Apakah karbohidrat peranan karbohidrat dalam tubuh manusia

sifat kimia sel-sel yang membentuk organisma hidup bergantung terutamanya kepada bilangan atom karbon membentuk sehingga 50% berat kering. atom karbon adalah bahan organik utama: protein, asid nukleik, lipid dan karbohidrat. Kumpulan kedua termasuk sebatian karbonil dan air yang sepadan dengan formula (CH ₂ O) _n, di mana n adalah sama dengan atau lebih daripada tiga. Selain daripada karbon, hidrogen dan oksigen, dalam molekul boleh termasuk fosforus, nitrogen, sulfur. Dalam artikel ini, kita mengkaji peranan karbohidrat dalam tubuh manusia, serta ciri-ciri struktur, sifat dan fungsi mereka.

klasifikasi

Ini kumpulan sebatian dalam biokimia dibahagikan kepada tiga kelas: gula ringkas (monosakarida), sebatian polimer dengan hubungan glycosidic - oligosakarida dan biopolimer berat molekul yang tinggi - polisakarida. Kelas-kelas yang disebut di atas bahan yang terdapat dalam pelbagai jenis sel. Sebagai contoh, terdapat glukosa dan kanji dalam struktur tumbuhan, glikogen - dalam hepatosit manusia, dan dinding sel kulat, chitin - dalam artropod rangka luar. Semua bahan-bahan di atas - adalah karbohidrat. Peranan karbohidrat dalam badan adalah universal. Mereka - pembekal utama tenaga untuk proses penting tumbuhan sel-sel, bakteria, haiwan dan manusia.

monosakarida

Ada umum formula C _n H _{2 n} O _n dan dibahagikan kepada kumpulan bergantung kepada bilangan atom karbon dalam molekul: trioses, tetroses, pentoses, dan sebagainya. Sebagai sebahagian daripada organel sel dan sitoplasma gula ringkas mempunyai dua konfigurasi spatial: linear dan membulat. Dalam kes pertama, atom karbon disambungkan kepada satu sama lain melalui ikatan kovalen sigma dan bentuk ditutup gelung, dalam kes kedua rangka karbon tidak ditutup dan mungkin telah bercabang. Untuk menentukan apakah peranan karbohidrat dalam badan, pertimbangkan yang paling biasa daripada mereka - pentosa dan hexose.

Isomer: glukosa dan fruktosa

Mereka mempunyai formula yang sama molekul C ₆ H ₁₂ O _6, tetapi pelbagai jenis molekul struktur. sebelum ini kita telah dipanggil peranan utama karbohidrat dalam organisma hidup - tenaga. Bahan-bahan di atas dipecahkan oleh sel. Hasilnya ialah pembebasan tenaga (17.6 kJ satu gram glukosa). Tambahan pula, 36 molekul ATP disintesiskan. penguraian glukosa berlaku pada membran (kristae) mitokondria dan merupakan satu rantaian tindak balas enzim - kitaran Krebs. Beliau adalah satu bahagian penting dalam disimilasi yang mengalir di dalam semua sel-sel organisma eukariot heterotrophic.

Glukosa juga terbentuk myocytes dalam mamalia disebabkan oleh pemisahan dalam glikogen otot. Pada masa akan datang, ia digunakan sebagai bahan mudah decomposable sebagai menyediakan sel-sel dengan tenaga - ini adalah peranan utama karbohidrat dalam badan. Tumbuh-tumbuhan adalah fototrop dan bebas membentuk glukosa semasa fotosintesis. tindak balas ini dipanggil kitaran Calvin. Bahan bermula adalah karbon dioksida dan penerima - ribolozodifosfat. Sintesis glukosa berlaku dalam matriks kloroplas. Fruktosa, yang mempunyai formula molekul yang sama seperti glukosa, mengandungi dalam molekul kumpulan berfungsi keton. Dia lebih manis daripada glukosa, dan dalam madu dan jus buah beri dan buah-buahan. Oleh itu, peranan biologi karbohidrat dalam badan terletak terutamanya dalam penggunaannya sebagai sumber pesat tenaga.

Peranan keturunan dalam pentosa yang

Mari kita kaji satu lagi kumpulan monosakarida - ribosa dan deoxyribose. Keunikan mereka terletak pada hakikat bahawa mereka adalah sebahagian daripada polimer - asid nukleik. Untuk semua organisma, termasuk bentuk kehidupan bukan selular, DNA dan RNA adalah pembawa utama maklumat keturunan. Ribose termasuk dalam molekul RNA dan nukleotida deoxyribose terkandung dalam DNA. Oleh itu, peranan biologi karbohidrat dalam tubuh manusia ialah mereka yang terlibat dalam pembentukan unit keturunan - gen dan kromosom.

pentosa teladan yang mengandungi kumpulan aldehid dan meluas dalam alam tumbuhan adalah xylose (yang terkandung dalam batang dan biji), alpha-arabinose (disimpan di dalam gusi pokok buah-buahan batu). Oleh itu, pengagihan dan peranan biologi karbohidrat dalam tubuh tumbuhan yang lebih tinggi adalah cukup besar.

Apa yang oligosakarida

Jika sisa molekul monosakarida, seperti glukosa atau fruktosa, dihubungkan oleh ikatan kovalen, yang oligosakarida dibentuk - karbohidrat polimer. Peranan karbohidrat dalam tubuh kedua-dua tumbuhan dan haiwan diubah. Ini adalah benar disaccharides. Yang paling biasa di antara mereka ada sukrosa, laktosa, maltosa dan trehalose. Oleh itu, sukrosa, atau dikenali sebagai rotan atau bit gula, yang terkandung dalam tumbuh-tumbuhan sebagai penyelesaian dan disimpan ke dalam akar atau batang. Hidrolisis molekul yang terbentuk glukosa dan fruktosa. gula susu, laktosa adalah yang berasal dari haiwan. Bagi sesetengah orang, ada toleransi terhadap bahan ini berkaitan dengan hyposecretion enzim laktase, yang memecahkan galaktosa gula susu dan glukosa. Peranan kehidupan organisma pelbagai karbohidrat. Sebagai contoh, trehalose disaccharide, terdiri daripada dua sisa glukosa, sebahagian daripada Hemolimfa krustasia, labah-labah, serangga. Ia juga berlaku dalam sel-sel kulat dan beberapa alga.

Satu lagi disaccharide - Maltosa, atau gula malt, yang terkandung dalam caryopses barli atau rai dalam percambahan mereka, ia adalah molekul yang terdiri daripada dua sisa glukosa. Ia dibentuk oleh pereputan sayur-sayuran atau haiwan kanji. Dalam usus kecil manusia dan mamalia maltosa melekang oleh enzim - maltase. Dalam ketiadaan dalam jus pankreas muncul patologi yang disebabkan oleh sikap tidak bertoleransi kepada kanji makanan glikogen atau sayuran. Dalam kes ini, diet khas dan ditambah kepada diet enzim itu sendiri.

Karbohidrat kompleks dalam alam semula jadi

Mereka sangat meluas, terutama dalam dunia sayur-sayuran, adalah biopolimer dan mempunyai berat molekul yang tinggi. Sebagai contoh, kanji yang adalah 800 000, dan dalam pulpa - 1 600 000. polisakarida berbeza dari segi komposisi monomer, ijazah pempolimeran, dan panjang rantai. Berbeza dengan gula ringkas dan oligosakarida yang mudah larut dalam air dan mempunyai rasa yang manis, polisakarida hidrofobik dan tanpa rasa. Mempertimbangkan peranan karbohidrat dalam tubuh manusia sebagai contoh glikogen - kanji haiwan. Ia disintesis daripada glukosa dan terpelihara dalam hepatosit dan sel-sel otot rangka, di mana kandungannya adalah dua kali ganda lebih tinggi daripada dalam hati. Oleh pembentukan glikogen juga mampu lemak subkutaneus, neurocytes dan makrofaj. Satu lagi polisakarida - sayur-sayuran kanji adalah produk hasil fotosintesis dan dihasilkan dalam plastids hijau.

Dari awal-awal tamadun manusia, pembekal utama kanji adalah tanaman yang berharga: beras, kentang, jagung. Mereka masih asas kepada diet majoriti besar orang di Bumi. Itulah sebabnya ia adalah karbohidrat begitu berharga. Peranan karbohidrat dalam badan, seperti yang kita lihat, dalam permohonan mereka sebagai bahan organik kuasa-lapar dan cepat dihadam.

Terdapat satu kumpulan polisakarida yang monomer sisa-sisa asid hyaluronic. Mereka dipanggil pektin dan bahan binaan sel-sel tumbuhan. Terutamanya yang kaya dengan mereka epal kulit, bit pulpa. bahan selular pectins mengawal tekanan intrasel - turgor. Dalam industri konfeksi, ia digunakan sebagai gelling dan penebalan ejen dalam pengeluaran jenis berkualiti tinggi marshmallow dan jeli. Diet digunakan sebagai bahan-bahan biologi aktif juga deducing toksin daripada kolon.

Apa yang glycolipids

Ia merupakan satu kumpulan yang menarik sebatian kompleks karbohidrat dan lemak yang berada di tisu saraf. Ia terdiri daripada otak dan saraf tunjang mamalia. Glycolipids juga terdapat dalam komposisi membran sel. Sebagai contoh, bakteria terlibat dalam kenalan sel-sel. Beberapa sebatian ini adalah untuk antigen (bahan yang mengesan Landsteiner AB0 sistem kumpulan darah). Dalam sel-sel haiwan, tumbuhan dan manusia, kecuali glycolipids, adalah molekul lemak hadir dan berbeza. Mereka melaksanakan terutamanya fungsi tenaga. Setelah belahan satu gram lemak 38.9 kJ tenaga dilepaskan. fungsi struktur (sebahagian daripada membran sel) untuk lipid juga ciri-ciri. Oleh itu, fungsi-fungsi ini dilakukan oleh karbohidrat dan lemak. Peranan mereka dalam badan adalah sangat tinggi.

Peranan karbohidrat dan lipid dalam badan

Dalam sel manusia dan haiwan boleh saling antara polisakarida dan lemak yang berlaku akibat metabolisme dipatuhi. Ahli-ahli sains dan pakar pemakanan mendapati bahawa pengambilan berlebihan makanan berkanji membawa kepada pengumpulan lemak. Jika seseorang mempunyai penyakit pankreas dari segi pengasingan atau amilase mengamalkan gaya hidup yang tidak aktif, berat badan boleh menjadi sangat besar. Ia adalah bernilai mengingati bahawa makanan yang kaya dengan karbohidrat itu dipecahkan terutamanya dalam duodenum menjadi glukosa. Dia diserap kapilari villi usus kecil dan disimpan di hati dan otot sebagai glikogen. Pertukaran lebih intensif bahan-bahan dalam badan, semakin ia berpecah kepada glukosa. ia kemudiannya digunakan kerana sel-sel utama, bahan bertenaga. Maklumat ini memberikan jawapan kepada persoalan peranan yang dimainkan oleh karbohidrat, tubuh manusia.

Pengertian glycoproteins

Sebatian kumpulan ini bahan-bahan diwakili oleh karbohidrat kompleks + protein. Mereka dipanggil glycoconjugates. Ini antibodi, hormon, struktur membran. kajian biokimia terkini telah menetapkan bahawa jika glycoproteins mula berubah (semula jadi) struktur asli, ia membawa kepada pembangunan penyakit-penyakit yang kompleks seperti asma, artritis reumatoid, kanser. Peranan glycoconjugates dalam metabolisme sel adalah tinggi. Sebagai contoh, Interferon menghalang penggandaan virus, imunoglobulin melindungi tubuh daripada patogen. protein darah juga tergolong dalam kumpulan ini bahan. Mereka menyediakan perlindungan dan buffering hartanah. Semua fungsi di atas disahkan oleh hakikat bahawa peranan fisiologi karbohidrat dalam badan adalah pelbagai dan sangat penting.

Di mana dan bagaimana karbohidrat terbentuk

pembekal utama mudah dan kompleks gula - tumbuhan hijau: alga, spora yang lebih tinggi, gymnosperms dan berbunga. Mereka semua mengandungi sel-sel klorofil pigmen. Dia adalah sebahagian daripada tilakoid - struktur kloroplas. saintis Rusia KA Timiryazev mengkaji proses fotosintesis, menyebabkan karbohidrat pembentukan. Peranan karbohidrat dalam tubuh tumbuhan adalah pengumpulan kanji dalam buah, biji dan mentol, iaitu, dalam organ-organ vegetatif. mekanisme fotosintesis agak rumit dan terdiri daripada satu siri tindak balas enzim yang berlaku dalam kedua-dua cahaya dan dalam gelap. Glukosa disintesis daripada karbon dioksida di bawah tindakan enzim. organisma heterotrophic menggunakan tumbuhan hijau sebagai sumber makanan dan tenaga. Oleh itu, tumbuh-tumbuhan adalah link yang pertama dalam semua rantaian makanan dan dipanggil pengeluar.

Sel-sel organisma heterotrophic karbohidrat disintesis dalam saluran licin (agranular) retikulum endoplasma. Kemudian ia digunakan sebagai tenaga dan bangunan material. Di dalam sel tumbuhan karbohidrat tambahan terbentuk dalam Golgi, dan kemudian pergi untuk membentuk dinding sel selulosa. Dalam proses sebatian penghadaman vertebrata haiwan yang kaya dengan karbohidrat, sebahagiannya roboh di dalam mulut dan perut. disimilasi utama reaksi sama berlaku dalam duodenum. Seperti yang ada jus pankreas mengandungi amilase enzim yang terbelah kanji kepada glukosa. Seperti yang telah katakan sebelum ini, glukosa diserap ke dalam darah dalam usus kecil dan menjangkau lebih daripada semua sel-sel. Di sini ia digunakan sebagai sumber tenaga dan bahan struktur. Ini menjelaskan peranan yang karbohidrat bermain di dalam badan.

Nadmembrannye kompleks sel heterotrophic

Mereka adalah ciri haiwan dan kulat. Komposisi kimia dan organisasi molekul struktur ini diwakili oleh sebatian seperti lipid, protein dan karbohidrat. Peranan karbohidrat dalam badan - ia terlibat dalam metabolisme tenaga dan bangunan membran. Dalam sel-sel manusia dan haiwan mempunyai komponen struktur tertentu dipanggil glycocalyx. Lapisan permukaan nipis terdiri daripada glycolipids dan glycoproteins yang berkaitan dengan membran sitoplasma. Ia menyediakan hubungan terus dengan bahagian luar sel. Di sini datang persepsi rangsangan dan pencernaan extracellular. Oleh kerana sel-sel shell karbohidrat mereka melekat antara satu sama lain yang membentuk fabrik. Fenomena ini dipanggil melekat. Kami juga menambah bahawa "ekor" molekul karbohidrat yang terdapat pada permukaan sel dan diarahkan di dalam cecair celahan.

Satu lagi kumpulan organisma heterotrophic - aparatus kulat juga mempunyai permukaan, yang dipanggil dinding sel. Ia termasuk gula kompleks - chitin, glikogen. Beberapa jenis kulat juga mengandungi karbohidrat larut seperti trehalose, yang dipanggil gula cendawan.

Pada haiwan unisel seperti siliat, lapisan permukaan - pellicle juga mengandungi kompleks oligosakarida dengan protein dan lipid. Beberapa pellicle cukup mudah nipis dan tidak menghalang perubahan dalam bentuk badan. Tetapi pada orang lain ia pekat dan menjadi kuat seperti perisai, membawa fungsi perlindungan.

dinding sel tumbuhan

Ia juga mengandungi banyak karbohidrat, terutamanya selulosa dikumpul sebagai berkas gentian. Struktur ini membentuk bingkai, tenggelam dalam matriks koloid. Ia terdiri terutamanya daripada oligosakarida dan polisakarida. Dinding sel sel sayur-sayuran boleh lignificated. Dalam kes ini, ruang antara rasuk dipenuhi dengan karbohidrat lain selulosa - lignin. Ia meningkatkan fungsi sokongan membran sel. Kerap, terutamanya dalam tumbuh-tumbuhan dr kayu saka, lapisan luar yang terdiri daripada selulosa bersalut bahan lemak seperti - suberin. Ia menghalang kemasukan air ke dalam tisu tumbuhan, supaya sel-sel asas cepat mati dan dilindungi oleh lapisan gabus.

Ringkasnya, kita lihat bahawa dalam dinding sel tumbuhan adalah karbohidrat dan lemak berkait rapat. peranan mereka dalam fototrop badan dipandang ringan sejak kompleks glycolipid menyediakan fungsi sokongan dan perlindungan. Kami akan mengkaji pelbagai karbohidrat, khusus untuk kerajaan Monera organisma. Ini termasuk prokariot, seperti bakteria. dinding sel mereka mengandungi karbohidrat - murein. Bergantung kepada struktur permukaan radas dibahagikan kepada bakteria Gram-positif dan gram-negatif.

Struktur kumpulan kedua adalah lebih kompleks. Bakteria ini mempunyai dua lapisan: Plastik dan tegar. Pertama mengandungi mukopolisakarida, mis murein. molekul yang mempunyai bentuk struktur rangkaian yang besar, membentuk kapsul di sekitar sel bakteria. Lapisan kedua terdiri daripada peptidoglycan - polisakarida kompaun dan protein.

Lipopolisakarida dinding sel membolehkan bakteria untuk berpegang teguh kepada pelbagai substrat, seperti enamel gigi atau membran sel eukariot. Di samping itu, glycolipids menggalakkan lekatan sel-sel bakteria untuk satu sama lain. Oleh itu dibentuk oleh, misalnya, streptococci rantaian kelompok staphylococci, lebih-lebih lagi, beberapa spesies prokariot mempunyai mukosa tambahan - peplos. Ia mengandungi dalam komposisinya polisakarida dan mudah diperkosa oleh radiasi keras atau melalui sentuhan dengan bahan kimia tertentu seperti antibiotik.