گلوکز کربوهیدرات ساده یک مونومر است. ساختار، خواص و عملکرد کربوهیدرات ها. مشخصات عمومی پلی ساکاریدها

خواص شیمیایی سلول‌هایی که موجودات زنده را تشکیل می‌دهند، عمدتاً به تعداد اتم‌های کربن بستگی دارد که تا 50 درصد جرم خشک را تشکیل می‌دهند. اتم های کربن در مواد آلی اصلی یافت می شوند: پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها و کربوهیدرات ها. آخرین گروه شامل ترکیبات کربن و آب مربوط به فرمول (CH 2 O) n است که n برابر یا بزرگتر از سه است. علاوه بر کربن، هیدروژن و اکسیژن، مولکول ها ممکن است حاوی اتم های فسفر، نیتروژن و گوگرد باشند. در این مقاله به بررسی نقش کربوهیدرات ها در بدن انسان و همچنین ویژگی های ساختار، خواص و عملکرد آنها خواهیم پرداخت.

طبقه بندی

این گروه از ترکیبات در بیوشیمی به سه دسته قندهای ساده (مونوساکاریدها)، ترکیبات پلیمری با پیوند گلیکوزیدی - الیگوساکاریدها و بیوپلیمرهای با وزن مولکولی بالا - پلی ساکاریدها تقسیم می شوند. موادی از طبقات فوق در انواع مختلفی از سلول ها یافت می شوند. به عنوان مثال، نشاسته و گلوکز در ساختارهای گیاهی، گلیکوژن در سلول‌های کبدی انسان و دیواره‌های سلولی قارچ، و کیتین در اسکلت بیرونی بندپایان یافت می‌شوند. تمام مواد فوق کربوهیدرات هستند. نقش کربوهیدرات ها در بدن جهانی است. آنها تامین کننده اصلی انرژی برای تظاهرات حیاتی باکتری ها، حیوانات و انسان ها هستند.

مونوساکاریدها

آنها فرمول کلی C n H 2 n O n دارند و بسته به تعداد اتم های کربن در مولکول به گروه هایی تقسیم می شوند: تریوز، تتروز، پنتوز و غیره. در ترکیب اندامک های سلولی و سیتوپلاسم، قندهای ساده دارای دو پیکربندی فضایی هستند: حلقوی و خطی. در حالت اول، اتم‌های کربن با پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل می‌شوند و چرخه‌های بسته را تشکیل می‌دهند. در حالت دوم، اسکلت کربن بسته نیست و ممکن است دارای شاخه‌هایی باشد. برای تعیین نقش کربوهیدرات ها در بدن، بیایید رایج ترین آنها - پنتوزها و هگزوزها را در نظر بگیریم.

ایزومرها: گلوکز و فروکتوز

آنها فرمول مولکولی یکسانی دارند C 6 H 12 O 6، اما انواع ساختاری مولکول های متفاوتی دارند. قبلاً به نقش اصلی کربوهیدرات ها در یک موجود زنده - انرژی اشاره کردیم. مواد فوق توسط سلول تجزیه می شوند. در نتیجه انرژی آزاد می شود (17.6 کیلوژول از یک گرم گلوکز). علاوه بر این، 36 مولکول ATP سنتز می شود. تجزیه گلوکز بر روی غشاء (cristae) میتوکندری اتفاق می افتد و زنجیره ای از واکنش های آنزیمی است - چرخه کربس. این مهم ترین پیوند در تجزیه است که بدون استثنا در تمام سلول های موجودات یوکاریوتی هتروتروف رخ می دهد.

گلوکز نیز در میوسیت های پستانداران به دلیل تجزیه ذخایر گلیکوژن در بافت عضلانی تشکیل می شود. در آینده، از آن به عنوان ماده ای به راحتی تجزیه می شود، زیرا تامین انرژی سلول ها نقش اصلی کربوهیدرات ها در بدن است. گیاهان فوتوتروف هستند و گلوکز خود را در طول فتوسنتز تولید می کنند. این واکنش ها چرخه کالوین نامیده می شود. ماده اولیه دی اکسید کربن و پذیرنده ریبولوز دی فسفات است. سنتز گلوکز در ماتریکس کلروپلاست اتفاق می افتد. فروکتوز با فرمول مولکولی مشابه گلوکز حاوی یک گروه عاملی کتون در مولکول است. شیرین تر از گلوکز است و در عسل و همچنین آب توت ها و میوه ها یافت می شود. بنابراین، نقش بیولوژیکی کربوهیدرات ها در بدن در درجه اول استفاده از آنها به عنوان منبع سریع انرژی است.

نقش پنتوزها در وراثت

بیایید به یک گروه دیگر از مونوساکاریدها - ریبوز و دئوکسی ریبوز نگاه کنیم. منحصر به فرد بودن آنها در این واقعیت نهفته است که آنها بخشی از پلیمرها - اسیدهای نوکلئیک هستند. برای همه موجودات، از جمله اشکال حیات غیر سلولی، DNA و RNA حامل اصلی اطلاعات ارثی هستند. ریبوز در مولکول های RNA و دئوکسی ریبوز در نوکلئوتیدهای DNA یافت می شود. در نتیجه، نقش بیولوژیکی کربوهیدرات ها در بدن انسان این است که آنها در تشکیل واحدهای وراثت - ژن ها و کروموزوم ها شرکت می کنند.

نمونه هایی از پنتوزهای حاوی یک گروه آلدهید و رایج در قلمرو گیاهی عبارتند از: زایلوز (که در ساقه ها و دانه ها یافت می شود)، آلفا آرابینوز (که در صمغ درختان میوه هسته دار یافت می شود). بنابراین، توزیع و نقش بیولوژیکی کربوهیدرات ها در بدن گیاهان عالی بسیار زیاد است.

الیگوساکاریدها چیست؟

اگر بقایای مولکول های مونوساکارید، مانند گلوکز یا فروکتوز، با پیوندهای کووالانسی به هم متصل شوند، الیگوساکاریدها تشکیل می شوند - کربوهیدرات های پلیمری. نقش کربوهیدرات ها در بدن گیاهان و جانوران متنوع است. این به ویژه برای دی ساکاریدها صادق است. رایج ترین آنها ساکارز، لاکتوز، مالتوز و ترهالوز هستند. بنابراین، ساکارز که در غیر این صورت قند نیشکر نامیده می شود، در گیاهان به شکل محلول یافت می شود و در ریشه یا ساقه آنها ذخیره می شود. در نتیجه هیدرولیز، مولکول های گلوکز و فروکتوز تشکیل می شوند. منشا حیوانی دارد برخی افراد به دلیل ترشح کم آنزیم لاکتاز که قند شیر را به گالاکتوز و گلوکز تجزیه می کند، عدم تحمل به این ماده را تجربه می کنند. نقش کربوهیدرات ها در زندگی بدن متفاوت است. به عنوان مثال، دی ساکارید ترهالوز، متشکل از دو باقیمانده گلوکز، بخشی از همولنف سخت پوستان، عنکبوت ها و حشرات است. همچنین در سلول های قارچ ها و برخی جلبک ها یافت می شود.

دی ساکارید دیگر، مالتوز یا شکر مالت، در دانه های چاودار یا جو در هنگام جوانه زنی یافت می شود و مولکولی متشکل از دو باقیمانده گلوکز است. در نتیجه تجزیه نشاسته گیاهی یا حیوانی ایجاد می شود. در روده کوچک انسان و پستانداران، مالتوز توسط آنزیم مالتاز تجزیه می شود. در غیاب آن در آب پانکراس، آسیب شناسی به دلیل عدم تحمل گلیکوژن یا نشاسته گیاهی در غذاها رخ می دهد. در این حالت از رژیم غذایی خاصی استفاده می شود و خود آنزیم به جیره اضافه می شود.

کربوهیدرات های پیچیده در طبیعت

آنها بسیار گسترده هستند، به ویژه در دنیای گیاهان، پلیمرهای زیستی هستند و وزن مولکولی زیادی دارند. به عنوان مثال، در نشاسته 800000 و در سلولز - 1600000 پلی ساکاریدها در ترکیب مونومرها، درجه پلیمریزاسیون و طول زنجیره ها متفاوت است. برخلاف قندهای ساده و اولیگوساکاریدها که بسیار محلول در آب هستند و طعم شیرینی دارند، پلی ساکاریدها آبگریز و بی مزه هستند. بیایید نقش کربوهیدرات ها را در بدن انسان با استفاده از مثال گلیکوژن - نشاسته حیوانی در نظر بگیریم. از گلوکز سنتز می شود و در سلول های کبدی و سلول های عضلانی اسکلتی ذخیره می شود، جایی که محتوای آن دو برابر بیشتر از کبد است. بافت چربی زیر جلدی، سلول های عصبی و ماکروفاژها نیز قادر به تولید گلیکوژن هستند. پلی ساکارید دیگر، نشاسته گیاهی، محصول فتوسنتز است و در پلاستیدهای سبز رنگ تشکیل می شود.

از همان آغاز تمدن بشری، تامین کنندگان اصلی نشاسته محصولات کشاورزی ارزشمند بودند: برنج، سیب زمینی، ذرت. آنها هنوز اساس رژیم غذایی اکثریت قریب به اتفاق ساکنان جهان هستند. به همین دلیل است که کربوهیدرات ها بسیار ارزشمند هستند. همانطور که می بینیم نقش کربوهیدرات ها در بدن در استفاده از آنها به عنوان مواد آلی انرژی بر و سریع هضم است.

گروهی از پلی ساکاریدها وجود دارند که مونومرهای آنها باقیمانده اسید هیالورونیک است. آنها پکتین نامیده می شوند و مواد ساختاری سلول های گیاهی هستند. پوست سیب و تفاله چغندر به ویژه سرشار از آنها هستند. مواد سلولی پکتین فشار داخل سلولی - تورگ را تنظیم می کند. در صنعت شیرینی پزی از آنها به عنوان ژل و قوام دهنده در تولید مارشمالو و مارمالاد مرغوب استفاده می شود. در تغذیه رژیم غذایی از آنها به عنوان مواد فعال بیولوژیکی استفاده می شود که به طور موثر سموم را از روده بزرگ حذف می کند.

گلیکولیپیدها چیست؟

این یک گروه جالب از ترکیبات پیچیده کربوهیدرات ها و چربی ها است که در بافت عصبی یافت می شود. مغز و نخاع پستانداران را تشکیل می دهد. گلیکولیپیدها نیز در غشای سلولی یافت می شوند. به عنوان مثال، در باکتری ها آنها در برخی از این ترکیبات آنتی ژن (موادی که گروه های خونی سیستم Landsteiner AB0 را تشخیص می دهند) نقش دارند. در سلول های جانوران، گیاهان و انسان ها علاوه بر گلیکولیپیدها، مولکول های چربی مستقل نیز وجود دارد. آنها در درجه اول یک عملکرد انرژی را انجام می دهند. هنگامی که یک گرم چربی تجزیه می شود، 38.9 کیلوژول انرژی آزاد می شود. لیپیدها همچنین با یک عملکرد ساختاری مشخص می شوند (آنها بخشی از غشای سلولی هستند). بنابراین، این عملکردها توسط کربوهیدرات ها و چربی ها انجام می شود. نقش آنها در بدن بسیار مهم است.

نقش کربوهیدرات ها و لیپیدها در بدن

در سلول های انسان و حیوان، دگرگونی های متقابل پلی ساکاریدها و چربی ها در نتیجه متابولیسم مشاهده می شود. متخصصان تغذیه دریافته اند که مصرف زیاد غذاهای نشاسته ای منجر به تجمع چربی می شود. اگر فردی از نظر ترشح آمیلاز با لوزالمعده مشکل داشته باشد یا سبک زندگی بی تحرکی داشته باشد، ممکن است وزن او به میزان قابل توجهی افزایش یابد. شایان ذکر است که غذاهای غنی از کربوهیدرات عمدتاً در دوازدهه به گلوکز تجزیه می شوند. توسط مویرگ های پرزهای روده کوچک جذب می شود و به شکل گلیکوژن در کبد و ماهیچه ها رسوب می کند. هر چه متابولیسم در بدن شدیدتر باشد، به طور فعال تر به گلوکز تجزیه می شود. سپس توسط سلول ها به عنوان ماده اصلی انرژی استفاده می شود. این اطلاعات به عنوان پاسخی به این سوال است که کربوهیدرات ها چه نقشی در بدن انسان دارند.

اهمیت گلیکوپروتئین ها

ترکیبات این گروه از مواد توسط یک مجتمع کربوهیدرات + پروتئین نشان داده شده است. آنها همچنین گلیکوکونژوگیت نامیده می شوند. اینها آنتی بادی ها، هورمون ها، ساختارهای غشایی هستند. آخرین تحقیقات بیوشیمیایی نشان داده است که اگر گلیکوپروتئین ها شروع به تغییر ساختار طبیعی (طبیعی) خود کنند، منجر به ایجاد بیماری های پیچیده ای مانند آسم، آرتریت روماتوئید و سرطان می شود. نقش گلیکوکونژوگیت ها در متابولیسم سلولی بسیار زیاد است. بنابراین، اینترفرون ها تولید مثل ویروس ها را سرکوب می کنند، ایمونوگلوبولین ها از بدن در برابر عوامل بیماری زا محافظت می کنند. پروتئین های خون نیز به این گروه از مواد تعلق دارند. آنها خواص محافظتی و بافری را ارائه می دهند. همه عملکردهای فوق با این واقعیت تأیید می شود که نقش فیزیولوژیکی کربوهیدرات ها در بدن متنوع و بسیار مهم است.

کربوهیدرات ها کجا و چگونه تشکیل می شوند؟

تامین کنندگان اصلی قندهای ساده و پیچیده گیاهان سبز هستند: جلبک ها، هاگ های بالاتر، ژیمنوسپرم ها و گیاهان گلدار. همه آنها حاوی رنگدانه کلروفیل در سلول های خود هستند. این بخشی از تیلاکوئیدها - ساختارهای کلروپلاست ها است. دانشمند روسی K. A Timiryazev فرآیند فتوسنتز را که منجر به تشکیل کربوهیدرات می شود مورد مطالعه قرار داد. نقش کربوهیدرات ها در بدن گیاه، تجمع نشاسته در میوه ها، دانه ها و پیازها، یعنی در اندام های رویشی است. مکانیسم فتوسنتز کاملاً پیچیده است و شامل یک سری واکنش های آنزیمی است که هم در نور و هم در تاریکی رخ می دهد. گلوکز از دی اکسید کربن تحت اثر آنزیم ها سنتز می شود. موجودات هتروتروف از گیاهان سبز به عنوان منبع غذا و انرژی استفاده می کنند. بنابراین، این گیاهان هستند که اولین حلقه در همه چیز هستند و تولید کننده نامیده می شوند.

در سلول های ارگانیسم های هتروتروف، کربوهیدرات ها در کانال های شبکه آندوپلاسمی صاف (ذره ای) سنتز می شوند. سپس از آنها به عنوان انرژی و مصالح ساختمانی استفاده می شود. در سلول های گیاهی کربوهیدرات ها علاوه بر این در مجموعه گلژی تشکیل می شوند و سپس دیواره سلولی را تشکیل می دهند. در طی فرآیند هضم مهره داران، ترکیبات غنی از کربوهیدرات تا حدی در دهان و معده تجزیه می شوند. واکنش های اصلی تجزیه در دوازدهه رخ می دهد. آب پانکراس حاوی آنزیم آمیلاز ترشح می کند که نشاسته را به گلوکز تجزیه می کند. همانطور که قبلا ذکر شد، گلوکز در روده کوچک جذب خون می شود و در تمام سلول ها توزیع می شود. در اینجا به عنوان منبع انرژی و یک ماده ساختاری استفاده می شود. این نقش کربوهیدرات ها را در بدن توضیح می دهد.

مجتمع های فوق غشایی سلول های هتروتروف

آنها از ویژگی های حیوانات و قارچ ها هستند. ترکیب شیمیایی و سازمان مولکولی این ساختارها با ترکیباتی مانند لیپیدها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها نشان داده می شود. نقش کربوهیدرات ها در بدن مشارکت در ساخت غشاها است. سلول های انسان و حیوان دارای یک جزء ساختاری خاص به نام گلیکوکالیکس هستند. این لایه سطحی نازک از گلیکولیپیدها و گلیکوپروتئین های مرتبط با غشای سیتوپلاسمی تشکیل شده است. ارتباط مستقیم بین سلول ها و محیط خارجی را فراهم می کند. درک تحریکات و هضم خارج سلولی نیز در اینجا رخ می دهد. به لطف پوسته کربوهیدراتی که دارند، سلول ها به هم می چسبند تا بافتی را تشکیل دهند. این پدیده چسبندگی نامیده می شود. اجازه دهید همچنین اضافه کنیم که "دم" مولکول های کربوهیدرات در بالای سطح سلول قرار دارد و به داخل مایع بینابینی هدایت می شود.

گروه دیگری از موجودات هتروتروف، قارچ ها نیز دارای دستگاه سطحی به نام دیواره سلولی هستند. این شامل قندهای پیچیده - کیتین، گلیکوژن است. برخی از انواع قارچ ها همچنین حاوی کربوهیدرات های محلول مانند ترهالوز هستند که به آن قند قارچ می گویند.

در جانوران تک سلولی، مانند مژک داران، لایه سطحی، پلیکول نیز حاوی کمپلکس هایی از الیگوساکاریدها با پروتئین ها و لیپیدها است. در برخی از تک یاخته ها، پلیکول کاملاً نازک است و با تغییر شکل بدن تداخلی ندارد. و در برخی دیگر ضخیم می شود و مانند یک پوسته قوی می شود و عملکرد محافظتی را انجام می دهد.

دیواره سلولی گیاهی

همچنین حاوی مقادیر زیادی کربوهیدرات به خصوص سلولز است که به صورت دسته های فیبر جمع آوری شده است. این ساختارها چارچوبی را تشکیل می دهند که در یک ماتریس کلوئیدی تعبیه شده است. عمدتاً از الیگو و پلی ساکاریدها تشکیل شده است. دیواره‌های سلولی سلول‌های گیاهی می‌توانند تبدیل به ذرات شوند. در این مورد، فضاهای بین بسته های سلولز با کربوهیدرات دیگری - لیگنین پر می شود. عملکردهای حمایتی غشای سلولی را افزایش می دهد. اغلب، به ویژه در گیاهان چوبی چند ساله، لایه بیرونی، متشکل از سلولز، با یک ماده چربی مانند - سوبرین پوشیده شده است. از ورود آب به بافت های گیاهی جلوگیری می کند، بنابراین سلول های زیرین به سرعت می میرند و با لایه ای از چوب پنبه پوشیده می شوند.

با جمع بندی موارد فوق، می بینیم که کربوهیدرات ها و چربی ها در دیواره سلولی گیاه ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. نقش آنها در بدن فتوتروف ها به سختی قابل دست کم گرفتن است، زیرا مجتمع های گلیکولیپید عملکردهای حمایتی و محافظتی را ارائه می دهند. بیایید انواع کربوهیدرات های مشخصه ارگانیسم های پادشاهی دروبیانکا را مطالعه کنیم. این شامل پروکاریوت ها، به ویژه باکتری ها می شود. دیواره سلولی آنها حاوی کربوهیدرات - مورئین است. بسته به ساختار دستگاه سطح، باکتری ها به گرم مثبت و گرم منفی تقسیم می شوند.

ساختار گروه دوم پیچیده تر است. این باکتری ها دو لایه دارند: پلاستیک و سفت. اولی حاوی موکوپلی ساکاریدهایی مانند مورئین است. مولکول های آن شبیه ساختارهای مشبک بزرگی هستند که کپسولی را در اطراف سلول باکتری تشکیل می دهند. لایه دوم از پپتیدوگلیکان، ترکیبی از پلی ساکاریدها و پروتئین ها تشکیل شده است.

لیپوپلی ساکاریدهای دیواره سلولی به باکتری ها اجازه می دهند تا به طور محکم به بسترهای مختلف مانند مینای دندان یا غشای سلول های یوکاریوتی بچسبند. علاوه بر این، گلیکولیپیدها باعث افزایش چسبندگی سلول های باکتری به یکدیگر می شوند. به این ترتیب، به عنوان مثال، زنجیره های استرپتوکوک و خوشه های استافیلوکوک تشکیل می شود، علاوه بر این، برخی از انواع پروکاریوت ها دارای یک غشای مخاطی اضافی هستند. این ماده حاوی پلی ساکارید است و به راحتی با قرار گرفتن در معرض تشعشعات شدید یا تماس با برخی مواد شیمیایی مانند آنتی بیوتیک ها از بین می رود.

کربوهیدرات ها ترکیبات آلی متشکل از کربن و اکسیژن هستند. کربوهیدرات‌های ساده یا مونوساکاریدهایی مانند گلوکز و پیچیده یا پلی‌ساکاریدها وجود دارند که به پایین‌تر، حاوی چند باقیمانده از کربوهیدرات‌های ساده مانند دی‌ساکاریدها و بالاتر تقسیم می‌شوند، که دارای مولکول‌های بسیار بزرگ از بسیاری از بقایای کربوهیدرات‌های ساده هستند. در موجودات حیوانی، محتوای کربوهیدرات حدود 2 درصد وزن خشک است.

متوسط ​​نیاز روزانه یک بزرگسال به کربوهیدرات 500 گرم و با کار شدید عضلانی - 700-1000 گرم است.

مقدار کربوهیدرات در روز باید 60 درصد وزنی و 56 درصد وزنی کل مقدار غذا باشد.

گلوکز در خون موجود است که در آن مقدار آن در یک سطح ثابت (0.1-0.12٪) حفظ می شود. پس از جذب در روده، مونوساکاریدها از طریق خون به جریان خون منتقل می شوند، جایی که سنتز مونوساکاریدهای گلیکوژن، که بخشی از سیتوپلاسم است، انجام می شود. ذخایر گلیکوژن عمدتاً در ماهیچه ها و کبد ذخیره می شوند.

مقدار کل گلیکوژن در بدن یک فرد با وزن 70 کیلوگرم تقریباً 375 گرم است که 245 گرم آن در ماهیچه ها، 110 گرم (تا 150 گرم) در کبد، 20 گرم در خون و سایر مایعات بدن وجود دارد. در بدن یک فرد آموزش دیده، 40 گرم گلیکوژن -50 درصد بیشتر از فرد آموزش دیده وجود دارد.

کربوهیدرات ها منبع اصلی انرژی برای زندگی و عملکرد بدن هستند.

در بدن، در شرایط بدون اکسیژن (بی هوازی)، کربوهیدرات ها به اسید لاکتیک تجزیه می شوند و انرژی آزاد می کنند. این فرآیند گلیکولیز نامیده می شود. با مشارکت اکسیژن (شرایط هوازی)، آنها به دی اکسید کربن تجزیه می شوند و انرژی بیشتری آزاد می کنند. تجزیه بی هوازی کربوهیدرات ها با مشارکت اسید فسفریک - فسفوریلاسیون - از اهمیت بیولوژیکی بالایی برخوردار است.

فسفوریلاسیون گلوکز در کبد با مشارکت آنزیم ها اتفاق می افتد. منبع گلوکز می تواند اسیدهای آمینه و چربی ها باشد. در کبد، مولکول های پلی ساکارید عظیم - گلیکوژن - از گلوکز پیش فسفریله شده تشکیل می شوند. مقدار گلیکوژن در کبد انسان به ماهیت تغذیه و فعالیت ماهیچه ای بستگی دارد. با مشارکت آنزیم های دیگر در کبد، گلیکوژن به گلوکز - تشکیل قند تجزیه می شود. تجزیه گلیکوژن در کبد و عضلات اسکلتی در طول روزه داری و کار ماهیچه ای با سنتز همزمان گلیکوژن همراه است. گلوکز تولید شده در کبد وارد شده و به تمام سلول ها و بافت ها می رسد.

تنها بخش کوچکی از پروتئین‌ها و چربی‌ها انرژی را از طریق فرآیند تجزیه دزمولیتیک آزاد می‌کنند و بنابراین به عنوان منبع مستقیم انرژی عمل می‌کنند. بخش قابل توجهی از پروتئین ها و چربی ها ابتدا حتی قبل از تجزیه کامل در ماهیچه ها به کربوهیدرات تبدیل می شوند. علاوه بر این، از کانال گوارش، محصولات هیدرولیز پروتئین ها و چربی ها وارد کبد می شود، جایی که اسیدهای آمینه و چربی ها به گلوکز تبدیل می شوند. این فرآیند به عنوان گلوکونئوژنز شناخته می شود. منبع اصلی تشکیل گلوکز در کبد، گلیکوژن است. بنابراین، متابولیسم کربوهیدرات به طور قابل توجهی بر متابولیسم آب و آب تأثیر می گذارد.

هنگامی که مصرف گلوکز توسط عضلات در حال کار 5-8 برابر افزایش می یابد، گلیکوژن در کبد از چربی ها و پروتئین ها تشکیل می شود.

بر خلاف پروتئین ها و چربی ها، کربوهیدرات ها به راحتی تجزیه می شوند، بنابراین به سرعت توسط بدن با صرف انرژی زیاد (عضلات، احساسات درد، ترس، عصبانیت و غیره) بسیج می شوند. تجزیه کربوهیدرات ها ثبات بدن را حفظ می کند و منبع اصلی انرژی برای عضلات است. کربوهیدرات ها برای عملکرد طبیعی سیستم عصبی ضروری هستند. کاهش قند خون منجر به کاهش دمای بدن، ضعف و خستگی عضلانی و اختلال در فعالیت عصبی می شود.

تنها بخش بسیار کوچکی از گلوکز تحویل شده توسط خون در بافت ها برای آزادسازی انرژی استفاده می شود. منبع اصلی متابولیسم کربوهیدرات در بافت ها گلیکوژن است که قبلا از گلوکز سنتز شده بود.

در حین کار ماهیچه ها - مصرف کنندگان اصلی کربوهیدرات ها - از ذخایر گلیکوژن واقع در آنها استفاده می شود و تنها پس از اتمام کامل این ذخایر، استفاده مستقیم از گلوکز که توسط خون به ماهیچه ها می رسد آغاز می شود. در همان زمان، گلوکز تشکیل شده از ذخایر گلیکوژن در کبد مصرف می شود. پس از کار، ماهیچه ها ذخیره گلیکوژن خود را تجدید می کنند و آن را از گلوکز خون و کبد سنتز می کنند - به دلیل جذب مونوساکارید در دستگاه گوارش و تجزیه پروتئین ها و چربی ها.

به عنوان مثال، هنگامی که محتوای گلوکز در خون به دلیل محتوای فراوان آن در غذا، که به عنوان هیپرگلیسمی غذایی نامیده می شود، بیش از 0.15-0.16٪ افزایش می یابد، از بدن از طریق ادرار دفع می شود - گلوکوزوری.

از سوی دیگر، حتی با روزه داری طولانی مدت، سطح گلوکز در خون کاهش نمی یابد، زیرا گلوکز از بافت ها در هنگام تجزیه گلیکوژن در آنها وارد خون می شود.

شرح مختصری از ترکیب، ساختار و نقش اکولوژیکی کربوهیدرات ها

کربوهیدرات ها مواد آلی متشکل از کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند که دارای فرمول کلی Cn (H 2 O) m (برای اکثریت قریب به اتفاق این مواد) هستند.

مقدار n یا برابر با m (برای مونوساکاریدها) یا بزرگتر از آن است (برای سایر کلاس های کربوهیدرات). فرمول کلی بالا با دئوکسی ریبوز مطابقت ندارد.

کربوهیدرات ها به مونوساکاریدها، دی(الیگو) ساکاریدها و پلی ساکاریدها تقسیم می شوند. در زیر شرح مختصری از نمایندگان فردی هر کلاس از کربوهیدرات ها ارائه شده است.

مشخصات مختصر مونوساکاریدها

مونوساکاریدها کربوهیدرات هایی هستند که فرمول کلی آنها Cn (H 2 O) n است (استثنا دئوکسی ریبوز است).

طبقه بندی مونوساکاریدها

مونوساکاریدها گروه نسبتاً بزرگ و پیچیده ای از ترکیبات هستند، بنابراین طبق معیارهای مختلف طبقه بندی پیچیده ای دارند:

1) بر اساس تعداد کربن های موجود در یک مولکول مونوساکارید، تتروزها، پنتوزها، هگزوزها و هپتوزها متمایز می شوند. پنتوزها و هگزوزها بیشترین اهمیت عملی را دارند.

2) با توجه به گروه های عاملی، مونوساکاریدها به کتوز و آلدوز تقسیم می شوند.

3) بر اساس تعداد اتم های موجود در مولکول مونوساکارید حلقوی، پیرانوزها (شامل 6 اتم) و فورانوزها (شامل 5 اتم) متمایز می شوند.

4) بر اساس آرایش فضایی هیدروکسید "گلوکوزید" (این هیدروکسید با افزودن یک اتم هیدروژن به اکسیژن گروه کربونیل به دست می آید) مونوساکاریدها به اشکال آلفا و بتا تقسیم می شوند. بیایید به برخی از مهم ترین مونوساکاریدهایی که بیشترین اهمیت بیولوژیکی و زیست محیطی را در طبیعت دارند نگاه کنیم.

خصوصیات مختصر پنتوزها

پنتوزها مونوساکاریدهایی هستند که مولکول آنها دارای 5 اتم کربن است. این مواد می توانند با زنجیره باز و حلقوی، آلدوز و کتوز، ترکیبات آلفا و بتا باشند. در این میان ریبوز و دئوکسی ریبوز بیشترین اهمیت عملی را دارند.

فرمول کلی ریبوز C 5 H 10 O 5 است. ریبوز یکی از موادی است که ریبونوکلئوتیدها از آن ساخته می شوند و متعاقباً اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA) مختلفی از آن به دست می آیند. بنابراین، فرم آلفای فورانوز (5 عضوی) ریبوز از بیشترین اهمیت برخوردار است (در فرمول ها، RNA به شکل یک پنج ضلعی منظم نشان داده شده است).

فرمول کلی دئوکسی ریبوز C 5 H 10 O 4 است. دئوکسی ریبوز یکی از موادی است که دئوکسی ریبونوکلئوتیدها در موجودات زنده از آن ساخته می شوند. دومی مواد اولیه برای سنتز اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) هستند. بنابراین، مهمترین شکل آلفای حلقوی دئوکسی ریبوز است که فاقد هیدروکسید در دومین اتم کربن در چرخه است.

اشکال زنجیره باز ریبوز و دئوکسی ریبوز آلدوز هستند، یعنی شامل 4 (3) گروه هیدروکسید و یک گروه آلدهید هستند. با تجزیه کامل اسیدهای نوکلئیک، ریبوز و دئوکسی ریبوز به دی اکسید کربن و آب اکسید می شوند. این فرآیند با آزاد شدن انرژی همراه است.

خصوصیات مختصر هگزوزها

هگزوزها مونوساکاریدهایی هستند که مولکولهای آنها دارای شش اتم کربن است. فرمول کلی هگزوزها C 6 (H 2 O ) 6 یا C 6 H 12 O 6 است. تمام انواع هگزوزها ایزومرهای مربوط به فرمول بالا هستند. در میان هگزوزها، کتوزها، آلدوزها، مولکول‌های آلفا و بتا، شکل‌های زنجیره باز و حلقوی، شکل‌های حلقوی پیرانوز و فورانوز مولکول‌ها وجود دارد. مهمترین آنها در طبیعت گلوکز و فروکتوز هستند که در زیر به اختصار به آنها پرداخته می شود.

1. گلوکز. مانند هر هگزوز، فرمول کلی آن C 6 H 12 O 6 است. به آلدوزها تعلق دارد، یعنی شامل یک گروه عاملی آلدهید و 5 گروه هیدروکسید (مشخصه الکل ها) است، بنابراین، گلوکز یک الکل آلدئیدی چند هیدریک است (این گروه ها به شکل زنجیره باز هستند، در شکل حلقوی گروه آلدهیدی هستند. وجود ندارد، زیرا به یک گروه هیدروکسید به نام "هیدروکسید گلوکوزید" تبدیل می شود). شکل حلقوی می تواند پنج عضوی (فورانوز) یا شش عضوی (پیرانوز) باشد. شکل پیرانوز مولکول گلوکز بیشترین اهمیت را در طبیعت دارد. بسته به موقعیت هیدروکسید گلوکزیدیک نسبت به سایر گروه های هیدروکسید در مولکول، اشکال پیرانوز و فورانوز حلقوی می توانند به صورت آلفا یا بتا باشند.

گلوکز با توجه به خواص فیزیکی آن یک ماده کریستالی سفید جامد با طعم شیرین است (شدت این طعم مشابه ساکارز است)، بسیار محلول در آب و قادر به تشکیل محلول های فوق اشباع ("شربت") است. از آنجایی که مولکول گلوکز حاوی اتم‌های کربن نامتقارن است (یعنی اتم‌های متصل به چهار رادیکال مختلف)، محلول‌های گلوکز دارای فعالیت نوری هستند، بنابراین بین D-گلوکز و L-گلوکز که فعالیت‌های بیولوژیکی متفاوتی دارند، تمایز قائل می‌شوند.

از نقطه نظر بیولوژیکی، مهمترین چیز توانایی گلوکز برای اکسید شدن آسان طبق طرح زیر است:

C 6 H 12 O 6 (گلوکز) → (مراحل میانی) → 6СO 2 + 6H 2 O.

گلوکز یک ترکیب مهم از نظر بیولوژیکی است، زیرا به دلیل اکسیداسیون آن، بدن به عنوان یک ماده مغذی جهانی و منبع انرژی به راحتی در دسترس استفاده می کند.

2. فروکتوز. این کتوز است، فرمول کلی آن C 6 H 12 O 6 است، یعنی ایزومر گلوکز است، با اشکال زنجیره ای باز و حلقوی مشخص می شود. مهمترین آنها بتا-B- فروکتوفورانوز یا به اختصار بتا فروکتوز است. ساکارز از بتا فروکتوز و آلفا گلوکز ساخته می شود. تحت شرایط خاصی، فروکتوز می تواند از طریق واکنش ایزومریزاسیون به گلوکز تبدیل شود. از نظر خواص فیزیکی، فروکتوز شبیه گلوکز است، اما شیرین تر است.

خصوصیات مختصر دی ساکاریدها

دی ساکاریدها محصولات واکنش تراکم زدایی مولکول های مونوساکاریدی یکسان یا متفاوت هستند.

دی ساکاریدها یکی از انواع اولیگوساکاریدها هستند (تعداد کمی از مولکولهای مونوساکارید (یکسان یا متفاوت) در تشکیل مولکولهای آنها نقش دارند).

مهمترین نماینده دی ساکاریدها ساکارز (چغندر یا قند نیشکر) است. ساکارز محصول برهمکنش آلفا-D-گلوکوپیرانوز (آلفا گلوکز) و بتا-D- فروکتوفورانوز (بتا فروکتوز) است. فرمول کلی آن C 12 H 22 O 11 است. ساکارز یکی از ایزومرهای متعدد دی ساکاریدها است.

این یک ماده کریستالی سفید است که در حالت‌های مختلف وجود دارد: کریستالی درشت ("نان قند")، بلوری ریز (قند دانه‌دار)، آمورف (پودر شکر). به خوبی در آب حل می شود، به ویژه در آب گرم (در مقایسه با آب گرم، حلالیت ساکارز در آب سرد نسبتاً کم است)، بنابراین ساکارز قادر به تشکیل "محلول های فوق اشباع" است - شربت هایی که می توانند "قند کنند"، به عنوان مثال، تشکیل دهند. سوسپانسیون های ریز کریستالی رخ می دهد. محلول های غلیظ ساکارز قادر به تشکیل سیستم های شیشه ای ویژه - کارامل ها هستند که توسط انسان برای تولید انواع خاصی از شیرینی ها استفاده می شود. ساکارز ماده ای شیرین است، اما طعم شیرین آن کمتر از فروکتوز است.

مهمترین خاصیت شیمیایی ساکارز توانایی آن در هیدرولیز است که آلفا گلوکز و بتا فروکتوز تولید می کند که وارد واکنش های متابولیسم کربوهیدرات می شوند.

برای انسان، ساکارز یکی از مهم ترین محصولات غذایی است، زیرا منبع گلوکز است. با این حال، مصرف بیش از حد ساکارز مضر است، زیرا منجر به اختلال در متابولیسم کربوهیدرات می شود که با ظهور بیماری هایی همراه است: دیابت، بیماری های دندان، چاقی.

مشخصات عمومی پلی ساکاریدها

پلی ساکاریدها پلیمرهای طبیعی هستند که محصول واکنش چند تراکمی مونوساکاریدها هستند. پنتوزها، هگزوزها و سایر مونوساکاریدها می توانند به عنوان مونومر برای تشکیل پلی ساکاریدها استفاده شوند. از نظر عملی، مهمترین آنها محصولات پلی تراکم هگزوزها هستند. پلی ساکاریدها نیز شناخته شده اند که مولکول های آنها حاوی اتم های نیتروژن، به عنوان مثال کیتین است.

پلی ساکاریدهای مبتنی بر هگزوز دارای فرمول کلی (C 6 H 10 O 5) n هستند. آنها در آب نامحلول هستند و برخی از آنها قادر به تشکیل محلول های کلوئیدی هستند. مهمترین این پلی ساکاریدها انواع مختلف نشاسته گیاهی و حیوانی (گلیکوژن نامیده می شوند) و همچنین انواع سلولز (الیاف) هستند.

مشخصات کلی خواص و نقش اکولوژیکی نشاسته

نشاسته یک پلی ساکارید است که محصول واکنش چند تراکمی آلفا گلوکز (alpha-D-glucopyranose) است. نشاسته ها بر اساس منشأ خود به نشاسته های گیاهی و حیوانی تقسیم می شوند. نشاسته های حیوانی گلیکوژن نامیده می شوند. اگرچه به طور کلی مولکول های نشاسته دارای ساختار مشترک و ترکیب یکسانی هستند، اما خواص فردی نشاسته به دست آمده از گیاهان مختلف متفاوت است. پس نشاسته سیب زمینی با نشاسته ذرت و ... متفاوت است اما همه انواع نشاسته دارای خواص مشترکی هستند. اینها مواد جامد، سفید، ریز کریستالی یا آمورف هستند، در لمس "شکننده"، نامحلول در آب، اما در آب گرم قادر به تشکیل محلول های کلوئیدی هستند که هنگام سرد شدن پایدار می مانند. نشاسته هم سل (مثلاً ژله مایع) و هم ژل تشکیل می‌دهد (مثلاً ژله‌ای که با محتوای نشاسته‌ای بالا تهیه می‌شود، توده‌ای ژلاتینی است که می‌توان آن را با چاقو برش داد).

توانایی نشاسته برای تشکیل محلول های کلوئیدی با کروی بودن مولکول های آن مرتبط است (مولکول به شکل یک توپ پیچیده می شود). هنگام تماس با آب گرم یا داغ، مولکول های آب بین چرخش مولکول های نشاسته نفوذ می کنند، حجم مولکول افزایش می یابد و چگالی ماده کاهش می یابد، که منجر به انتقال مولکول های نشاسته به حالت متحرک، مشخصه سیستم های کلوئیدی می شود. . فرمول کلی نشاسته: (C 6 H 10 O 5) n، مولکول های این ماده دارای دو نوع هستند که یکی از آنها آمیلوز نام دارد (در این مولکول زنجیره های جانبی وجود ندارد) و دیگری آمیلوپکتین (مولکول ها) دارای زنجیره های جانبی هستند که در آن اتصال از طریق پل اکسیژن 1 تا 6 اتم کربن انجام می شود.

مهمترین خاصیت شیمیایی که نقش بیولوژیکی و اکولوژیکی نشاسته را تعیین می کند، توانایی آن در هیدرولیز است که در نهایت دی ساکارید مالتوز یا آلفا گلوکز را تشکیل می دهد (این محصول نهایی هیدرولیز نشاسته است):

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

این فرآیند در موجودات تحت تأثیر یک گروه کامل از آنزیم ها رخ می دهد. با توجه به این فرآیند، بدن با گلوکز، یک ترکیب غذایی ضروری، غنی می شود.

یک واکنش کیفی به نشاسته برهمکنش آن با ید است که رنگ قرمز مایل به بنفش تولید می کند. این واکنش برای تشخیص نشاسته در سیستم های مختلف استفاده می شود.

نقش بیولوژیکی و زیست محیطی نشاسته بسیار زیاد است. این یکی از مهمترین ترکیبات ذخیره موجود در موجودات گیاهی است، به عنوان مثال در گیاهان خانواده غلات. برای حیوانات، نشاسته مهم ترین ماده تغذیه ای است.

شرح مختصری از خواص و نقش اکولوژیکی و بیولوژیکی سلولز (الیاف)

سلولز (فیبر) یک پلی ساکارید است که محصول واکنش چند تراکمی بتا گلوکز (بتا-D-گلوکوپیرانوز) است. فرمول کلی آن (C 6 H 10 O 5) n است. برخلاف نشاسته، مولکول‌های سلولز کاملاً خطی هستند و ساختار فیبریلاری ("رشته ای") دارند. تفاوت در ساختار مولکول های نشاسته و سلولز تفاوت در نقش بیولوژیکی و محیطی آنها را توضیح می دهد. سلولز نه ذخیره و نه یک ماده مغذی است، زیرا قادر به هضم توسط بیشتر ارگانیسم ها نیست (به استثنای برخی از انواع باکتری ها که می توانند سلولز را هیدرولیز کرده و بتا گلوکز را جذب کنند). سلولز قادر به تشکیل محلول‌های کلوئیدی نیست، اما می‌تواند ساختارهای رشته‌ای قوی مکانیکی ایجاد کند که از اندامک‌های سلولی منفرد و استحکام مکانیکی بافت‌های مختلف گیاهی محافظت می‌کند. سلولز مانند نشاسته تحت شرایط خاصی هیدرولیز می شود و محصول نهایی هیدرولیز آن بتا گلوکز (بتا-D-گلوکوپیرانوز) است. در طبیعت، نقش این فرآیند نسبتاً کوچک است (اما به بیوسفر اجازه می دهد تا سلولز را "جذب" کند).

(C 6 H 10 O 5 ) n ( فیبر ) + n ( H 2 O ) → n ( C 6 H 12 O 6 ) ( بتا گلوکز یا بتا - D - گلوکوپیرانوز ) ( با هیدرولیز ناقص فیبر ، تشکیل یک دی ساکارید محلول امکان پذیر است - سلوبیوز).

در شرایط طبیعی، فیبر (پس از مرگ گیاهان) دچار تجزیه می شود که می تواند منجر به تشکیل ترکیبات مختلف شود. در اثر این فرآیند، هوموس (یک جزء آلی خاک)، انواع مختلفی از زغال سنگ تشکیل می شود (نفت و زغال سنگ از بقایای مرده موجودات جانوری و گیاهی مختلف در غیاب، یعنی در شرایط بی هوازی، کل مجموعه تشکیل می شود. مواد آلی در تشکیل آنها شرکت می کنند، از جمله کربوهیدرات ها).

نقش اکولوژیکی و بیولوژیکی فیبر این است که: الف) محافظ است. ب) مکانیکی؛ ج) ترکیب سازنده (برای برخی از باکتری ها عملکرد تغذیه ای انجام می دهد). بقایای مرده موجودات گیاهی بستری برای برخی موجودات است - حشرات، قارچ ها و میکروارگانیسم های مختلف.

شرح مختصری از نقش اکولوژیکی و بیولوژیکی کربوهیدرات ها

با جمع بندی مطالبی که در بالا در مورد ویژگی های کربوهیدرات ها بحث شد، می توانیم نتایج زیر را در مورد نقش اکولوژیکی و بیولوژیکی آنها بدست آوریم.

1. آنها عملکرد ساخت و ساز را هم در سلول ها و هم در بدن به عنوان یک کل انجام می دهند، زیرا آنها بخشی از ساختارهایی هستند که سلول ها و بافت ها را تشکیل می دهند (این امر به ویژه برای گیاهان و قارچ ها معمول است)، به عنوان مثال، غشای سلولی، غشاهای مختلف و غیره، علاوه بر این، کربوهیدرات ها در تشکیل مواد بیولوژیکی ضروری که تعدادی ساختار را تشکیل می دهند، شرکت می کنند، به عنوان مثال، در تشکیل اسیدهای نوکلئیک که اساس کروموزوم ها را تشکیل می دهند. کربوهیدرات ها بخشی از پروتئین های پیچیده - گلیکوپروتئین ها هستند که در شکل گیری ساختارهای سلولی و مواد بین سلولی اهمیت خاصی دارند.

2. مهم ترین عملکرد کربوهیدرات ها عملکرد تغذیه ای است که شامل این واقعیت است که بسیاری از آنها محصولات غذایی موجودات هتروتروف (گلوکز، فروکتوز، نشاسته، ساکارز، مالتوز، لاکتوز و غیره) هستند. این مواد در ترکیب با سایر ترکیبات، محصولات غذایی مورد استفاده انسان را تشکیل می دهند (غلات مختلف؛ میوه ها و دانه های گیاهان منفرد که شامل کربوهیدرات در ترکیب آنها می شود، غذای پرندگان است و مونوساکاریدها که وارد چرخه دگرگونی های مختلف می شوند، به تشکیل کربوهیدرات های خود، مشخصه برای یک ارگانیسم خاص، و همچنین برای سایر ترکیبات آلی-بیوشیمیایی (چربی ها، اسیدهای آمینه (اما نه پروتئین های آنها)، اسیدهای نوکلئیک و غیره).

3. کربوهیدرات ها همچنین با عملکرد انرژی مشخص می شوند، که شامل این واقعیت است که مونوساکاریدها (به ویژه گلوکز) موجود در موجودات به راحتی اکسید می شوند (محصول نهایی اکسیداسیون CO 2 و H 2 O است) و مقدار زیادی انرژی منتشر شد، همراه با سنتز ATP.

4. آنها همچنین یک عملکرد محافظتی دارند که شامل این واقعیت است که ساختارها (و اندامک‌های خاصی در سلول) از کربوهیدرات‌هایی به وجود می‌آیند که سلول یا کل ارگانیسم را در برابر آسیب‌های مختلف از جمله مکانیکی (مثلاً پوشش‌های کیتینی) محافظت می‌کنند. حشرات تشکیل دهنده اسکلت بیرونی، دیواره سلولی گیاهان و بسیاری از قارچ ها از جمله سلولز و غیره).

5. نقش مهمی توسط عملکردهای مکانیکی و شکل دهی کربوهیدرات ها ایفا می شود که نشان دهنده توانایی ساختارهایی است که یا توسط کربوهیدرات ها یا در ترکیب با سایر ترکیبات تشکیل می شوند تا شکل خاصی به بدن بدهند و آنها را از نظر مکانیکی قوی کنند. بنابراین، غشای سلولی بافت مکانیکی و آوندهای آوند چوبی، چارچوب (اسکلت داخلی) گیاهان چوبی، بوته ای و علفی را ایجاد می کند، کیتین اسکلت خارجی حشرات و غیره را تشکیل می دهد.

مشخصات مختصر متابولیسم کربوهیدرات در ارگانیسم هتروتروف (با استفاده از مثال بدن انسان)

نقش مهمی در درک فرآیندهای متابولیک توسط دانش دگرگونی هایی که کربوهیدرات ها در موجودات هتروتروف متحمل می شوند، ایفا می کند. در بدن انسان، این فرآیند با شرح شماتیک زیر مشخص می شود.

کربوهیدرات های موجود در غذا از طریق حفره دهان وارد بدن می شوند. مونوساکاریدها در سیستم گوارش عملاً دچار دگرگونی نمی شوند، دی ساکاریدها به مونوساکاریدها هیدرولیز می شوند و پلی ساکاریدها دستخوش دگرگونی های کاملاً قابل توجهی می شوند (این امر در مورد پلی ساکاریدهایی که توسط بدن به عنوان غذا مصرف می شوند و کربوهیدرات هایی که مواد غذایی نیستند، به عنوان مثال سلولز صدق می کند. برخی از پکتین ها با مدفوع از بدن خارج می شوند).

در حفره دهان، غذا له شده و همگن می شود (یکنواخت تر از قبل از ورود به آن می شود). غذا تحت تأثیر بزاق ترشح شده توسط غدد بزاقی قرار می گیرد. حاوی ptyalin است و دارای یک واکنش قلیایی است که به دلیل آن هیدرولیز اولیه پلی ساکاریدها شروع می شود و منجر به تشکیل الیگوساکاریدها (کربوهیدرات هایی با مقدار n کوچک) می شود.

برخی از نشاسته حتی می تواند به دی ساکارید تبدیل شود که در هنگام جویدن نان برای مدت طولانی می توان متوجه آن شد (نان سیاه ترش شیرین می شود).

غذای جویده شده که به وفور با بزاق فرآوری شده و توسط دندان خرد می شود، از طریق مری به شکل بولوس غذایی وارد معده می شود و در آنجا در معرض آب معده اسیدی حاوی آنزیم هایی قرار می گیرد که روی پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک اثر می کنند. تقریبا هیچ اتفاقی برای کربوهیدرات در معده نمی افتد.

سپس کوفته غذا وارد بخش اول روده (روده کوچک) می شود که از دوازدهه شروع می شود. آب پانکراس (ترشح پانکراس) را دریافت می کند که حاوی مجموعه ای از آنزیم ها است که هضم کربوهیدرات ها را تقویت می کند. کربوهیدرات ها به مونوساکاریدها تبدیل می شوند که در آب محلول هستند و قابلیت جذب دارند. کربوهیدرات های غذایی در نهایت در روده کوچک هضم می شوند و در قسمتی که پرزها قرار دارند جذب خون شده و وارد سیستم گردش خون می شوند.

با جریان خون، مونوساکاریدها به بافت ها و سلول های مختلف بدن منتقل می شوند، اما ابتدا تمام خون از کبد عبور می کند (در آنجا از محصولات متابولیک مضر پاک می شود). در خون، مونوساکاریدها عمدتاً به شکل آلفا گلوکز وجود دارند (اما سایر ایزومرهای هگزوز مانند فروکتوز نیز ممکن است وجود داشته باشد).

اگر گلوکز خون کمتر از حد طبیعی باشد، بخشی از گلیکوژن موجود در کبد به گلوکز هیدرولیز می شود. محتوای کربوهیدرات بیش از حد یک بیماری جدی انسانی - دیابت را مشخص می کند.

از خون، مونوساکاریدها وارد سلول ها می شوند، جایی که بیشتر آنها صرف اکسیداسیون می شوند (در میتوکندری)، که ATP را که حاوی انرژی به شکل "مناسب" برای بدن است، سنتز می کند. ATP صرف فرآیندهای مختلفی می شود که نیاز به انرژی دارند (سنتز مواد مورد نیاز بدن، اجرای فرآیندهای فیزیولوژیکی و سایر فرآیندها).

بخشی از کربوهیدرات‌های موجود در غذا برای سنتز کربوهیدرات‌های یک ارگانیسم مورد نیاز برای تشکیل ساختارهای سلولی یا ترکیبات لازم برای تشکیل مواد سایر کلاس‌های ترکیبات (بنابراین چربی‌ها، اسیدهای نوکلئیک و غیره می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. به دست آمده از کربوهیدرات ها). توانایی کربوهیدرات ها در تبدیل شدن به چربی یکی از دلایل چاقی است، بیماری که مجموعه ای از بیماری های دیگر را به دنبال دارد.

در نتیجه، مصرف بیش از حد کربوهیدرات ها برای بدن انسان مضر است، که باید هنگام تنظیم یک رژیم غذایی متعادل مورد توجه قرار گیرد.

در موجودات گیاهی که اتوتروف هستند، متابولیسم کربوهیدرات ها تا حدودی متفاوت است. کربوهیدرات ها (مونوساکاریدها) توسط خود بدن از دی اکسید کربن و آب با استفاده از انرژی خورشیدی سنتز می شوند. دی-، الیگو- و پلی ساکاریدها از مونوساکاریدها سنتز می شوند. برخی از مونوساکاریدها در سنتز اسیدهای نوکلئیک گنجانده شده اند. موجودات گیاهی از مقدار مشخصی مونوساکارید (گلوکز) در فرآیندهای تنفس برای اکسیداسیون استفاده می کنند که طی آن (مانند موجودات هتروتروف) ATP سنتز می شود.

ترکیبات آلی که منبع اصلی انرژی هستند کربوهیدرات نامیده می شوند. قندها اغلب در غذاهای با منشا گیاهی یافت می شوند. کمبود کربوهیدرات ها می تواند باعث اختلال در عملکرد کبد شود و بیش از حد آنها باعث افزایش سطح انسولین می شود. بیایید در مورد قندها با جزئیات بیشتری صحبت کنیم.

کربوهیدرات ها چیست؟

اینها ترکیبات آلی هستند که حاوی یک گروه کربونیل و چندین گروه هیدروکسیل هستند. آنها بخشی از بافت های موجودات هستند و همچنین جزء مهم سلول ها هستند. مونو، اولیگو و پلی ساکارید و همچنین کربوهیدرات های پیچیده تری مانند گلیکولیپیدها، گلیکوزیدها و غیره وجود دارد. کربوهیدرات ها محصول فتوسنتز و همچنین ماده اولیه اصلی برای بیوسنتز سایر ترکیبات در گیاهان هستند. با توجه به تنوع زیاد ترکیبات، این کلاس قادر به ایفای نقش های چند وجهی در موجودات زنده است. کربوهیدرات ها با انجام اکسیداسیون، انرژی تمام سلول ها را تامین می کنند. آنها در توسعه ایمنی شرکت می کنند و همچنین بخشی از بسیاری از ساختارهای سلولی هستند.

انواع قندها

ترکیبات آلی به دو گروه ساده و پیچیده تقسیم می شوند. کربوهیدرات های نوع اول مونوساکاریدهایی هستند که دارای یک گروه کربونیل هستند و مشتقاتی از الکل های پلی هیدریک هستند. گروه دوم شامل الیگوساکاریدها و پلی ساکاریدها می باشد. اولی شامل بقایای مونوساکارید (از دو تا ده) است که توسط یک پیوند گلیکوزیدی به هم متصل می شوند. دومی ممکن است حاوی صدها و حتی هزاران مونومر باشد. جدول کربوهیدرات هایی که اغلب یافت می شوند به شرح زیر است:

1. گلوکز.
2. فروکتوز.
3. گالاکتوز.
4. ساکارز
5. لاکتوز.
6. مالتوز
7. رافینوز
8. نشاسته.
9. سلولز.
10. کیتین.
11. مورامین.
12. گلیکوژن.

لیست کربوهیدرات ها گسترده است. بیایید به برخی از آنها با جزئیات بیشتری نگاه کنیم.

گروه ساده کربوهیدرات ها

بسته به مکانی که گروه کربونیل در مولکول اشغال می کند، دو نوع مونوساکارید - آلدوز و کتوز متمایز می شود. در اولی گروه عاملی آلدهید و در دومی کتون است. بسته به تعداد اتم های کربن موجود در مولکول، نام مونوساکارید تشکیل می شود. به عنوان مثال، آلدوهگزوزها، آلدوتتروزها، کتوتریوزها و غیره. این مواد اغلب بی رنگ و در الکل کم محلول هستند، اما در آب محلول هستند. کربوهیدرات های ساده موجود در غذاها جامد هستند و در طول هضم هیدرولیز نمی شوند. برخی از نمایندگان طعم شیرینی دارند.

نمایندگان گروه

کربوهیدرات های ساده چیست؟ اولاً، گلوکز یا آلدوهگزوز است. این به دو شکل وجود دارد - خطی و چرخه ای. شکل دوم با دقیق ترین ویژگی خواص شیمیایی گلوکز را توصیف می کند. آلدوهگزوز حاوی شش اتم کربن است. این ماده رنگی ندارد اما طعم شیرینی دارد. به خوبی در آب حل می شود. تقریباً در همه جا می توانید گلوکز را پیدا کنید. در اندام های گیاهی و جانوری و همچنین در میوه ها وجود دارد. در طبیعت، آلدوهگزوز در طول فتوسنتز تشکیل می شود.

دوم اینکه گالاکتوز است. این ماده در آرایش فضایی گروه های هیدروکسیل و هیدروژن در چهارمین اتم کربن در مولکول با گلوکز متفاوت است. طعم شیرینی دارد. در موجودات جانوری و گیاهی و همچنین در برخی میکروارگانیسم ها یافت می شود.

و سومین نماینده کربوهیدرات های ساده فروکتوز است. این ماده شیرین ترین قندی است که در طبیعت به دست می آید. در سبزیجات، میوه ها، انواع توت ها، عسل وجود دارد. به راحتی جذب بدن می شود و به سرعت از خون دفع می شود و همین امر آن را برای استفاده بیماران دیابتی مناسب می کند. فروکتوز کالری کمی دارد و باعث پوسیدگی دندان نمی شود.

غذاهای غنی از قندهای ساده

1. 90 گرم - شربت ذرت.
2. 50 گرم - شکر تصفیه شده.
3. 40.5 گرم - عسل.
4. 24 گرم - انجیر.
5. 13 گرم - زردآلو خشک.
6. 4 گرم - هلو.

مصرف روزانه این ماده نباید بیشتر از 50 گرم باشد.

1. 99.9 گرم - شکر تصفیه شده.
2. 80.3 گرم - عسل.
3. 69.2 گرم - خرما.
4. 66.9 گرم - جو مروارید.
5. 61.8 گرم - تکه های جو دوسر.
6. 60.4 گرم - گندم سیاه.

برای محاسبه میزان مصرف روزانه یک ماده، باید وزن خود را در 2.6 ضرب کنید. قندهای ساده به بدن انسان انرژی می دهند و به مقابله با سموم مختلف کمک می کنند. اما نباید فراموش کرد که با هر استفاده ای باید اعتدال وجود داشته باشد، در غیر این صورت عواقب جدی طولانی نخواهد بود.

الیگوساکاریدها

رایج ترین گونه های این گروه دی ساکاریدها هستند. کربوهیدرات های حاوی چند باقیمانده مونوساکارید چیست؟ آنها گلیکوزیدهای حاوی مونومر هستند. مونوساکاریدها توسط یک پیوند گلیکوزیدی به یکدیگر متصل می شوند که در نتیجه ترکیب گروه های هیدروکسیل ایجاد می شود. دی ساکاریدها بر اساس ساختار خود به دو نوع احیا کننده و غیر احیا کننده تقسیم می شوند. اولی شامل مالتوز و لاکتوز و دومی شامل ساکارز است. نوع احیا کننده دارای حلالیت خوب و طعم شیرین است. الیگوساکاریدها می توانند بیش از دو مونومر داشته باشند. اگر مونوساکاریدها یکسان باشند، چنین کربوهیدراتی متعلق به گروه هموپلی ساکاریدها و اگر متفاوت باشند به هتروپلی ساکاریدها تعلق دارد. نمونه ای از نوع دوم، تری ساکارید رافینوز است که حاوی گلوکز، فروکتوز و بقایای گالاکتوز است.

لاکتوز، مالتوز و ساکارز

ماده اخیر به خوبی حل می شود و طعم شیرینی دارد. نیشکر و چغندر منابع دی ساکارید هستند. در بدن، در طول هیدرولیز، ساکارز به گلوکز و فروکتوز تجزیه می شود. دی ساکارید به مقدار زیاد در شکر تصفیه شده (99.9 گرم در هر 100 گرم محصول)، آلو (67.4 گرم)، انگور (61.5 گرم) و سایر محصولات یافت می شود. با مصرف بیش از حد این ماده، توانایی تبدیل تقریباً تمام مواد مغذی به چربی افزایش می یابد. سطح کلسترول خون نیز افزایش می یابد. مقادیر زیاد ساکارز بر فلور روده تأثیر منفی می گذارد.

قند شیر یا لاکتوز در شیر و مشتقات آن یافت می شود. کربوهیدرات به لطف یک آنزیم خاص به گالاکتوز و گلوکز تجزیه می شود. اگر در بدن نباشد، عدم تحمل شیر رخ می دهد. شکر مالت یا مالتوز محصول واسطه ای از تجزیه گلیکوژن و نشاسته است. در محصولات غذایی، این ماده در مالت، ملاس، عسل و دانه های جوانه زده یافت می شود. ترکیب کربوهیدرات های لاکتوز و مالتوز توسط باقی مانده های مونومر نشان داده می شود. فقط در مورد اول آنها D-گالاکتوز و D-گلوکز هستند و در مورد دوم ماده توسط دو D-گلوکز نشان داده می شود. هر دو کربوهیدرات کاهش دهنده قند هستند.

پلی ساکاریدها

کربوهیدرات های پیچیده چیست؟ آنها از چندین جهت با یکدیگر تفاوت دارند:

1. با توجه به ساختار مونومرهای موجود در زنجیره.

2. با توجه به ترتیب یافتن مونوساکاریدها در زنجیره.

3. با توجه به نوع پیوندهای گلیکوزیدی که مونومرها را به هم متصل می کنند.

همانند اولیگوساکاریدها، هومو و هتروپلی ساکاریدها نیز در این گروه قابل تشخیص هستند. اولی شامل سلولز و نشاسته و دومی شامل کیتین و گلیکوژن است. پلی ساکاریدها منبع مهم انرژی هستند که در نتیجه متابولیسم تشکیل می شوند. آنها در فرآیندهای ایمنی و همچنین در چسبندگی سلول ها در بافت ها نقش دارند.

لیست کربوهیدرات های پیچیده توسط نشاسته، سلولز و گلیکوژن نشان داده شده است، ما آنها را با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد. یکی از تامین کنندگان اصلی کربوهیدرات ها نشاسته است. اینها ترکیباتی هستند که شامل صدها هزار باقیمانده گلوکز هستند. کربوهیدرات به شکل دانه در کلروپلاست گیاهان متولد و ذخیره می شود. به لطف هیدرولیز، نشاسته به قندهای محلول در آب تبدیل می شود که حرکت آزادانه در قسمت های گیاه را تسهیل می کند. زمانی که کربوهیدرات وارد بدن انسان می شود، شروع به تجزیه شدن در دهان می کند. بیشترین مقدار نشاسته در غلات، غده ها و پیازهای گیاهی وجود دارد. در رژیم غذایی، حدود 80 درصد از کل مقدار کربوهیدرات مصرفی را تشکیل می دهد. بیشترین مقدار نشاسته، در هر 100 گرم محصول، در برنج وجود دارد - 78 گرم در ماکارونی و ارزن - 70 و 69 گرم نان چاودار شامل 48 گرم نشاسته است سیب زمینی مقدار آن تنها به 15 گرم می رسد نیاز روزانه بدن انسان به این کربوهیدرات 330-450 گرم است.

محصولات غلات همچنین حاوی فیبر یا سلولز هستند. کربوهیدرات بخشی از دیواره سلولی گیاهان است. سهم او 40-50٪ است. یک فرد قادر به هضم سلولز نیست، زیرا آنزیم لازم برای انجام فرآیند هیدرولیز وجود ندارد. اما انواع نرم فیبر مانند سیب زمینی و سبزیجات می توانند به خوبی در دستگاه گوارش جذب شوند. محتوای این کربوهیدرات در 100 گرم غذا چقدر است؟ چاودار و سبوس گندم غنی ترین غذاها از نظر فیبر هستند. محتوای آنها به 44 گرم می رسد که شامل 35 گرم کربوهیدرات مغذی است و قارچ های خشک تنها 25 گرم دارند. محتوای کربوهیدرات در آنها به 18 گرم می رسد.

پلی ساکارید گلیکوژن به عنوان یک ماده انرژی برای عملکرد خوب عضلات و اندام ها استفاده می شود. هیچ ارزش غذایی ندارد، زیرا محتوای آن در غذا بسیار کم است. کربوهیدرات به دلیل ساختار مشابه گاهی اوقات نشاسته حیوانی نامیده می شود. در این شکل، گلوکز در سلول های حیوانی (به مقدار زیاد در کبد و ماهیچه ها) ذخیره می شود. در کبد بزرگسالان، مقدار کربوهیدرات می تواند به 120 گرم برسد. خرما، کشمش، مارمالاد، نی شیرین، موز، هندوانه، خرمالو و انجیر نیز می توانند دارای محتوای کربوهیدرات بالایی باشند. نیاز روزانه گلیکوژن 100 گرم در روز است. اگر فردی به شدت ورزش می کند یا کارهای زیادی مرتبط با فعالیت ذهنی انجام می دهد، باید میزان کربوهیدرات را افزایش داد. گلیکوژن یک کربوهیدرات به راحتی قابل هضم است که در ذخیره ذخیره می شود، به این معنی که تنها در صورت کمبود انرژی از سایر مواد استفاده می شود.

پلی ساکاریدها همچنین شامل مواد زیر هستند:

1. کیتین. این بخشی از غشای شاخی بندپایان است، در قارچ ها، گیاهان پایین تر و حیوانات بی مهرگان وجود دارد. این ماده نقش یک ماده پشتیبان را ایفا می کند و همچنین عملکردهای مکانیکی را انجام می دهد.

2. مورامین. این ماده به عنوان یک ماده پشتیبانی مکانیکی برای دیواره سلولی باکتری وجود دارد.

3. دکسترانس. پلی ساکاریدها به عنوان جایگزینی برای پلاسمای خون عمل می کنند. آنها از اثر میکروارگانیسم ها بر روی محلول ساکارز به دست می آیند.

4. مواد پکتین. وقتی با اسیدهای آلی ترکیب شوند، می توانند ژله و مارمالاد را تشکیل دهند.

پروتئین ها و کربوهیدرات ها. محصولات. فهرست کنید

بدن انسان هر روز به مقدار معینی از مواد مغذی نیاز دارد. به عنوان مثال، کربوهیدرات باید به میزان 6-8 گرم به ازای هر 1 کیلوگرم وزن بدن مصرف شود. اگر فردی سبک زندگی فعال داشته باشد، مقدار آن افزایش می یابد. کربوهیدرات ها تقریباً همیشه در غذاها وجود دارند. بیایید فهرستی از حضور آنها در هر 100 گرم غذا تهیه کنیم:

1. بیشترین مقدار (بیش از 70 گرم) در شکر، موسلی، مارمالاد، نشاسته و برنج یافت می شود.
2. از 31 تا 70 گرم - در آرد و محصولات قنادی، ماکارونی، غلات، میوه های خشک، لوبیا و نخود فرنگی.
3. از 16 تا 30 گرم کربوهیدرات حاوی موز، بستنی، گل رز، سیب زمینی، رب گوجه فرنگی، کمپوت، نارگیل، تخمه آفتابگردان و بادام هندی است.
4. از 6 تا 15 گرم - در جعفری، شوید، چغندر، هویج، انگور فرنگی، توت، لوبیا، میوه ها، آجیل، ذرت، آبجو، دانه کدو تنبل، قارچ خشک و غیره.
5. حداکثر 5 گرم کربوهیدرات در پیاز سبز، گوجه فرنگی، کدو سبز، کدو تنبل، کلم، خیار، زغال اخته، محصولات لبنی، تخم مرغ و غیره یافت می شود.

این ماده غذایی نباید کمتر از 100 گرم در روز وارد بدن شود. در غیر این صورت، سلول انرژی مورد نیاز خود را دریافت نخواهد کرد. مغز نمی تواند وظایف تجزیه و تحلیل و هماهنگی خود را انجام دهد، بنابراین عضلات دستورات را دریافت نمی کنند، که در نهایت منجر به کتوز می شود.

ما توضیح دادیم که کربوهیدرات ها چیست، اما علاوه بر آنها، پروتئین ها یک ماده ضروری برای زندگی هستند. آنها زنجیره ای از اسیدهای آمینه هستند که توسط یک پیوند پپتیدی به هم متصل شده اند. بسته به ترکیب آنها، پروتئین ها از نظر خواص متفاوت هستند. به عنوان مثال، این مواد نقش مصالح ساختمانی را ایفا می کنند، زیرا هر سلول بدن آنها را در ترکیب خود دارد. برخی از انواع پروتئین ها آنزیم ها و هورمون ها و همچنین منبع انرژی هستند. آنها بر رشد و نمو بدن تأثیر می گذارند، تعادل اسید-باز و آب را تنظیم می کنند.

جدول کربوهیدرات های موجود در مواد غذایی نشان داد که در گوشت و ماهی و همچنین در برخی از انواع سبزیجات تعداد آنها حداقل است. میزان پروتئین موجود در غذا چقدر است؟ غنی ترین محصول ژلاتین غذایی در هر 100 گرم است که حاوی 87.2 گرم از این ماده است. در مرحله بعدی خردل (37.1 گرم) و سویا (34.9 گرم) قرار دارد. نسبت پروتئین و کربوهیدرات در مصرف روزانه به ازای هر 1 کیلوگرم وزن باید 0.8 گرم و 7 گرم باشد برای جذب بهتر ماده اول، مصرف غذایی که در آن شکل سبک به خود می گیرد ضروری است. این در مورد پروتئین هایی است که در محصولات شیر ​​تخمیر شده و تخم مرغ وجود دارد. پروتئین ها و کربوهیدرات ها در یک وعده غذایی به خوبی ترکیب نمی شوند. جدول مربوط به وعده های غذایی جداگانه نشان می دهد که از کدام تغییرات بهتر است اجتناب شود:

1. برنج با ماهی.
2. سیب زمینی و مرغ.
3. پاستا و گوشت.
4. ساندویچ با پنیر و ژامبون.
5. ماهی نان.
6. براونی آجیل.
7. املت با ژامبون.
8. آرد با انواع توت ها.
9. خربزه و هندوانه باید یک ساعت قبل از غذای اصلی به طور جداگانه خورده شوند.

به خوبی با:

1. گوشت با سالاد.
2. ماهی با سبزیجات یا کبابی.
3. پنیر و ژامبون جدا.
4. آجیل کامل.
5. املت با سبزیجات.

قوانین تغذیه جداگانه مبتنی بر آگاهی از قوانین بیوشیمی و اطلاعات مربوط به کار آنزیم ها و آب غذا است. برای هضم خوب، هر نوع غذایی به مجموعه ای جداگانه از مایعات معده، مقدار معینی آب، محیط قلیایی یا اسیدی و وجود یا عدم وجود آنزیم ها نیاز دارد. به عنوان مثال، غذای غنی از کربوهیدرات به شیره گوارشی با آنزیم های قلیایی نیاز دارد که این مواد آلی را برای هضم بهتر تجزیه می کند. اما غذای غنی از پروتئین در حال حاضر به آنزیم های اسیدی نیاز دارد... با رعایت قوانین ساده برای تطبیق محصولات، فرد سلامت خود را تقویت می کند و وزن خود را ثابت نگه می دارد، بدون کمک رژیم غذایی.

کربوهیدرات های "بد" و "خوب".

مواد "سریع" (یا "اشتباه") ترکیباتی هستند که حاوی تعداد کمی مونوساکارید هستند. چنین کربوهیدرات هایی می توانند به سرعت جذب شوند، سطح قند خون را افزایش دهند و همچنین میزان انسولین آزاد شده را افزایش دهند. دومی با تبدیل قند خون به چربی، سطح قند خون را کاهش می دهد. خوردن کربوهیدرات بعد از ناهار بزرگترین خطر را برای فردی که مراقب وزن خود است به همراه دارد. در این زمان، بدن بیشتر مستعد افزایش توده چربی است. چه چیزی حاوی کربوهیدرات های اشتباه است؟ محصولات ذکر شده در زیر:

1. قنادی.

3. مربا.

4. آب میوه ها و کمپوت های شیرین.

7. سیب زمینی.

8. پاستا.

9. برنج سفید.

10. شکلات.

اینها عمدتاً محصولاتی هستند که نیازی به پخت طولانی ندارند. پس از چنین وعده غذایی، شما نیاز به حرکت زیادی دارید، در غیر این صورت وزن اضافی خود را احساس می کند.

کربوهیدرات های "مناسب" بیش از سه مونومر ساده دارند. آنها به آرامی جذب می شوند و باعث افزایش شدید قند نمی شوند. این نوع کربوهیدرات حاوی مقدار زیادی فیبر است که عملاً هضم نمی شود. در این راستا، فرد برای مدت طولانی سیر می ماند تا این مواد غذایی را تجزیه کند، علاوه بر این، بدن به طور طبیعی پاک می شود. بیایید فهرستی از کربوهیدرات های پیچیده، یا بهتر است بگوییم، غذاهایی که در آنها یافت می شوند تهیه کنیم:

1. نان سبوس دار و غلات کامل.
2. فرنی گندم سیاه و جو دوسر.
3. سبزیجات سبز.
4. ماکارونی درشت.
5. قارچ.
6. نخود فرنگی.
7. لوبیاهای قرمز.
8. گوجه فرنگیها.
9. محصولات لبنی.
10. میوه ها
11. شکلات تلخ.
12. توت ها
13. عدس.

برای اینکه خود را در فرم خوب نگه دارید، باید کربوهیدرات های "خوب" بیشتری در غذاها و تا حد امکان از کربوهیدرات های "بد" کمتر مصرف کنید. دومی بهتر است در نیمه اول روز مصرف شود. اگر نیاز به کاهش وزن دارید، بهتر است استفاده از کربوهیدرات های "اشتباه" را حذف کنید، زیرا هنگام استفاده از آنها، فرد غذا را در حجم بیشتری دریافت می کند. مواد مغذی "درست" کالری کمی دارند و می توانند برای مدت طولانی احساس سیری داشته باشید. این به معنای رد کامل کربوهیدرات های "بد" نیست، بلکه فقط استفاده معقول از آنها است.

کربوهیدرات ها

کربوهیدرات ها بخشی از سلول ها و بافت های همه موجودات گیاهی و جانوری هستند و بر حسب وزن، بخش عمده ای از مواد آلی روی زمین را تشکیل می دهند. کربوهیدرات ها حدود 80 درصد ماده خشک گیاهان و حدود 20 درصد در حیوانات را تشکیل می دهند. گیاهان کربوهیدرات ها را از ترکیبات معدنی - دی اکسید کربن و آب (CO 2 و H 2 O ) سنتز می کنند.

کربوهیدرات ها به دو گروه مونوساکاریدها (مونوزها) و پلی ساکاریدها (پلیوزها) تقسیم می شوند.

مونوساکاریدها

برای مطالعه دقیق مطالب مربوط به طبقه بندی کربوهیدرات ها، ایزومر، نامگذاری، ساختار و غیره، باید فیلم های انیمیشن "کربوهیدرات ها. ژنتیکی" را تماشا کنید. D - یک سری قندها» و «ساخت فرمول هاورث برای D - galactose" (این ویدیو فقط در دسترس استسی دی رام ). متن‌های همراه این فیلم‌ها به‌طور کامل به این زیربخش منتقل شده و در ادامه می‌آید.

کربوهیدرات ها قندهای سری D ژنتیکی

کربوهیدرات ها در طبیعت گسترده هستند و عملکردهای مهم مختلفی را در موجودات زنده انجام می دهند. آنها انرژی لازم برای فرآیندهای بیولوژیکی را تامین می کنند و همچنین ماده اولیه سنتز سایر متابولیت های میانی یا نهایی در بدن هستند. کربوهیدرات ها یک فرمول کلی دارند. Cn(H2O)m ، که نام این ترکیبات طبیعی از آنجا گرفته شده است.

کربوهیدرات ها به قندهای ساده یا مونوساکاریدها و پلیمرهای این قندهای ساده یا پلی ساکاریدها تقسیم می شوند. در بین پلی ساکاریدها، گروهی از الیگوساکاریدها که حاوی 2 تا 10 باقیمانده مونوساکارید در هر مولکول هستند، باید متمایز شوند. اینها به ویژه دی ساکاریدها را شامل می شود.

مونوساکاریدها ترکیبات هتروعملکردی هستند. مولکول های آنها به طور همزمان دارای هر دو گروه کربونیل (آلدهید یا کتون) و چندین گروه هیدروکسیل هستند، به عنوان مثال. مونوساکاریدها ترکیبات پلی هیدروکسی کربونیل هستند - پلی هیدروکسی آلدهیدها و پلی هیدروکسی کتون ها. بسته به این، مونوساکاریدها به آلدوزها (مونوساکارید حاوی یک گروه آلدئیدی) و کتوزها (حاوی یک گروه کتو) تقسیم می شوند. به عنوان مثال، گلوکز یک آلدوز و فروکتوز یک کتوز است.

(گلوکز (آلدوز)(فروکتوز (کتوز))

بسته به تعداد اتم های کربن موجود در مولکول، مونوساکارید را تتروز، پنتوز، هگزوز و غیره می نامند. اگر دو نوع طبقه بندی آخر را با هم ترکیب کنیم، گلوکز آلدوهگزوز است و فروکتوز کتوهگزوز است. بیشتر مونوساکاریدهای طبیعی پنتوز و هگزوز هستند.

مونوساکاریدها به شکل فرمول های طرح ریزی فیشر نشان داده می شوند. در قالب طرح ریزی مدل چهار وجهی اتم های کربن بر روی صفحه ترسیمی. زنجیره کربن در آنها به صورت عمودی نوشته شده است. در آلدوزها، یک گروه آلدهید در بالا قرار می گیرد، یک گروه الکل اولیه در مجاورت گروه کربونیل قرار می گیرد. اتم هیدروژن و گروه هیدروکسیل در اتم کربن نامتقارن روی یک خط افقی قرار می گیرند. اتم کربن نامتقارن در تلاقی حاصل از دو خط مستقیم قرار دارد و با علامت نشان داده نمی شود. شماره گذاری زنجیره کربن با گروه هایی که در بالا قرار دارند شروع می شود. (بیایید یک اتم کربن نامتقارن را تعریف کنیم: این یک اتم کربن است که به چهار اتم یا گروه مختلف پیوند دارد.)

ایجاد یک پیکربندی مطلق، به عنوان مثال. آرایش مکانی واقعی جانشین ها بر روی یک اتم کربن نامتقارن یک کار بسیار سخت است و تا مدتی حتی یک کار غیرممکن بود. مشخص کردن اتصالات با مقایسه پیکربندی آنها با اتصالات مرجع، یعنی. تعیین تنظیمات نسبی

پیکربندی نسبی مونوساکاریدها توسط استاندارد پیکربندی - گلیسرآلدئید تعیین می شود که در پایان قرن گذشته پیکربندی های خاصی به طور خودسرانه به آن اختصاص داده شد که به عنوان D- و L - گلیسرآلدئیدها پیکربندی اتم کربن نامتقارن مونوساکارید دورتر از گروه کربونیل با پیکربندی اتم‌های کربن نامتقارن آن‌ها مقایسه می‌شود. در پنتوزها، این اتم چهارمین اتم کربن است (ج 4 ، در هگزوزها - پنجم (ج 5 ) یعنی ماقبل آخر در زنجیره ای از اتم های کربن. اگر پیکربندی این اتم های کربن با پیکربندی منطبق باشد D - مونوساکارید گلیسرآلدئید به عنوان طبقه بندی می شود D - ردیف و برعکس، اگر با پیکربندی مطابقت داشته باشد L - گلیسرآلدئید یک مونوساکارید در نظر گرفته می شود L - ردیف. نماد D به این معنی است که گروه هیدروکسیل در اتم کربن نامتقارن مربوطه در طرح فیشر در سمت راست خط عمودی قرار دارد و نماد L - که گروه هیدروکسیل در سمت چپ قرار دارد.

قندهای سری D ژنتیکی

بنیانگذار آلدوزها گلیسرآلدئید است. رابطه ژنتیکی قندها را در نظر بگیریدد - ردیف با D - گلیسرآلدئید

در شیمی آلی، روشی برای افزایش زنجیره کربنی مونوساکاریدها با معرفی متوالی یک گروه وجود دارد.

N-

من با من

-او

بین یک گروه کربونیل و یک اتم کربن مجاور. معرفی این گروه به مولکول D - گلیسرآلدئید منجر به دو تتروز دیاسترومریک می شود -د - اریتروز و دی - threose این با این واقعیت توضیح داده می شود که یک اتم کربن جدید وارد زنجیره مونوساکارید نامتقارن می شود. به همین دلیل، هر تتروز و سپس پنتوز به دست آمده، هنگام وارد کردن اتم کربن دیگر به مولکول خود، دو قند دیاسترئومری نیز تولید می‌کنند. دیاسترئومرها استریو ایزومرهایی هستند که در پیکربندی یک یا چند اتم کربن نامتقارن متفاوت هستند.

به این ترتیب D به دست می آید - یک سری قند از D - گلیسرآلدئید همانطور که مشاهده می شود، تمام اصطلاحات مجموعه داده شده، از D - گلیسرآلدئید، اتم کربن نامتقارن خود را حفظ کرد. این آخرین اتم کربن نامتقارن در زنجیره اتم های کربن مونوساکاریدهای ارائه شده است.

هر آلدوز D - سری مربوط به یک استریوایزومر است L - مجموعه ای که مولکول های آن به عنوان یک جسم و یک تصویر آینه ای ناسازگار با یکدیگر ارتباط دارند. چنین استریو ایزومرهایی انانتیومر نامیده می شوند.

در پایان باید متذکر شد که سری آلدوهگزوزهای ارائه شده به چهار مورد تصویر شده محدود نمی شود. به روشی که در بالا ارائه شدد - ریبوز و دی - زایلوزها می توانند دو جفت قند دیاسترئومری دیگر تولید کنند. با این حال، ما فقط روی آلدوهکسوزها که در طبیعت گسترده‌تر هستند، توقف کردیم.»

ساخت فرمول هاورث برای دی گالاکتوز

همزمان با معرفی مفهوم ساختار گلوکز و سایر مونوساکاریدها به عنوان پلی هیدروکسی آلدئیدها یا پلی هیدروکسی کتون ها در شیمی آلی، که با فرمول های زنجیره باز توصیف می شود، حقایقی در شیمی کربوهیدرات ها انباشته شد که توضیح آنها از دیدگاه چنین کربوهیدرات ها دشوار بود. مشخص شد که گلوکز و سایر مونوساکاریدها به شکل همی استال های حلقوی که در نتیجه واکنش درون مولکولی گروه های عاملی مربوطه تشکیل شده اند، وجود دارند.

همی استال های معمولی از برهمکنش مولکول های دو ترکیب - یک آلدهید و یک الکل - تشکیل می شوند. در طی واکنش، پیوند دوگانه گروه کربونیل شکسته می شود و در محل شکست یک اتم هیدروکسیل هیدروژن و یک الکل باقی مانده اضافه می شود. همی استال های حلقوی به دلیل تعامل گروه های عاملی مشابه متعلق به مولکول یک ترکیب - یک مونوساکارید تشکیل می شوند. واکنش در همان جهت ادامه می یابد: پیوند دوگانه گروه کربونیل شکسته می شود، یک اتم هیدروکسیل هیدروژن به اکسیژن کربونیل اضافه می شود و یک چرخه به دلیل پیوند اتم های کربن کربونیل و اکسیژن هیدروکسیل تشکیل می شود. گروه ها.

پایدارترین همی استال ها به دلیل گروه های هیدروکسیل در اتم های کربن چهارم و پنجم تشکیل می شوند. حلقه های پنج عضوی و شش عضوی حاصل به ترتیب فرم فورانوز و پیرانوز مونوساکارید نامیده می شوند. این نام ها از نام ترکیبات هتروسیکلیک پنج و شش عضوی با یک اتم اکسیژن در حلقه - فوران و پیران گرفته شده است.

مونوساکاریدهایی که شکل حلقوی دارند می توانند به راحتی با فرمول های پرسپکتیو هاورث نمایش داده شوند. آنها حلقه‌های مسطح پنج و شش عضوی با یک اتم اکسیژن در حلقه ایده‌آل هستند که امکان دیدن موقعیت نسبی همه جانشین‌ها را نسبت به صفحه حلقه ممکن می‌سازد.

اجازه دهید ساخت فرمول هاورث را با استفاده از مثال در نظر بگیریمد - گالاکتوز.

برای ساخت فرمول هاورث، ابتدا باید اتم های کربن مونوساکارید را در برجستگی فیشر شماره گذاری کنید و آن را به سمت راست بچرخانید تا زنجیره اتم های کربن حالت افقی بگیرد. سپس اتم ها و گروه های واقع در سمت چپ در فرمول طرح ریزی در بالا و آنهایی که در سمت راست قرار دارند در زیر خط افقی قرار می گیرند و پس از انتقال بیشتر به فرمول های حلقوی، به ترتیب در بالا و پایین صفحه چرخه قرار می گیرند. . در حقیقت، زنجیره کربنی یک مونوساکارید در یک خط مستقیم قرار ندارد، بلکه در فضا شکلی منحنی به خود می‌گیرد. همانطور که مشاهده می شود، هیدروکسیل در پنجمین اتم کربن به طور قابل توجهی از گروه آلدهید حذف می شود. موقعیتی را اشغال می کند که برای بستن حلقه نامطلوب است. برای نزدیک‌تر کردن گروه‌های عاملی، بخشی از مولکول حول محور ظرفیتی می‌چرخد که چهارم و پنجمین اتم کربن را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت با یک زاویه ظرفیت به هم متصل می‌کند. در نتیجه این چرخش، هیدروکسیل پنجمین اتم کربن به گروه آلدهید نزدیک می شود، در حالی که دو جایگزین دیگر نیز موقعیت خود را تغییر می دهند - به ویژه، گروه CH 2 OH در بالای زنجیره اتم های کربن قرار دارد. در همان زمان، گروه آلدهید به دلیل چرخش به اطرافس - پیوند بین اتم های کربن اول و دوم به هیدروکسیل نزدیک می شود. گروه‌های عاملی نزدیک به هم بر اساس طرح بالا با یکدیگر تعامل دارند و منجر به تشکیل یک همی استال با یک حلقه پیرانوز شش عضوی می‌شود.

گروه هیدروکسیل حاصل از واکنش، گروه گلیکوزیدی نامیده می شود. تشکیل یک همی استال حلقوی منجر به ظهور یک اتم کربن نامتقارن جدید به نام آنومریک می شود. در نتیجه، دو دیاستریومر بوجود می آیند -الف - و ب - آنومرهایی که در پیکربندی تنها اولین اتم کربن متفاوت هستند.

پیکربندی های مختلف اتم کربن آنومریک به دلیل این واقعیت است که گروه آلدئیدی که دارای پیکربندی مسطح است، به دلیل چرخش به اطراف ایجاد می شود.س - اتصالات بین خطوط اتم‌های کربن اول و دوم به معرف مهاجم (گروه هیدروکسیل) در یک و طرف مقابل هواپیما می‌پردازند. سپس گروه هیدروکسیل به گروه کربونیل در دو طرف پیوند دوگانه حمله می کند که منجر به همی استال هایی با پیکربندی های مختلف از اولین اتم کربن می شود. به عبارت دیگر دلیل اصلی تشکیل همزمانالف - و ب -آنومرها به دلیل غیر استریو انتخابی بودن واکنش مورد بحث است.

در یک - آنومر، پیکربندی مرکز آنومریک مانند پیکربندی آخرین اتم کربن نامتقارن است که تعلق به آن را تعیین می کند. D - و L - ردیف، و b - آنومر مخالف است. در آلدوپنتوزها و آلدوهگزوزها D - سری در فرمول هاورث گروه هیدروکسیل گلیکوزیدیآ - آنومر در زیر صفحه قرار دارد، و درب - آنومرها - بالای صفحه چرخه.

طبق قوانین مشابه، انتقال به فرم های فورانوز هاورث انجام می شود. تنها تفاوت این است که هیدروکسیل چهارمین اتم کربن در واکنش شرکت می کند و برای نزدیکتر کردن گروه های عاملی باید بخشی از مولکول را به اطراف بچرخانیم.س - پیوندهای بین اتم های سوم و چهارم کربن و در جهت عقربه های ساعت که در نتیجه اتم های کربن پنجم و ششم در زیر صفحه حلقه قرار می گیرند.

نام اشکال حلقوی مونوساکاریدها شامل نشانه هایی از پیکربندی مرکز آنومریک است. a - یا b -) به نام مونوساکارید و سری آن ( D - یا L -) و اندازه چرخه (فورانوز یا پیرانوز).به عنوان مثال، a، D - گالاکتوپیرانوز یاب، د - گالاکتوفورانوز."

اعلام وصول

گلوکز عمدتاً به صورت آزاد در طبیعت یافت می شود. همچنین یک واحد ساختاری از بسیاری از پلی ساکاریدها است. سایر مونوساکاریدها در حالت آزاد نادر هستند و عمدتاً به عنوان اجزای اولیگو و پلی ساکاریدها شناخته می شوند. در طبیعت، گلوکز در نتیجه واکنش فتوسنتز به دست می آید:

6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (گلوکز) + 6O 2

گلوکز اولین بار در سال 1811 توسط شیمیدان روسی G.E.Kirchhoff از هیدرولیز نشاسته به دست آمد. بعدها، سنتز مونوساکاریدها از فرمالدئید در یک محیط قلیایی توسط A.M Butlerov پیشنهاد شد.

در صنعت، گلوکز از هیدرولیز نشاسته در حضور اسید سولفوریک به دست می آید.

(C 6 H 10 O 5 ) n ( نشاسته ) + nH 2 O –– H 2 SO 4, t ° ® nC 6 H 12 O 6 ( گلوکز )

مشخصات فیزیکی

مونوساکاریدها مواد جامدی هستند که به راحتی در آب حل می شوند، در الکل ضعیف و در اتر کاملا نامحلول هستند. محلول های آبی واکنش خنثی به تورنسل دارند. بیشتر مونوساکاریدها طعم شیرینی دارند، اما کمتر از قند چغندر.

خواص شیمیایی

مونوساکاریدها خواص الکل ها و ترکیبات کربونیل را نشان می دهند.

من. واکنش های گروه کربونیل

1. اکسیداسیون.

آ) مانند همه آلدهیدها، اکسیداسیون مونوساکاریدها به اسیدهای مربوطه منجر می شود. بنابراین، هنگامی که گلوکز با محلول آمونیاک هیدرات اکسید نقره اکسید می شود، اسید گلوکونیک تشکیل می شود (واکنش "آینه نقره").

ب) واکنش مونوساکاریدها با هیدروکسید مس هنگام گرم شدن نیز منجر به اسیدهای آلدونیک می شود.

ج) عوامل اکسید کننده قوی نه تنها گروه آلدهید، بلکه گروه الکل اولیه را نیز به گروه کربوکسیل اکسید می کنند که منجر به اسیدهای قند دوبازیک (آلداریک) می شود. به طور معمول، اسید نیتریک غلیظ برای چنین اکسیداسیون استفاده می شود.

2. بازیابی.

کاهش قندها منجر به الکل های پلی هیدریک می شود. هیدروژن در حضور نیکل، لیتیوم آلومینیوم هیدرید و غیره به عنوان عامل کاهنده استفاده می شود.

3. علیرغم شباهت خواص شیمیایی مونوساکاریدها با آلدئیدها، گلوکز با هیدروسولفیت سدیم واکنش نمی دهد. NaHSO3).

II. واکنش های مبتنی بر گروه های هیدروکسیل

واکنش ها در گروه های هیدروکسیل مونوساکاریدها معمولاً به شکل همی استال (حلقه ای) انجام می شود.

1. آلکیلاسیون (تشکیل اترها).

هنگامی که متیل الکل در حضور گاز هیدروژن کلرید عمل می کند، اتم هیدروژن هیدروکسیل گلیکوزیدی با یک گروه متیل جایگزین می شود.

هنگام استفاده از عوامل آلکیله کننده قوی تر، مانندمثلا متیل یدید یا دی متیل سولفات، چنین تبدیلی بر تمام گروه های هیدروکسیل مونوساکارید تأثیر می گذارد.

2. آسیلاسیون (تشکیل استرها).

هنگامی که انیدرید استیک روی گلوکز اثر می کند، یک استر تشکیل می شود - پنتااستیل گلوکز.

3. گلوکز با هیدروکسید مس مانند تمام الکل های پلی هیدروکسی ( II ) رنگ آبی شدید می دهد (واکنش کیفی).

III. واکنش های خاص

علاوه بر موارد فوق، گلوکز نیز با برخی از خواص خاص - فرآیندهای تخمیر مشخص می شود. تخمیر تجزیه مولکول های قند تحت تأثیر آنزیم ها است. قندهایی با تعداد اتم های کربن که مضرب سه هستند، تخمیر می شوند. تخمیر انواع مختلفی دارد که از معروف ترین آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

آ) تخمیر الکلی

C 6 H 12 O 6 ® 2CH 3 - CH 2 OH (اتیل الکل) + 2CO 2

ب) تخمیر اسید لاکتیک

ج) تخمیر اسید بوتیریک

C6H12O6® CH 3 – CH 2 – CH 2 –COOH(اسید بوتیریک) + 2 H 2 + 2CO 2

انواع تخمیر ذکر شده توسط میکروارگانیسم ها اهمیت عملی گسترده ای دارند. به عنوان مثال، الکل - برای تولید الکل اتیلیک، در شراب سازی، دم کردن، و غیره، و اسید لاکتیک - برای تولید اسید لاکتیک و محصولات شیر ​​تخمیر شده.

دی ساکاریدها

دی ساکاریدها (بیوزها) پس از هیدرولیز دو مونوساکارید یکسان یا متفاوت را تشکیل می دهند. برای ایجاد ساختار دی ساکاریدها، لازم است بدانید: از چه مونوساکاریدهایی ساخته شده است، پیکربندی مراکز آنومریک این مونوساکاریدها چگونه است ( a - یا b -) ابعاد چرخه (فورانوز یا پیرانوز) چیست و دو مولکول مونوساکارید با کدام هیدروکسیل ها پیوند دارند.

دی ساکاریدها به دو گروه احیا کننده و غیر احیا کننده تقسیم می شوند.

دی ساکاریدهای احیا کننده به ویژه مالتوز (شکر مالت) موجود در مالت را شامل می شود. دانه های غلات جوانه زده و سپس خشک و له شده است.

(مالتوز)

مالتوز از دو باقیمانده تشکیل شده است D - گلوکوپیرانوزها، که توسط یک پیوند (1-4) - گلیکوزیدی به هم متصل می شوند، به عنوان مثال. تشکیل پیوند اتری شامل هیدروکسیل گلیکوزیدیک یک مولکول و هیدروکسیل الکل در چهارمین اتم کربن یک مولکول مونوساکارید دیگر است. اتم کربن آنومریک (ج 1 )، مشارکت در شکل گیری این ارتباط، داشته استآ - پیکربندی، و اتم آنومریک با هیدروکسیل گلیکوزیدی آزاد (که با رنگ قرمز مشخص شده است) می تواند هر دو را داشته باشد.الف - (الف - مالتوز)، وب - پیکربندی (ب - مالتوز).

مالتوز بلورهای سفید رنگ است، بسیار محلول در آب، طعم شیرین، اما بسیار کمتر از شکر (ساکارز).

همانطور که مشاهده می شود، مالتوز حاوی یک هیدروکسیل گلیکوزیدی آزاد است که در نتیجه توانایی باز کردن حلقه و تبدیل به شکل آلدئیدی حفظ می شود. از این نظر، مالتوز می تواند وارد واکنش های مشخصه آلدهیدها شود و به ویژه واکنش "آینه نقره ای" را ایجاد کند و به همین دلیل به آن دی ساکارید احیا کننده می گویند. علاوه بر این، مالتوز تحت واکنش های بسیاری از ویژگی های مونوساکاریدها قرار می گیرد.مثلا ، اترها و استرها را تشکیل می دهد (به خواص شیمیایی مونوساکاریدها مراجعه کنید).

دی ساکاریدهای غیر احیا کننده شامل ساکارز (چغندر یا نیشکر) استقند). در نیشکر، چغندر قند (تا 28 درصد ماده خشک) یافت می شود. آب و میوه های گیاهی مولکول ساکارز از آن تشکیل شده استآگهی - گلوکوپیرانوزها وب، د - فروکتوفورانوز

(ساکارز)

بر خلاف مالتوز، پیوند گلیکوزیدی (1-2) بین مونوساکاریدها توسط هیدروکسیل های گلیکوزیدی هر دو مولکول تشکیل می شود، یعنی هیدروکسیل گلیکوزیدی آزاد وجود ندارد. در نتیجه ساکارز فاقد توانایی احیا کننده است، واکنش "آینه نقره ای" را نشان نمی دهد، بنابراین به عنوان یک دی ساکارید غیر احیا کننده طبقه بندی می شود.

ساکارز یک ماده کریستالی سفید رنگ، طعم شیرین، بسیار محلول در آب است.

ساکارز با واکنش در گروه های هیدروکسیل مشخص می شود. مانند همه دی ساکاریدها، ساکارز با هیدرولیز اسیدی یا آنزیمی به مونوساکاریدهایی که از آنها تشکیل شده تبدیل می شود.

پلی ساکاریدها

مهمترین پلی ساکاریدها نشاسته و سلولز (فیبر) هستند. آنها از باقی مانده های گلوکز ساخته شده اند. فرمول کلی این پلی ساکاریدها ( C6H10O5)n . در تشکیل مولکول های پلی ساکارید، هیدروکسیل های گلیکوزیدی (در اتم C 1) و الکلی (در اتم C 4) معمولاً نقش دارند، به عنوان مثال. یک پیوند (1-4) -گلیکوزیدی تشکیل می شود.

نشاسته

نشاسته مخلوطی از دو پلی ساکارید است که از آن ساخته شده استآگهی - واحدهای گلوکوپیرانوز: آمیلوز (10-20٪) و آمیلوپکتین (80-90٪). نشاسته در طی فتوسنتز در گیاهان تشکیل می شود و به عنوان یک کربوهیدرات "ذخیره" در ریشه ها، غده ها و دانه ها رسوب می کند. به عنوان مثال، دانه های برنج، گندم، چاودار و سایر غلات حاوی 60-80٪ نشاسته، غده های سیب زمینی - 15-20٪ هستند. نقش مرتبط در دنیای حیوانات را پلی ساکارید گلیکوژن ایفا می کند که عمدتاً در کبد "ذخیره" می شود.

نشاسته پودری سفید رنگ است که از دانه های ریز تشکیل شده و در آب سرد نامحلول است. هنگامی که نشاسته با آب گرم پردازش می شود، می توان دو بخش را جدا کرد: بخشی که در آب گرم محلول است و از پلی ساکارید آمیلوز تشکیل شده است، و کسری که فقط در آب گرم متورم می شود و به شکل خمیر در می آید و از پلی ساکارید آمیلوپکتین تشکیل می شود. .

آمیلوز دارای ساختار خطی است،آگهی - باقی مانده های گلوکوپیرانوز توسط (1-4) پیوندهای گلیکوزیدی به هم مرتبط می شوند. سلول واحد آمیلوز (و بطور کلی نشاسته) به صورت زیر نمایش داده می شود:

مولکول آمیلوپکتین به روشی مشابه ساخته شده است، اما دارای شاخه هایی در زنجیره است که یک ساختار فضایی ایجاد می کند. در نقاط انشعاب، بقایای مونوساکارید با پیوندهای (1-6) -گلیکوزیدی به هم متصل می شوند. بین نقاط انشعاب معمولاً 20-25 باقیمانده گلوکز وجود دارد.

(آمیلوپکتین)

نشاسته به راحتی هیدرولیز می شود: هنگامی که در حضور اسید سولفوریک گرم می شود، گلوکز تشکیل می شود.

(C 6 H 10 O 5 ) n (نشاسته) + nH 2 O –– H 2 SO 4 ، t ° ® nC 6 H 12 O 6 (گلوکز)

بسته به شرایط واکنش، هیدرولیز را می توان به صورت مرحله ای با تشکیل محصولات میانی انجام داد.

(C 6 H 10 O 5 ) n (نشاسته) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (دکسترین (m< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)

یک واکنش کیفی به نشاسته تعامل آن با ید است - یک رنگ آبی شدید مشاهده می شود. این رنگ زمانی ظاهر می شود که یک قطره محلول ید روی یک سیب زمینی بریده شده یا یک تکه نان سفید گذاشته شود.

نشاسته تحت واکنش "آینه نقره ای" قرار نمی گیرد.

نشاسته یک محصول غذایی با ارزش است. برای تسهیل جذب آن، محصولات حاوی نشاسته تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند. سیب زمینی و غلات آب پز می شوند، نان پخته می شود. فرآیندهای دکسترین سازی (تشکیل دکسترین ها) که در این مورد انجام می شود به جذب بهتر نشاسته توسط بدن و هیدرولیز بعدی به گلوکز کمک می کند.

در صنایع غذایی از نشاسته در تولید سوسیس و کالباس، شیرینی و فرآورده های آشپزی استفاده می شود. همچنین برای تولید گلوکز در تولید کاغذ، پارچه، چسب، دارو و غیره استفاده می شود.

سلولز (فیبر)

سلولز رایج ترین پلی ساکارید گیاهی است. استحکام مکانیکی بالایی دارد و به عنوان یک ماده حمایت کننده برای گیاهان عمل می کند. چوب حاوی 50-70 درصد سلولز است، پنبه تقریباً سلولز خالص است.

مانند نشاسته، واحد ساختاری سلولز است D - گلوکوپیرانوز، که واحدهای آن با (1-4) پیوندهای گلیکوزیدی به هم متصل هستند. با این حال، سلولز با نشاسته متفاوت استب - پیکربندی پیوندهای گلیکوزیدی بین چرخه ها و ساختار کاملاً خطی.

سلولز متشکل از مولکول‌های نخ مانند است که توسط پیوندهای هیدروژنی گروه‌های هیدروکسیل در زنجیره و همچنین بین زنجیره‌های مجاور به صورت دسته‌هایی جمع می‌شوند. این بسته بندی زنجیره ای است که استحکام مکانیکی بالا، فیبری، نامحلول بودن در آب و بی اثری شیمیایی را فراهم می کند که سلولز را به ماده ای ایده آل برای ساخت دیواره های سلولی تبدیل می کند.

ب - پیوند گلیکوزیدی توسط آنزیم های گوارشی انسان از بین نمی رود، بنابراین سلولز نمی تواند به عنوان غذا استفاده شود، اگرچه در مقدار معینی یک ماده بالاست لازم برای تغذیه طبیعی است. معده نشخوارکنندگان حاوی آنزیم هایی است که سلولز را تجزیه می کند، بنابراین چنین حیواناتی از فیبر به عنوان جزئی از غذا استفاده می کنند.

علیرغم نامحلول بودن سلولز در آب و حلالهای آلی معمولی، در معرف شوایتزر (محلول هیدروکسید مس در آمونیاک) و همچنین در محلول غلیظ کلرید روی و اسید سولفوریک غلیظ محلول است.

مانند نشاسته، سلولز بر اثر هیدرولیز اسیدی گلوکز تولید می کند.

سلولز یک الکل چند هیدروکسیل است. در این راستا، سلولز با واکنش های استریفیکاسیون (تشکیل استرها) مشخص می شود. واکنش با اسید نیتریک و انیدرید استیک از بیشترین اهمیت عملی برخوردار است.

الیاف کاملا استری شده به باروت معروف است که پس از پردازش مناسب به باروت بدون دود تبدیل می شود. بسته به شرایط نیتراسیون می توان سلولز دینیترات بدست آورد که در تکنولوژی به آن کلوکسیلین می گویند. همچنین در ساخت باروت و پیشرانه های موشک جامد استفاده می شود. علاوه بر این، سلولوئید از کلوکسیلین ساخته شده است.

تری استیل سلولز (یا استات سلولز) یک محصول با ارزش برای ساخت فیلم بازدارنده شعله و استات ابریشم است. برای انجام این کار، استات سلولز در مخلوطی از دی کلرومتان و اتانول حل می شود و این محلول از طریق قالب ها به جریان هوای گرم منتقل می شود. حلال تبخیر می شود و جریان های محلول به بهترین رشته های ابریشم استات تبدیل می شوند.

سلولز واکنش "آینه نقره ای" ایجاد نمی کند.

در مورد استفاده از سلولز نمی توان گفت که مقدار زیادی سلولز برای تولید کاغذهای مختلف مصرف می شود. کاغذ لایه نازکی از الیاف الیافی است که بر روی یک دستگاه کاغذ سازی مخصوص فشرده می شود.

با توجه به موارد فوق واضح است که استفاده از سلولز توسط انسان به قدری گسترده و متنوع است که می توان بخش جداگانه ای را به استفاده از محصولات فرآوری شیمیایی سلولز اختصاص داد.

پایان بخش

کربوهیدرات ها یکی از مهم ترین عناصر ضروری برای حفظ وضعیت مطلوب بدن انسان هستند. اینها تامین کنندگان اصلی انرژی هستند که متشکل از کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند. آنها عمدتا در محصولات با منشاء گیاهی، یعنی قندها، محصولات پخته شده، غلات کامل و غلات، سیب زمینی، فیبر (سبزیجات، میوه ها) یافت می شوند. این اشتباه است که باور کنیم لبنیات و سایر محصولات عمدتاً پروتئینی حاوی کربوهیدرات نیستند. به عنوان مثال، شیر حاوی کربوهیدرات نیز می باشد. آنها قند شیر - لاکتوز هستند. از این مقاله می آموزید که کربوهیدرات ها به چه گروه هایی تقسیم می شوند، مثال ها و تفاوت های بین این کربوهیدرات ها و همچنین می توانید نحوه محاسبه میزان مصرف روزانه مورد نیاز آنها را درک کنید.

گروه های اصلی کربوهیدرات ها

بنابراین، اکنون بیایید بفهمیم که کربوهیدرات ها به چه گروه هایی تقسیم می شوند. کارشناسان 3 گروه اصلی کربوهیدرات ها را تشخیص می دهند: مونوساکاریدها، دی ساکاریدها و پلی ساکاریدها. برای درک تفاوت های آنها، اجازه دهید هر گروه را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

• مونوساکاریدها نیز قندهای ساده هستند. به مقدار زیاد در (گلوکز)، قند میوه (فروکتوز) و غیره موجود است. مونوساکاریدها به خوبی در مایع حل می شوند و طعم شیرینی به آن می دهند.
• دی ساکاریدها گروهی از کربوهیدرات ها هستند که به دو مونوساکارید تجزیه می شوند. همچنین کاملا در آب حل می شوند و طعم شیرینی دارند.
• پلی ساکاریدها آخرین گروه هستند که در مایعات نامحلول هستند، طعم مشخصی ندارند و از مونوساکاریدهای زیادی تشکیل شده اند. به عبارت ساده، اینها پلیمرهای گلوکز هستند: نشاسته معروف، سلولز (دیواره سلولی گیاهان)، گلیکوژن ها (کربوهیدرات ذخیره در قارچ ها و همچنین حیوانات)، کیتین، پپتیدوگلیکان (مورئین).

بدن انسان به کدام گروه از کربوهیدرات ها بیشتر نیاز دارد؟

با توجه به این سوال که کربوهیدرات ها به چه گروه هایی تقسیم می شوند، شایان ذکر است که بیشتر آنها در محصولات با منشاء گیاهی یافت می شوند. آنها حاوی مقدار زیادی ویتامین و مواد مغذی هستند، بنابراین کربوهیدرات ها باید در رژیم غذایی روزانه هر فردی که سبک زندگی سالم و فعالی دارد وجود داشته باشد. برای تامین این مواد لازم است تا حد امکان غلات (فرنی، نان، نان ترد و ...)، سبزیجات و میوه جات مصرف شود.

گلوکز، یعنی شکر معمولی یک جزء مفید به خصوص برای انسان است، زیرا تأثیر مفیدی بر فعالیت ذهنی دارد. این قندها در طول هضم تقریباً بلافاصله جذب خون می شوند که به افزایش سطح انسولین کمک می کند. در این زمان، فرد دچار شادی و سرخوشی می شود، بنابراین قند را دارویی می دانند که در صورت مصرف بیش از حد، باعث اعتیاد می شود و بر سلامت کلی تأثیر منفی می گذارد. به همین دلیل است که مصرف قند به بدن باید کنترل شود، اما نمی توان آن را به طور کامل رها کرد، زیرا گلوکز منبع ذخیره انرژی است. در بدن به گلیکوژن تبدیل شده و در کبد و ماهیچه ها رسوب می کند. در لحظه تجزیه گلیکوژن، کار عضلانی انجام می شود، بنابراین لازم است به طور مداوم مقدار مطلوب آن در بدن حفظ شود.

هنجارهای مصرف کربوهیدرات

از آنجایی که همه گروه های کربوهیدرات ویژگی های خاص خود را دارند، مصرف آنها باید به شدت دوز شود. به عنوان مثال، پلی ساکاریدها برخلاف مونوساکاریدها باید در مقادیر بیشتری وارد بدن شوند. مطابق با استانداردهای تغذیه مدرن، کربوهیدرات ها باید نیمی از رژیم غذایی روزانه را تشکیل دهند، یعنی. تقریباً 50٪ - 60٪.

محاسبه مقدار کربوهیدرات مورد نیاز برای زندگی

هر گروه از افراد به مقدار متفاوتی انرژی نیاز دارند. به عنوان مثال، برای کودکان 1 تا 12 ماهه، نیاز فیزیولوژیکی به کربوهیدرات از 13 گرم به ازای هر کیلوگرم وزن متغیر است، اما نباید فراموش کرد که کربوهیدرات های موجود در رژیم غذایی کودک به چه گروه هایی تقسیم می شود. برای بزرگسالان 18 تا 30 ساله، مصرف روزانه کربوهیدرات ها بسته به منطقه فعالیت متفاوت است. بنابراین، برای مردان و زنانی که به کار ذهنی مشغولند، میزان مصرف حدود 5 گرم در هر کیلوگرم وزن است. بنابراین، با وزن طبیعی بدن، یک فرد سالم تقریباً به 300 گرم کربوهیدرات در روز نیاز دارد. این رقم نیز بسته به جنسیت متفاوت است. اگر فردی در درجه اول به کار فیزیکی سنگین یا ورزش مشغول است، هنگام محاسبه هنجار کربوهیدرات ها، از فرمول زیر استفاده می شود: 8 گرم به ازای هر 1 کیلوگرم وزن طبیعی. علاوه بر این، در این مورد، همچنین در نظر می گیرد که کربوهیدرات های عرضه شده با غذا به چه گروه هایی تقسیم می شوند. فرمول های فوق به شما امکان می دهد عمدتاً مقدار کربوهیدرات های پیچیده - پلی ساکاریدها را محاسبه کنید.

استانداردهای تقریبی مصرف شکر برای گروه های خاصی از مردم

در مورد شکر، در شکل خالص آن ساکارز (مولکول های گلوکز و فروکتوز) است. برای یک بزرگسال، تنها 10 درصد قند از تعداد کالری مصرفی در روز بهینه در نظر گرفته می شود. به طور دقیق، زنان بالغ تقریباً به 35-45 گرم شکر خالص در روز نیاز دارند، در حالی که مردان به حدود 45-50 گرم شکر خالص نیاز دارند. برای کسانی که به طور فعال درگیر کار فیزیکی هستند، مقدار طبیعی ساکارز بین 75 تا 105 گرم است. این اعداد به فرد این امکان را می دهد که فعالیت های خود را انجام دهد و از دست دادن قدرت و انرژی را تجربه نکند. در مورد فیبر غذایی (فیبر)، مقدار آنها نیز باید به صورت جداگانه و با در نظر گرفتن جنسیت، سن، وزن و سطح فعالیت (حداقل 20 گرم) تعیین شود.

بنابراین، با تعیین اینکه کربوهیدرات ها به سه گروه تقسیم می شوند و اهمیت آن در بدن را درک می کنند، هر فرد قادر خواهد بود به طور مستقل مقدار مورد نیاز خود را برای زندگی و عملکرد طبیعی محاسبه کند.