Біологічні функції вуглеводів

1. Енергетична: при повному розщепленні 1 г вуглеводів виділяється 4,1 кКал енергії.

2. Пластична: вуглеводи входять до складу мембран клітин, беруть участь у синтезі нуклеотидів, будові опорно-рухового апарату.

3. Захисна: мукополісахариди є складовою частиною слизу, що секретується різними залозами для оберігання внутрішніх стінок порожніх органів від ушкоджень;

глюкуронова кислота служить мастилом для тертьових поверхонь суглобів і сприяє знешкодженню та виведенню із організму токсинів.

Клас вуглеводів підрозділяють на три групи: моносахариди, олігосахариди і полісахариди.

Моносахариди – найпростіші представники класу вуглеводів, що складаються з однієї молекули. Їм відповідає загальна формула C_nH_2nO_n, де n – 4, 5, 6, 7, 8 і т.д. Залежно від кількості атомів Карбону в ланцюзі моносахаридів розрізняють тетрози C₄H₈O₄, пентози C₅H₁₀O₅, гексози C₆H₁₂O₆ і т.ін. Моносахариди поділяють на альдози (містять альдегідну групу) і кетози (містять кетогрупу). Характерною рисою підкласу є спроможність обертати площину поляризації плоско поляризованого променя світла. Ця властивість покладена в основу кількісного визначення моносахаридів (глюкози) у біологічних рідинах поляри­метричним методом. Інші моносахариди – рибоза, дезоксирибоза входять до складу нуклеотидів, із яких складаються РНК і ДНК, що виконують функції носіїв спадкової інформації.

Олігосахариди складаються з двох-шести залишків моносахаридів, які зв'язані між собою глікозидними зв'язками. Серед олігосахаридів найбільше значення мають дисахариди (сахароза, лактоза, мальтоза).

Полісахариди – високомолекулярні речовини, молекули яких складаються з сотень або тисяч залишків моносахаридів, зв'язаних між собою глікозидними зв'язками, що розщеплюються при гідролізі. Полісахариди поділяються на гомополісахариди, що складаються з однакових залиш­ків моносахаридів (крохмаль, глікоген) і гетерополісахариди, що складаються з різних залишків моносахаридів, їх похідних і речовин іншої природи (сіалові кислоти, аміносахари та ін.).

Часткове розщеплення складних вуглеводів починається в порожнині рота під дією амілази слини. При цьому полісахариди розщеплюються тільки до декстринів. По­дальше перетравлення вуглеводів відбувається у тонкому кишечнику під дією амілази підшлункової залози, яка гідролізує вуглеводи до олігосахаридів. В подальшому розщепленні беруть участь ферменти дисахаридази, що розщеплюють олігосахариди до моносахаридів (глюкози, фруктози, галактози), які всмоктуються через стінку тонкого кишечнику в кров і надходять із током крові до різних органів і тканин. Там, внутрішньоклітинно, відбувається розщеплення глюкози до СО₂ і Н₂О з накопиченням значної кількості енергії у вигляді молекул АТФ.

У крові здорової людини вміст глюкози є показником досить стабільним. Можливі коливання концентрації глюкози нівелюються центральною нервовою й ендокринною системами.

При достатній насиченості організму вуглеводами, вся надлишкова кількість глюкози, що надходить із їжею, затримується в печінці і депонується у вигляді полісахариду – глікогену. У печінці може накопичуватися до 200 – 250 г глікогену, що є своєрідним резервом глюкози в організмі. У разі потреби глікоген ферментативно розщеплюється до глюкози, поповнюючи її концентрацію в крові в кількості, яка регулюється центральною нервовою системою.

Визначення рівня глюкози в крові та сечі є одним із найважливіших чинників у діагностиці цілого ряду захворювань (цукровий діабет, гіперглікемія, захворювання ендокринної системи, підшлункової залози і наднирочників).

Уніфіковані методи визначення концентрації глюкози в крові:

І. Редуктометричний фериціанідний метод Хагедорна-Йенсена (1926 р.) заснований на властивості глюкози відновлювати в лужному середовищі солі важких металів. Це найменш специфічний і точний метод, тому що визначає не тільки глюкозу, а й інші вуглеводи.

ІІ. Орто-толуїдиновий метод Гультмана (модифікований у 1962 р.). заснований на визначенні інтенсивності забарвлення розчину, що виникає при взаємодії глюкози з орто-толуїдином. Цей метод є найбільш точним і дає можливість більш специфічного визначення глюкози. Для виконання методу необхідна добре функціонуюча витяжна система.

ІІІ. Ферментативний (глюкозооксидазний) метод (Нельсон, 1940 р.) заснований на каталітичній дії ферменту глюкозооксидази. Це найбільш точний і специфічний метод, але трудомісткий і погано забезпечується реактивами.

В наш час проводяться дослідження вуглеводного обміну методом навантажень – тести толерантності до глюкози (ТТГ).

Дослідження вуглеводного обміну в клініці звичайно починаються з аналізу сечі на присутність цукру і кетонових тіл, оскільки поява останніх тісно пов'язана з порушеннями вуглеводного обміну, крім того, проводиться визначення вмісту цукру в крові. Встановлено, що в однієї людини в різні дні коливання цукру в крові натще знаходиться в межах 2,78 – 5,27 ммоль/л.

Якщо в результаті досліджень виявлене підвищення концентрації цукру в крові та наявність цукру й кетонових тіл у сечі, то цього достатньо для підтвердження діагнозу діабету. Захворювання інших внутрішніх органів не дають усієї тріади – гіперглікемії, глюкозурії і наявності кетонових тіл, тому що присутність останніх свідчить про грубі порушення не тільки вуглеводного, але й жирового обміну, що має місце при захворюваннях підшлункової залози.

У випадках, якщо результати аналізів сечі та крові є нормальними, то більш поглиблене дослідження вуглеводного обміну роблять за допомогою цукрового навантаження – тестів толерантності до глюкози (ТТГ).

Лабораторна робота № 17