Jakie są węglowodany Rola węglowodanów w organizmie człowieka

Właściwości chemiczne komórek tworzących organizmów żyjących zależy przede wszystkim od ilości atomów węgla, stanowiącą do 50% suchej masy. Atomy węgla są głównymi substancje organiczne: białka, lipidy, kwasy nukleinowe i węglowodany. Ta ostatnia grupa obejmuje związek karbonylowy i wody w ilości odpowiadającej wzorowi _{(CH2-O) n,} gdzie n jest równa lub większa niż trzy. Oprócz dwutlenku węgla, wodoru, a natlenienie, cząsteczka może zawierać fosforu, azotu, siarki. W tym artykule przyjrzymy się roli węglowodanów w organizmie ludzkim, jak również charakterystykę ich struktury, właściwości i funkcji.

klasyfikacja

Ta grupa związków w biochemii dzielą się na trzy klasy: cukry proste (monosacharydy), związki polimerowe glikozydowym – oligosacharydy i biopolimerów o dużej masie cząsteczkowej – polisacharydy. Powyższe klasy substancji znalezionych w różnych typach komórek. Na przykład, glukozę i skrobi w konstrukcji roślinnych, glikogen – ludzkich hepatocytów, a ścianki komórek grzybów, chityny – na zewnętrznej stawonogów szkieletu. Wszystkie z powyższych substancji – są węglowodany. Rola węglowodanów w organizmie jest uniwersalna. Oni – główny dostawca energii dla procesów życiowych w komórkach roślin, bakterii, zwierząt i ludzi.

monosacharydy

Mają one wzór ogólny C _{nH 2n} O _N i podzielono na grupy w zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce: triozy, tetrozy, pentozy, i tak dalej. W ramach organelli komórkowych i cytoplazmie cukrów prostych dwie konfiguracje przestrzenne: liniowe koliste. W pierwszym przypadku, przy czym atomy węgla są połączone ze sobą za pomocą wiązań kowalencyjnych sigma i postać zamkniętych pętli w drugim przypadku szkielet węglowy nie jest zamknięty i może rozgałęzienia. Aby ustalić, jaka jest rola węglowodanów w organizmie, należy rozważyć najczęstszą z nich – pentozy i heksozy.

Izomery: glukoza i fruktoza

Mają ten sam wzór cząsteczkowy C ₆ H ₁₂ O _6, ale różne rodzaje cząsteczek strukturalnych. Wcześniej nazywana podstawową rolę węglowodanów w organizmach żywych – energia. Powyższe substancje są rozkładane przez komórki. Rezultatem jest uwalnianie energii (17,6 kJ jeden gram glukozy). Ponadto 36 cząsteczki się ATP. rozkładu glukozy zachodzi na błonach mitochondriów (cristae) i stanowi łańcuch reakcji enzymatycznych, – w cyklu Krebsa. On jest ważną częścią dysymilacji płynącego we wszystkich komórkach eukariotycznych organizmów heterotroficznych.

Glukoza tworzy się również miocytów u ssaków w wyniku rozszczepienia glikogenu mięśni. W przyszłości, jest on stosowany jako substancja łatwo rozkładowi jak dostarczanie komórkom energii – to główna rola węglowodanów w organizmie. Rośliny są phototrophs i niezależnie wytworzeniem glukozy podczas fotosyntezy. Reakcje te są nazywane cyklem Calvina. Materiałem wyjściowym jest dwutlenek węgla i akceptora – ribolozodifosfat. Synteza glukozy występuje w matrycy chloroplastów. Fruktoza, mające ten sam wzór cząsteczkowy, w postaci glukozy, zawiera w cząsteczce grupę funkcyjną ketonów. Ona jest słodsza niż glukoza, a znajduje się w miodzie i soku z jagód i owoców. Zatem biologiczna rola węglowodanów w organizmie polega przede wszystkim na jej stosowanie jako szybkiego źródła energii.

Rola dziedziczności w pentozy

Weźmy pod uwagę inną grupę monosacharydów – rybozy i dezoksyrybozy. Ich wyjątkowość polega na tym, że są one częścią polimerów – kwasów nukleinowych. W odniesieniu do wszystkich organizmów, w tym niekomórkowych formy życia, DNA i RNA, są głównymi nosicielami dziedzicznej informacji. Rybozy znajduje się w cząsteczce RNA i dezoksyrybozy nukleotydów zawartej w DNA. W konsekwencji biologiczna rola węglowodanów w organizmie człowieka jest to, że są one zaangażowane w tworzenie jednostkach dziedziczności – genach i chromosomów.

Przykładowy pentozy zawierającego grupę aldehydową i rozpowszechnione w świecie roślin są ksylozy (znajdującej się pędy i nasiona), alfa-arabinozę (przechowywany w dziąsłach drzew owoców pestkowych). Tak więc, dystrybucja i biologiczna rola węglowodanów w organizmie rośliny wyższe są wystarczająco duże.

Co to jest oligosacharydy

Jeżeli pozostałości cząsteczek monosacharydów, takich jak glukoza i fruktoza, połączonych przez wiązania kowalencyjne, uformowany oligosacharydów – węglowodany polimerowych. Rola węglowodanów w organizmie, zarówno roślin i zwierząt zróżnicowane. Jest to szczególnie prawdziwe w odniesieniu do dwucukrów. Najczęstszym z nich są sacharoza, laktoza, maltoza i trehaloza. Tak więc, sacharozy, inaczej znany jako trzciny cukrowej lub buraków cukrowych, zawarte w roślinach w postaci roztworu i przechowuje do korzeni i łodyg. Hydrolizę utworzonego cząsteczki glukozy i fruktozy. cukru mleka, laktozy jest pochodzenia zwierzęcego. Dla niektórych osób, istnieje nietolerancja tej substancji związanej z hyposecretion enzymu laktazy, która rozkłada cukier mleczny galaktozy i glukozy. Rola życia organizmu różnych węglowodanów. Na przykład, disacharydu trehalozy, składa się z dwóch reszt glukozowych, część hemolimfy skorupiaków, pająki, owady. Występuje także w komórkach grzybów i niektórych glonów.

Inny disacharyd – maltoza, cukier lub słód, znajduje się w ziarniakach jęczmienia i żyta ich kiełkowania jest to, że cząsteczka składająca się z dwóch reszt glukozy. Jest on utworzony przez rozpad skrobi roślinnego lub zwierzęcego. W jelicie cienkim u ludzi i ssaków, maltoza rozszczepiana przez enzym – maltozę. W przypadku jej braku w soku trzustkowego wydaje patologię spowodowaną nietolerancji skrobi spożywczej glikogenu lub produktów roślinnych. W tym przypadku, specjalnej diety i jest dodawany do diety samego enzymu.

Złożone węglowodany w przyrodzie

Są one bardzo powszechne, zwłaszcza w świecie roślinnym, są biopolimery i mają wysoką masę cząsteczkową. Na przykład, skrobia jest 800 000, oraz w masie – 1 600 000 Polisacharydy różnią się od składu monomerów, stopnia polimeryzacji i długości łańcucha. W przeciwieństwie do prostych cukrów i oligosacharydów, które są łatwo rozpuszczalne w wodzie i ma słodki smak, polisacharydy hydrofobowy i bez smaku. Rozważyć rolę węglowodanów w organizmie człowieka jako przykład glikogenu – skrobi zwierząt. Jest on syntetyzowany z glukozy i zastrzeżone w hepatocytach i komórkach mięśni szkieletowych, gdy jego zawartość jest dwa razy wyższa niż w wątrobie. Do tworzenia glikogenem są również zdolne do podskórnego tłuszczu, neurocytes i makrofagów. Inny polisacharyd – Skrobia roślinnego stanowi produkt fotosyntezy, jest wytwarzany w plastydach zieleni.

Od samego początku ludzkiej cywilizacji, głównymi dostawcami skrobi były cenne zbiory: ryż, ziemniaki, kukurydza. Nadal są podstawą diety ogromnej większości ludzi na Ziemi. To dlatego, że jest tak cenne węglowodany. Rola węglowodanów w organizmie jest, jak widzieliśmy, w ich stosowaniu jako materii organicznej energochłonnego i szybko przyswajalne.

Istnieje grupa polisacharydów są monomery reszt kwasu hialuronowego. Nazywane są pektyny i są materiały budowlane komórek roślinnych. Szczególnie bogate w nich skórka jabłka, pulpa buraczana. Substancje komórkowe pektyny regulacji wewnątrzkomórkowego ciśnienia – sprężystość. W przemyśle wyrobów cukierniczych są one stosowane jako środki zagęszczające i żelujące w produkcji wysokiej jakości odmiany prawoślazu i galaretki. Diety stosowane jako substancje biologicznie czynne są dobrze wyciągania toksyny z okrężnicy.

Co jest glikolipidy

Jest to interesująca grupa związków kompleksowych węglowodanów i tłuszczów, które są w tkance nerwowej. Składa się z mózgu i rdzenia kręgowego ssaków. Glikolipidów znajdują się również w składzie błon komórkowych. Na przykład, bakterie są zaangażowane w kontaktów komórka-komórka. Niektóre z tych związków jest na antygeny (substancje, które wykrywają układ grupy krwi Landsteiner AB0). W komórkach roślin, zwierząt i ludzi, z wyjątkiem glikolipidów są obecne i różne cząsteczki tłuszczu. Pełnią głównie funkcję energetyczną. Po odcięciu jednego grama tłuszczu 38,9 kJ energii jest zwolniony. Funkcja struktura (część błony komórek) do lipidu są scharakteryzowane. Tak więc, te funkcje są wykonywane przez węglowodanów i tłuszczów. Ich rola w organizmie jest niezwykle wysoka.

Rola węglowodanów i lipidów w organizmie

W komórkach ludzi i zwierząt, można zaobserwować interkonwersję polisacharydów i tłuszcze występujące w wyniku metabolizmu. Naukowcy i dietetycy odkryli, że nadmierne spożycie produktów skrobiowych prowadzi do akumulacji tłuszczu. Jeżeli dana osoba ma zaburzenia trzustki w zakresie izolacji lub amylazy prowadzi siedzący tryb życia, masa może być bardzo duża. Warto pamiętać, że jedzenie bogate w węglowodany jest podziale głównie w dwunastnicy w glukozę. Chłonęła kapilary kosmków jelita cienkiego i zdeponowane w wątrobie i mięśniach w postaci glikogenu. Im bardziej intensywna wymiana substancji w organizmie, tym bardziej jest ona podzielona na glukozę. Jest on stosowany jako podstawowy komórek materiału energetycznego. Informacja ta stanowi odpowiedź na pytanie o roli odgrywanej przez węglowodanów, organizm ludzki.

Znaczenie glikoprotein

Związki z tej grupy substancji przedstawionych złożonego węglowodanu + białka. Są one nazywane glikokoniugaty. Przeciwciało, hormony, struktury membrany. Ostatnie badania biochemiczne wykazały, że jeżeli glikoproteiny zaczynają zmieniać swoją naturalną strukturę (naturalny), prowadzi do rozwoju tych złożonych chorób, takich jak astma, reumatoidalne zapalenie stawów, raka. Rola glikokoniugatów w metabolizmie komórki jest wysoka. Na przykład, interferony hamowania namnażania się wirusów, immunoglobuliny chronić organizm przed patogenami. białka krwi, również należą do tej grupy substancji. Zapewniają one właściwości ochronnych i buforujące. Wszystkie z powyższych funkcji jest potwierdzone przez fakt, że fizjologiczna rola węglowodanów w organizmie jest zróżnicowany i niezwykle ważne.

Gdzie i jak powstają węglowodany

Głównych dostawców cukrów prostych i złożonych – zielone roślin: glony, zarodniki, wyższej nagonasiennych i kwitnienia. Wszystkie one zawierają chlorofil komórek pigmentowych. Jest on częścią tylakoidów – struktury chloroplastów. Rosyjskiego naukowca KA Timiryazev badano procesu fotosyntezy, w wyniku tworzenia się węglowodanów. Rola węglowodanów w organizmie rośliny jest nagromadzenie skrobi w sektorze owoców, nasion i cebulek, czyli w organach wegetatywnych. Mechanizm fotosynteza jest dość skomplikowana i składa się z serii reakcji enzymatycznych, które mają miejsce zarówno w świetle, w ciemności. Glukoza jest syntetyzowany z dwutlenkiem węgla pod działaniem enzymów. organizmów heterotroficznych użyć zielone rośliny jako źródło pożywienia i energii. Tak więc rośliny są pierwszym ogniwem we wszystkich łańcuchach pokarmowych i nazywane są producenci.

Komórki heterotroficznych organizmów węglowodanów syntetyzowanych gładkich kanałów (agranular) retikulum endoplazmatycznego. Następnie są one wykorzystywane jako materiał energetycznego i budowlanego. W komórkach roślinnych węglowodanów dodatkowo tworzy się w aparacie Golgiego, a następnie do kształtowania celulozową ścianę komórkową. W procesie trawienia zwierząt kręgowców związków bogatych w węglowodany, częściowo w przekroju w ustach i w żołądku. Głównym dysymilacji same reakcje zachodzą w dwunastnicy. W obecnej formie soku trzustkowego zawierających enzymy amylazy, która rozszczepia skrobi do glukozy. Jak już zostało powiedziane wcześniej, glukoza wchłania się do krwi w jelicie cienkim i jest rozłożona na wszystkie komórki. Tutaj jest ona wykorzystywana jako źródło energii i materiału konstrukcyjnego. To wyjaśnia rolę, jaką odgrywają węglowodany w organizmie.

Nadmembrannye kompleksów komórek heterotroficznych

Charakteryzują zwierząt i grzyby. Skład chemiczny i organizację cząsteczkową tych struktur są reprezentowane przez związki, takie jak lipidy, białka i węglowodany. Rola węglowodanów w organizmie – jest zaangażowany w metabolizm energetyczny błon i budowlanych. W komórkach ludzkich i zwierzęcych, mają szczególny element strukturalny o nazwie glikokaliks. Ta cienka warstwa powierzchniowa składa się glikolipidy i glikoproteiny związane z błoną cytoplazmatyczną. Zapewnia ona bezpośredni związek z zewnątrz komórek. Nadchodzi percepcję bodźców i zewnątrzkomórkowej trawienia. Ze względu na ich komórek powłoki węglowodanowych sklejają się ze sobą tworząc tkaninę. Zjawisko to nazywa się przyczepność. Również dodać, że „ogony” cząsteczek węglowodanów znajdują się na powierzchni komórki i są skierowane płynu śródmiąższowego.

Inna grupa heterotroficznych organizmów – grzyby urządzenie posiada również powierzchnię, zwaną ściany komórkowej. Obejmuje ono złożone cukry – chityny, glikogenu. Niektóre rodzaje grzybów zawierają również rozpuszczalne w wodzie węglowodany, takie jak trehaloza, zwane cukier grzyby.

W jednokomórkowych takich zwierząt jak orzęsków, warstwa wierzchnia – błona zawiera również oligosacharydów kompleksy białek i lipidów. Niektóre proste błonki wystarczająco cienkie i nie uniemożliwia zmianę kształtu ciała. Ale w innych gęstnieje i staje się silny jak pancerz, niosąc funkcję ochronną.

Ściana komórkowa roślin

Zawiera ona także znaczne ilości węglowodanów, w szczególności celulozy zebrane w wiązki włókien. Struktury te tworzą ramę, zanurzoną w matrycy z koloidalnym. Składa się głównie z oligosacharydów i polisacharydów. Ściany komórkowe komórek roślinnych może lignificated. W tym przypadku, przestrzenie pomiędzy belkami są wypełnione celulozowe innych węglowodanów – ligniny. Poprawia funkcję podtrzymującą błonę komórkową. Często, zwłaszcza w zdrewniałych roślinach wieloletnich, przy czym warstwa zewnętrzna składa się z celulozy powleczone substancją tłuszczową jak – suberyny. Zapobiega to przedostawaniu się wody do wnętrza tkanki roślin, a więc komórki leżące szybko obumierają i pokryte przez warstwę korka.

Podsumowując, widzimy, że w ścianie komórkowej roślin są ściśle związane węglowodany i tłuszcze. Ich rola w phototrophs ciała zaniżony glikolipidowe zespoły zapewniać funkcję nośną i ochronnych. Będziemy badać różne węglowodany, specyficzne dla królestwa Monera organizmów. Obejmuje prokariotyczne, takie jak bakterie. Ich ściana komórkowa zawiera węglowodan – murein. W zależności od struktury powierzchni urządzenia jest podzielona na bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne.

Konstrukcja drugiej grupy jest bardziej skomplikowane. Bakterie te dwie warstwy: tworzywa sztuczne i sztywne. Pierwsza z nich mukopolisacharydów, np murein. Jego cząsteczek ma postać dużych struktur sieciowych, tworzących wokół kapsułki w komórce bakteryjnej. Druga warstwa składa się z peptydoglikanem – złożonych polisacharydów i białek.

lipopolisacharydy ściany komórkowej bakterii pozwala mocno przylegają do różnych podłoży, takich jak szkliwo zęba lub błony komórek eukariotycznych. Ponadto, glikolipidy wspierać adhezję komórek bakteryjnych do siebie. Utworzony w ten sposób, na przykład przez gronkowce klastra łańcucha paciorkowców Ponadto, niektóre gatunki prokariotów dodatkowych błony śluzowej – peplos. Zawiera on w swoim składzie polisacharydów i łatwo zniszczone przez promieniowanie twardej lub przez kontakt z określonymi substancjami chemicznymi takimi jak antybiotyki.