Углеводы и их биологическая роль, классификация и номенклатура.

Углево́ды — органические вещества содержащие неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, альдозную или кетозную группу, а также несколько гидроксильных групп. Углеводы: моносахариды (альдозы: глицеральдегид Эритроза Рибоза Глюкоза и кетозы: диоксиацетон, Эритрулоза Рибулоза Фруктоза), олигосахариды (Дисахариды: Сахароза Лактоза Глюкоза Трисахариды: Раффиноза) и полисахариды (Гомополисахариды: Крахмал Гликоген Клетчатка, гетерополисахарыды: Гиалуроновая кислота Гепарин Хондроитинсерные кислоты).

Альдозы содержат функциональную альдегидную группу –НС=О, тогда как кетозы содержат кетонную группу >С=О. Название моносахарида зависит от числа составляющих его углеродных атомов, например альдотриозы, кетотриозы, альдогексозы, кетогексозы.

по наличию других групп, кроме С=О и -ОН: нейтральные сахара, аминосахара, кислые сахара.

Если связь с предпоследним С, то глюкопираноза.

Для моносахаридов ряда пентоз обычно характерен фуранозный цикл, в то время как большинство гексоз находится в пиранозной форме.

Мутаротация Д-глюкозы

Природные моносахариды обладают оптической активностью – способностью вращать плоскость поляризованного луча света.

Биологическое значение углеводов:
Углеводы выполняют структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например, клеточных стенок растений).
Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.). Углеводы выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.
Углеводы являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.
Углеводы участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.
Углеводы выполняют рецепторную функцию — многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул-лигандов.
В суточном рационе человека и животных преобладают углеводы. Травоядные получают крахмал, клетчатку, сахарозу. Хищники получают гликоген с мясом. Организмы животных не способны синтезировать углеводы из неорганических веществ. Они получают их от растений с пищей и используют в качестве главного источника энергии, получаемой в процессе окисления:
Cx(H2O)y + xO2 → xCO2 + yH2O + энергия.
В зеленых листьях растений углеводы образуются в процессе фотосинтеза — уникального биологического процесса превращения в сахара неорганических веществ — оксида углерода (IV) и воды, происходящего при участии хлорофилла за счёт солнечной энергии:
xCO2 + yH2O → Cx(H2O)y + xO2

 

 

40.Структура, свойства и распространение в природе основных представителей моносахаридов и полисахаридов. Гликопротеины и гликолипиды. Взаимопревращения моносахаридов.

Углево́ды — органические вещества содержащие неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, альдозную или кетозную группу, а также несколько гидроксильных групп. Углеводы: моносахариды (альдозы: глицеральдегид Эритроза Рибоза Глюкоза и кетозы: диоксиацетон, Эритрулоза Рибулоза Фруктоза), олигосахариды (Дисахариды: Сахароза Лактоза Глюкоза Трисахариды: Раффиноза) и полисахариды (Гомополисахариды: Крахмал Гликоген Клетчатка, гетерополисахарыды: Гиалуроновая кислота Гепарин Хондроитинсерные кислоты).

Альдозы содержат функциональную альдегидную группу –НС=О, тогда как кетозы содержат кетонную группу >С=О. Название моносахарида зависит от числа составляющих его углеродных атомов, например альдотриозы, кетотриозы, альдогексозы, кетогексозы.

по наличию других групп, кроме С=О и -ОН: нейтральные сахара, аминосахара, кислые сахара.

Если связь с предпоследним С, то глюкопираноза.

Для моносахаридов ряда пентоз обычно характерен фуранозный цикл, в то время как большинство гексоз находится в пиранозной форме.

Мутаротация Д-глюкозы

Природные моносахариды обладают оптической активностью – способностью вращать плоскость поляризованного луча света.

Олигосахариды.

β-D-галактопиранозил-(1-4)-β-D-глюкопираноза (лактоза) Молочный сахар. Применяется для изготовления порошков и таблеток, питательных средств для грудных детей. Растворы мутаротируют.

α-D-глюкопиранозил-(1-4)-α-D-глюкопираноза (мальтоза) Солодовый сахар. Основной компонент гидролиза крахмала. Растворы мальтозы мутаротируют.

Полисахари́ды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов.

Крахмал – смесь амилозы и амилопектина

ГЛИКОПРОТЕИНЫ, соед., в молекулах к-рых остатки олиго- или полисахаридов ковалентно связаны (О- или N-гликозидными связями) с полипептидными цепями белка. К ним относятся важные компоненты сыворотки крови (иммуноглобулины, трансферины и др.), групповые в-ва крови, определяющие групповую принадлежность крови человека и животных, антигены мн. вирусов.
ГЛИКОЛИПИДЫ, соед., построенные из липидного и углеводного фрагментов, соединенных ковалентной связью. У гликолипидов имеются полярные «головы» (углевод) и неполярные «хвосты» (остатки жирных кислот). Благодаря данному свойству, вместе с фосфолипидами, гликолипиды входят в состав клеточных мембран.

41. Анаэробный и аэробный распад углеводов. Энергетическая характеристика аэробной и анаэробной фазы углеводного обмена.

Аэробный распад:

основной путь катаболизма глюкозы у человека. Включает 10 реакций специфического пути превращения глюкозы до пирувата; перенос пирувата в митохондрии, его окислительное декарбоксилирование до ацетил-КоА, окисление ацетил-КоА в ЦТК и сопряженных ЦПЭ до углекислоты и воды. Итак, по итогам 10 реакций специфического пути катаболизма глюкозы в цитозоле клеток являются: 2 молекулы пирувата; 2 молекулы НАДН +; 4 молекулы АТФ образовалось, но израсходовано 2 молекулы АТФ (итого 2 молекулы АТФ).

Гликолиз. Анаэробный распад глюкозы (гликолиз) функционирует в тканях, в клетках которых отсутствуют митохондрии (зрелые эритроциты человека), и в анаэробных условиях. Конкретные реакции от глюкозы до пирувата совпадают с аэробным распадом глюкозы. В цитозоле сам пируват принимает водород от восстановленного НАДН+ и восстанавливается в молочную кислоту. Реакция обратима и катализируется лактатдегидрогеназой: пируват + НАДН + <->лактат

Энергетическая ценность гликолиза 4-2=2 АТФ (в 19 раз меньше, чем при аэробном распаде). Гликогенолиз - анаэробный распад гликогена. Его энергетическая ценность 4-1=3 АТФ в расчете на один гексозный остаток. Это единственный способ поставки энергии в анаэробных условиях.