Hiilihydraatit. Hiilihydraattien tyypit. Glykeeminen indeksi. Mitä ovat hiilihydraatit? Yksinkertaiset ja monimutkaiset hiilihydraatit

Hiilihydraatit ovat yksi tärkeimmistä elementeistä, joita tarvitaan ihmiskehon optimaalisen tilan ylläpitämiseen. Ne ovat hiilestä, vedystä ja hapesta koostuvan tärkeimmät energian tuottajat. Niitä löytyy pääasiassa elintarvikkeista kasviperäinen, nimittäin sokereissa, leipomotuotteissa, täysjyväviljoissa ja viljoissa, perunoissa, kuiduissa (vihanneksissa, hedelmissä). On virhe uskoa, että maitotuotteet ja muut pääosin proteiinituotteet eivät sisällä hiilihydraatteja. Esimerkiksi maito sisältää myös hiilihydraatteja. Ne ovat maitosokeria - laktoosia. Tästä artikkelista opit, mihin ryhmiin hiilihydraatit jaetaan, esimerkkejä ja eroja näistä hiilihydraateista, ja pystyt myös ymmärtämään, kuinka laskea vaadittu päiväraha.

Hiilihydraattien pääryhmät

Joten nyt selvitetään, mihin ryhmiin hiilihydraatit on jaettu. Asiantuntijat erottavat 3 pääryhmää hiilihydraatteja: monosakkaridit, disakkaridit ja polysakkaridit. Ymmärtääksemme niiden erot, tarkastellaan kutakin ryhmää yksityiskohtaisemmin.

• Monosakkaridit ovat yksinkertaisia ​​sokereita. V suuri numero löytyy (glukoosi), hedelmäsokeri (fruktoosi) jne. Monosokeri liukenee täydellisesti nesteeseen ja antaa sille makean maun.
• Disakkaridit ovat ryhmä hiilihydraatteja, jotka jakautuvat kahdeksi monosakkaridiksi. Ne ovat myös täysin vesiliukoisia ja niillä on makea maku.
• Polysakkaridit - viimeinen ryhmä, jotka eivät liukene nesteisiin, niillä ei ole voimakasta makua ja ne koostuvat monista monosakkarideista. Yksinkertaisesti sanottuna nämä ovat glukoosipolymeerejä: me kaikki tiedämme tärkkelyksen, selluloosan (kasvin soluseinä), glykogeenit (sienten, samoin kuin eläinten varastohiilihydraatti), kitiinin, peptidoglykaanin (mureiini).

Mitä hiilihydraattiryhmää ihmiskeho tarvitsee eniten?

Kun otetaan huomioon kysymys siitä, mitkä ryhmät on jaettu hiilihydraatteihin, on syytä huomata, että suurin osa niistä sisältyy kasviperäisiin elintarvikkeisiin. Ne sisältävät suuri määrä vitamiineja ja ravintoaineita, joten hiilihydraatteja on oltava jokaisen terveellistä ja aktiivista elämäntapaa noudattavan ihmisen päivittäisessä ruokavaliossa. Jotta elimistö saa näitä aineita, on tarpeen kuluttaa mahdollisimman paljon viljaa (viljaa, leipää, leipää jne.), vihanneksia ja hedelmiä.

Glukoosi, ts. tavallinen sokeri on erityisen hyödyllinen ainesosa ihmisille, koska sillä on suotuisa vaikutus henkiseen toimintaan. Nämä sokerit imeytyvät melkein välittömästi vereen ruoansulatusprosessin aikana, mikä lisää insuliinitasoja. Tällä hetkellä ihminen kokee iloa ja euforiaa, joten sokeria pidetään lääkkeenä, joka liiallisessa kulutuksessa aiheuttaa riippuvuutta ja vaikuttaa negatiivisesti yleinen tila terveys. Siksi sokerin saantia kehossa tulisi valvoa, mutta siitä on mahdotonta luopua kokonaan, koska glukoosi on varaenergian lähde. Kehossa se muuttuu glykogeeniksi ja kerääntyy maksaan ja lihaksiin. Glykogeenin hajoamisen aikana lihakset toimivat, joten sen optimaalinen määrä on jatkuvasti ylläpidettävä kehossa.

Hiilihydraattien saanti

Koska kaikilla hiilihydraattiryhmillä on omat ominaispiirteet, niiden kulutus tulee annostella selvästi. Esimerkiksi polysakkaridien, toisin kuin monosakkaridien, on päästävä elimistöön suurempia määriä. Nykyaikaisten ravitsemusstandardien mukaisesti hiilihydraattien tulee muodostaa puolet päivittäisestä ruokavaliosta, ts. noin 50-60 %.

Elintoimintoihin tarvittavien hiilihydraattien määrän laskeminen

Jokainen ihmisryhmä tarvitsee eri määrän energiaa. Esimerkiksi 1-12 kuukauden ikäisillä lapsilla fysiologinen hiilihydraattitarve vaihtelee 13 grammasta painokiloa kohden, mutta ei pidä unohtaa, mihin ryhmiin lapsen ruokavaliossa olevat hiilihydraatit jakautuvat. 18–30-vuotiaiden aikuisten hiilihydraattien päivittäinen saanti vaihtelee toiminta-alueen mukaan. Joten henkistä työtä tekevien miesten ja naisten kulutusaste on noin 5 grammaa 1 painokiloa kohden. Siksi terve ihminen tarvitsee normaalipainolla noin 300 grammaa hiilihydraatteja päivässä. Tämä indikaattori vaihtelee myös sukupuolen mukaan. Jos henkilö harjoittaa pääasiassa raskasta fyysistä työtä tai urheilua, hiilihydraattien määrää laskettaessa käytetään seuraavaa kaavaa: 8 grammaa 1 kilogrammaa kohti normaali paino... Lisäksi tässä tapauksessa otetaan myös huomioon, mihin ryhmiin ruoan mukana toimitetut hiilihydraatit jaetaan. Yllä olevien kaavojen avulla voit laskea pääasiassa monimutkaisten hiilihydraattien - polysakkaridien - määrän.

Likimääräiset sokerin saannin määrät tietyille ihmisryhmille

Mitä tulee sokeriin, sisään puhdas muoto se on sakkaroosia (glukoosi- ja fruktoosimolekyylit). Aikuiselle optimaalisena pidetään vain 10 % sokeria päivässä kulutetusta kalorimäärästä. Tarkemmin sanottuna aikuiset naiset tarvitsevat noin 35-45 grammaa puhdasta sokeria päivässä, kun taas miehillä tämä luku on suurempi - 45-50 grammaa. Niille, jotka osallistuvat aktiivisesti fyysiseen työhön, normaali määrä sakkaroosia vaihtelee välillä 75-105 grammaa. Nämä numerot antavat henkilölle mahdollisuuden suorittaa toimintoja eikä kokea voiman ja energian laskua. Myös ravintokuitujen (kuitujen) määrä tulee määrittää yksilöllisesti ottaen huomioon sukupuoli, ikä, paino ja aktiivisuustaso (vähintään 20 grammaa).

Näin ollen, kun olet päättänyt, mihin kolmeen ryhmään hiilihydraatit on jaettu ja ymmärtänyt niiden merkityksen kehossa, jokainen voi itsenäisesti laskea tarvitsemansa määrän elämään ja normaaliin suorituskykyyn.

§ 1. HIILIHYDRaattien LUOKITUS JA TOIMINNOT

Jo muinaisina aikoina ihmiskunta tutustui hiilihydraatteihin ja oppi käyttämään niitä siinä Jokapäiväinen elämä... Puuvilla, pellava, puu, tärkkelys, hunaja, ruokosokeri ovat vain muutamia niistä hiilihydraateista, jotka ovat olleet mukana tärkeä rooli sivilisaation kehityksessä. Hiilihydraatit ovat luonnossa yleisimpiä orgaanisia yhdisteitä. Ne ovat olennaisia ​​​​komponentteja minkä tahansa organismin soluissa, mukaan lukien bakteerit, kasvit ja eläimet. Kasveissa hiilihydraatit muodostavat 80-90% kuivapainosta, eläimillä - noin 2% ruumiinpainosta. Niiden synteesi alkaen hiilidioksidi ja vettä kuljettavat vihreät kasvit energialla auringonvalo (fotosynteesi ). Tämän prosessin kokonaisstoikiometrinen yhtälö on muotoa:

Sitten glukoosi ja muut yksinkertaiset hiilihydraatit muunnetaan monimutkaisemmiksi hiilihydraateiksi, kuten tärkkelykseksi ja selluloosaksi. Kasvit käyttävät näitä hiilihydraatteja vapauttamaan energiaa hengityksen aikana. Tämä prosessi on pohjimmiltaan päinvastainen kuin fotosynteesiprosessi:

Mielenkiintoista tietää! Vihreät kasvit ja bakteerit fotosynteesiprosessissa imevät vuosittain noin 200 miljardia tonnia hiilidioksidia ilmakehästä. Tällöin ilmakehään vapautuu noin 130 miljardia tonnia happea ja syntetisoituu 50 miljardia tonnia orgaanisia hiiliyhdisteitä, pääasiassa hiilihydraatteja.

Eläimet eivät pysty syntetisoimaan hiilihydraatteja hiilidioksidista ja vedestä. Kuluttaessaan hiilihydraatteja ruoan kanssa eläimet kuluttavat niihin varastoitunutta energiaa elintärkeiden prosessien ylläpitämiseen. Ruoamme sisältävät runsaasti hiilihydraatteja, kuten leivonnaiset, perunat, viljat jne.

Nimi "hiilihydraatit" on historiallinen. Näiden aineiden ensimmäiset edustajat kuvattiin kokonaiskaavalla C m H 2 n O n tai C m (H 2 O) n. Toinen nimi hiilihydraateille on Sahara - yksinkertaisimpien hiilihydraattien makean maun vuoksi. Hänen mukaansa kemiallinen rakenne hiilihydraatit ovat monimutkainen ja monipuolinen yhdisteryhmä. Niiden joukossa on sekä melko yksinkertaisia ​​yhdisteitä, joiden molekyylipaino on noin 200, että jättiläisiä polymeerejä, joiden molekyylipaino on useita miljoonia. Hiili-, vety- ja happiatomien ohella hiilihydraattien koostumus voi sisältää fosfori-, typpi-, rikkiatomeja ja harvemmin muita alkuaineita.

Hiilihydraattien luokitus

Kaikki tunnetut hiilihydraatit voidaan jakaa kahteen osaan suuria ryhmiä – yksinkertaisia ​​hiilihydraatteja ja monimutkaiset hiilihydraatit. Erillinen ryhmä ovat hiilihydraatteja sisältäviä sekapolymeerejä, esim. glykoproteiinit- kompleksi proteiinimolekyylin kanssa, glykolipidit - lipidikompleksi jne.

Yksinkertaiset hiilihydraatit (monosakkaridit tai monoosit) ovat polyhydroksikarbonyyliyhdisteitä, jotka eivät pysty muodostamaan yksinkertaisempia hiilihydraattimolekyylejä hydrolyysin aikana. Jos monosakkaridit sisältävät aldehydiryhmän, ne kuuluvat aldoosien luokkaan (aldehydialkoholit), jos ketoni - ketoosiluokkaan (ketoalkoholit). Monosakkaridien molekyylin hiiliatomien lukumäärästä riippuen erotetaan trioosit (C3), tetroosit (C4), pentoosit (C5), heksoosit (C6) jne.:

Pentoosit ja heksoosit ovat yleisimpiä luonnossa.

Monimutkainen hiilihydraatit ( polysakkarideja, tai polyoosit) ovat monosakkaridijäännöksistä valmistettuja polymeerejä. Ne muodostavat yksinkertaisia ​​hiilihydraatteja hydrolyysissä. Polymerointiasteesta riippuen ne jaetaan pienimolekyylisiin ( oligosakkarideja, jonka polymeroitumisaste on yleensä alle 10) ja korkea molekyylipaino... Oligosakkaridit ovat sokerin kaltaisia ​​hiilihydraatteja, jotka ovat vesiliukoisia ja maultaan makeita. Niiden kyvyn mukaan pelkistää metalli-ioneja (Cu 2+, Ag +) ne jaetaan palauttaminen ja ei palauttaa... Polysakkaridit voidaan myös jakaa koostumuksensa mukaan kahteen ryhmään: homopolysakkarideja ja heteropolysakkaridit... Homopolysakkaridit rakennetaan samantyyppisistä monosakkariditähteistä ja heteropolysakkaridit - eri monosakkaridien tähteistä.

Se, mitä on sanottu esimerkeillä kunkin hiilihydraattiryhmän yleisimmistä edustajista, voidaan esittää seuraavana kaaviona:

Hiilihydraattien toiminnot

Polysakkaridien biologiset toiminnot ovat hyvin erilaisia.

Energia- ja varastointitoiminto

Hiilihydraatit sisältävät suurimman määrän kaloreita, joita ihminen kuluttaa ruoan kanssa. Pääasiallinen ruoan mukana tuleva hiilihydraatti on tärkkelys. Sitä löytyy leivonnaisista, perunoista ja viljoista. Ihmisen ruokavalio sisältää myös glykogeenia (maksassa ja lihassa), sakkaroosia (lisäaineina erilaisia ​​ruokia), fruktoosi (hedelmissä ja hunajassa), laktoosi (maidossa). Ruoansulatusentsyymien on hydrolysoitava polysakkaridit monosakkarideiksi ennen kuin ne imeytyvät elimistöön. Vain tässä muodossa ne imeytyvät verenkiertoon. Verenkierron mukana monosakkaridit kulkeutuvat elimiin ja kudoksiin, joissa niitä käytetään omien hiilihydraattien tai muiden aineiden syntetisoimiseen tai hajotetaan energian saamiseksi niistä.

Glukoosin hajoamisen seurauksena vapautuva energia kertyy ATP:n muodossa. Glukoosin hajoamisessa on kaksi prosessia: anaerobinen (hapen puuttuessa) ja aerobinen (hapen läsnä ollessa). Anaerobisen prosessin seurauksena muodostuu maitohappoa

joka raskaalla liikunta kerääntyy lihaksiin ja aiheuttaa kipua.

Aerobisen prosessin seurauksena glukoosi hapettuu hiilimonoksidiksi (IV) ja vedeksi:

Glukoosin aerobisen hajoamisen seurauksena vapautuu huomattavasti enemmän energiaa kuin anaerobisen hajoamisen seurauksena. Yleensä 1 gramman hiilihydraattien hapettuminen vapauttaa 16,9 kJ energiaa.

Glukoosi voi käydä alkoholikäymisessä. Hiiva suorittaa tämän prosessin anaerobisissa olosuhteissa:

Alkoholikäymistä käytetään laajasti teollisuudessa viinien ja etyylialkoholin tuotannossa.

Ihminen oppi käyttämään alkoholikäymisen lisäksi myös maitohappokäymisen käyttöä esimerkiksi maitohappotuotteiden valmistukseen ja vihannesten peittaukseen.

Ihmisillä ja eläimillä ei ole selluloosaa hydrolysoivia entsyymejä, mutta selluloosa on kuitenkin monien eläinten, erityisesti märehtijöiden, pääasiallinen ravinnon ainesosa. Näiden eläinten vatsassa suuria määriä sisältää bakteereja ja alkueläimiä, jotka tuottavat entsyymiä sellulaasi joka katalysoi selluloosan hydrolyysiä glukoosiksi. Jälkimmäiset voivat muuttua edelleen, minkä seurauksena muodostuu voi-, etikka-, propionihappoja, jotka voivat imeytyä märehtijöiden vereen.

Hiilihydraatilla on myös varatoiminto. Joten, tärkkelys, sakkaroosi, glukoosi kasveissa ja glykogeeni eläimillä ne ovat solujensa energiavarasto.

Rakenteelliset, tuki- ja suojatoiminnot

Selluloosa kasveissa ja kitiini selkärangattomissa ja sienissä ne suorittavat tuki- ja suojatoimintoja. Polysakkaridit muodostavat kapselin mikro-organismeissa ja vahvistavat siten kalvoa. Bakteerien lipopolysakkaridit ja eläinsolujen pinnan glykoproteiinit tarjoavat selektiivisyyttä solujen välisiin vuorovaikutuksiin ja kehon immunologisiin reaktioihin. Ribose palvelee rakennusmateriaali RNA:lle ja deoksiriboosille DNA:lle.

Suojaustoiminnon suorittaa hepariini... Tämä hiilihydraatti veren hyytymisen estäjänä estää verihyytymiä. Sitä löytyy verestä ja sidekudos nisäkkäät. Polysakkaridien muodostamia bakteerisoluseinämiä pitävät yhdessä lyhyet aminohappoketjut ja ne suojaavat bakteerisoluja haittavaikutuksilta. Hiilihydraatit ovat mukana äyriäisissä ja hyönteisissä ulkoisen luuston rakentamisessa, joka suorittaa suojaavan toiminnon.

Sääntelytoiminto

Kuitu tehostaa suolen motiliteettia, mikä parantaa ruoansulatusta.

Mielenkiintoinen mahdollisuus on käyttää hiilihydraatteja nestemäisen polttoaineen - etanolin - lähteenä. Puuta on käytetty pitkään kodin lämmitykseen ja ruoanlaittoon. V moderni yhteiskunta tämäntyyppinen polttoaine korvataan muilla tyypeillä - öljyllä ja hiilellä, jotka ovat halvempia ja helpompia käyttää. Kasviraaka-aineet ovat kuitenkin, vaikkakin käytön haitoista huolimatta, toisin kuin öljy ja kivihiili, uusiutuva energianlähde. Mutta sen käyttö polttomoottoreissa on vaikeaa. Näihin tarkoituksiin on suositeltavaa käyttää nestemäistä polttoainetta tai kaasua. Nestemäisten polttoaineiden valmistukseen voidaan käyttää heikkolaatuista puuta, olkia tai muita selluloosaa tai tärkkelystä sisältäviä kasvimateriaaleja - etanoli... Tätä varten sinun on ensin hydrolysoitava selluloosa tai tärkkelys ja hankittava glukoosia:

ja sitten saatu glukoosi altistetaan alkoholikäymiselle etyylialkoholin saamiseksi. Kun se on puhdistettu, sitä voidaan käyttää polttoaineena polttomoottoreissa. On huomattava, että Brasiliassa tätä tarkoitusta varten saadaan vuosittain miljardeja litroja alkoholia sokeriruo'osta, durrasta ja maniokista, jota käytetään polttomoottoreissa.

Suunnitelma:

1. Käsitteen määritelmä: hiilihydraatit. Luokitus.

2. Koostumus, fyysinen ja Kemiallisia ominaisuuksia hiilihydraatteja.

3. Jakautuminen luonnossa. Vastaanottaminen. Sovellus.

Hiilihydraatit - orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät karbonyyli- ja hydroksyyliryhmiä atomien, joilla on yleinen kaava C n (H 2 O) m (jossa n ja m> 3).

Hiilihydraatit - Biokemiallisesti erittäin tärkeät aineet ovat laajalle levinneitä elävässä luonnossa ja niillä on tärkeä rooli ihmisen elämässä. Hiilihydraattien nimi on peräisin tämän yhdisteryhmän ensimmäisten tunnettujen edustajien analyysistä. Tämän ryhmän aineet koostuvat hiilestä, vedystä ja hapesta, ja niissä olevien vety- ja happiatomien lukumäärän suhde on sama kuin vedessä, ts. jokaista 2 vetyatomia kohden on yksi happiatomi. Viime vuosisadalla niitä pidettiin hiilihydraatteina. Tästä johtuu hiilihydraattien venäläinen nimi, jota ehdotettiin vuonna 1844. K. Schmidt. Hiilihydraattien yleinen kaava on sanotun mukaan Cm H 2n O n. Kun "n" otetaan pois suluista, saadaan kaava C m (H 2 O) n, joka heijastaa nimeä hyvin selvästi "hiili - vesi". Hiilihydraattien tutkimus on osoittanut, että on yhdisteitä, jotka kaikkien ominaisuuksiensa mukaan on luettava hiilihydraattien ryhmään, vaikka niiden koostumus ei täsmälleen vastaa kaavaa C m H 2n O n. vanha nimi "hiilihydraatit" on säilynyt tähän päivään asti, vaikka tämän nimen ohella uudempaa nimeä, glysidejä, käytetään joskus kuvaamaan tarkasteltavana olevaa aineryhmää.

Hiilihydraatit voidaan jakaa kolme ryhmää : 1) Monosakkaridit - hiilihydraatteja, jotka voidaan hydrolysoida muodostamaan yksinkertaisempia hiilihydraatteja. Tähän ryhmään kuuluvat heksoosit (glukoosi ja fruktoosi) ja pentoosi (riboosi). 2) Oligosakkaridit - useiden monosakkaridien (esimerkiksi sakkaroosin) kondensaatiotuotteet. 3) Polysakkaridit - polymeeriyhdisteitä sisältäviä iso luku monosakkaridimolekyylit.

Monosakkaridit. Monosakkaridit ovat heterofunktionaalisia yhdisteitä. Niiden molekyylit sisältävät samanaikaisesti sekä karbonyyliä (aldehydi tai ketoni) että useita hydroksyyliryhmiä, ts. monosakkaridit ovat polyhydroksikarbonyyliyhdisteitä - polyhydroksialdehydejä ja polyhydroksiketoneja. Tästä riippuen monosakkaridit jaetaan aldooseihin (monosakkaridi sisältää aldehydiryhmän) ja ketoosiin (sisältää ketoryhmän). Esimerkiksi glukoosi on aldoosia ja fruktoosi on ketoosia.

Vastaanottaminen. Vapaassa muodossa glukoosia löytyy pääasiassa luonnosta. Se on myös monien polysakkaridien rakenneyksikkö. Muut vapaat monosakkaridit ovat harvinaisia, ja ne tunnetaan yleisesti oligo- ja polysakkaridien komponentteina. Luonnossa glukoosia saadaan fotosynteettisen reaktion seurauksena: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glukoosi) + 6O 2 Venäläinen kemisti G.E. Kirchhoff sai glukoosia ensimmäisen kerran vuonna 1811 tärkkelyksen hydrolyysin aikana. Myöhemmin A. M. Butlerov ehdotti monosakkaridien synteesiä formaldehydistä emäksisessä väliaineessa

Hiilihydraatit

Orgaanisia aineita tarkasteltaessa ei voi olla huomaamatta hiilen merkitystä elämälle. Kemiallisiin reaktioihin osallistuessaan hiili muodostaa vahvoja kovalenttisia sidoksia ja seurustelee neljä elektronia. Hiiliatomit, jotka liittyvät toisiinsa, pystyvät muodostamaan pysyviä ketjuja ja renkaita, jotka toimivat makromolekyylien luurankoina. Hiili voi myös muodostaa useita kovalenttisia sidoksia muiden hiiliatomien, samoin kuin typen ja hapen kanssa. Kaikki nämä ominaisuudet tarjoavat ainutlaatuisen valikoiman orgaanisia molekyylejä.

Makromolekyylejä, jotka muodostavat noin 90 % dehydratoidun solun massasta, syntetisoidaan yksinkertaisemmista molekyyleistä, joita kutsutaan monomeereiksi. Makromolekyylejä on kolme päätyyppiä: polysakkaridit, proteiinit ja nukleiinihapot; Niiden monomeerit ovat vastaavasti monosakkaridit, aminohapot ja nukleotidit.

Hiilihydraatit ovat aineita, joilla on yleinen kaava C x (H 2 O) y, jossa x ja y ovat kokonaislukuja... Nimi "hiilihydraatit" tarkoittaa, että niiden molekyyleissä vety ja happi ovat samassa suhteessa kuin vedessä.

Eläinsolut sisältävät pienen määrän hiilihydraatteja ja kasvisolut - lähes 70% orgaanisen aineen kokonaismäärästä.

Monosakkaridit toimivat välituotteina hengitys- ja fotosynteesin prosesseissa, osallistuvat nukleiinihappojen, koentsyymien, ATP:n ja polysakkaridien synteesiin ja toimivat hapettumisen aikana vapautuvina hengityksen aikana. Monosakkaridijohdannaisilla - sokerialkoholeilla, sokerihapoilla, deoksisokereilla ja aminosokereilla - on välttämätön hengitysprosessissa, ja niitä käytetään myös lipidien, DNA:n ja muiden makromolekyylien synteesissä.

Disakkarideja muodostuu kahden monosakkaridin välisen kondensaatioreaktion seurauksena. Niitä käytetään joskus vararavintoaineina. Yleisimmät näistä ovat maltoosi (glukoosi + glukoosi), laktoosi (glukoosi + galaktoosi) ja sakkaroosi (glukoosi + fruktoosi). löytyy vain maidosta. (ruokosokeri) yleisin kasveissa; tämä on juuri se "sokeri", jota yleensä syömme.

Selluloosa on myös glukoosipolymeeri. Se sisältää noin 50 % kasvien sisältämästä hiilestä. Maan kokonaismassalla mitattuna selluloosa on ensimmäisellä sijalla orgaanisten yhdisteiden joukossa. Molekyylin muoto (pitkät ketjut ulkonevilla -OH-ryhmillä) tarjoaa vahvan adheesion vierekkäisten ketjujen välillä. Kaikesta lujuudestaan ​​​​tällaisista ketjuista koostuvat makrofibrillit läpäisevät helposti vettä ja siihen liuenneita aineita ja toimivat siksi ihanteellisena rakennusmateriaalina kasvisolun seinämille. Selluloosa on arvokas glukoosin lähde, mutta sen hajottamiseen tarvitaan sellulaasientsyymiä, joka on luonnossa suhteellisen harvinainen. Siksi vain jotkut eläimet (esimerkiksi märehtijät) syövät selluloosaa. Selluloosan teollinen arvo on myös suuri - tästä aineesta valmistetaan puuvillakankaita ja paperia.

Muistaa!

Mitä aineita kutsutaan biologisiksi polymeereiksi?

Nämä ovat polymeerejä - korkean molekyylipainon yhdisteitä, jotka ovat osa eläviä organismeja. Proteiinit, jotkut hiilihydraatit, nukleiinihapot.

Mikä on hiilihydraattien merkitys luonnossa?

Fruktoosi, hedelmäsokeri, joka on paljon makeampaa kuin muut sokerit, on laajalle levinnyt luonnossa. Tämä monosakkaridi antaa makea maku kasvien hedelmät ja hunaja. Yleisin luonnossa esiintyvä disakkaridi, sakkaroosi eli ruokosokeri, koostuu glukoosista ja fruktoosista. Sitä saadaan sokeriruo'osta tai sokerijuurikkaasta. Tärkkelys kasveille ja glykogeeni eläimille ja sienille ovat ravinto- ja energiavarasto. Selluloosa ja kitiini suorittavat rakenteellisia ja suojaavia tehtäviä organismeissa. Selluloosa eli kuitu muodostaa seinämiä kasvisolut... Kokonaismassaltaan se on ensimmäinen maapallolla kaikista orgaanisista yhdisteistä. Kitiini on rakenteeltaan hyvin lähellä selluloosaa, joka muodostaa niveljalkaisten ulkoisen luuston perustan ja on osa sienten soluseinää.

Mitä proteiineja tiedät? Mitä toimintoja ne suorittavat?

Hemoglobiini - veren proteiini, kaasujen kuljetus veressä

Myosiini - lihasproteiini, lihasten supistuminen

Kollageeni - jänteiden, ihon, kimmoisuuden, venyvyyden proteiini

Kaseiini - maitoproteiini, ravintoaine

Tarkista kysymyksiä ja tehtäviä

1. Mitä kemialliset yhdisteet kutsutaan hiilihydraatiksi?

Tämä on laaja ryhmä luonnollisia orgaanisia yhdisteitä. Eläinsoluissa hiilihydraatit muodostavat enintään 5 % kuiva-aineesta, ja joissakin kasvisoluissa (esimerkiksi kerhossa tai perunassa) niiden pitoisuus on 90 % kuiva-aineesta. Hiilihydraatit luokitellaan kolmeen pääluokkaan: monosakkaridit, disakkaridit ja polysakkaridit.

2. Mitä ovat mono- ja disakkaridit? Antaa esimerkkejä.

Monosakkaridit koostuvat monomeereistä, pienimolekyylisistä orgaanisista aineista. Riboosin ja deoksiriboosin monosakkaridit ovat osa nukleiinihappoja. Yleisin monosakkaridi on glukoosi. Glukoosia on kaikkien organismien soluissa ja se on yksi eläinten tärkeimmistä energianlähteistä. Jos kaksi monosakkaridia yhdistetään yhdeksi molekyyliksi, tällaista yhdistettä kutsutaan disakkaridiksi. Yleisin disakkaridi luonnossa on sakkaroosi eli ruokosokeri.

3. Mikä yksinkertainen hiilihydraatti toimii tärkkelyksen, glykogeenin, selluloosan monomeerinä?

4. Mistä orgaanisista yhdisteistä proteiinit koostuvat?

Pitkät proteiiniketjut on rakennettu vain 20:stä eri tyyppejä aminohappoja, joilla on kokonaissuunnitelma rakenteita, mutta eroavat toisistaan ​​radikaalin rakenteessa. Yhdistettynä aminohappomolekyylit muodostavat niin sanottuja peptidisidoksia. Kaksi polypeptidiketjua, jotka muodostavat haimahormonin, insuliinin, sisältävät 21 ja 30 aminohappotähdettä. Nämä ovat joitain lyhimmistä "sanoista" proteiinien "kielessä". Myoglobiini, proteiini, joka sitoo happea lihaskudoksessa, koostuu 153 aminohaposta. Kollageeniproteiini, joka muodostaa sidekudoksen kollageenisäikeiden perustan ja antaa sen vahvuuden, koostuu kolmesta polypeptidiketjusta, joista jokainen sisältää noin 1000 aminohappotähdettä.

5. Miten sekundääriset ja tertiääriset proteiinirakenteet muodostuvat?

Kierrettynä spiraalin muodossa, proteiinilanka saa korkeamman organisoitumisen tason - toissijaisen rakenteen. Lopuksi polypeptidin heliksi taittuu muodostaen pallon (pallon). Tämä proteiinin tertiäärinen rakenne on sen biologisesti aktiivinen muoto, jolla on yksilöllinen spesifisyys. Kuitenkin useiden proteiinien tertiäärinen rakenne ei ole lopullinen. Toissijainen rakenne on kierretty polypeptidiketju. Kestävämpään vuorovaikutukseen aikana toissijainen rakenne, molekyylinsisäinen vuorovaikutus tapahtuu kierteen kierrosten välisten –S – S– sulfidisiltojen avulla. Tämä varmistaa tämän rakenteen lujuuden. Tertiäärinen rakenne on toissijainen kierteinen rakenne, joka on kierretty palloiksi - tiiviiksi kokkareiksi. Nämä rakenteet tarjoavat maksimaalisen lujuuden ja suuremman määrän soluissa verrattuna muihin orgaanisiin molekyyleihin.

6. Mitkä ovat sinulle tiedossasi proteiinien tehtävät? Miten voit selittää proteiinien olemassa olevat toiminnot?

Yksi proteiinien päätehtävistä on entsymaattinen. Entsyymit ovat katalyyttisiä proteiineja, jotka nopeuttavat kemiallisia reaktioita elävissä organismeissa. Entsymaattinen reaktio on kemiallinen reaktio etenee vain entsyymin läsnä ollessa. Ilman entsyymiä elävissä organismeissa ei tapahdu yhtäkään reaktiota. Entsyymien työ on tiukasti spesifistä, jokaisella entsyymillä on oma substraattinsa, jonka se hajottaa. Entsyymi lähestyy substraattiaan kuin "avain lukkoon". Siten ureaasientsyymi säätelee urean hajoamista, amylaasientsyymi säätelee tärkkelystä ja proteaasientsyymit säätelevät proteiineja. Siksi ilmaisua "toimintaspesifisyys" käytetään entsyymeille.

Proteiinit suorittavat myös monia muita toimintoja organismeissa: rakenteellisia, kuljetus-, moottori-, säätely-, suojaavia-, energiatoimintoja. Proteiinien toiminnot ovat melko lukuisia, koska ne ovat elämän ilmentymisen monimuotoisuuden taustalla. Tämä on osa biologisia kalvoja, ravintoaineiden, esimerkiksi hemoglobiinin, siirtoa, lihastyötä, hormonaalista toimintaa, kehon puolustusta - antigeenien ja vasta-aineiden toimintaa ja muita tärkeitä toimintoja kehossa.

7. Mitä on proteiinien denaturaatio? Mikä voi aiheuttaa denaturaatiota?

Denaturaatio on proteiinimolekyylien tertiaarisen spatiaalisen rakenteen rikkominen erilaisten fysikaalisten, kemiallisten, mekaanisten ja muiden tekijöiden vaikutuksesta. Fysikaalisia tekijöitä ovat lämpötila, säteily, kemialliset tekijät ovat vaikutus minkä tahansa proteiineihin kemialliset aineet: liuottimet, hapot, emäkset, tiivisteet jne. Mekaaniset tekijät - ravistelu, paine, venytys, vääntyminen jne.

Ajatella! Muistaa!

1. Selitä kasvibiologian tutkimuksesta saatujen tietojen perusteella, miksi kasviorganismeissa on paljon enemmän hiilihydraatteja kuin eläimissä.

Koska fotosynteesi on elämän perusta - kasvien ravitsemus, tämä on prosessi, jossa hiilihydraattien monimutkaisia ​​orgaanisia yhdisteitä muodostuu yksinkertaisemmasta epäorgaanisesta hiilidioksidista ja vedestä. Pääasiallinen hiilihydraatti, jota kasvit syntetisoivat ilmaravinnoksi, on glukoosi, se voi olla myös tärkkelystä.

2. Mihin sairauksiin voi johtaa hiilihydraattien muuntamisen rikkominen ihmiskehossa?

Hiilihydraattiaineenvaihduntaa säätelevät pääasiassa hormonit ja keskus hermosto... Glukokortikosteroidit (kortisoni, hydrokortisoni) estävät glukoosin kuljetusnopeutta kudossoluihin, insuliini nopeuttaa sitä; adrenaliini stimuloi sokerin muodostumisprosessia glykogeenista maksassa. Kore suuret pallonpuoliskot Sillä on myös rooli hiilihydraattiaineenvaihdunnan säätelyssä, koska psykogeeniset tekijät lisäävät sokerin muodostumista maksassa ja aiheuttavat hyperglykemiaa.

Hiilihydraattiaineenvaihdunnan tila voidaan arvioida veren sokeripitoisuuden perusteella (normaalisti 70-120 mg%). Sokerikuormalla tämä arvo kasvaa, mutta saavuttaa sitten nopeasti normin. Hiilihydraattiaineenvaihdunnan häiriöitä esiintyy erilaisissa sairauksissa. Joten insuliinin puutteella ilmenee diabetes mellitus.

Yhden hiilihydraattiaineenvaihdunnan entsyymin - lihasfosforylaasin - toiminnan väheneminen johtaa lihasdystrofiaan.

3. Tiedetään, että jos ruokavaliossa ei ole proteiinia, vaikka ruoan kaloripitoisuus on riittävä, eläinten kasvu pysähtyy, veren koostumus muuttuu ja muita patologisia ilmiöitä ilmenee. Mikä on syynä tällaisiin rikkomuksiin?

Elimistössä on vain 20 erilaista aminohappoa, joilla on yleinen rakennesuunnitelma, mutta jotka eroavat toisistaan ​​radikaalin rakenteessa, ne muodostavat erilaisia ​​proteiinimolekyylejä, jos ei käytä proteiineja, esim. korvaamattomia. , joita ei voi muodostua elimistössä itsestään, vaan ne on nautittava ruoan kanssa ... Näin ollen, jos proteiineja ei ole, monet proteiinimolekyylit eivät pysty muodostumaan kehon sisällä ja tapahtuu patologisia muutoksia. Kasvua säätelee luusolujen kasvu, minkä tahansa solun pääsolu on proteiini; hemoglobiini on veren pääproteiini, joka varmistaa tärkeimpien kaasujen (happi, hiilidioksidi) kuljetuksen kehossa.

4. Selitä elinsiirroissa kohdatut vaikeudet kunkin organismin proteiinimolekyylien spesifisyyden perusteella.

Proteiinit ovat geneettistä materiaalia, koska organismin DNA:n ja RNA:n rakenne on tallennettu niihin. Siten proteiineilla on geneettisiä ominaisuuksia jokaisessa organismissa, geenien tiedot on salattu niissä, tämä on vaikeus siirtää vieraista (sukulaisista) organismeista, koska niillä on erilaisia ​​geenejä ja siten proteiineja.