Hauptenergielieferant für die lebenswichtigen Erscheinungsformen von Bakterien, Tieren und Menschen.

Monosaccharide

Sie haben die allgemeine Formel C n H 2 n O n und werden je nach Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül in Gruppen eingeteilt: Triosen, Tetrosen, Pentosen usw. In der Zusammensetzung der Zellorganellen und des Zytoplasmas haben Einfachzucker zwei räumliche Konfigurationen: zyklisch und linear. Im ersten Fall sind Kohlenstoffatome durch kovalente Sigma-Bindungen miteinander verbunden und bilden geschlossene Kreisläufe; im zweiten Fall ist das Kohlenstoffgerüst nicht geschlossen und kann Verzweigungen aufweisen. Um die Rolle von Kohlenhydraten im Körper zu bestimmen, betrachten wir die häufigsten davon – Pentosen und Hexosen.

Isomere: Glucose und Fructose

Sie haben die gleiche Summenformel C 6 H 12 O 6, aber unterschiedliche Strukturtypen der Moleküle. Zuvor haben wir bereits die wichtigste Rolle von Kohlenhydraten in einem lebenden Organismus erwähnt – Energie. Die oben genannten Stoffe werden von der Zelle abgebaut. Dadurch wird Energie freigesetzt (17,6 kJ aus einem Gramm Glukose). Darüber hinaus werden 36 ATP-Moleküle synthetisiert. Der Abbau von Glukose erfolgt an den Membranen (Cristae) der Mitochondrien und ist eine Kette enzymatischer Reaktionen – der Krebszyklus. Es ist das wichtigste Glied der Dissimilation, das ausnahmslos in allen Zellen heterotropher eukaryontischer Organismen auftritt.

Glukose wird auch in den Myozyten von Säugetieren durch den Abbau der Glykogenreserven im Muskelgewebe gebildet. Zukünftig wird es als leicht abbaubare Substanz verwendet, da die Energieversorgung der Zellen die Hauptaufgabe von Kohlenhydraten im Körper ist. Pflanzen sind phototrophe Pflanzen und produzieren während der Photosynthese ihre eigene Glukose. Diese Reaktionen werden als Calvin-Zyklus bezeichnet. Das Ausgangsmaterial ist Kohlendioxid und der Akzeptor ist Ribolosediphosphat. Die Glukosesynthese findet in der Chloroplastenmatrix statt. Fruktose hat die gleiche Summenformel wie Glucose und enthält im Molekül eine funktionelle Ketongruppe. Es ist süßer als Glukose und kommt in Honig sowie im Saft von Beeren und Früchten vor. Somit besteht die biologische Rolle von Kohlenhydraten im Körper vor allem darin, sie als schnelle Energiequelle zu nutzen.

Die Rolle von Pentosen in der Vererbung

Lassen Sie uns auf eine andere Gruppe von Monosacchariden eingehen – Ribose und Desoxyribose. Ihre Einzigartigkeit liegt darin, dass sie Teil von Polymeren – Nukleinsäuren – sind. Für alle Organismen, einschließlich nichtzellulärer Lebensformen, sind DNA und RNA die Hauptträger der Erbinformationen. Ribose kommt in RNA-Molekülen vor und Desoxyribose kommt in DNA-Nukleotiden vor. Folglich besteht die biologische Rolle von Kohlenhydraten im menschlichen Körper darin, dass sie an der Bildung von Erbeinheiten – Genen und Chromosomen – beteiligt sind.

Beispiele für Pentosen, die eine Aldehydgruppe enthalten und im Pflanzenreich häufig vorkommen, sind Xylose (in Stängeln und Samen enthalten) und Alpha-Arabinose (im Gummi von Steinobstbäumen enthalten). Daher ist die Verteilung und biologische Rolle von Kohlenhydraten im Körper höherer Pflanzen recht groß.

Was sind Oligosaccharide?

Wenn die Reste von Monosaccharidmolekülen wie Glucose oder Fructose durch kovalente Bindungen verknüpft werden, entstehen Oligosaccharide – Polymerkohlenhydrate. Die Rolle von Kohlenhydraten im Körper von Pflanzen und Tieren ist vielfältig. Dies gilt insbesondere für Disaccharide. Die häufigsten davon sind Saccharose, Laktose, Maltose und Trehalose. So kommt Saccharose, auch Rohrzucker genannt, in Pflanzen in Form einer Lösung vor und wird in deren Wurzeln oder Stängeln gespeichert. Durch die Hydrolyse entstehen Glucose- und Fructosemoleküle. ist tierischen Ursprungs. Bei manchen Menschen kommt es zu einer Unverträglichkeit gegenüber dieser Substanz aufgrund einer unzureichenden Sekretion des Enzyms Laktase, das Milchzucker in Galaktose und Glukose spaltet. Die Rolle von Kohlenhydraten im Leben des Körpers ist vielfältig. Beispielsweise ist das aus zwei Glucoseresten bestehende Disaccharid Trehalose Teil der Hämolymphe von Krebstieren, Spinnen und Insekten. Es kommt auch in den Zellen von Pilzen und einigen Algen vor.

Ein weiteres Disaccharid, Maltose oder Malzzucker, kommt während der Keimung in Roggen- oder Gerstenkörnern vor und ist ein Molekül, das aus zwei Glukoseresten besteht. Es entsteht durch den Abbau pflanzlicher oder tierischer Stärke. Im Dünndarm von Menschen und Säugetieren wird Maltose durch das Enzym Maltase abgebaut. Fehlt es im Pankreassaft, kommt es zu einer Pathologie aufgrund einer Unverträglichkeit gegenüber Glykogen oder Pflanzenstärke in Lebensmitteln. In diesem Fall wird eine spezielle Diät verwendet und das Enzym selbst der Diät zugesetzt.

Komplexe Kohlenhydrate in der Natur

Sie sind vor allem in der Pflanzenwelt sehr verbreitet, sind Biopolymere und haben ein großes Molekulargewicht. In Stärke sind es beispielsweise 800.000 und in Cellulose 1.600.000. Polysaccharide unterscheiden sich in der Zusammensetzung der Monomere, dem Polymerisationsgrad und der Länge der Ketten. Im Gegensatz zu einfachen Zuckern und Oligosacchariden, die gut wasserlöslich sind und einen süßen Geschmack haben, sind Polysaccharide hydrophob und geschmacklos. Betrachten wir die Rolle von Kohlenhydraten im menschlichen Körper am Beispiel von Glykogen – tierischer Stärke. Es wird aus Glukose synthetisiert und in Hepatozyten und Skelettmuskelzellen gespeichert, wo sein Gehalt doppelt so hoch ist wie in der Leber. Auch Unterhautfettgewebe, Neurozyten und Makrophagen sind in der Lage, Glykogen zu produzieren. Ein weiteres Polysaccharid, Pflanzenstärke, ist ein Produkt der Photosynthese und wird in grünen Plastiden gebildet.

Seit Beginn der menschlichen Zivilisation waren wertvolle landwirtschaftliche Nutzpflanzen die Hauptlieferanten von Stärke: Reis, Kartoffeln, Mais. Sie sind immer noch die Grundlage der Ernährung der überwiegenden Mehrheit der Weltbevölkerung. Deshalb sind Kohlenhydrate so wertvoll. Die Rolle von Kohlenhydraten im Körper besteht, wie wir sehen, in ihrer Verwendung als energieintensive und schnell verdauliche organische Substanzen.

Es gibt eine Gruppe von Polysacchariden, deren Monomere Hyaluronsäurereste sind. Sie werden Pektine genannt und sind Strukturstoffe pflanzlicher Zellen. Besonders reichhaltig sind Apfelschalen und Rübenschnitzel. Zellstoffe Pektine regulieren den intrazellulären Druck – den Turgor. In der Süßwarenindustrie werden sie als Geliermittel und Verdickungsmittel bei der Herstellung hochwertiger Marshmallows und Marmeladen eingesetzt. In der diätetischen Ernährung werden sie als biologisch aktive Substanzen eingesetzt, die effektiv Giftstoffe aus dem Dickdarm entfernen.

Was sind Glykolipide?

Dies ist eine interessante Gruppe komplexer Verbindungen aus Kohlenhydraten und Fetten, die im Nervengewebe vorkommen. Es besteht aus Gehirn und Rückenmark von Säugetieren. Glykolipide kommen auch in Zellmembranen vor. In Bakterien sind sie beispielsweise an einigen dieser Verbindungen beteiligt, die Antigene sind (Substanzen, die Blutgruppen des Landsteiner AB0-Systems erkennen). In den Zellen von Tieren, Pflanzen und Menschen gibt es neben Glykolipiden auch eigenständige Fettmoleküle. Sie erfüllen in erster Linie eine Energiefunktion. Beim Abbau von einem Gramm Fett werden 38,9 kJ Energie freigesetzt. Lipide zeichnen sich auch durch eine strukturelle Funktion aus (sie sind Teil von Zellmembranen). Somit werden diese Funktionen von Kohlenhydraten und Fetten übernommen. Ihre Rolle im Körper ist äußerst wichtig.

Die Rolle von Kohlenhydraten und Lipiden im Körper

In menschlichen und tierischen Zellen können durch den Stoffwechsel wechselseitige Umwandlungen von Polysacchariden und Fetten beobachtet werden. Ernährungswissenschaftler haben herausgefunden, dass ein übermäßiger Verzehr von stärkehaltigen Lebensmitteln zu einer Fettansammlung führt. Wenn eine Person Probleme mit der Amylase-Sekretion der Bauchspeicheldrüse hat oder einen sitzenden Lebensstil führt, kann ihr Gewicht erheblich zunehmen. Es sei daran erinnert, dass kohlenhydratreiche Lebensmittel hauptsächlich im Zwölffingerdarm in Glukose zerlegt werden. Es wird von den Kapillaren der Dünndarmzotten aufgenommen und in Form von Glykogen in der Leber und den Muskeln abgelagert. Je intensiver der Stoffwechsel im Körper ist, desto aktiver wird er in Glukose abgebaut. Es wird dann von den Zellen als Hauptenergiematerial genutzt. Diese Informationen dienen als Antwort auf die Frage, welche Rolle Kohlenhydrate im menschlichen Körper spielen.

Die Bedeutung von Glykoproteinen

Verbindungen dieser Stoffgruppe werden durch einen Kohlenhydrat-Protein-Komplex dargestellt. Sie werden auch Glykokonjugate genannt. Das sind Antikörper, Hormone, Membranstrukturen. Neueste biochemische Forschungen haben ergeben, dass eine Veränderung der natürlichen (natürlichen) Struktur von Glykoproteinen zur Entstehung so komplexer Krankheiten wie Asthma, rheumatoider Arthritis und Krebs führt. Die Rolle von Glykokonjugaten im Zellstoffwechsel ist groß. So unterdrücken Interferone die Vermehrung von Viren, Immunglobuline schützen den Körper vor Krankheitserregern. Auch Blutproteine ​​gehören zu dieser Stoffgruppe. Sie bieten schützende und puffernde Eigenschaften. Alle oben genannten Funktionen werden durch die Tatsache bestätigt, dass die physiologische Rolle von Kohlenhydraten im Körper vielfältig und äußerst wichtig ist.

Wo und wie entstehen Kohlenhydrate?

Die Hauptlieferanten einfacher und komplexer Zucker sind Grünpflanzen: Algen, höhere Sporen, Gymnospermen und Blütenpflanzen. Sie alle enthalten in ihren Zellen den Farbstoff Chlorophyll. Es ist Teil der Thylakoide – den Strukturen der Chloroplasten. Der russische Wissenschaftler K. A Timiryazev untersuchte den Prozess der Photosynthese, der zur Bildung von Kohlenhydraten führt. Die Rolle von Kohlenhydraten im Pflanzenkörper besteht in der Anreicherung von Stärke in Früchten, Samen und Zwiebeln, also in vegetativen Organen. Der Mechanismus der Photosynthese ist recht komplex und besteht aus einer Reihe enzymatischer Reaktionen, die sowohl bei Licht als auch bei Dunkelheit ablaufen. Glukose wird unter Einwirkung von Enzymen aus Kohlendioxid synthetisiert. Heterotrophe Organismen nutzen grüne Pflanzen als Nahrungs- und Energiequelle. Somit sind Pflanzen das erste Glied in allem und werden Produzenten genannt.

In den Zellen heterotropher Organismen werden Kohlenhydrate auf den Kanälen des glatten (agranulären) endoplasmatischen Retikulums synthetisiert. Anschließend werden sie als Energie- und Baustoffe genutzt. In Pflanzenzellen werden im Golgi-Komplex zusätzlich Kohlenhydrate gebildet, die dann die Zellwand der Zellulose bilden. Bei der Verdauung von Wirbeltieren werden kohlenhydratreiche Verbindungen teilweise im Mund und Magen abgebaut. Die wichtigsten Dissimilationsreaktionen finden im Zwölffingerdarm statt. Es sondert Pankreassaft ab, der das Enzym Amylase enthält, das Stärke in Glukose spaltet. Wie bereits erwähnt, wird Glukose im Dünndarm vom Blut aufgenommen und an alle Zellen verteilt. Hier wird es als Energiequelle und Strukturstoff genutzt. Dies erklärt die Rolle, die Kohlenhydrate im Körper spielen.

Supramembrankomplexe heterotropher Zellen

Sie sind charakteristisch für Tiere und Pilze. Die chemische Zusammensetzung und molekulare Organisation dieser Strukturen wird durch Verbindungen wie Lipide, Proteine ​​und Kohlenhydrate repräsentiert. Die Rolle von Kohlenhydraten im Körper besteht darin, am Aufbau von Membranen beteiligt zu sein. Menschliche und tierische Zellen verfügen über eine besondere Strukturkomponente, die Glykokalyx. Diese dünne Oberflächenschicht besteht aus Glykolipiden und Glykoproteinen, die mit der Zytoplasmamembran verbunden sind. Es sorgt für eine direkte Kommunikation zwischen Zellen und der äußeren Umgebung. Auch hier kommt es zu Reizwahrnehmungen und extrazellulärer Verdauung. Dank ihrer Kohlenhydrathülle verkleben Zellen zu Gewebe. Dieses Phänomen nennt man Adhäsion. Fügen wir noch hinzu, dass sich die „Schwänze“ der Kohlenhydratmoleküle über der Zelloberfläche befinden und in die interstitielle Flüssigkeit gerichtet sind.

Eine andere Gruppe heterotropher Organismen, Pilze, verfügen ebenfalls über einen Oberflächenapparat, der Zellwand genannt wird. Es enthält komplexe Zucker – Chitin, Glykogen. Einige Pilzarten enthalten auch lösliche Kohlenhydrate wie Trehalose, den sogenannten Pilzzucker.

Bei einzelligen Tieren wie Ciliaten enthält die Oberflächenschicht, das Häutchen, auch Komplexe aus Oligosacchariden mit Proteinen und Lipiden. Bei einigen Protozoen ist das Häutchen recht dünn und beeinträchtigt die Veränderung der Körperform nicht. Und in anderen Fällen wird es dicker und fester, wie eine Muschel, und erfüllt eine Schutzfunktion.

Pflanzenzellwand

Es enthält außerdem große Mengen an Kohlenhydraten, insbesondere Zellulose, die in Form von Faserbündeln gesammelt sind. Diese Strukturen bilden ein Gerüst, eingebettet in eine kolloidale Matrix. Es besteht hauptsächlich aus Oligo- und Polysacchariden. Die Zellwände pflanzlicher Zellen können verholzen. In diesem Fall werden die Räume zwischen den Zellulosebündeln mit einem anderen Kohlenhydrat – Lignin – gefüllt. Es verbessert die unterstützenden Funktionen der Zellmembran. Besonders bei mehrjährigen Gehölzen ist die äußere Schicht, bestehend aus Zellulose, oft mit einer fettähnlichen Substanz – Suberin – bedeckt. Es verhindert, dass Wasser in das Pflanzengewebe eindringt, sodass darunter liegende Zellen schnell absterben und mit einer Korkschicht bedeckt werden.

Zusammenfassend sehen wir, dass Kohlenhydrate und Fette in der pflanzlichen Zellwand eng miteinander verbunden sind. Ihre Rolle im Körper der Phototrophen ist kaum zu unterschätzen, da Glykolipidkomplexe unterstützende und schützende Funktionen übernehmen. Lassen Sie uns die Vielfalt der Kohlenhydrate untersuchen, die für Organismen im Königreich Drobyanka charakteristisch sind. Hierzu zählen Prokaryoten, insbesondere Bakterien. Ihre Zellwand enthält ein Kohlenhydrat – Murein. Je nach Struktur des Oberflächenapparates werden Bakterien in grampositive und gramnegative unterteilt.

Die Struktur der zweiten Gruppe ist komplexer. Diese Bakterien bestehen aus zwei Schichten: einer plastischen und einer starren. Das erste enthält Mucopolysaccharide wie Murein. Seine Moleküle sehen aus wie große Netzstrukturen, die eine Kapsel um die Bakterienzelle bilden. Die zweite Schicht besteht aus Peptidoglycan, einer Verbindung aus Polysacchariden und Proteinen.

Zellwand-Lipopolysaccharide ermöglichen es Bakterien, sich fest an verschiedene Substrate anzuheften, beispielsweise an den Zahnschmelz oder die Membran eukaryontischer Zellen. Darüber hinaus fördern Glykolipide die Adhäsion von Bakterienzellen untereinander. Auf diese Weise entstehen beispielsweise Ketten von Streptokokken und Cluster von Staphylokokken; außerdem haben einige Arten von Prokaryoten eine zusätzliche Schleimhaut – Peplos. Es enthält Polysaccharide und wird unter dem Einfluss harter Strahlung oder bei Kontakt mit bestimmten Chemikalien, beispielsweise Antibiotika, leicht zerstört.