Функции углеводов и их обмен

(Самостоятельная работа студентов).

 

Как мы убедились, углеводы характеризуются большим разнооб­разием химического строения. Среди них встречаются вещества низ­ко- и высокомолекулярные, кристаллические и аморфные, раствори­мые в воде и образующие с ней студни, способные легко окисляться и устойчивые к действию окислителей и т. д. Структурному разнообра­зию углеводов соответствуют и весьма многообразные функции этих биоорганических соединений.

Энергетическая функция углеводов заключается в том, что во всех без исключения организмах эти соединения служат тем материа­лом, при окислении которого выделяется энергия.

Исключительное значение в этом отношении выполняет глюкоза, основной продукт гидролиза углеводов, используемых в пищу. Глюкоза - содержится в растительных соках, плодах, фруктах и особенно в винограде. Она является обязательным компонентом крови и тканей животных и человека. Уровень содержания глюкозы в крови человека постоянен и находится в пределах 3,3-5,5 ммоль/л. Во всем объеме крови взрослого человека содержится 5 - 6 г глюкозы. Такого количества достаточно для покрытия энергетических затрат организма в течение 15 минут его жизнедеятельности. Пополнение содержания глюкозы в крови происходит за счет резервных углеводов (гликогена), запасаемых в печени и тканях. При некоторых патологических состояниях, например при заболевании сахарным диабетом, содержание глюкозы в крови повышается, и избыток ее выводится с мочой.

Структурная функция углеводов, как мы отмечали, свойственна в первую очередь высокомолекулярным полисахаридам (целлюлозе, пектиновым веществам, хитину, гиалуроновой кислоте). Важная роль в построении мембран, клеточных стенок бактерий и других структур принадлежит сложным соединениям углеводов с белками и липидами – гликопротеинам и гликолипидам.

Метаболическую функцию, то есть участие в создании других органических веществ, выполняют разнообразные промежуточные про­дукты превращения углеводов.

Защитную функцию выполняют в первую очередь углеводы, вхо­дящие в состав камеди и слизей, выделяемых растениями, животными и микроорганизмами. Слизистые выделения многих животных защи­щают их организм от обезвоживания, нападения хищников и парази­тов. Аналогичную роль играют эти вещества у грибов и бактерий. Рас­тение "залечивает" свои раны камедью (или гумми), которая представляет собой клеточный сок, застывающий на воздухе в виде густого сиропа или смолистого вещества.

Рецепторную функцию, а также функцию избирательного вза­имодействия выполняют углеводные фрагменты сложных биоорга­нических соединений, в первую очередь гликопротеинов и гликолипидов, входящих в состав оболочек клеток, а также олигосахаридные фрагменты белков-иммуноглобулинов. Последние осуществляют рас­познавание и связывание антигенов бактерий, вирусов и др. В настоящее время известно более 250 ферментов, молекулы которых несут углеводные фрагменты, избирательно взаимо­действующие с другими органическими соединениями.

Таким образом, углеводы, наряду с белками и нуклеиновыми кис­лотами, являются информационными молекулами, ответственными за взаимодействие на уровне субклеточных структур, клеток и организ­мов.

Превращения углеводов в организме идут по двум основным направлениям: 1) синтез, или ассимиляция и 2) распад, или дисси­миляция. В свою очередь синтез углеводов может быть первичным и вторичным.

Первичный синтез заключается в синтезе углеводов из неоргани­ческих соединений. Он протекает в клетках автотрофных организмов – растений и некоторых бактерий. В зависимости от энергетического ре­сурса первичного синтеза углеводов различают фотосинтез и хемо­синтез, а среди автотрофных организмов выделяют соответственно фотосинтетиков и хемосинтетиков.

Вторичный синтез заключается в синтезе углеводов из продук­тов первичного синтеза или распада органических соединений. Он протекает как у автотрофных, так и у гетеротрофных организмов.