Слайд 2
Углеводы
По своему строению углеводы являются многоатомными спиртами с
альдегидной или кетоновой группой (полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны).
Наиболее известные углеводы (крахмал,
глюкоза, гликоген) обладают эмпирической формулой (CH2O)6.
Другие представителя класса не соответствуют данному соотношению, и даже могут включать атомы азота, серы, фосфора.
Слайд 3
Классификация углеводов
Согласно современной классификации углеводы подразделяются на три
основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды подразделяются на альдозы и кетозы в зависимости от наличия альдегидной
или кетогруппы. Альдозы и кетозы, в свою очередь, разделяются в соответствии с числом атомов углерода в молекуле: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.
Олигосахариды делятся по числу моносахаридов в молекуле: дисахариды, трисахариды и т.д.
Полисахариды подразделяют на гомополисахариды, т.е. состоящие из одинаковых моносахаров, и гетерополисахариды, состоящие из различных моносахаров.
Слайд 5
Функции углеводов
Энергетическая – преимущество углеводов состоит в их способности
окисляться как в аэробных, так и в анаэробных условиях,
Защитно-механическая –
основное вещество трущихся поверхностей суставов, находятся в сосудах и слизистых оболочках,
Опорно-структурная – целлюлоза в растениях, гликозаминогликаны в составе протеогликанов, например, хондроитинсульфат в соединительной ткани,
Гидроосмотическая и ионрегулирующая –гетерополисахариды обладают высокой гидрофильностью, отрицательным зарядом и, таким образом, удерживают Н2О, ионы Са2+, Mg2+, Na+ в межклеточном веществе, обеспечивают тургор кожи, упругость тканей,
Кофакторная – часть углеводов является кофакторами.
Слайд 6
Моносахариды
Моносахариды – это углеводы, которые не могут быть
гидролизованы до более простых форм углеводов. Т.о. Еще одно
определение моносахаридов – это «строительные блоки» для олиго и полисахаров.
В свою очередь моносахариды подразделяются:
на стереоизомеры по конформации асимметричных атомов углерода – например, L- и D-формы.
в зависимости от конформации НО-группы первого атома углерода – α- и β-формы.
в зависимости от числа содержащихся в их молекуле атомов углерода – триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы.
в зависимости от присутствия альдегидной или кетоновой группы – кетозы и альдозы.
Слайд 8
Циклическая форма моносахаров
Начиная с тетроз моносахариды способны образовывать
циклические формы: полуацетали или полукетали, которые образуются в результате
внутримолекулярной ацетализации гидроксигруппы и карбонильной группы.
В результате этого взаимодействия образуется либо 5-членный цикл, содержащий фурановое кольцо (такие соединения называют фуранозами), либо 6-членный цикл, содержащий пирановое кольцо (они носят название пиранозы).
Образование циклического полуацеталя сопровождается появлением ещё одного хирального центра С1-атома углерода, следовательно, появляется ещё одна пара оптических стереоизомеров, отличающихся расположением гидроксильной группы у С1-атома углерода. Их обозначают буквами α- и β.
Слайд 9
Дисахариды
Дисахариды – это углеводы, которые при гидролизе дают
две одинаковые или различные молекулы моносахарида и связаны друг
с другом гликозидной связью.
Сахароза – пищевой сахар, в которой остатки глюкозы и фруктозы связаны α 1,2-гликозидной связью. В наибольшем количестве содержится в сахарной свекле и тростнике, моркови, ананасах, сорго.
Мальтоза – продукт гидролиза крахмала и гликогена, два остатка глюкозы связаны α 1,4-гликозидной связью, содержится в солоде, проростках злаков.
Слайд 10
Дисахариды
Лактоза – молочный сахар, остаток галактозы связан с глюкозой
β1,4-гликозидной связью, содержится в молоке.
Целлобиоза – промежуточный продукт гидролиза
целлюлозы в кишечнике, в котором остатки глюкозы связаны β1,4-гликозидной связью. Здоровая микрофлора кишечника способна гидролизовать до 3/4 поступающей сюда целлюлозы до свободной глюкозы, которая либо потребляется самими микроорганизмами, либо всасывается в кровь.
Слайд 11
Полисахара
Выделяют гомополисахариды, состоящие из одинаковых остатков моносахаров (крахмал,
гликоген, целлюлоза) и гетерополисахариды, включающие разные моносахара.
Крахмал – гомополимер α-D-глюкозы.
Находится в злаках, бобовых, картофеле и некоторых других овощах. Синтезировать крахмал способны почти все растения.
Гликоген – резервный полисахарид животных тканей, в наибольшей мере содержится в печени и мышцах. Структурно он схож с крахмалом, но, во-первых, длина веточек меньше – 11-18 остатков глюкозы, во-вторых, более разветвлен – через каждые 8-10 остатков. За счет этих особенностей гликоген более компактно уложен, что немаловажно для животной клетки.
Слайд 13
Полисахара
Целлюлоза является наиболее распространенным органическим соединением биосферы. Около половины
всего углерода Земли находится в ее составе. В отличие
от предыдущих полисахаридов она является внеклеточной молекулой, имеет волокнистую структуру и абсолютно нерастворима в воде. Единственной связью в ней является β-1,4-гликозидная связь.
Слайд 14
Гетерополисахариды
Большинство гетерополисахаридов характеризуется наличием повторяющихся дисахаридных остатков. Эти
дисахариды включают в себя уроновую кислоту (производное углевода с карбоксильной
группой) и аминосахар (производное углеводов с миногруппой). Дублируясь, они образуют олиго- и полисахаридные цепи – гликаны. В биохимии используются синонимы – кислые гетерополисахариды (так как имеют много кислотных групп), гликозаминогликаны (производные глюкозы, содержат аминогруппы).
Гликозаминогликаны входят в состав протеогликанов – сложных белков, функцией которых является заполнение межклеточного пространства и удержание здесь воды, что обеспечивает тургор тканей и эластичность хрящей, также они выступают как смазочный и структурный компонент суставов, хрящей, кожи.
Слайд 15
Гетерополисахариды
Строение гиалуроновой и хондроитинсерной кислот:
Слайд 16
Процесс переваривания углеводов
Потребность в углеводах взрослого организма составляет
350-400 г в сутки, при этом целлюлозы и других
пищевых волокон должно быть не менее 30-40 г. С пищей в основном поступают крахмал, гликоген, целлюлоза, сахароза, лактоза, мальтоза, глюкоза и фруктоза, рибоза.
В ротовой полости углеводы расщепляются до декстринов и мальтозы. Дисахариды не гидролизуются. Со слюной сюда поступает кальцийсодержащий фермент α-амилаза. Оптимум ее рН 7,1-7,2, активируется ионами Cl–. Она беспорядочно расщепляет внутренние гликозидные связи и не влияет на другие типы связей.
Слайд 17
Процесс переваривания углеводов
В желудке из-за низкой рН амилаза
инактивируется, хотя некоторое время расщепление углеводов продолжается внутри пищевого
комка.
В полости тонкого кишечника работают совместно панкреатическая α-амилаза, разрывающая внутренние α 1,4-связи, изомальтаза, разрывающая α 1,6-связи изомальтозы, олиго-α1,6-глюкозидаза, действующая на точки ветвления крахмала и гликогена.
Слайд 18
Целлюлоза
Целлюлоза ферментами человека не переваривается. Но в толстом
кишечнике под действием микрофлоры до 75% ее количества гидролизуется с
образованием целлобиозы и глюкозы. Глюкоза частично используется самой микрофлорой и окисляется до органических кислот (масляной, молочной), которые стимулируют перистальтику кишечника. Частично глюкоза может всасываться в кровь.
Основная роль целлюлозы для человека:
стимулирование перистальтики кишечника,
формирование каловых масс,
стимуляция желчеотделения,
абсорбция холестерола и других веществ, что препятствует их всасыванию.
