Слайд 2Углеводы
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 3Классификация 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 5Функции 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 6Моносахариды
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 8Циклическая 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 9Дисахариды
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 10Дисахариды
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 11Полисахара
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 13Полисахара
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 14Гетерополисахариды
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 15Гетерополисахариды
Строение гиалуроновой и хондроитинсерной кислот:
Слайд 16Процесс 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 17Процесс 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 18Целлюлоза
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.
Слайд 19Особенности переваривания углеводов детским организмом
У детей первого года жизни из-за
недостаточной кислотности желудка слюнная α-амилаза способна попадать в тонкую кишку и
участвовать в пищеварении. Поэтому, несмотря на то, что активность α-амилазы поджелудочной железы у новорожденных довольно низкая, младенцы удовлетворительно способны переваривать полисахариды, в том числе и молочных смесей.
Интересной особенностью переваривания углеводов у младенцев является разная скорость гидролиза α-лактозы и β-лактозы.
β-Лактоза, присутствующая в женском молоке, не полностью гидролизуется в тонкой кишке и достигает нижних отделов тонкого кишечника и толстой кишки. Это определяет, в числе других достоинств грудного вскармливания, появление оптимальной кишечной микрофлоры.
В коровьем молоке преобладает α-лактоза, которая быстро расщепляется уже в верхних отделах тонкого кишечника и быстрее всасывается. Поэтому "искусственники" более склонны к ожирению, чем младенцы со здоровым грудным питанием.