Wat zijn koolhydraten rol van koolhydraten in het menselijk lichaam

Chemische eigenschappen van de cellen die de levende organismen zijn primair afhankelijk van het aantal koolstofatomen in tot 50% drooggewicht. Koolstofatomen de belangrijkste organische stoffen: eiwitten, nucleïnezuren, lipiden en koolhydraten. Deze laatste groep omvat carbonylverbinding en water met de formule _(CH2 O) _n-, waarin n gelijk is aan of groter is dan drie. Naast koolstof, waterstof en zuurstof in het molecuul bevatten fosfor, stikstof, zwavel. In dit artikel gaan we in op de rol van koolhydraten in het menselijk lichaam, evenals de kenmerken van hun structuur, eigenschappen en functies.

classificatie

Deze groep van verbindingen in de biochemie worden ingedeeld in drie klassen: eenvoudige suikers (monosachariden), polymeerverbindingen met glycosidebinding - oligosachariden en biopolymeren met een hoog molecuulgewicht - polysachariden. De bovengenoemde stofklassen in verschillende celtypes. Zo zijn er glucose en zetmeel in installatiestructuren, glycogeen - in humane hepatocyten en celwanden van fungi chitine - in de buitenste skelet geleedpotigen. Alle bovenstaande stoffen - zijn koolhydraten. De rol van koolhydraten in het lichaam is universeel. Zij - de belangrijkste leverancier van energie voor vitale processen van plantencellen, bacteriën, dieren en mensen.

monosacchariden

Hebben de algemene formule C _{nH 2n} O _p en zijn verdeeld in groepen afhankelijk van het aantal koolstofatomen in het molecuul: triosen, tetrosen, pentosen, enzovoort. Als onderdeel van de celorganellen en cytoplasma van eenvoudige suikers twee ruimtelijke configuraties: lineair en circulair. In het eerste geval worden de koolstofatomen met elkaar verbonden via covalente bindingen sigma en gesloten lussen vormen, in het tweede geval het koolstofskelet is niet gesloten en kan hebben vertakkingen. Om te bepalen wat is de rol van koolhydraten in het lichaam, rekening houden met de meest voorkomende van hen - de pentose en hexose.

Isomeren: glucose en fructose

Ze hebben dezelfde molecuulformule C ₆ H ₁₂ O _6, maar verschillende soorten structurele moleculen. We hebben eerder opgeroepen de primaire rol van koolhydraten in levende organismen - de energie. De bovengenoemde stoffen worden afgebroken door de cel. Het resultaat is een versie van energie (17,6 kJ één gram glucose). Verder wordt 36 moleculen ATP gesynthetiseerd. glucose ontleding vindt op de membranen (cristae) mitochondria en vertegenwoordigt een reeks enzymatische reacties - de citroenzuurcyclus. Hij is een belangrijk onderdeel van dissimilatie stroomt in alle cellen van heterotrofe eukaryoten.

Glucose wordt ook gevormd myocyten bij zoogdieren als gevolg van het splitsen in de spieren glycogeen. In de toekomst wordt het gebruikt als een gemakkelijk afbreekbare stof, zoals het verstrekken van cellen met energie - dit is de belangrijkste rol van koolhydraten in het lichaam. Planten zijn phototrophs en vormen onafhankelijk glucose tijdens de fotosynthese. Deze reacties worden genoemd Calvin cyclus. Uitgegaan wordt van kooldioxide en acceptor - ribolozodifosfat. Synthese van glucose plaatsvindt in de chloroplast matrix. Fructose, die dezelfde molecuulformule glucose, bevat in het molecuul een functionele groep ketonen. Ze is zoeter dan glucose, en is in de honing en het sap van bessen en vruchten. Zo is de biologische rol van koolhydraten in het lichaam ligt vooral in het gebruik ervan als een snelle energiebron.

De rol van erfelijkheid in de pentose

Laten we eens kijken naar een andere groep van monosachariden - ribose en deoxyribose. De uniciteit ligt in het feit dat zij deel uitmaken van de polymeren - nucleïnezuren. Voor alle organismen, met inbegrip van niet-cellulaire levensvormen, DNA en RNA zijn de belangrijkste dragers van erfelijke informatie. Ribose opgenomen in een RNA-molecuul en deoxyribose nucleotiden in DNA. Bijgevolg is de biologische rol van koolhydraten in het menselijk lichaam is dat ze betrokken zijn bij de vorming van erfelijkheidsdragers - de genen en chromosomen.

Voorbeeldige pentose die een aldehyde-groep en op grote schaal in het plantenrijk zijn xylose (in stengels en zaden), alfa-arabinose (opgeslagen in het tandvlees van steen fruitbomen). Aldus, de verdeling en de biologische rol van koolhydraten in het lichaam van hogere planten groot genoeg zijn.

Wat is oligosachariden

Wanneer het residu van de moleculen van monosacchariden, zoals glucose en fructose, gebonden door covalente bindingen, het gevormde oligosacchariden - polymere koolhydraten. De rol van koolhydraten in het lichaam van zowel planten als dieren gevarieerd. Dit geldt met name voor disacchariden. De meest voorkomende onder hen zijn sucrose, lactose, maltose en trehalose. Aldus sucrose, ook wel bekend als rietsuiker of bietsuiker, die in de plant als een oplossing en opgeslagen in de wortels of stengels. Hydrolyse van het gevormde molecuul glucose en fructose. Melksuiker lactose van dierlijke oorsprong. Voor sommige mensen, er is intolerantie voor deze stof in verband met hyposecretie enzym lactase, die breekt de melksuiker galactose en glucose. De rol van de levensduur van het organisme diverse koolhydraten. Bijvoorbeeld de disaccharide trehalose, bestaande uit twee glucose residuen van de hemolymfe van schaaldieren, spinnen, insecten. Het komt ook voor in de cellen van schimmels en sommige algen.

Een ander disaccharide - maltose of malt suiker, wordt in caryopses gerst of rogge in hun kiemkracht, is een molecuul dat bestaat uit twee glucoseresten. Het wordt gevormd door het verval van plantaardige of dierlijke zetmeel. In de dunne darm van mensen en zoogdieren maltose gesplitst door het enzym - maltase. Bij zijn afwezigheid in pancreassap weergegeven pathologie veroorzaakt door intolerantie voor voedsel zetmeel of glycogeen plantaardige producten. In dit geval wordt een speciaal dieet en toegevoegd aan de voeding van het enzym zelf.

Complexe koolhydraten in de natuur

Ze zijn zeer wijdverbreid, vooral in de plantenwereld, zijn biopolymeren en hebben een hoog moleculair gewicht. Bijvoorbeeld het zetmeel op 800 000 en in de pulp - 1 600 000. De polysachariden verschillen in de samenstelling van de monomeren, polymerisatiegraad, en ketenlengten. In tegenstelling tot eenvoudige suikers en oligosacchariden die gemakkelijk in water oplosbaar zijn en een zoete smaak, polysacchariden hydrofobe en smaakloos. Mening dat de rol van koolhydraten in het menselijk lichaam als voorbeeld van glycogeen - dierlijke zetmeel. Het wordt gesynthetiseerd uit glucose en gereserveerd hepatocyten en skeletspier cellen, waarbij de inhoud twee keer hoger dan in de lever. Door de vorming van glycogeen zijn ook in staat onderhuids vet, neurocyten en macrofagen. Een ander polysaccharide - plantaardig zetmeel een product van fotosynthese en wordt geproduceerd in plastiden groen.

Vanaf het allereerste begin van de menselijke beschaving, de belangrijkste leveranciers van zetmeel waren waardevolle gewassen: rijst, aardappelen, maïs. Ze zijn nog steeds de basis van de voeding van de overgrote meerderheid van de mensen op aarde. Dat is waarom het zo waardevol koolhydraten. De rol van koolhydraten in het lichaam is, zoals we hebben gezien, in hun toepassing als een op macht beluste en snel verteerbaar organisch materiaal.

Er is een groep van polysachariden die monomeren hyaluronzuur residuen. Ze zijn genoemd pectine en zijn de bouwmaterialen van plantencellen. Bijzonder rijk aan te schillen appels, bietenpulp. Cellular stoffen pectines reguleren intracellulaire druk - turgor. In de zoetwarenindustrie, worden ze gebruikt als geleermiddelen en verdikkingsmiddelen in de productie van hoogwaardige rassen marshmallow en gelei. De diëten gebruikt als biologisch actieve stoffen is goed afleiden van giftige stoffen uit de dikke darm.

Wat is glycolipiden

Het is een interessante groep verbindingen complexe koolhydraten en vetten die in het zenuwweefsel. Het bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg van zoogdieren. Glycolipiden zijn ook in de samenstelling van celmembranen. Zo worden de bacteriën die betrokken zijn bij cel-cel contacten. Sommige van deze verbindingen antigenen (stoffen die Landsteiner AB0 bloedgroep te detecteren). In de cellen van dieren, planten en mensen, met uitzondering van glycolipiden aanwezig en onderscheiden vetmoleculen. Zij voeren in de eerste plaats de energie-functie. Na splitsing van een gram vet 38,9 kJ energie vrij. structuurfunctie (een deel van het celmembraan) lipiden worden ook gekenmerkt. Aldus worden deze functies uitgevoerd door koolhydraten en vetten. Hun rol in het lichaam is extreem hoog.

De rol van koolhydraten en lipiden in het lichaam

In menselijke en dierlijke cellen kan worden waargenomen onderlinge omzettingen aan polysacchariden en vetten die optreden als gevolg van metabolisme. Wetenschappers en voedingsdeskundigen ontdekt dat overmatige inname van zetmeelrijk voedsel leidt tot een ophoping van vet. Als een persoon heeft stoornissen van de alvleesklier in termen van isolatie of amylase leidt een sedentaire levensstijl, kan het gewicht zeer groot zijn. Het is goed te beseffen dat de koolhydraatrijke voeding hoofdzakelijk wordt afgebroken in de twaalfvingerige darm in glucose. Ze geabsorbeerd de haarvaten van de villi van de dunne darm en afgezet in de lever en spieren als glycogeen. De intensievere uitwisseling van stoffen in het lichaam, hoe meer het wordt gesplitst in glucose. wordt dan gebruikt als de primaire cellen, het energetisch materiaal. Deze informatie geeft een antwoord op de vraag naar de rol van koolhydraten, het menselijk lichaam.

Betekenis van glycoproteïnen

Verbindingen van deze groep stoffen voorgesteld door de complexe koolhydraten + proteïne. Ze zijn genoemd glycoconjugaten. Dit antilichaam, hormonen, membraanstructuur. Laatste biochemische studies hebben aangetoond dat als glycoproteïnen beginnen met de oorspronkelijke (natuurlijke) structuur te veranderen, het leidt tot de ontwikkeling van deze complexe ziekten zoals astma, reumatoïde artritis, kanker. De rol van glycoconjugaten in het metabolisme van de cel is hoog. Bijvoorbeeld, interferonen remmen de vermenigvuldiging van virussen, immunoglobulinen beschermen het lichaam tegen ziekteverwekkers. bloedeiwitten behoren ook tot deze groep van stoffen. Ze bieden bescherming en buffering eigenschappen. Alle bovenstaande functies wordt bevestigd door het feit dat de fysiologische rol van koolhydraten in het lichaam is divers en zeer belangrijk.

Waar en hoe koolhydraten worden gevormd

Belangrijke leveranciers van eenvoudige en complexe suikers - een groene plant: algen, hogere spore, naaktzadigen en bloei. Ze bevatten allemaal het pigment chlorofyl cellen. Hij maakt deel uit van de thylakoid - structuren van chloroplasten. Russische wetenschapper KA Timiryazev onderzocht het proces van fotosynthese, resulterend in de vorming koolhydraten. De rol van koolhydraten in het lichaam van de fabriek is de accumulatie van zetmeel in de vruchten, zaden en bloembollen, namelijk in de vegetatieve organen. fotosynthese mechanisme is tamelijk gecompliceerd en omvat een reeks enzymatische reacties die zowel in het licht als in het donker. Glucose wordt gesynthetiseerd uit kooldioxide onder de werking van enzymen. Heterotrofe organismen gebruiken groene planten als een bron van voedsel en energie. Zo planten zijn de eerste schakel in alle voedselketens en worden producenten genoemd.

De cellen van heterotrofe organismen koolhydraten gesynthetiseerd gladde kanalen (granulaire) endoplasmatisch reticulum. Daarna worden ze gebruikt als energie en bouwmaterialen. In plantencellen koolhydraten aanvullend gevormd in de Golgi, en dan het vormen van een cellulose celwand. In het verteringsproces verbinding dieren vertebraten koolhydraatrijke gedeeltelijk afgebroken in de mond en de maag. Main dissimilatie dezelfde reacties optreden in de twaalfvingerige darm. In zijn huidige Pancreassap met amylase enzym dat zetmeel tot glucose. Zoals eerder gezegd, is glucose in het bloed opgenomen in de dunne darm en wordt verdeeld over alle cellen. Hier wordt gebruikt als energiebron en constructiemateriaal. Dit verklaart de rol die koolhydraten spelen in het lichaam.

Nadmembrannye complexen heterotrofe cellen

Ze zijn kenmerkend voor dieren en schimmels. De chemische samenstelling en moleculaire organisatie van deze structuren worden vertegenwoordigd door verbindingen zoals lipiden, eiwitten en koolhydraten. De rol van koolhydraten in het lichaam - het is betrokken bij het energiemetabolisme en de opbouw van membranen. In menselijke en dierlijke cellen een bepaald bouwelement genoemd glycocalyx. Deze dunne oppervlaktelaag uit glycolipiden en glycoproteïnen geassocieerd met het cytoplasmatische membraan. Het zorgt voor een directe verbinding met de buitenkant van de cellen. Hier komt de waarneming van stimuli en extracellulaire spijsvertering. Door hun koolhydraatschil cellen aan elkaar plakken die de weefsels. Dit verschijnsel heet hechting. Ook voegen dat de "staarten" van carbohydraatmoleculen gevonden op het celoppervlak en zijn gericht in interstitiële vloeistof.

Een andere groep van heterotrofe organismen - schimmels inrichting heeft ook een oppervlak, genaamd de celwand. Het omvat complexe suikers - chitine, glycogeen. Sommige soorten schimmels bevatten ook oplosbare koolhydraten zoals trehalose, genaamd paddestoel suiker.

Bij eencellige dieren zoals ciliaten, oppervlaklaag - vlies oligosaccharide bevat ook complexen met eiwitten en lipiden. Enkele eenvoudige vlies dun genoeg en belet niet dat een verandering in de vorm van het lichaam. Maar in andere gevallen dikker en wordt sterk als pantser, het dragen van een beschermende functie.

Plant celwand

Het bevat ook grote hoeveelheden koolhydraten, met name cellulose verzameld vezelbundels. Deze structuren vormen het frame, ondergedompeld in een colloïdale matrix. Bestaat voornamelijk uit oligosachariden en polysachariden. De celwanden van plantaardige cellen lignificated. In dit geval worden de ruimten tussen de balken gevuld met cellulose andere koolhydraten - lignine. Het verbetert de steunfunctie van de celmembraan. Vaak, in het bijzonder voor blijvende houtachtige planten, de buitenlaag bestaat uit cellulose beklede vetachtige substantie - suberine. Het voorkomt het binnendringen van water in het plantenweefsel, zodat de onderliggende cellen snel afsterven en bedekt met een laag kurk.

Samengevat, zien we dat in de plantencel muur zijn nauw met elkaar verbonden koolhydraten en vetten. Hun rol in het lichaam phototrophs onderschat aangezien glycolipide complexen bieden een ondersteunende en beschermende functie. We zullen een verscheidenheid aan koolhydraten, die specifiek zijn voor de Monera koninkrijk van organismen te bestuderen. Dit geldt ook voor prokaryoten, zoals bacteriën. Hun celwand bevat een koolhydraat - mureïne. Afhankelijk van de oppervlaktestructuur van de inrichting is verdeeld in bacteriën Gram-positieve en Gram-negatieve.

De structuur van de tweede groep ingewikkelder. Deze bacteriën hebben twee lagen: kunststof en stijf. De eerste bevat mucopolysacchariden, b.v. mureïne. De moleculen hebben de vorm van grote netwerkstructuren, waarbij een capsule rond de bacteriële cel. De tweede laag bestaat uit peptidoglycan - verbinding polysacchariden en eiwitten.

celwand lipopolysacchariden de bacteriën stevig tegen verschillende substraten zoals tandglazuur of eukaryotisch celmembraan. Daarnaast glycolipiden bevorderen hechting van bacteriële cellen aan elkaar. Aldus door, bijvoorbeeld, streptokokken keten cluster stafylokokken bovendien sommige soorten van prokaryoten aanvullende slijmvlies - peplos. Bevat in zijn samenstelling de polysachariden en gemakkelijk vernietigd door harde straling of door contact met bepaalde chemicaliën zoals antibiotica.