Страница 5 из 16
Снижение этого количества вдвое через несколько минут приводит к смерти. Пространственные изомеры глюкозы Фруктоза заметно слаще глюкозы и лучше растворима в воде. Галактоза входит в состав сложных углеводов молока. Как фруктоза, так и галактоза используются организмами в качестве источников энергии. Схема соединения молекул глюкозы в дисахаридах (мальтозу)
Сложные углеводы образуются путем связи простых Сахаров так называемой гликозидной связью с образованием молекул воды. Различают дисахариды, состоящие из двух простых Сахаров, трисахариды – из трех, и полисахариды. В пищеварительном тракте сложные сахара расщепляются на простые. Дисахариды. Наиболее известна сахароза – всем знакомый тростниковый или свекловичный сахар.
В ее состав входят два простых сахара – глюкоза и фруктоза. Сахароза является самой легкоусваиваемои формой сложных углеводов. Лактоза (молочный сахар) – главный источник энергии для детенышей млекопитающих. За расщепление лактозы на простые сахара у человека отвечают две формы ферментов: детская и взрослая. Взрослая форма отсутствует у жителей Африки и Восточной Азии, в зрелом возрасте они не способны переваривать молоко. Другой дисахарид – мальтоза (солодовый сахар)
– образуется из крахмала при прорастании семян под действием специальных ферментов (амилаз). Полисахариды. С увеличением числа полимерных звеньев растворимость полисахаридов ухудшается, сладкий вкус пропадает. Самыми важными полисахаридами, составленными из молекул глюкозы, являются гликоген и целлюлоза. Гликоген – ветвистый полимер α-глюкозы – содержится в основном в клетках печени.
При условии нормального питания содержание гликогена в печени человека может достигать 500 г, в скелетных мышцах – до 200 г, в сердечной мышце и мозге – до 90-100 г. Основная его функция – запасающая. В периоды большой физической или нервной нагрузки происходит интенсивное расщепление гликогена до глюкозы, быстро потребляемой митохондриями мышечных или нервных клеток.
Полисахарид крахмал является основным резервным веществом в клетках растений. Его содержание в клубнях картофеля и семенах – до 90% сухой массы. Крахмал в клетках растений, как и гликоген в клетках животных и грибов, выполняет запасающую функцию, являясь источником глюкозы. При потреблении энергии молекулы глюкозы отщепляются от крах мала, а при избытке глюкозы они присоединяются.
Длина полимерных цепей резервных полисахаридов все время меняется. Гликоген Целлюлоза Крахмал Расположение мономерных звеньев в различных полисахаридах Линейная форма крахмала (амилоза) образует спирали и содержит несколько тысяч глюкоз, разветвленная (амилопектин) имеет вдвое больше молекул.
Эти формы дают различную качественную реакцию на раствор йода в йодистом калии (I 2/Кl ): амилоза – темно-синюю, амилопектин – красно-фиолетовую. Целлюлоза (<лат. cellula клетка, комнатка), или клетчатка, как крахмал и гликоген представляет собой полисахарид на основе глюкозы, но не α-, а β-формы. Связи между β-изомерами более крепкие, поэтому клетчатка обладает высокой химической стойкостью и механической прочностью.
Волокно целлюлозы превосходит по прочности стальную проволоку того же диаметра. Древесина — почти чистая целлюлоза, из клетчатки построены стенки клеток растений. Организмы животных и человека не имеют ферментов, расщепляющих клетчатку, в их пищеварительных трактах эту функцию выполняют бактерии. Поэтому после кишечных отравлений, сопровождающихся вымыванием внутренней среды кишечника, больным не рекомендуют употреблять в пищу продукты, содержащие грубую клетчатку (например, ржаной хлеб).
Фермент, расщепляющий целлюлозу, вырабатывают и некоторые грибы, вызывающие гниение древесины. Более сложные полисахариды (как и целлюлоза в растениях) выполняют строительную функцию – придают прочность и эластичность сухожилиям и хрящам животных. Хитин (<греч. chiton одежда) составляет основу клеточных стенок грибов и внешнего скелета членистоногих. Липиды – соединения (сложные эфиры) жирных кислот и спиртов.
Разнообразные по строению липиды обладают общим свойством – их молекулы неполярны. Поэтому они почти нерастворимы в воде (гидрофобны), но хорошо растворяются в неполярных растворителях (эфире, бензине, ацетоне). Различают сложные и простые липиды. К простым относят воска и жиры. Поверхность многих растений покрыта восковым налетом, защищающим от ультрафиолета и механических повреждений.
Клеточные мембраны образованы двойным слоем (бислоем) липидов Воск у растений регулирует также и водный баланс: сохраняет влагу и не пропускает внутрь лишнюю воду. Пчелы и шмели используют воск из своих восковых желез для постройки сот. У животных воска входят в состав мозга, желчных протоков печени, стенок лимфатических узлов.
Содержание жиров в клетках обычно около 5-15%, но в запасных тканях мелкодисперсная эмульсия жировых капель может занимать до 90% объема клетки. Основная функция жиров – энергетическая. При расщеплении жиров до углекислого газа и воды выделяется вдвое больше энергии (38,9 кДж/г), чем при расщеплении углеводов. Жиры могут обеспечивать организм человека энергией в среднем около нескольких недель, а запаса гликогена хватает не более чем на сутки.
Однако энергию, запасенную в углеводах, организм способен пустить по назначению быстрее, она является оперативным запасом. При расщеплении 1 кг жира образуется более литра воды. Благодаря запасам жира в горбах верблюды могут не пить 10-12 дней, а медведи, ежи, сурки во время зимней спячки обходятся без воды несколько месяцев. У растений (подсолнечника, грецкого ореха) жиры сосредоточены в семенах.
Они необходимы проростку в качестве начального источника энергии. Жиры плохо проводят тепло и поэтому используются организмами для защиты от переохлаждения. Слой подкожного жира у китов, обитающих в северных морях, может достигать 1 метра. Фосфорсодержащие липиды (фосфолипиды) образуют клеточные мембраны. Их вытянутые молекулы напоминают головастиков.
Головки гидрофильны, а хвосты – гидрофобны. В воде молекулы липидов «слипаются» гидрофобными хвостами (такое расположение для них энергетически более выгодно), образуя двойной липидный слой — основу клеточной мембраны. К липидам относят также вещества, выполняющие регулирующие функции, – стероиды (например, половые гормоны эстроген, прогестерон, тестостерон), кортикостероиды (кортизон и др.).
Еще одна важная функция жиров – растворять гидрофобные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности организма. Такие органические соединения циклического строения, как лецитин, холестерин, ряд гормонов и витамины A , D , Е и К по физико-химическим свойствам близки к липидам. Эти вещества, как и липиды, плохо растворимы в воде и хорошо – в жирах и неполярных растворителях.
Витамины – необходимые для жизни соединения, которые организм не способен синтезировать (за исключением витамина D ) и должен получать с пищей. Многие витамины входят в состав ферментов и гормонов, участвуя тем самым в регуляции функциональной активности клеток. К жирорастворимым витаминам относят следующие: Витамин А входит в состав зрительного пигмента.
При его недостатке развивается куриная слепота (ухудшение сумеречного зрения), нарушается функционирование иммунной системы, замедляется рост. Витамин D способны синтезировать клетки кожи под действием солнечного света. Содержится в больших количествах в печени морских животных. Его недостаток приводит к нарушению обмена ионов кальция, отвечающих за минерализацию костной ткани.
У детей возникает рахит – размягчение и деформация костей. Витамин Е защищает липиды клеточной мембраны от окисления. Недостаточное количество этого витамина в пище приводит к разрушению эритроцитов и слабости мышц. Витамин К отвечает за свертываемость крови. Его дефицит приводит к частым и длительным кровотечениям. К водорастворимым относят следующие витамины, не имеющие общего строения с липидами. Витамин С – аскорбиновая кислота.
Ее отсутствие вызывает известную болезнь – цингу. Витамины группы В, как и другие витамины, входят в состав ферментов и гормонов. Многие витамины группы В, витамин К синтезируются бактериями пищевого тракта. Прием лекарств-антибиотиков приводит к интенсивной гибели бактерий в организме, в том числе и бактерий кишечника. Поэтому вместе с антибиотиками рекомендуется принимать и витамины.
Некоторые витамины не функционируют в организме при отсутствии определенных металлов. Для активации витамина D нужен кальций, витамина Е — селен; для синтеза В12 необходим кобальт. Суточная потребность человека в витаминах составляет, как правило, несколько микрограммов. 1. Расскажите о свойствах и функциях простых Сахаров. 2.