К простым углеводам не относится глюкоза крахмал фруктоза дезоксирибоза: Урок 10. углеводы. глюкоза. олигоса- хариды. сахароза — Химия — 10 класс

Урок 10. углеводы. глюкоза. олигоса- хариды. сахароза — Химия — 10 класс

Химия, 10 класс

Урок № 10. Углеводы. Глюкоза. Олигосахариды. Сахароза

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению углеводов, особенностям их строения. Рассмотрено влияние функциональных групп на свойства углеводов. Даётся характеристика химических свойств глюкозы и сахарозы. Объяснена биологическая роль углеводов и области их применения.

Глоссарий

Алкилирование – реакция образования простых эфиров в результате замещения атома водорода углеводородным радикалом в гидроксогруппе.

Ацилирование – реакция образования сложных эфиров в результате взаимодействия спиртов, в том числе многоатомных, с кислотами или кислотными ангидридами.

Брожение маслянокислое – превращение глюкозы под действием маслянокислых бактерий в масляную кислоту. Сопровождается выделением углекислого газа и водорода.

Брожение молочнокислое – превращение глюкозы под действием молочнокислых бактерий в молочную кислоту.

Брожение спиртовое – разложение глюкозы под действием дрожжей с образованием этилового спирта и углекислого газа.

Глюкоза – моносахарид состава С₆Н₁₂О₆, состоящий из 6 атомов углерода, 5 гидроксильных групп и альдегидной группы. Может существовать как в виде линейной, так и циклической молекул. Вступает в реакции окисления, восстановления, ацилирования, алкилирования, подвергается молочнокислому, спиртовому, маслянокислому брожению.

Крахмал – полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы.

Лактоза, или молочный сахар – дисахарид С₁₂Н₂₂О₁₁, состоящий из остатков глюкозы и галактозы, подвергается гидролизу, может окисляться до сахариновых кислот.

Моносахариды – углеводы, не подвергающиеся гидролизу, состоят из 3–10 атомов углерода, могут образовывать циклические молекулы с одним циклом (глюкоза, фруктоза, рибоза).

Невосстанавливающие углеводы – углеводы, не содержащие альдегидной группы и не способные к реакциям восстановления (фруктоза, сахароза, крахмал).

Олигосахариды – углеводы, образующие при гидролизе от 2 до 10 молекул моносахаридов (сахароза, лактоза).

Полисахариды – углеводы, образующие при гидролизе от нескольких десятков до сотен тысяч молекул моносахаридов (целлюлоза, крахмал).

Рибоза— моносахарид, относится к пентозам. Линейная молекула содержит альдегидную группу. Образует пятичленный цикл. Входит в состав РНК.

Сахароза – дисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы и β-фруктозы. Относится к невосстанавливающим углеводам, так как не содержит альдегидную группу и не может восстанавливать гидроксид меди (II) до одновалентного оксида меди и серебро из аммиачного раствора гидроксида серебра. Является многоатомным спиртом. Подвергается гидролизу.

Углеводы – кислородсодержащие органические соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп.

Фруктоза – моносахарид состава С₆Н₁₂О₆, относится к кетозам. Может существовать как в виде линейной молекулы, так и образовывать пятичленный цикл.

Целлюлоза – полисахарид, состоящий из остатков β-глюкозы.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

• Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Понятие об углеводах, их классификация

Углеводами называются кислородсодержащие органические соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп и обычно отвечающие общей формуле С_п(Н₂О)_т. К углеводам относятся глюкоза, фруктоза, рибоза, сахароза, лактоза, крахмал, целлюлоза и другие. Углеводы могут существовать как в виде линейных, так и циклических молекул. Углеводы, молекулы которых могут образовывать только один цикл, называют моносахаридами (глюкоза, фруктоза, рибоза). Если молекула углевода при гидролизе распадается на несколько (от двух до десяти моносахаридов), они называются олигосахаридами (сахароза, лактоза). Углеводы, образующие при гидролизе десятки, сотни и более моносахаридов, называются полисахаридами (крахмал, целлюлоза).

Моносахариды

В молекуле моносахарида может быть от двух до десяти атомов углерода. Все моносахариды имеют окончание -оза. В названии сначала указывается количество атомов углерода, а затем прибавляется окончание: триоза, тетроза, пентоза, гексоза.

Для живых организмов наиболее важны пентоза и гексоза. Моносахариды с альдегидной группой называют альдозами (например, глюкоза), а содержащие кетогруппу – кетозами (например, фруктоза). Нумерация атомов углерода в альдозах начинается с атома альдегидной группы, а в кетозах – с крайнего атома, наиболее близкого к карбонильной группе.

Глюкоза

Самым распространённым моносахаридом в природе является глюкоза. Она содержится в сладких ягодах и фруктах. Мёд также содержит много глюкозы.

Глюкоза относится к группе гексоз, так как содержит шесть атомов углерода. Молекулы глюкозы могут быть как линейными (D-глюкоза, альдоза), так и циклическими (α и β-глюкоза). Линейная молекула глюкозы содержит на конце альдегидную группу. Общей формулой С₆Н₁₂О₆ можно обозначить как глюкозу, так и фруктозу.

Фруктоза относится к кетозам и образуется пятичленный цикл. Она является изомером глюкозы. Фруктоза, также, как и глюкоза, может существовать в виде линейных и циклических молекул, в зависимости от положения заместителей у второго атома углерода различают α- и β-фруктозу.

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество. Она хорошо растворяется в воде, имеет сладкий вкус. Факт наличия в молекуле глюкозы альдегидной группы доказывает реакция «серебряного зеркала». С фруктозой эта реакция не идёт. Один моль глюкозы реагирует с пятью молями уксусной кислоты с образованием сложного эфира, что доказывает наличие в молекуле глюкозы пяти гидроксильных групп. Такая реакция называется ацилированием. Если к раствору глюкозы на холоде добавить растворы сульфата меди и щелочи, то вместо осадка образуется ярко-синее окрашивание. Эта реакция доказывает, что глюкоза – многоатомный спирт. Благодаря наличию в молекуле глюкозы альдегидной группы, она может не только вступать в реакцию «серебряного зеркала», но и восстанавливать гидроксид меди (II) до одновалентного оксида. Водород в присутствии никелевого катализатора восстанавливает глюкозу до сорбита – шестиатомного спирта. В реакциях с низшими спиртами в кислой среде или с йодистым метилом в щелочной среде гидроксильные группы участвуют в образовании простых эфиров – происходит реакция алкилирования.

Глюкоза, в зависимости от условий, вступает в реакции брожения с образованием различных продуктов. Под действием молочнокислых бактерий глюкоза превращается в молочную кислоту – этот процесс получил название «молочнокислое брожение». Он используется при изготовлении кисломолочных продуктов. В присутствии дрожжей глюкоза подвергается спиртовому брожению. Этот вид брожения используется при изготовлении алкогольных напитков, а также дрожжевого теста. В этом процессе, кроме спирта, образуется углекислый газ, который делает тесто пышным. Брожение глюкозы, в результате которого образуется масляная кислота, происходит под действием особых маслянокислых бактерий. Этот вид брожения применяют в производстве масляной кислоты, эфиры которой широко используют в парфюмерии. Но если маслянокислые бактерии попадут в пищевые продукты, они могут вызвать их гниение.

Одним из продуктов фотосинтеза, который идет с участием зеленых растений, является глюкоза. Для человека и животных глюкоза является основным источником энергии для осуществления обменных процессов. В организмах животных глюкоза накапливается в виде гликогена (полисахарида, образованного остатками глюкозы). В растениях глюкоза превращается в крахмал (полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы). Клеточные оболочки высших растений построены из целлюлозы (полисахарид, состоящий из остатков β-глюкозы).

В крови человека находится около 0,1% глюкозы. Этой концентрации достаточно для снабжения организма энергией. Но при заболевании, называемом «сахарный диабет», глюкоза не расщепляется, её концентрация в крови может достигать 12%, что приводит к серьёзным нарушениям в работе всего организма.

В лабораторных условиях глюкозу можно получить из формальдегида в присутствии гидроксида кальция. Впервые этот синтез осуществил Александр Михайлович Бутлеров в 1861 году. В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала под действием серной кислоты.

Сахароза

Самым распространенным дисахаридом является сахароза. В природе она в большом количестве находится в свёкле и в сахарном тростнике. Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы.

Сахароза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, в два раза слаще глюкозы. Температура плавления равна 160 ^оС. В результате реакции сахарозы с гидроксидом меди появляется ярко-синее окрашивание, что характерно для многоатомных спиртов, но при нагревании раствора красный осадок не образуется, что указывает на отсутствие альдегидной группы. В присутствии минеральных кислот при нагревании сахароза подвергается гидролизу, распадаясь на α-глюкозу и β-фруктозу. Если к суспензии известкового молока прилить раствор сахарозы, то осадок растворяется. Образуется растворимый в воде сахарат кальция. Эта реакция лежит в основе получения сахарозы из сахарной свеклы и сахарного тростника. Если через раствор сахарата кальция пропустить углекислый газ, то образуется осадок карбоната кальция и раствор сахарозы.

Сахарозу применяют в пищевой промышленности для изготовления кондитерских изделий, консервирования (джемы, варенья, компоты).

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчет количества реагента, необходимого для реакции с глюкозой

Условие задачи: Для получения ацетоуксусного эфира глюкозы на 1 моль глюкозы необходимо 5 моль уксусной кислоты. Сколько граммов 35%-ного раствора уксусной кислоты требуется, чтобы полностью прореагировать с 10 г глюкозы, если выход продукта реакции равен 75%?

Ответ запишите в виде целого числа.

Шаг первый: найдём молярные массы глюкозы и уксусной кислоты.

М(С₆Н₁₂О₆) = 6·12 + 12·1 + 6·16 = 180 (г/моль).

М(СН₃СООН) = 2·12 + 1·16 + 4·1 = 60 (г/моль).

Шаг второй: Найдём массу уксусной кислоты, которая вступает в реакцию с 10 г глюкозы. Для этого составим пропорцию:

180 г глюкозы реагирует с 5·60 г уксусной кислоты;

10 г глюкозы реагирует с х₁ г уксусной кислоты.

(г).

Шаг третий: Найдём массу уксусной кислоты с учетом выхода продукта реакции. Для этого составим пропорцию:

16,7 г уксусной кислоты прореагирует с 75% глюкозы;

х₂ г уксусной кислоты прореагирует со 100% глюкозы.

(г).

Шаг четвёртый: Найдём массу 35%-ного раствора уксусной кислоты, в котором содержится 22,2 г кислоты. Для этого составим пропорцию:

В 100 г раствора содержится 35 г кислоты;

в х₃ г раствора содержится 22,2 г кислоты.

(г)

Ответ: 63

2. Расчёт количества энергии, полученной организмом при расщеплении глюкозы.

Условие задачи: В процессе расщепления 1 моль глюкозы в организме человека выделяется 200 кДж энергии. В сутки старшекласснику необходимо 12500 кДж энергии. Какой процент от суточной потребности в энергии восполнит ученик, съевший 200 г винограда, если содержание глюкозы в винограде составляет 30%? Ответ запишите с точностью до десятых долей.

Шаг первый: Найдём молярную массу глюкозы:

М(С₆Н₁₂О₆) = 6·12 + 12·1 + 6·16 = 180 (г/моль).

Шаг второй: Найдём массу глюкозы, которая содержится в 200 г винограда.

Для этого массу винограда умножим на 30% и разделим на 100%:

г.

Шаг третий: Найдём количество моль глюкозы, которое содержится в 60 г этого углевода.

Для этого массу глюкозы разделим на её молярную массу:

(моль).

Шаг четвёртый: Найдём количество энергии, которая выделится при расщеплении 0,33 моль глюкозы.

Для этого составим пропорцию:

При расщеплении 1 моль глюкозы выделяется 200 кДж энергии;

при расщеплении 0,33 моль глюкозы выделяется х₁ кДж энергии.

(кДж).

Шаг пятый: Найдём, какой процент от суточной потребности составляет это количество энергии.

Для этого составим пропорцию:

12500 кДж составляет 100% суточной потребности;

66 кДж составляет х₂% суточной потребности.

(%).

Ответ: 0,5.

Углеводы: химические свойства, способы получения и строение

 

Углеводы (сахара) – органические соединения, имеющие сходное строение, состав большинства которых отражает формула Cx(H2O)y, где x, y ≥ 3.

 

Исключение составляет дезоксирибоза, которая имеют формулу С₅Н₁₀O₄ (на один атом кислорода меньше, чем рибоза).

 

По числу структурных звеньев

• Моносахариды — содержат одно структурное звено.
• Олигосахариды — содержат от 2 до 10 структурных звеньев (дисахариды, трисахариды и др.). 
• Полисахариды — содержат n структурных звеньев.

Некоторые важнейшие углеводы:

 

Моносахариды	Дисахариды	Полисахариды
Глюкоза С6Н12О6 Фруктоза С6Н12О6 Рибоза С5Н10О5 Дезоксирибоза С5Н10О4	Сахароза С12Н22О11 Лактоза С12Н22О11 Мальтоза С12Н22О11 Целлобиоза С12Н22О11	Целлюлоза (С6Н10О5)n Крахмал(С6Н10О5)n

 

По числу атомов углерода в молекуле

 

• Пентозы — содержат 5 атомов углерода.
• Гексозы — содержат 6 атомов углерода. 
• И т.д.

 

По размеру кольца в циклической форме молекулы

 

• Пиранозы — образуют шестичленное кольцо.
• Фуранозы — содержат пятичленное кольцо. 

 

 

 

1. Горение 

Все углеводы горят до углекислого газа и воды.

 

Например, при горении глюкозы образуются вода и углекислый газ

 

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

 

2. Взаимодействие с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота отнимает воду от углеводов, при этом образуется углерод С («обугливание») и вода.

 

Например, при действии концентрированной серной кислоты на глюкозу образуются углерод и вода

 

C₆H₁₂O₆ → 6C + 6H₂O

 

 

Моносахариды – гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (группа альдегида или кетона) и несколько гидроксильных.

 

Моносахариды являются структурными звеньями олигосахаридов и полисахаридов.

Важнейшие моносахариды

Название и формула	Глюкоза C6H12O6	Фруктоза C6H12O6	Рибоза C5H10O5
Структурная формула
Классификация	гексоза альдоза в циклической форме – пираноза	гексоза кетоза в циклической форме — фураноза	пентоза альдоза в циклической форме – фураноза

 

 

Глюкоза – это альдегидоспирт (альдоза).

Она содержит шесть атомов углерода, одну альдегидную и пять гидроксогрупп.

Глюкоза существует в растворах не только в виде линейной, но и циклических формах (альфа и бета), которые являются пиранозными (содержат шесть звеньев):

α-глюкоза	β-глюкоза

 

Химические свойства глюкозы

Водный раствор глюкозы

 

В водном растворе глюкозы существует динамическое равновесие между двумя  циклическими формами —   α и β   и  линейной  формой:

 

Качественная реакция на многоатомные спирты: реакция со свежеосажденным гидроксидом меди (II)

 

При взаимодействии свежеосажденного гидроксида меди (II) с глюкозой (и другими моносахаридами происходит растворение гидроксида с образованием комплекса синего цвета.

 

Реакции на карбонильную группу — CH=O

Глюкоза проявляет свойства, характерные для альдегидов.

• Реакция «серебряного зеркала»

• Реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании. При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) выпадает красно-кирпичный осадок оксида меди (I):

• Окисление бромной водой. При окислении глюкозы бромной водой образуется глюконовая кислота:

 

• Также глюкозу можно окислить хлором, бертолетовой солью, азотной кислотой.

Концентрированная азотная кислота окисляет не только альдегидную группу, но и гидроксогруппу на другом конце углеродной цепи.

• Каталитическое гидрирование. При взаимодействии глюкозы с водородом происходит восстановление карбонильной группы до спиртового гидроксила, образуется шестиатомный спирт – сорбит:

• Брожение глюкозы. Брожение — это биохимический процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях.

Спиртовое брожение. При спиртовом брожении глюкозы образуются спирт и углекислый газ:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

          Молочнокислое брожение. При молочнокислом брожении глюкозы образуется молочная кислота:

          Маслянокислое брожение. При маслянокислом брожении глюкозы образуется масляная кислота (внезапно):

 

• Образование эфиров глюкозы (характерно для циклической формы глюкозы).

Глюкоза способна образовывать простые и сложные эфиры.

Наиболее легко происходит замещение полуацетального (гликозидного) гидроксила.

Например, α-D-глюкоза взаимодействует с метанолом.

При этом образуется монометиловый эфир глюкозы (α-O-метил-D-глюкозид):

 

Простые эфиры глюкозы получили название гликозидов.

 

В более жестких условиях  (например, с CH₃-I)  возможно алкилирование и по другим оставшимся гидроксильным группам.

Моносахариды способны образовывать сложные эфиры как с минеральными, так и с карбоновыми кислотами.

 

Например, β-D-глюкоза реагирует с уксусным ангидридом в соотношении 1:5 с образованием пентаацетата глюкозы  (β-пентаацетил-D-глюкозы):

 

 

Получение глюкозы

Гидролиз крахмала

В присутствии кислот крахмал гидролизуется:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

 

Синтез из формальдегида

Реакция была впервые изучена А.М. Бутлеровым. Синтез проходит в присутствии гидроксида кальция:

6CH₂=O_n  →  C₆H₁₂O₆

 

Фотосинтез

В растениях углеводы образуются в результате реакции фотосинтеза из CO₂ и Н₂О:

 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

 

 

Фруктоза — структурный изомер глюкозы. Это кетоноспирт (кетоза): она тоже может существовать в циклических формах (фуранозы).

Она содержит шесть атомов углерода, одну кетоновую группу и пять гидроксогрупп.

Фруктоза	α-D-фруктоза	β-D-фруктоза

Фруктоза – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, более сладкое, чем глюкоза.

В свободном виде содержится в мёде и фруктах.

Химические свойства фруктозы связаны с наличием кетонной и пяти гидроксильных групп.

При гидрировании фруктозы также получается сорбит.

 

 

Дисахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счет взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой).

 

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁

Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом:

 

В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы связан из-за образования кислородного мостика с фруктозой, поэтому сахароза не образует открытую (альдегидную) форму.

 

Поэтому сахароза не вступает в реакции альдегидной группы – с аммиачным раствором оксида серебра   с гидроксидом меди при нагревании. Такие дисахариды называют невосстанавливающими, т.е. не способными окисляться.

 

Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой. При этом образуются глюкоза и фруктоза:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

                                                                                                       глюкоза   фруктоза

 

Мальтоза С₁₂Н₂₂О₁₁

Это дисахарид, состоящий из двух остатков  α-глюкозы, она является промежуточным веществом при гидролизе крахмала.

 

Мальтоза является восстанавливающим дисахаридом (одно из циклических звеньев может раскрываться в альдегидную группу) и  вступает в реакции, характерные для альдегидов.

 

При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2C₆H₁₂O₆

 

 

Полисахариды — это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

 

Основные представители — крахмал и целлюлоза — построены из остатков одного моносахарида — глюкозы. 

Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу: (C₆H₁₀O₅)_n, но совершенно различные свойства.

Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы:

 

 

Крахмал

Крахмалом называется полисахарид, построенный из остатков циклической α-глюкозы.

 

В его состав входят:

• амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
• амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков α-глюкозы (средняя молекулярная масса 160 000) и имеет неразветвленное строение.

  Амилопектин имеет разветвленное  строение и гораздо большую молекулярную массу, чем амилоза.

 

Свойства крахмала

• Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется:

 

 

Запись полного гидролиза крахмала без промежуточных этапов:

 

 

• Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

 

• Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

 

Целлюлоза

Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный растительный полисахарид. Цепи целлюлозы построены из остатков β-глюкозы и имеют линейное строение.

 

 

Свойства целлюлозы

• Образование сложных эфиров с азотной и уксусной кислотами.

Нитрование целлюлозы.

Так как в  звене целлюлозы содержится 3 гидроксильные группы, то при нитровании целлюлозы избытком азотной кислоты возможно образование тринитрата целлюлозы, взрывчатого вещества пироксилина:

 

 

Ацилирование целлюлозы.

При действии на целлюлозу уксусного ангидрида (упрощённо-уксусной кислоты) происходит реакция этерификации, при этом возможно участие в реакции 1, 2 и 3 групп ОН.

Получается ацетат целлюлозы – ацетатное волокно.

 

 

• Гидролиз целлюлозы.

    Целлюлоза, подобно крахмалу, в кислой среде может гидролизоваться, в результате тоже получается глюкоза. Но процесс идёт гораздо труднее.

Школа одаренных детей. 11-й класс. «Углеводы

Углеводы – циклические молекулы,
состоящие из углерода, водорода и полимера. Общая
формула углеводов С (Н О) они делятся на простые и
сложные.

1. Простые Моносахариды – в
зависимости от числа атомов углерода в молекуле
моносахаридов различают: триозы(3с), тетрозы(4с),
пентозы(5с), гексозы(6с), гептозы(7с). В природе
наиболее широко распространены пентозы и
гексозы. Важнейшие из пентоз – дезоксирибоза и
рибоза входящие в состав ДНК, РНК, АТФ, из гексоз
наиболее распространены глюкоза, фруктоза и
галактоза (общая формула СНО). Моносахариды могут
быть представлены в виде а- и в-изомеров. Молекулы
крахмала состоят из остатков а-глюкозы,
целлюлозы – из остатков в-глюкозы. Дезоксирибоза
(СНО) отличается от рибозы (С Н О) тем, что при
втором атоме углерода имеет атом водорода, а не
гидроксильную группу, как у рибозы.

2 Сложными называются углеводы,
молекулы которых, при гидролизе распадаются с
образованием простых углеводов.

Среди сложных различают: олигосахариды
и полисахариды.

Олигосахаридами – называют сложные
углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных
остатков. В зависимости от количества входящих
остатков моносахаридов, входящих в молекулы
олигосахаридов, различают дисахариды,
трисахариды и т.д. Наиболее широко
распространены в природе дисахариды, молекулы
которых образованы двумя остатками
моносахаридов: мальтоза, состоящая из двух
остатков а- глюкозы, молочный сахар (лактоза) и
свекловичный (или трасниковый) сахар.

Полисахариды образуются в результате
реакции поликонденсации. Важнейшие полисахариды
– крахмал, гликоген, хитин, муреин. Крахмал –
основной резервный углевод растений, гликоген у
животных и человека. Целлюлоза – основной
структурный углевод клеточных стенок растений,
она не растворима в воде.

Углеводы – органические вещества
клетки и их биологическая роль (см. Приложение
1)

Функции углеводов.

1. Энергетическая – могут
расщепляться до углекислого газа и воды с
выделением энергии.

2. Строительная – мтенки
растительных клеток состоят из углеводов
(целлюлоза).

Практическая работа по теме
“Углеводы” 11 класс

Работа в парах

Опыт, доказывающий наличие
полисахаридов в растениях.

К капле спиртового раствора йода
добавьте раствор крахмала. Что происходит в
пробирке. Как изменяется цвет? (синий цвет при
нагревании изменяется, что свидетельствует
изменение положение цепей в молекулах
полисахарида – крахмала).

Подробно об углеводах

Углеводы служат основным источником
энергии. Свыше 56% энергии организм получает за
счет углеводов, остальную часть – за счет белков
и жиров.

В зависимости от сложности строения,
растворимости, быстроты усвоения углеводы
пищевых продуктов подразделяются на простые
углеводы: моносахариды (глюкоза, фруктоза,
галактоза), дисахариды (сахароза, лактоза) и
сложные углеводы, или полисахариды (крахмал,
гликоген, клетчатка). Содержание углеводов на 100
г. продуктов(см Приложение 2).

Простые углеводы легко растворяются в
воде и быстро усваиваются. Они обладают
выраженным сладким вкусом и относятся к сахарам.
Наиболее распространенный моносахарид –
глюкоза – содержится во многих плодах и ягодах, а
также образуется в организме в результате
расщепления дисахаридов и крахмала пищи. Глюкоза
наиболее быстро и легко используется в организме
для образования гликогена, для питания тканей
мозга, работающих мышц (в том числе и сердечной
мышцы), для поддержания необходимого уровня
сахара в крови и создания запасов гликогена
печени. Во всех случаях при большом физическом
напряжении глюкоза может использоваться как
источник энергии. Фруктоза обладает теми же
свойствами, что и глюкоза, и может
рассматриваться как ценный, легкоусвояемый
сахар. Однако она медленнее усваивается в
кишечнике и, поступая в кровь, быстро покидает
кровяное русло. Фруктоза в значительном
количестве (до 70–80%) задерживается в печени и не
вызывает перенасыщение крови сахаром. В печени
фруктоза более легко превращается в гликоген по
сравнению с глюкозой. Фруктоза усваивается лучше
сахарозы и отличается большей сладостью. Высокая
сладость фруктозы позволяет использовать
меньшие ее количества для достижения
необходимого уровня сладости продуктов и таким
образом снизить общее потребление Сахаров, что
имеет значение при построении пищевых рационов
ограниченной калорийности.

Избыток сахарозы оказывает влияние на
жировой обмен, усиливая жирообразование.
Установлено, что при избыточном поступлении
сахара усиливается превращение в жир всех
пищевых веществ (крахмала, жира, пищи, частично и
белка). Таким образом, количество поступающего
сахара может служить в известной степени
фактором, регулирующим жировой обмен. Обильное
потребление сахара приводит к нарушению обмена
холестерина и повышению его уровня в сыворотке
крови. Избыток сахара отрицательно сказывается
на функции кишечной микрофлоры. При этом
повышается удельный вес гнилостных
микроорганизмов, усиливается интенсивность
гнилостных процессов в кишечнике, развивается
метеоризм. Установлено, что в наименьшей степени
эти недостатки проявляются при потреблении
фруктозы. Основными источниками фруктозы
являются фрукты и ягоды. Глюкоза и фруктоза
широко представлены в меде: содержание глюкозы
достигает 36,2%, фруктозы – 37,1%. В арбузах весь
сахар представлен фруктозой, количество которой
составляет 8%. Третий моносахарид – галактоза – в
свободном виде в пищевых продуктах не
встречается. Галактоза является продуктом
расщепления основного углевода молока –
лактозы.

Из дисахаридов в питании человека
основное значение имеет сахароза, которая при
гидролизе распадается на глюкозу и фруктозу.
Источниками сахарозы в питании человека
являются, главным образом, тростниковый и
свекловичный сахар. Содержание сахарозы в
сахаре-песке составляет 99,75%. Натуральными
источниками сахарозы являются бахчевые,
некоторые овощи и фрукты (см. Приложение
2).

Сложные углеводы, или полисахариды,
характеризуются усложненным строением молекулы
и плохой растворимостью в воде. К сложным
углеводам относятся крахмал, гликоген,
пектиновые вещества и клетчатка. Крахмал имеет
основное пищевое значение. Высоким его
содержанием в значительной степени
обуславливается пищевая ценность зерновых
продуктов. В пищевых рационах человека на долю
крахмала приходится около 80% общего количества
потребляемых углеводов. Превращение крахмала в
организме в основном направлено на
удовлетворение потребности в сахаре.

Гликоген в организме используется в
качестве энергетического материала для питания
работающих мышц, органов и систем.
Восстановление гликогена происходит путем его
ресинтеза за счет глюкозы. Пектины относятся к
растворимым веществам, усваивающимися в
организме. Современными исследованиями показано
несомненное значение пектиновых веществ в
питании здорового человека, а также возможность
использовать их с терапевтической целью при
некоторых заболеваниях преимущественно
желудочно-кишечного тракта.

Клетчатка по химической структуре
весьма близка к полисахаридам. Высоким
содержанием клетчатки характеризуются зерновые
продукты. Однако помимо общего количества
клетчатки, важное значение имеет ее качество.
Менее грубая, нежная клетчатка хорошо
расщепляется в кишечнике и лучше усваивается.
Такими свойствами обладает клетчатка картофеля
и овощей. Клетчатка способствует выведению из
организма холестерина. Потребность в углеводах
определяется величиной энергетических затрат.
Средняя потребность в углеводах для тех, кто не
занят тяжелым физическим трудом, 400–500 г в сутки.

Способность углеводов быть
высокоэффективным источником энергии лежит в
основе их сберегающего белок действия. При
поступлении с пищей достаточного количества
углеводов аминокислоты лишь в незначительной
степени используются в организме как
энергетический материал. Хотя углеводы не
принадлежат к числу незаменимых факторов
питания и могут образовываться в организме из
аминокислот и глицерина, минимальное количество
углеводов суточного рациона не должно быть ниже
50–60 г Дальнейшее снижение количества углеводов
ведет к резким нарушениям метаболических
процессов.

Избыточное потребление углеводов
ведет к ожирению. При построении пищевых
рационов чрезвычайно важно не только
удовлетворить потребности человека в
необходимом количестве углеводов, но и подобрать
оптимальные соотношения качественно различных
типов углеводов. Наиболее важно учитывать
соотношение в рационе легкоусвояемых углеводов
(Сахаров) и медленно всасывающихся (крахмал,
гликоген). При поступлении с пищей значительных
количеств Сахаров они не могут полностью
откладываться в виде гликогена, и их избыток
превращается в триглицериды, способствуя
усиленному развитию жировой ткани. Повышенное
содержание в крови инсулина способствует
ускорению этого процесса, поскольку инсулин
оказывает мощное стимулирующее действие на
жироотложение.

В отличие от Сахаров крахмал и
гликоген медленно расщепляются в кишечнике.
Содержание сахара в крови при этом нарастает
постепенно. В связи с этим целесообразно
удовлетворять потребности в углеводах в
основном за счет медленно всасывающихся
углеводов. На их долю должно приходиться 80–90% от
общего количества потребляемых углеводов.
Ограничение легкоусвояемых углеводов
приобретает особое значение для тех, кто
страдает атеросклерозом, сердечно-сосудистыми
заболеваниями, сахарным диабетом, ожирением.

Углеводы (сахара) – органические
вещества, состав которых выражается формулой
Сх(Н2О)у, где х и у > 3.

Углеводы содержатся в клетках
растительных и животных организмов и по массе
составляют основную часть органического
вещества на Земле. Эти соединения образуются
растениями в процессе фотосинтеза из
углекислого газа и воды. Животные организмы не
способны синтезировать углеводы и получают их с
растительной пищей. Фотосинтез можно
рассматривать как процесс восстановления СО2 с
использованием солнечной энергии. Эта энергия
освобождается в животных организмах в
результате метаболизма углеводов, который
заключается, с химической точки зрения, в их
окислении.

По способности к гидролизу углеводы
делятся на простые –

моносахариды и сложные –
олигосахариды и полисахариды. Моносахариды не
гидролизуются с образованием более простых
углеводов. Сложные углеводы гидролизуются до
моносахаридов, В молекулах олигосахаридов
содержится от 2 до 10 моносахаридных остатков, в
полисахаридах – от 10 до 3000-5000.

Гликемический индекс продуктв

Углеводы хороши на вкус, помогают
достичь феноменальной “накачки” мышц и, как все
полагают, являются наиболее здоровым из всех
питательных веществ.

А каковы же недостатки углеводов?

Обратной стороной медали тут является
накопление жира. Постоянная диета с
преобладанием углеводов стимулирует
высвобождение инсулина, что, в свою очередь,
вызывает подъем уровня жира в организме.
Искусство в том, чтобы найти верное соотношение
между их типом и временем приема, так как не все
углеводы одинаковы. Потребление большого
количества “неправильных” углеводов в
“неверное” время дня может превратить даже
генетически одаренного атлета в подобие
заплывшего жиром эндоморфа. Попробуем
предложить эффективный метод употребления
углеводов, легко вписывающийся в определенного
типа углеводов в определенное время. Такая
стратегия позволит добиться максимальной
“сухой” мышечной массы при минимальном
количестве жира.

Если вы хотите сбросить вес, то
продукты из левой колонки /с высоким
гликемическим индексом/ лучше употреблять реже,
из правой /с низким гликемическим индексом/ чаще.
При наборе веса – соответственно наоборот режим
дня. Как уже упоминалось, это потребление (см. Приложение 3, 4).

В чем вина углеводов?

Углеводы – питательные вещества с
энергетической ценностью 4,1 килокалории на
грамм. То есть именно это количество энергии
освобождается при расщеплении в организме
одного грамма сахара. Зачем нам нужна энергия, я
думаю, уже объяснять не надо. Есть у углеводов еще
одно довольно важное свойство. Они могут
расщепляться и давать энергию даже в отсутствии
кислорода.

В общем-то считается доказанным, что
избыточное потребление мучного и сладкого
связано с появлением избыточного веса. Другими
словами, чем больше человек ест углеводов, тем с
большей вероятностью он будет иметь лишние
килограммы. Но почему? Долгое время механизм
развития тучности при злоупотреблении
углеводами видели в их принципиальной
возможности перестраиваться в организме в жир.
Действительно, давно известно, что организм не
создает запасов углеводов. Вернее создает, но
очень небольшие. Весь запас углеводов
исчерпывается 60-80 граммами гликогена (животного
крахмала) в печени и примерно таким количеством в
мышцах. Это примерно 600 килокалорий – четверть, а
то и одна пятая того, что человеку нужно на день.
Столько же углеводов, для справки, содержится в 250
г белого хлеба. Казалось очень логичным, что
организм, не в силах резервировать большие
количества углеводов, перестраивает их избыток в
жир и уже в виде жира депонирует. Тем более,
повторяю, принципиально такая возможность
существует, то есть имеются ферментативные
цепочки, которые могут из фрагментов молекул
углеводов строить молекулы жира. Выяснилось, что
жир из углеводов мы строим только при очень
большом одномоментном потреблении последних.
Очень большом, порядка 300-500г. Много это или мало?
Попробуйте съесть в течении часа полкило сахара,
как раз и получится 500 г углеводов. В обычной
жизни такого практически не бывает.

Кстати, вопрос, а чем же в повседневной
жизни человека регулируется аппетит и
потребление пищи, давно уже интересует ученых. В
настоящее время наибольшим признанием
пользуется гипотеза, что аппетит на прямую
связан с содержанием глюкозы в крови и гликогена
в печени. Когда уровень сахара в крови снижается,
появляется голод, когда повышается – чувство
сытости. После употребления сахара уровень
глюкозы в крови повышается до максимума в
течении получаса-часа. Вот почему сладкое,
принятое за 20 минут до еды может существенно
повлиять на аппетит.

Оказалось, что потребление углеводов в
данный день существенно зависит от того, сколько
их было съедено на кануне. Если в предыдущий день
вы съели много мучного и сладкого, запасы
гликогена в вашем организме значительные и,
логично, что сегодня углеводов вы не сможете
съесть много, да и не захотите.

А куда деваются углеводы, содержащиеся
в пище. Большей частью они идут на окисление, то
есть на образование энергии. Если в пище
углеводов все-таки много, то и горение это
усиливается. Многим из вас знакомо чувство тепла,
охватывающее нас после обильной и сытной еды. Это
«горят» углеводы.

Отсюда выводы:

• организм человека в обычных условиях не
  использует углеводы для построения жира;
• потребление углеводов довольно жестко
  контролируется организмом, что существенно
  снижает вероятность их переедания.

В чем необходимость углеводов.

Бич неправильно информированных
людей, сидящих на диете, углеводы, на самом деле
являются главным поставщиком энергии для нашего
организма. Во время пищеварения основные виды
углеводов, крахмалы и сахара, распадаются на
глюкозу, более известную как сахар

крови. Глюкоза крови обеспечивает
необходимой энергией наш мозг и центральную
нервную систему.

Углеводы необходимы в ежедневном
рационе, чтобы белок, нужный для построения
тканей, не растрачивался в качестве источника
энергии, там где он нужен для восстановления. У
них такая же калорийность, как и у белка. Если вы
употребляете слишком много углеводов, больше,
чем может преобразоваться в глюкозу или гликоген
(который откладывается в печени и мышцах), то в
результате, как нам всем слишком хорошо известно,
образуется жир. Когда телу нужно больше топлива,
жир преобразуется обратно в глюкозу, и вес тела
снижается.

Не относитесь к углеводам слишком
пренебрежительно. Они в такой же степени
необходимы для здоровья, как и остальные
питательные вещества, и в грамме углеводов
содержатся те же 4 калории, что и в грамме белка.
Хотя не существует официальных норм потребления
углеводов, рекомендуется минимум в 50 г в день,
чтобы избежать кетоза, кислого состояния крови,
которое может развиться, если для образования
энергии используются преимущественно запасы
жира.

Приложения

Углеводы в нашей жизни — химия, уроки

Каждый должен брать на свои плечи труд,

соразмерный его силам, так как если

тяжесть его окажется случайно чрезмерной,

то он может поневоле упасть в грязь .

А. Данте, итальянский поэт

Комратский спортивный лицей

урок — конференция

12 класс

по химии

Углеводы…

учитель

Гагауз О.В.

цели:

1. Закрепить знания о углеводах

2. Изучить свойства, применение и биологическую роль углеводов

3. Обобщить Химические свойства углеводов

План урока:

1.Историческая справка

2. Историческая справка- закончи предложение…

3.Углеводы глазами уч-ся

4 . Опорный конспект –теория

5.Опыты: исследование глюкозы

6.Мозговой штурм …

7. Физкультминутка

8. Химические свойства – « Я хочу знать »

План урока:

9. Применение углеводов при выборе профессии…

10.Историческая справка- сахароза

11. Работа с учебником

12. Заполнение таблицы

13. Определение соответствия

14.Опыт –крахмал

15.Мини –тест

16.Беспорядок..расопложить

Превращения углеводов известны с древнейших времён, так как они лежат в основе процессов брожения, обработки древесины, изготовления бумаги и тканей из растительного волокна. Тростниковый сахар (сахарозу) можно считать первым органическим веществом, выделенным в химически чистом виде

А.М.Бутлеров — автор первого синтеза сахароподобного вещества из формальдегида (1861).

Структуры простейших сахаров выяснены в конце XIX века в результате фундаментальных исследований немецких учёных

Г. Килиани и Э.Фишера .

Закончи предложение …

Углеводы используются с глубокой древности — самым первым углеводом

(точнее смесью углеводов), с которой познакомился человек, был

… (  мёд ).

Родиной сахарного тростника является

северо-западная

… ( Индия-Бенгалия ).

Закончи предложение …

Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра …( …) в 327 г. до н.э.

Македонского

Крахмал был известен ещё древним

… (грекам).

Закончи предложение …

Целлюлоза, как составная часть………используется с глубокой древности.

… (древесины),

Термин слова “сладкий” и окончание — оза- для сахаристых веществ было предложено французским химиком

Ж. Дюла в 1838 г.

Закончи предложение . ..

Исторически сладость была главным признаком, по которому то или иное вещество относили к … 

углеводам).

Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком

  А. Маркграфом

Углеводы глазами уч-ся

Углеводы глазами уч-ся

Опорный конспект

теория

Опыты…

опыты…

опыты…

Исследование глюкозы …

Мозговой штурм

Чем знакома нам

глюкоза….

физминутка

Химимческие свойства

исследование молока и кефира

Я хочу знать

Применение

Краткие сообщения по применению глюкозы в соответствии с выбором профессии.

Медицина (источник энергии, лекарственные

препараты, сорбит (заболевание сахарным диабетом)

Применение

Краткие сообщения по применению глюкозы в соответствии с выбором профессии.

Ветеринария, зоотехники (с/х)

Применение

Краткие сообщения по применению глюкозы в соответствии с выбором профессии.

Кондитерская промышленность

Применение

Краткие сообщения по применению глюкозы в соответствии с выбором профессии.

Стилисты,

визажисты,

модельеры

Историческая справка:

САХАРОЗА !!!

История появления сахарозы,

называемой в быту сахаром.

Историческая справка:

САХАРОЗА !!!

Основные этапы распространения сахарозы с ее родины Индии:

Русь – для придания сладкого вкуса используют мед

Историческая справка:

САХАРОЗА !!!

Основные этапы распространения сахарозы с ее родины Индии

:

Русь – для придания сладкого вкуса используют мед

Индия – «сакхара», вещество, получаемое из сока тростника

Историческая справка:

САХАРОЗА !!!

Основные этапы распространения сахарозы с ее родины Индии:

Русь – для придания сладкого вкуса используют мед

Индия – «сакхара», вещество, получаемое из сока тростника

«Переселение» сахарного тростника –

Южная Америка, Египет и Сирия

Историческая справка:

САХАРОЗА !!!

Основные этапы распространения сахарозы с ее родины Индии:

Русь – для придания сладкого вкуса используют мед

Индия – «сакхара», вещество, получаемое из сока тростника

«Переселение» сахарного тростника –

Южная Америка, Египет и Сирия

Сицилия – стали возделывать с XII века

Европа, Куба, острова Карибского моря — завезли в XVI веке

века.

Историческая справка:

САХАРОЗА !!!

Замена заморского продукта сахаром, полученным из сахарной свеклы – XVIII век:

• Первый сахарный завод – Германия, 1802 год

• Второй сахарный завод – Россия

• Стала известна формула сахара С12Н22О11 — середина XIX

Получение процесса фотосинтеза

Уч-ся предлагаются таблички с с физическими величинами .Испол ьзуя их вывести процесс

Получения фотосинтеза

2O 6

6CO 2

C 6 H 12 O 6

6H 2 O

C 4 H 10 O 2

2H 6 O

2CO 6

6O 2

4H 4 O

2CO 2

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ↑

ответ :

Работа

с учебником

стр 39 учебник

Заполнение таблицы

Углевод

Определение

формула

 

Глюкоза

Физические

 

Фруктоза

 

Химические

свойства

Сахароза

 

 

свойства

 

Биологическая

Применение углеводов

 

 

роль

 

 

 

 

 

 

 

Определение соответствия

Установите соответствие между названием вещества и его формулой:

Глюкоза

Фруктоза

сахароза

С 12 H 22 O 6

С 6 H 12 O 6

С 5 H 10 O 2

Определение соответствия

Установите соответствие между названием вещества и его физическими свойствами

Глюкоза

Фруктоза

сахароза

Белое –кристаллическое

Хорошо плавится

Легко растворимое в воде

Определение соответствия

Установите соответствие между названием вещества и его содержанием в природе :

Глюкоза

Фруктоза

сахароза

Фрукты

Овощи

Растения

ягоды

Определение соответствия

Установите соответствие между названием вещества и его применением :

Глюкоза

Фруктоза

сахароза

Лекарства

Производство пластмассы

Кондитерство

Опыт:

крахмал

Мини-тест

1. Самый сладкий из сахаров это …

а) глюкоза б) мальтоза в) фруктоза г) рибоза

2. Выберите вещество, которое широко используют в современных жевательных

резинках и как заменитель сахара для диабетиков .

а) сахарин б) сорбит в) рибозу г) гликоген

3. Выберите углевод, который называют виноградным сахаром?

а) крахмал б) глюкозу в) сахарозу г) гликоген

4. Какой из моносахаридов содержится в крови человека?

    А. Рибоза          Б. Дезоксирибоза      В. Глюкоза              Г. фруктоза  

5.к простым углеводам не относится:

А. глюкоза Б. крахмал В. Фруктоза Г.рибоза

Мини-тест

1.Самый сладкий из сахаров это …

а) глюкоза б) мальтоза в ) фруктоза г) рибоза

2. Выберите вещество, которое широко используют в современных жевательных резинках и как заменитель сахара для диабетиков .

а) сахарин б) сорбит в) рибозу г) гликоген

3. Выберите углевод, который называют виноградным сахаром?

а) крахмал б) глюкозу в ) сахарозу г) гликоген

4. Какой из моносахаридов содержится в крови человека?

    А. Рибоза          Б. Дезоксирибоза      В. Глюкоза              Г. фруктоза  

5.к простым углеводам не относится:

А. глюкоза Б . крахмал В. Фруктоза Г.рибоза

Беспорядок…расположить …

В порядке возрастания числа атомов С

А –Сахароза

Б — Глюкоза

В — Рибоза

Беспорядок…расположить …

В порядке возрастания числа атомов С

А –Сахароза

Б — Глюкоза

В — Рибоза

В — Рибоза

Б — Глюкоза

А –Сахароза

Беспорядок…расположить …

Самый сладкий моносахароид

А –Сахароза

Б — Глюкоза

В — Рибоза

Беспорядок…расположить …

Самый сладкий моносахароид

А –Сахароза

Б — Глюкоза

В — Рибоза

Б — Глюкоза

Беспорядок…расположить …

Какой моносахароид содержится в крови человека

А –Сахароза

Б — Глюкоза

В — Рибоза

Беспорядок…расположить …

Какой моносахароид содержится в крови человека

А –Сахароза

Б — Глюкоза

В — Рибоза

Б — Глюкоза

Таинственные вопросы

I . Некоторые лягушки нашли применение глюкозы в своём организме.

В зимнее время иногда можно найти лягушек , вмёрзших в ледяные глыбах , но после оттаивания земноводные оживают . Как же они ухитряются не замёрзнуть насмерть ?

Ответ: С наступлением холодов в крови лягушки в 60 раз увеличивается количество глюкозы . Это мешает образованию внутри организма кристалликов льда.

Таинственные вопросы

II. Герои романа Жюля Верна «Дети капитана Гранта» только собрались поужинать мясом подстреленной ими дикой ламы (гуанако) , как вдруг выяснилось , что оно совершенно не съедобна

— Быть может, оно слишком долго лежало? – озадаченно спросил один из них

— Нет, он, к сожалению, долго бежало! – ответил учёный – географ Поганель.

Мясо гуанако вкусно только тогда, когда животные убиты во время отдыха, но если за ним долго охотится и животное долго бежало, тогда его мясо несъедобно». Что произошло?

Ответ: Происходит «гликолиз» (расщепление сахара):

глюкоза→молочная кислота→ уксусная кислота

↓

CO2 + h3O

Обобщение урока:

Какая задача стояла перед вами на уроке?

— Что было сегодня необычного на уроке?

— Есть ли те, кто сделал сегодня маленькое открытие?

—Что вы взяли для себя с данного урока?

— Каков результат нашего урока?

Оценивание

Домашнее задание

Стр 41 упражнение 5 – все пункты

Запомни !!!

1. Сахар не содержит важных питательных веществ и вреден для зубов 2. Фруктоза может привести к жировому метаморфозу печени 4. Сахар может вызвать инсулиновую резистентность, ведущую к метаболическому синдрому и диабету 5. Инсулиновая резистентность может развиться в диабет второго типа 6. Сахар может привести к раковым заболеваниям 7. Сахар слабо снижает чувство голода 8. Поскольку сахар ведет к сильной выработке дофамина в мозге, он вызывает привыкание 9. Сахар — ведущий фактор ожирения у детей и взрослых 10. Не жир, а именно сахар повышает уровень холестерина и ведет к заболеваниям сердца

Диагностический тест по химии 2 курс, специальность 19.02.08 | Методическая разработка по теме:

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Московский образовательный комплекс имени Виктора

Талалихина»

Диагностический тест по дисциплине «Химия»

 2 курс

Специальность 19. 02.08 Технология мяса и мясных продуктов

Автор: Левина В.Б.

преподаватель химии

1.К углеводам относятся:

A)глюкоза, крахмал, сахароза

B)  все сладкие на вкус вещества

C)  сахароза, глицин, угольная кислота

D)  целлюлоза, гидролаза, фруктоза

E)  крахмал, целлюлоза, рибоза

2.В кровь человека углеводы поступают в виде:

A)  гликогена

B)  сахарозы

C)глюкозы

D)  крахмала

E)  целлюлозы

3. К моносахаридам относятся:

A)  мальтоза, глюкоза, целлюлоза

B)  глюкоза, сахароза, крахмал

C)  фруктоза, мальтоза, целлюлоза

D) глюкоза, фруктоза, рибоза

E)  целлюлоза, глюкоза, сахароза

4.В результате гидролиза сахарозы образуются:

A)  гидролаза и сахарин

B)  уксусная кислота и этанол

C)  галактоза и глицин

D) глюкоза и фруктоза

E)  крахмал и этанол

5.В процессе фотосинтеза в растениях из углекислого газа и воды образуется:

A) глюкоза

B)  сахароза

C)  крахмал

D)  угольная кислота

E)  рибоза

6. Качественная реакция на обнаружение глюкозы:

A)  обесцвечивание бромной воды

B)  реакция «серебряного зеркала»

C)  взаимодействие с металлическим натрием

D)  взаимодействие с раствором хлорида железа (II)

E)  взаимодействие с хлоридом бария

7.При растворении сахарозы в воде происходит:

A)  образование карамели

B)  гидролиз сахарозы с образованием глюкозы

C)  гидролиз сахарозы с образованием фруктозы

D)  образование осадка

E)  разрушение кристаллической решетки сахарозы

8.В состав молекул ДНК и РНК входят остатки:

A)  одноатомных спиртов

B)  жиров

C)  белков

D) углеводов

E)  альдегидов

9.К дисахаридам относится:

A)  фруктоза

B)  глюкоза

C) сахароза

D)  целлюлоза

E)  крахмал

10.К 50 г 9%-го раствора глюкозы прилили 150 г 8%-го раствора аммиачного комплекса серебра [Ag(Nh4)2]OH. Какова масса выпавшего при реакции осадка (г)?

A)  5,4 г

B)  4 г

C)  4,5 г

D)  7 г

E)  10 г

1. Многообразие органических соединений обусловлено

A) Окислительно-восстановительными свойствами углерода.

B) Способностью образовывать различные функциональные группы.

C) Строением ядра атома углерода.

D)Способностью атомов углерода соединяться между собой и образовывать различные цепи.

     E) Способностью атома углерода образовывать донорно-акцепторные   связи.

2. Функциональная группа альдегидов называется

       A) Гидроксильной

        B) Аминогруппой

        C)Карбонильной

        D) Кетоногруппой

              E) Карбоксильной

3. Группу атомов, определяющих характерные химические свойства данного класса веществ, называют

        A)Функциональной группой.

        B) Гомологической разностью.

        C) Радикалом.

        D) Структурным звеном.

              E) Полимером.

4. В уравнении реакции между аммиачным раствором оксида серебра (I) и метановой кислотой сумма коэффициентов равна

          A) 6

          B) 3

          C)5

          D) 4

                E) 2

5. Массовая доля углерода в масляной кислоте

          A) 36,5%

           B) 48,6%

          C) 46,3%

           D)54,5%

                 E) 45,5%

6. К гомологическому ряду с общей формулой Cnh3n+1COOH относятся кислоты:

1. СН3 – (СН2)16 – СООН

2. СН3 – (СН2)5 – СООН

3. СН3 – (СН2)7 – СН = СН – (СН2)7 – СООН

4. СН3 – СН = СН – (СН2)7 – СООН

5. С17Н31СООН

A)1, 2.

B) 1 ,5.

C) 2, 3.

D) 4, 5.

      E) 2 ,5.

7. Расположите в генетический ряд вещества

1. пропаналь 2. пропан 3. пропанол 4. 1-хлорпропан 5. пропановая кислота

A) 24315

B) 45123

C) 25134

D) 32145

      E) 12345

8. Название кислоты

A) 2-метилмасляная

B) 2-метилпропановая

C) 2,4 диметилпентановая

D) 2,3-диметилкапроновая

      E) 3-метилбутановая

9. Группа, в которой вещества имеют только σ — связи

A) C3H8; Ch4OH

B) C2H6; HCOH

C) C4h20; HCOOH

D) C3H6; HCOH

      E)C3h5; C2H5OH

10. Масса муравьиного альдегида, если его объем составляет (при н.у.) 56м3

A) 85 кг        

B) 65 кг

C) 75 кг

D) 45 кг

      E) 55 кг

Обобщение пройденного материала по теме: «Углеводы» — Статьи — Техникум — Каталог статей

Прокуда Елена Анатольевна

Преподаватель общеобразовательных дисциплин (биология, химия)

ГБОУ НПО «Новотроицкий сельскохозяйственный техникум»

 

Обобщение пройденного материала по теме: «Углеводы».

Игра как форма нетрадиционного урока.

Современные педагоги постоянно ищут новые формы «оживления» процесса объяснения материала и обратной связи, которые помогут активизировать всех учащихся, повысить их интерес к занятиям и вместе с тем обеспечат быстроту запоминания, понимания и усвоения учебного материала.

Нетрадиционные уроки — это занятия, которые аккумулируют методы и приемы различных форм обучения. Они строятся на совместной деятельности педагога и учащихся, на совместном поиске, на эксперименте по отработке новых приемов с целью повышения эффективности учебно-воспитательного процесса.

Признаки нетрадиционного занятия:

присутствуют элементы нового, происходит изменение внешних рамок;

кроме программного, используется и внепрограммный материал;

организуется коллективная деятельность обучающихся в сочетании с индивидуальной;

занятие проводится в нетрадиционном месте или с использованием оригинального оформления;

в процессе занятия используется музыка, видео,  информационные компьютерные технологии, мультимедийное оборудование;

дает возможность обучающимся раскрыться  с новых сторон, помогает ориентироваться  в атмосфере творческого поиска;

требует серьезной предварительной подготовки.

Конечно, весь учебный процесс переводить на «нетрадиционные рельсы» не нужно. Именно традиционный урок должен быть основной формой обучения и воспитания, но разнообразить учебный процесс нестандартными занятиями необходимо, т. к. они помогут активизировать мыслительную деятельность учащихся, развить их творческие способности, повысить мотивированность к учению. А при проведении педагогами открытых уроков нетрадиционная форма занятий всегда будет являться выигрышной, т. к. в нее можно включить и игровые моменты, и оригинальную подачу материала, и различные виды коллективной и групповой работы учащихся.

Игра — это вид деятельности в ситуациях, направленных на воссоздание и  усвоение общественного опыта, в котором складывается и совершенствуется самоуправление поведением. Игра дает возможность обучающемуся, включаясь в  игровую ситуацию, испытать яркие эмоциональные переживания успеха или неудачи. Также дети и подростки в процессе игры развивают способности, необходимые в области деловых и социальных отношений, — проявлять инициативу, ставить и решать проблему, планировать деятельность, решать коммуникативные задачи; учатся самостоятельности, кооперативности, толерантности, чувству товарищества и партнерства, учатся вести диалог, идти на компромисс. Игра способствует также развитию личности, формируя такие качества, как уверенность в себе, инициативность, стремление к творчеству. Учебные игры дают возможность глубже познать окружающую действительность, погрузиться в профессию, ситуацию и т. д.

Вашему вниманию предлагается разработка одного из уроков нетрадиционной формы по теме: «Обобщение углеводов по теме: «Углеводы». Урок-игра».

Тип урока: нетрадиционный.

Цель урока: обобщить сведения об углеводах, проверить уровень знаний учащихся по теме; практически подтвердить свойства углеводов; продолжить формирование навыков практической работы с веществами и оборудованием.

Задачи:

1. Учебно-образовательные: повторение, обобщение и систематизация знаний учащихся об углеводах на основе сравнительной характеристики состава, строения, свойств, обеспечивающее обратную связь и оперативную корректировку учебного процесса: выявление и оценка степени овладения системой знаний и комплексом  навыков и умений, готовности учащихся успешно применять полученные знания на практике; сформировать понятие об углеводах.
2. Учебно-развивающие: формирование у учащихся навыков практического применения углеводов; сформировать понятие об углеводах; развитие логического мышления учащихся на основании анализа, синтеза, обобщения.
3. Учебно-воспитательные: показать учащимся связь изучаемого материала с жизнью и другими науками; продолжить формирование научного мировоззрения, подводить учащихся к правильному применению знаний в жизни человека.

Методы:

1. Объяснительно-иллюстративные (беседа, объяснения (словесные), рассказ, работа с рисунками).
2. Исследовательский (выполнения практических опытов, реакций).

Методические приемы:

Логические:  — определение цели урока, оценка результатов;

 — выявление взаимосвязей и причинно-следственных связей;

— обобщение на основе анализа, синтеза и сравнения;

— формулировка выводов.

Технические: — выполнение заданий на закрепление материала;

— работа с иллюстрированным материалом;

— записи в тетради.

Организационные: — привлечение вниманий учащихся;

— постановка вопросов;

— опора на опыт и знания учащихся.

Межпредметные связи: — с биологией;

— с кулинарией.

Формы организации учебной деятельности учащихся: сочетание групповой, индивидуальной и фронтальной деятельности учащихся.

Оборудование: реактивы необходимые для практических заданий (по углеводам).

Ход урока:

1. Организационный момент.

(приветствие учащихся, проверка учащихся).

2. Актуализация знаний учащихся и постановка целей урока.

Вступительное слово преподавателя:

— Сегодня вам предстоит участвовать в необычном уроке химии. Химия – это самая необычная и интересная наука на свете. Она полна разных тайн и чудес. А люди, знающие химию волшебники.

Вот мы с вами сегодня на этом уроке попробуем ими стать. Итак, для начала разделимся на 3 команды (учащиеся делятся на 3 команды и рассаживаются группами вокруг своих столов). Игра начинается……

1-ое задание: Вам необходимо за 3 минуты придумать название и девиз своей команде, но есть одно условие! Чтобы название команд было связано с темой нашего урока (т.е. с углеводами).

2-ое задание: Кубик «Грани»! Правила простые: один человек из команды подходит, берет листик, на котором написан углевод. Затем бросает кубик (на кубике на каждой грани  написаны надписи-задания), какой гранью он падает — такое и задание. Итак, все команды по очереди.

(Приложение 1)

3-е задание: Зашифрованное слово (каждой команде раздаются листы с заданиями) в течение 7 минут команды выполняют эти задания.

(Приложения 2)

4-ое задание: «Черный ящик»

1 вопрос. В «черном ящике» находится вещество, которое в 1802 г. Впервые выделил из виноградного сока французский химик Жозеф Луи Пруст. Это вещество твердое, сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде. При растворении в воде оно образует 3 неизомерных формы. Какое вещество находится в «черном ящике»?

(Правильный ответ: глюкоза, существует 3 формы глюкозы (α-; ß-; альдегидная), которые отличаются своим строением).

2 вопрос: В «черном ящике» находится вещество, точнее полисахарид для которого характерны 2 вида макромолекул: линейная и разветвленная. Линейные молекулы имеют меньшую относительную молекулярную массу и составляют ту часть полисахариды, которая называется амилозой. А разветвленные структуры являются другой составной частью, называемой амилопектином. О каком полисахариде идет речь? Что находится в «черном ящике»?

(Правильный ответ: крахмал).

3 вопрос: В «черном ящике» находится углевод. Который  используется в пищевой промышленности как добавка, препятствующая слеживанию и комкованию порошкообразных продуктов.

(Правильный ответ: целлюлоза).

4 вопрос: В «черном ящике» углевод, дисахарид, который представляет собой вещество находящиеся в больших количествах в соке различных растений и некоторых плодах. При получении его тщательно очищают от примесей, а затем выпаривают в вакуум-аппаратах, температура плавления его 160°С. При застывании расплавленного углевода образуется аморфная прозрачная масса.

(Правильный ответ: сахароза).

5-ое задание: Химические свойства углеводов (для этого задания необходимо по одному участнику из команды, они вытягивают задания на листочках и выполняют решение возле доски).

Задание №1. Доказать наличие альдегидной группы в глюкозе, почему ее называют еще альдегидоспиртом?

(Ответ:  СН₂ОН-(СНОН)₄-С˂…………….реакция «серебряного зеркала»).

Задание №2. Каким образом глюкоза может восстановиться в соответствующий спирт (сорбит).

(Ответ:  СН₂ОН-(СНОН)₄-С˂…………….).

Задание №3. Напишите важное химическое свойство глюкозы (брожение) под действием органических катализаторов-ферментов, вырабатываемых микроорганизмами.

( Ответ: 1. спиртовое брожение (под действием ферментов дрожжей):

 С₆Н₁₂О₆→2С₂Н₅ОН+2СО₂↑

2.Молочнокислое брожение (под действием молочнокислых бактерий):

С₆Н₁₂О₆→2 молекулы молочной кислоты).

6-ое задание: Интересные факты…(учащиеся рассказывают доклады подготовленные ими заранее).

Доклад  Глюкоза; доклад сахароза и фруктоза; доклад крахмал и целлюлоза.

7-ое задание: Практическое задание (необходимо выбрать одного человека из команды, который  выполнить опыт при помощи  реактивов  по карточки-задания).

Даны карточки-задания:

Карточка №1. Провести качественную реакцию на крахмал.

Карточка №2. Провести качественную реакцию на глюкозу (реакция «серебряного  зеркала»).

Карточка №3. Провести реакцию доказывающую, что глюкоза может выступать как многоатомный спирт, так и альдегид.

8-ое задание: Размышление. Все прекрасно знают, что углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности организма человека. С их помощью протекают очень важные биохимические процессы в органах, крови и тканях. Углеводы — неотъемлемая часть рациона питания человека, они являются основным источником обеспечения энергетических затрат организма. Поэтому давайте немного поразмышляем о том, где применяются углеводы в пищевой промышленности (каждая команда по одному человеку перечисляет, где применяются углеводы в пищевой промышленности).

9-ое задание: Диктант по углеводам (из каждой команды вызывается учащийся к доске, для которого уже выбран углевод (глюкоза, крахмал, сахароза) им начинает преподаватель перечислять утверждения характерные для этих углеводов и то утверждение, которое  соответствует  их  углеводу,  ставит на доске «+», после последнего вопроса подсчитывают количество «+».

( Ответы: глюкоза – 8 «+»; крахмал – 5 «+»; сахароза – 6 «+»).

(Приложение 3)

10-ое задание: «Крестики-нолики» (на доске рисуется шаблон для этого задания, вызываются два учащегося к доске и по очереди задаются им вопросы):

• Является ли фруктоза моносахаридом? (да)
• Целлюлоза – это дисахарид? (нет)
• Формула глюкозы С₆Н₁₂О₆? (да)
• Сахароза растворяется в воде? (да)
• Применяют ли целлюлозу для получения пластмасс? (да)
• Крахмал имеет точку плавления? (нет)
• Фруктоза слаще сахарозы? (да)
• Сахароза дает реакцию на альдегидную группу? (нет)
• Правда, что полисахариды – это сложные углеводы? (да)
• Крахмал сладкий на вкус? (нет)
• Глюкоза является альдегидоспиртом? (да)
• Формулы у глюкозы и фруктозы разные? (нет)
• Используется ли крахмал для получения волокна? (нет)
• Целлюлоза вступает в реакцию брожения? (нет)
• Используется ли глюкоза для приготовления зеркал? (да)
• Целлюлоза используется в качестве топлива? (да)
• Сахароза образует коллоид в горячей воде? (нет)
• Рибоза относится к углеводам? (да)
• Является ли дезоксирибоза моносахаридом? (да)
• Лактоза относится к полисахаридам? (нет)
• Солодовый сахар – это лактоза? (да)
• Мальтоза – это дисахарид? (да)
• Фруктоза подвергается гидролизу? (нет)

3. Подведение итогов (объявление победителя, выставление оценок в журнал).

 

Список используемой литературы.

1. Чередов И.М. Формы учебной работы в средней школе. — М.: Просвещение, 1988.
2. Онищук В.А. Урок в современной школе. – М.: Просвещение, 1986.
3. Махмутов М.И. Современный урок. — М., 1985.
4. Культура современного урока / Под ред. Н.Е. Щурковой. – М., 1997.
5. Дайри Н.Г. Основное усвоить на уроке. – М.: Просвещение, 1987.
6. Гузеев В.В. К формализации дидактики: системный классификатор организационных форм обучения (уроков) // Школьные технологии. – 2002. – № 4.
7. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. М.: 1993. 168с.
8. Павлов И.Ю., Валеннко Д.В., Москвичев Д.В. Биология. Словарь-справочник. Ростов-на-Дону, 1997. – 517с.

 

Написаны три вещества:  глюкоза, крахмал, сахароза.

Надписи – задания:

1 грань – дайте описание

2 грань – сравните с чем-нибудь

3 грань – проассоциируйте (на что похож)

4 грань – проанализируйте (из чего состоит)

5 грань – применение

6 грань – приведите примеры

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Утверждения:

• Это моносахарид (глюкоза).
• Хорошо растворимое вещество (глюкоза, сахароза).
• Это дисахарид (сахароза).
• Образует коллоид в горячей воде (крахмал).
• Волокнистое вещество.
• Это полисахарид (крахмал).
• Порошкообразное вещество (крахмал).
• Дает реакцию «серебряного зеркала» (глюкоза).
• С гидроксидом меди образует ярко-синий раствор (глюкоза, сахароза).
• Подвергается гидролизу (сахароза, крахмал).
• Вступает в реакцию брожения (глюкоза).
• Легкоплавкое вещество (сахароза, глюкоза).
• Применяется в кондитерском деле (глюкоза, сахароза, крахмал).
• Используется для изготовления зеркал (глюкоза).

Контрольно-методический срез по теме «Углеводы». Вариант 1

Контрольно-методический срез

по теме «Углеводы»

 

Цель: проверить уровень усвоения учащимися материала по теме «Углеводы».

 

Структура контрольно-методического среза:

Задание 1 — простой анализ.

Задание 2 — синтез, обобщение.

Задание 3 – сравнение.

Задание 4 — логика, причинно-следственные связи.

Задание 5 – вывод.

 

Данная работа может быть использована на уроке химии для текущего контроля знаний учащихся в 10 классе.

 

Работа подходит к любому УМК по химии.

 

Вариант 1

 

Установите соответствие между формулами веществ и их названиями.

 

Формула вещества	Название вещества
1. С6Н12О6	А) мальтоза
2. (С6Н10О5)n	Б) дезоксирибоза
3. С5Н10О4	В) глюкоза
4. С12Н22О11	Г) крахмал
	Д) целлюлоза

 

2. Объедините предложения одним словом.

А) Это углевод, который не гидролизуется, т.е. не разлагается водой.

Б) Одновременно является и многоатомным спиртом, и альдегидом.

В) Основной источник энергии в клетке.

 

3. Чем отличается рибоза от дезоксирибозы? Напишите их формулы.

 

4. Исключите лишнее понятие. Объясните, почему вы так решили.

Рибоза, глюкоза, сахароза, фруктоза.

 

5. Почему глюкозу по химическому строению относят к многоатомным спиртам? Какой химической реакцией можно это доказать?

 

Ответы к контрольно-методическому срезу

по теме «Углеводы»

 

Вариант 1

 

1. 1 – В; 2 – Г, Д; 3 – Б; 4 – А.

 

2. Глюкоза.

 

3. С5Н10О5 – рибоза, С5Н10О4 – дезоксирибоза. Дезоксирибоза – это рибоза, у которой из молекулы «удален» один атом кислорода.

 

4. Лишнее понятие – сахароза, потому что это дисахарид. Остальные углеводы (рибоза, глюкоза, фруктоза) — моносахариды.

 

5. По химическому строению глюкоза относится к многоатомным спиртам, так как содержит пять гидроксильных групп –ОН. Глюкоза, как и многоатомный спирт, взаимодействует со свежеприготовленным осадком гидроксида меди (II). При этом осадок растворяется и образуется ярко-синий раствор сахарата меди (II).

 

Приложение. Форма для конструирования контрольно-методических срезов для диагностики уровня сформированности мыслительных навыков (http://vio.uchim.info/Vio_44/cd_site/articles/art_4_7.htm) .

1. Анализ.
1.1. Найди соответствие:
а) (определение, рисунок, формула) 1. (термин, понятие)
б) (определение, рисунок, формула) 2. (термин, понятие)
в) (определение, рисунок, формула) 3. (термин, понятие)
1.2. Дан список слов, формул, символов, рисунков и т.д. Какое из них лишнее и почему?
1.3. Дан список слов, терминов, формул, рисунков и т.д. Подчеркни те, которые относятся к…
1.4. Дан короткий отрезок текста. Подчеркните понятия, которые…
 

2. Синтез.
2.1. Перечислены характеристики процесса, объекта. О чем идет речь?
2.2. Даны рисунки нескольких объектов. В каком процессе они участвуют?
2.3. Перечислены: дата, имена, место — о каком событии идет речь?
 

3. Сравнение.
Найди сходство или отличия между А и Б (термины, объекты, рисунки, системы, процессы), выдели ведущие характеристики для сравнения в определенной ситуации.
 

4. Установление причинно-следственных связей.
4.1. Продолжите ряд или вставьте пропущенный фрагмент:
4.2. Расположите в логической последовательности (слова, объекты, рисунки).
4.3. Построй систему понятий или интеллект-карту.
 

5. Умение делать выводы.
5.1. Прочитать или прослушать текст, описывающий опыт, эксперимент, реальный или мысленный, сформулировать вывод.
5.2. Предложить как можно больше вариантов разрешения проблемной ситуации.
5.3. Сделать вывод о причинах изменения в протекании процесса, в структуре или в составе объекта.

 

Углеводы

---

УГЛЕВОДЫ

На Земле примерно 92 встречающихся в природе элемента, но, что интересно, только 4 (кислород, углерод, водород и азот) составляют около 96% массы человеческого тела. Эти элементы объединяются, образуя биомолекулы, поддерживающие жизнь, которые можно разделить на четыре группы: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты. Углеводы, белки и липиды используются клетками в качестве строительных блоков для клеток или для получения энергии, в то время как нуклеиновые кислоты являются основой генетического материала.Углеводы — самая распространенная из биомолекул. Каждый год Земля преобразует более 100 миллиардов метрических тонн CO ₂ и H ₂ O в углеводы. Если бы мы идентифицировали самую важную углеводную молекулу на планете с точки зрения ее способности поддерживать жизнь, мы, несомненно, выбрали бы моносахарид глюкозу. Без глюкозы не могла бы существовать почти вся животная жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

Есть три основных класса углеводов; Моносахариды , , дисахариды , полисахариды и , .Эта классификация основана на том, сколько субъединиц составляют молекулу. Название «сахарид» происходит от греческого, что означает сахар. Моносахариды представляют собой простейшую форму углеводов и состоят из одной молекулы или субъединицы. Дисахариды состоят из два моносахарида, связанных вместе, а полисахариды состоят из 3 или более моносахаридов, связанных вместе.Теперь мы рассмотрим каждый из этих типов углеводов.

МОНОСАХАРИДЫ

Моносахариды (моно = один, сахарид = сахар) являются основными субъединицами углеводов.Они содержат от 3 до 7 атомов углерода и имеют общую формулу (CH ₂ O) _n , где n находится в диапазоне от 3 до 7 (5 или 6 являются наиболее распространенными). Например, если n = 6, формула для моносахарида будет C ₆ H ₁₂ O ₆ , а если n = 5, формула будет C ₅ H ₁₀ O _5. Надеюсь, , очевидно, что моносахариды содержат значительное количество кислорода, по одному на каждый углерод в молекуле. Углеводы имеют самое высокое соотношение кислорода к углероду среди всех важных органических молекул.Общие моносахариды включают: глюкозу, фруктозу, галактозу, рибозу и дезоксирибозу . Обратите внимание, что название каждого из этих сахаров оканчивается суффиксом -ose. Этот суффикс -ose означает полный, в частности, полный кислорода. Названия большинства сахаров заканчиваются этим суффиксом.

Структуры трех распространенных моносахаридов показаны на рисунке ниже. Обратите внимание, что молекулы могут существовать в двух разных формах. Когда они находятся в сухом или порошкообразном состоянии, они существуют в виде линейной молекулы (вверху), но при растворении в воде они принимают кольцевую форму, причем кислород является одним из членов кольца (внизу).Поскольку все молекулы в нашем организме существуют в виде водных растворов, кольцевидная форма — это то, как мы находим моносахариды в организме. Также обратите внимание, что все три из этих соединений имеют 6 атомов углерода, следовательно, они имеют одинаковую молекулярную формулу: C ₆ H ₁₂ O ₆ . Однако их структурные формулы различны (см. Рисунок ниже). Молекулы, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но разные структурные формулы, известны как изомеры. Несмотря на то, что каждый из них имеет 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода, они обладают очень разными биологическими действиями из-за их различных структурных форм.Например, есть определенные носители, которые могут переносить глюкозу в клетку, но не переносят фруктозу.

Глюкоза, также называемая декстрозой, является преобладающим сахаром в нашей крови. Когда мы говорим об уровне сахара в крови, на самом деле мы говорим об уровне глюкозы в крови. Мы получаем глюкозу в основном в результате переваривания дисахаридов и полисахаридов. Как только эти углеводы расщепляются до глюкозы в тонком кишечнике, глюкоза всасывается в кровь и транспортируется к различным органам тела.Там он может метаболизироваться в тканях, чтобы обеспечить топливо для клеточного метаболизма, или, если он не нужен немедленно для метаболизма, он может храниться в виде гликогена (подробнее об этом сложном углеводе позже) в печени и мышцах или преобразовываться в триглицериды. (жир) и хранится в жировых клетках. Когда уровень глюкозы в крови становится низким (как это бывает в постное воскресенье), гликоген в печени может расщепляться, чтобы высвободить глюкозу в кровь, или же организм может фактически производить новые молекулы глюкозы из белков в процессе, называемом глюконеогенез.

Другие моносахариды, о которых нам необходимо знать, — это фруктоза и галактоза (6 углеродных сахаров или гексоз ), которые являются субъединицами важных дисахаридов. Также рибоза и дезоксирибоза (5 углеродных сахаров или пентоз ), которые являются важными компонентами нуклеиновых кислот.

Изображение создано MG, 2013 г.

На изображении выше показаны линейные и кольцевые структуры трех распространенных моносахаридов.Все они имеют одинаковую молекулярную формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), но имеют разную структуру (красный цвет) и, следовательно, являются изомерами друг друга.

ДИСАХАРИДЫ

Дисахариды (Di = 2, сахарид = сахар) образуются, когда две молекулы моносахарида связаны вместе. Как показано на рисунке ниже, когда два моносахарида связаны вместе, одним из продуктов реакции является вода. Поскольку вода удаляется, чтобы связать субъединицы вместе, реакция называется дегидратационным синтезом реакцией .Это распространенный тип реакции синтеза, который мы снова увидим, когда узнаем об образовании липидов и белков.

Изображение создано MG, 2013 г.

Реакция синтеза дегидратации объединяет два моносахарида (глюкозу) с образованием дисахарида (мальтозы).

Мы обсудим три важных дисахрида; сахароза, лактоза и мальтоза . Во всех трех из этих дисахаридов глюкоза является одним из моносахаридов, из которых они состоят.На рисунке ниже показана структура этих дисахаридов, а в таблице 1 представлены их характеристики.

Изображение создано MG, 2013 г.

На изображении выше показаны структуры трех распространенных дисахаридов. Все они содержат глюкозу в качестве одной из своих субъединиц, разница между ними — вторая субъединица.

Таблица 1. Характеристики трех распространенных дисахаридов.

Имя	Комбинированные моносахариды	Информация о пищевой ценности
Сахароза	Глюкоза + фруктоза	Самый распространенный диетический дисахарид.Естественно содержится в свекольном и тростниковом сахаре, коричневом сахаре, кленовом сиропе и меде. Вы знаете его как столовый сахар.
Лактоза	Глюкоза + галактоза	Содержится в молочных продуктах.Это наименее сладкий из дисахаридов.
Мальтоза	Глюкоза + Глюкоза	Содержится в продуктах питания, включая сухие завтраки, прорастающие семена и пиво.

Только моносахариды могут абсорбироваться из пищеварительного тракта в кровь, поэтому для того, чтобы попасть в организм, дисахариды сначала должны быть расщеплены до их моносахаридных субъединиц. В тонком кишечнике есть специфические ферменты для каждого из них: сахароза, для переваривания сахарозы, лактаза, для переваривания лактозы и мальтаза, для переваривания мальтозы. Реакция переваривания по существу является обратной реакцией синтеза дегидратации, т.е.е. вода снова добавляется в связь, чтобы разорвать ее. Этот тип реакции называется реакцией гидролиза . На рисунке ниже показан пример реакции гидролиза. Поскольку дисахариды легко перевариваются и быстро всасываются в кровь, их, наряду с моносахаридами, часто называют простыми сахарами .

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

На изображении выше показана реакция гидролиза.Связи между мономерами в полимере могут быть разорваны ферментативным добавлением воды к связям.

Вы можете знать кого-то с непереносимостью лактозы или у вас самих может быть непереносимость лактозы. Большинство млекопитающих не потребляют молоко, когда становятся взрослыми и больше не нуждаются в ферменте для переваривания лактозы, поэтому организм перестает вырабатывать фермент. Если лактоза не расщепляется на моносахаридные субъединицы, она не может абсорбироваться и переходит в толстую кишку. Бактерии, живущие в толстом кишечнике, любят лактозу и начинают ее есть.К сожалению, когда они едят много лактозы, они выделяют много газа. Кроме того, лактоза втягивает воду в толстый кишечник путем осмоса. Симптомы непереносимости лактозы включают вздутие живота, диарею, спазмы в животе, метеоризм (газы) и тошноту. Симптомы возникают из-за того, что непереваренная лактоза попадает в толстую кишку. Во всем мире около 75% взрослого населения в той или иной степени страдает непереносимостью лактозы, однако заболеваемость сильно различается от страны к стране (см. Рисунок ниже).Как правило, у северных европейцев и их потомков самый низкий уровень заболеваемости, в основном из-за того, что в их культуре крупный рогатый скот и козы были одомашнены давно, а молочные продукты этих животных остаются важным источником питания. Хотя это и не изображено на картах, представители племен масаи в Восточной Африке также демонстрируют низкий уровень непереносимости лактозы, что также объясняется их традицией выращивания крупного рогатого скота и коз для производства молочных продуктов.

Распространенность непереносимости лактозы во всем мире.Изображение загружено с Wikimedia Commons, декабрь 2013 г .: Автор: NmiPortal; Сайт: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Worldwide_prevalence_of_lactose_intolerance_in_recent_populations.jpg; Лицензия: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

ПОЛИСАХАРИДЫ

Полисахариды представляют собой длинные цепи моносахаридных субъединиц, связанных вместе посредством реакций синтеза дегидратации. Эти цепи могут насчитывать от трех до тысяч субъединиц.Полисахариды — это то, что мы называем сложными углеводами . В зависимости от их функции полисахариды можно классифицировать как запасные молекулы, так и структурные молекулы. Полисахариды хранения включают крахмал и глюкоген. Крахмал представляет собой крупный полимер субъединиц глюкозы и является формой хранения глюкозы в растениях. Источники включают семена, зерно, кукурузу, бобы, картофель и рис.

На самом деле существует два типа крахмала: амилоза и амилопектин. Амилоза представляет собой длинную неразветвленную цепь субъединиц глюкозы. Амилопектин, , с другой стороны, имеет разветвленную структуру (см. Рисунок ниже). Именно доля каждой формы крахмала в конкретной пище определяет ее способность к перевариванию. Продукты с большим количеством амилопектина перевариваются и усваиваются быстро, тогда как продукты с более высоким уровнем амилозы расщепляются медленнее.

Гликоген — форма хранения углеводов у животных.Гликоген, как и крахмал, представляет собой полимер субъединиц глюкозы. Он похож по структуре на амилопектин, но еще более разветвлен. Мы храним гликоген в первую очередь в печени и скелетных мышцах. Гликоген в скелетных мышцах может быть истощен всего за 1 час упражнений на повышение энергии. С другой стороны, во время голодания гликогена в печени хватит на 12-24 часа. Это неуверенное ощущение, которое вы испытываете в конце поста в постное воскресенье, во многом связано с истощением ваших запасов гликогена.

Изображение создано MG, 2013 г.

На изображении выше показано разветвление в молекуле полисахарида.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

На этом изображении выше показаны разные степени разветвления амилозы, амилопектина и гликогена.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

Еще один рисунок, показывающий уровни разветвления крахмала, гликогена и целлюлозы.

Разветвленная структура гликогена позволяет ферментам легко расщепляться в организме, высвобождая глюкозу, чтобы ее можно было использовать для получения энергии. Гликоген, накопленный в мышцах, обеспечивает энергию, необходимую мышцам для физических упражнений, особенно высокоинтенсивных и выносливых. Гликоген, хранящийся в печени, используется для обеспечения энергией других тканей, таких как нейроны нервной системы.

Важным структурным полисахаридом является целлюлоза .Целлюлоза является важной структурной молекулой в растениях и обеспечивает волокна , которые нам необходимы в нашем рационе. Целлюлоза — это полимер глюкозы. Однако, в отличие от крахмала и гликогена, у нас нет ферментов для переваривания целлюлозы. Это связано с различием в конфигурации связей между мономерами глюкозы (см. Рисунок ниже). Целлюлоза образует структурные компоненты стенок растительных клеток. Его особенно много в листовых овощах и цельнозерновых продуктах. Хотя мы не можем переваривать целлюлозу для получения энергии, она обеспечивает объем стула и может снизить риск некоторых заболеваний, таких как дивертикулярная болезнь и рак толстой кишки.

Изображение создано MG, 2013 г.

На изображении выше показано связывание мономеров глюкозы в целлюлозе. Обратите внимание, что конфигурация отличается от конфигурации крахмала и гликогена (см. Рисунок выше). У нас нет ферментов для переваривания связей в целлюлозе.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

ЗДОРОВЬЕ

Можно с уверенностью сказать, что углеводы являются важной частью здорового питания, хотя одни углеводы лучше других.Когда мы потребляем простые сахара, они быстро всасываются, и уровень сахара в крови быстро повышается. Это, в свою очередь, приводит к секреции большого количества инсулина с последующим быстрым падением сахара в крови. Это, наверное, не идеально. Действительно, недавнее исследование ¹ показало, что употребление всего одного сладкого безалкогольного напитка в день увеличивает риск развития ишемической болезни сердца на 20% у мужчин. Также было показано, что употребление сахаросодержащих безалкогольных напитков увеличивает частоту ожирения, что увеличивает риск диабета 2 типа.С другой стороны, сложные углеводы, содержащиеся в цельнозерновых, обычно полезны для здоровья.

Одной из актуальных тем, вызывающих повышенный интерес, является кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы производится из кукурузного крахмала, который представляет собой полимер глюкозы. Крахмал гидролизуют для разделения мономеров глюкозы, а затем химически обрабатывают для преобразования части глюкозы во фруктозу. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы состоит из 55% фруктозы и 45% глюкозы. Фруктоза обрабатывается организмом иначе, чем глюкоза.В то время как глюкоза может проникать почти во все клетки организма (некоторым клеткам требуется небольшая помощь инсулина, чтобы усвоить глюкозу), фруктоза метаболизируется почти исключительно в печени. Кажется, появляется все больше доказательств того, что кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы может быть вредным для нас. В недавнем исследовании на крысах, сравнивавшем кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и сахарозу, крысы, потребляющие кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, имели больший набор веса, повышенное количество висцерального жира (жира вокруг наших органов брюшной полости) и повышение уровня циркулирующих триглицеридов. ² (триглицериды являются основным компонентом жира в наших жировых клетках).Хотя есть те, кто все еще утверждает, что кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы для вас не хуже, чем сахароза, растущее количество доказательств, похоже, предполагает иное. Итак, в следующий раз, когда вы сядете с бокалом хорошего холодного Sprite, подумайте о том, что вы можете сделать со своим телом.

Список литературы

1. Koning, L. de, et al. Потребление сладкого напитка, случай ишемической болезни сердца и биомаркеры риска у мужчин. Тираж 12.03.2012 г.

3.Bocarsly, M.E. et al. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы вызывает у крыс характеристики ожирения: увеличение массы тела, повышение уровня судьбы и уровень триглицеридов. Фармакология, биохимия и поведение. 97: 101-106-2012

** Вы можете использовать кнопки ниже, чтобы перейти к следующему или предыдущему чтению в этом модуле **

Распечатать эту страницу

Углеводы — Классификация

Общие углеводы Название Получение названия и источника Моносахариды Глюкоза От греческого слова, обозначающего сладкое вино; виноград сахар, сахар в крови, декстроза. Галактоза греческое слово, обозначающее молоко — «галактик», содержится как компонент лактозы в молоке. Фруктоза латинское слово «фрукт» — «fructus», также известная как левулоза, содержится во фруктах и ​​меде; сладчайший сахар. Рибоза Рибоза и дезоксирибоза находятся в позвоночнике структура РНК и ДНК соответственно. Дисахариды — содержат два моносахарида Сахароза Французское слово, обозначающее сахар — «сукре», дисахарид, содержащий глюкозу и фруктозу; стол сахар, тростниковый сахар, свекольный сахар. Лактоза Латинское слово, обозначающее молоко — «лакт»; дисахарид, содержащийся в молоке, содержащий глюкозы и галактозы. Мальтоза французское слово, означающее «солод»; дисахарид, содержащий двух единиц глюкозы ; нашел в проросших зернах, из которых делают пиво. Общие полисахариды Название Источник Крахмал Растения хранят глюкозу в виде полисахаридного крахмала.Зерновые (пшеница, рис, кукуруза, овес, ячмень), а также клубни, такие как картофель, богаты крахмалом. Целлюлоза Главный компонент жестких стенок ячеек в растений представляет собой целлюлозу и представляет собой линейный полисахаридный полимер с много моносахаридных единиц глюкозы. Гликоген Это форма хранения глюкозы у животных. и человека, который аналогичен крахмалу в растениях.Гликоген синтезируется и хранится в основном в печени и мышцах.

Углеводы — Классификация Классификации: Существует множество взаимосвязанных схем классификации. Наиболее полезная схема классификации разделяет углеводы на группы по количеству отдельных простых сахаров единицы. Моносахариды содержат одну единицу; дисахариды содержат две единицы сахара; и полисахариды , содержат много сахарные единицы, как в полимерах — большинство из них содержат глюкозу в качестве моносахарида Ед. изм. Углеводы Моносахариды Дисахариды Полисахариды Глюкоза Сахароза Крахмал Галактоза Мальтоза Гликоген Фруктоза Лактоза Целлюлоза Рибоза Глицеральдегид

Количество атомов углерода: Моносахариды можно дополнительно классифицировать по количеству присутствуют атомы углерода. Гексозы (6 атомов углерода) являются наиболее распространенными. Количество атомов углерода Шесть = гексоза Пять = Пентоза Три = Триоза Глюкоза Рибоза Глицеральдегид Галактоза Фруктоза Функциональные группы: Альдозы содержат альдегидную группу — Моносахариды в эту группу входят глюкоза, галактоза, рибоза и глицеральдегид. Кетозы содержат кетоновую группу — основной сахар в этой группе есть фруктоза. Редуктор: Содержит полуацетальную или гемикетальную группу. Сахара включают глюкозу, галактозу, фруктозу, мальтозу, лактозу Невосстанавливающий: Не содержит полуацетальных групп. Сахароза и все полисахариды находятся в этой группе.

Моносахариды — обзор | Темы ScienceDirect

УГЛЕВОДЫ

Простые сахара — это основные метаболические субстраты, используемые при прорастании пыльцы.Интересно, что большинство пыльцы трав сбрасываются на трехъядерной стадии [13] и не сохраняют свою жизнеспособность при хранении. Эти пыльцы, например Zea mays, , содержат 36–40% своего сухого веса в виде углеводов (Таблица 4). Другие виды пыльцы, относительно стабильные при хранении в течение длительного времени, являются двухъядерными и содержат относительно мало растворимых углеводов; Пыльца финиковой пальмы ( P. dactylifera ), например, содержит только 1-2% растворимых углеводов и не содержит крахмала при переливании.Напротив, содержание крахмала в пыльце Typha настолько неизменно высокое, что его иногда использовали в качестве заменителя муки. Содержание крахмала Zea mays варьируется от 12 до 30%, в зависимости от разновидности и метода обработки. Попытки соотнести крахмалистый эндосперм кукурузы с содержанием крахмала в пыльце не увенчались успехом [14].

Таблица 4. ПЫЛЬЦЕВЫЕ УГЛЕВОДЫ [2]

0

Снижающие

0

0 · 05

			% сухой вес Сахар
Виды	Всего	Крахмал
Zea mays	36 · 6	6 · 9	7 · 3	22 · 4
Typha latifolia 4 31284	18 · 9	13 · 0
Phoenix dactylifera	1 · 2	1 · 1	0 · 1	0 · 0
900a4 Pinus s61 13 · 2	7 · 5	3 · 5	2 · 2

Основной компонент свободных сахаров в пыльце, как правило, связан с определенным видом.В пыльце сосны более 93% свободного сахара составляет сахароза, но в пыльце покрытосеменных сахароза составляет обычно только 20–50% свободного сахара. Другие растворимые сахара встречаются в большинстве пыльцы. В 15 исследованных пыльцах хвойных растений рафиноза обнаружена у всех, а стахиоза — в 10 [15]. Рамноза присутствует во многих пыльцах при созревании, но у Rosa она исчезает при хранении [16]. Арабиноза, ксилоза и галактоза также часто встречаются в пыльце в виде свободных сахаров. Каждый из этих трех сахаров также присутствует в гидролизатах пектина и гемицеллюлозах стенок пыльцевых трубок.Редкие сахара, обнаруженные в пыльце, включают туранозу, нигерозу и лактозу. Эти последние сахара, вероятно, являются фрагментами полисахаридов. Несколько неидентифицированных сахаров были обнаружены в экстрактах пыльцы сосны [17] и кукурузы [15]. Никто не исследовал эти выводы и не определил значение этих сахаров для роста пыльцы.

Растворимые сахара в пыльце заметно изменяются в зависимости от условий хранения и обращения. В долгосрочном эксперименте, в котором пыльца сосны хранилась в течение 15 лет при 25% и 10% относительной влажности, только пыльца, хранившаяся при относительной влажности 10%, прорастала in vitro [18].После 15 лет хранения содержание полисахаридов существенно не отличалось при двух значениях влажности, но значительное снижение содержания глюкозы и сахарозы сопровождалось снижением всхожести. Пыльца, собираемая пчелами, содержит больше восстанавливающих сахаров, чем та же пыльца, собранная непосредственно с растений [2]. Повышение содержания редуцирующих сахаров в пыльце, собранной пчелами, связано с выделениями пчел и нектаром, добавляемым пчелами к массе пыльцы.

Углеводы в пыльце встречаются в основном в клеточных стенках и в виде цитоплазматических полисахаридов.Таким образом, общие нерастворимые полисахариды имеют небольшие сезонные или видовые вариации по сравнению с большими вариациями растворимых углеводов. Пыльца метаболизирует много других сахаров, кроме тех, которые они содержат. Примеры такой широкой способности проиллюстрированы экспериментами с проращиванием пыльцы сосны в 0,2 М растворах различных сахаров (рис. 2). Пыльце сосны не требуется сахар или бор для прорастания in vitro, , однако потребление кислорода удваивается экзогенной сахарозой.

Рисунок 2. Респираторные паттерны пыльцы Pinus ponderosa на различных сахарах. Каждый образец содержал 50 мг пыльцы , 0,3 мг мистеклина и 2 0 мл 0 002 M CaPO ₄ буфер, pH 5,7. Средства трех повторных образцов

Глюкоза, галактоза и лактоза стимулируют дыхание пыльцы. Пыльца сосны, как и другие виды пыльцы, не только содержит много растворимых сахаров, но также содержит ферменты, метаболизирующие широкий спектр сахаров, абсорбируемых из внешней среды.Некоторые пыльцы накапливают крахмал по мере поглощения избыточного количества сахаров. В момент расхождения пыльца сосны имеет довольно низкое содержание крахмала (Таблица 4), но при прорастании в присутствии сахара в цитоплазме пыльцы образуется крахмал [19].

Такие факторы, как питательные микроэлементы, также могут влиять на способность пыльцы метаболизировать сахара. Бор не требуется для прорастания пыльцы сосны, однако, когда бор помещается в среду с пыльцой сосны, способность метаболизировать глюкозу-6- ¹⁴ C увеличивается примерно на 60%.Стимуляция бором отражает не только доступные виды и субстраты, но и тип поставляемого бора. Бутилборат превосходит борную кислоту в стимуляции метаболизма глюкозы в пыльце [20]. Фенилборат, токсичный для пыльцы в низких концентрациях, абсорбируется пыльцой быстрее, чем другие формы бората. Возможно, диссоциированный фенильный фрагмент ингибирует пыльцу.

Пока нет точного признания роли бора в метаболизме растений; он необходим для развития меристематических почек, а также для роста пыльцы.Было предложено несколько гипотез, включающих метаболизм сахаров и рост мембраны пыльцевой трубки, в частности, за счет включения предшественников пектина [21]. Некоторые данные также предполагают, что бор действует на уровне информационной РНК. Однако мы до сих пор не знаем точно, как бор участвует в росте пыльцы или растений.

Среда для роста пыльцы in vitro , содержащая сахара, такие как раффиноза, часто дает лучший рост, чем среда, в которой используется более простой дисахарид сахароза. Интересно, что пыльца также метаболизирует лактозу (рис.2), о чем сообщают многие исследователи. При выращивании на лактозном агаре трубочки пыльцы сосны образуют крахмал [19]. Способность пыльцы сосны метаболизировать радиоактивную лактозу увеличивалась, если пыльца изначально выращивалась с использованием галактозы [22]. Фермент, гидролизующий лактозу, α-галактозидаза, по-видимому, индуцируется, активируется или, по крайней мере, усиливается в пыльце, предварительно обработанной галактозой. Это увеличение способности метаболизировать лактозу не происходит, когда пыльца сосны проращивается только на лактозе. Это говорит о том, что галактоза является естественным субстратом и усваивается легче, чем лактоза; последний просто гидролизуется по α-галактозидной связи.Таким образом, пыльца не только может метаболизировать неэндогенные сахара, но и сахар, поступающий экзогенно, может влиять на уровни или типы ферментов, образующихся при прорастании пыльцы.

Циклитолы представляют собой интересную группу соединений, которые часто метаболически связаны с сахарами. Миоинозитол часто встречается в пыльце в виде свободного соединения; он также встречается как фосфоинозитол. Повышение содержания инозита происходит по мере прорастания пыльцы и гидролиза фосфатидов до свободного инозита. Другие циклитолы, выделенные из пыльцы, включают пинитол и секвойитол.Эти два последних присутствуют только в следовых количествах. В пыльце инозитол является не просто кофактором фермента, как это обычно предполагается, но фактически может быть включен в пектины во время прорастания [21, 23].

Пентозные сахара, рибоза и дезоксирибоза, выделенные в виде свободных сахаров из пыльцы, вероятно, являются продуктами гидролиза нуклеиновых кислот. Некоторые сахара также связаны с белками и липидами пыльцы.

Углеводы

Углеводы

Энергия для живых существ

Состоит из атомов углерода, водорода
и кислород в соотношении 1: 2: 1.Все
углеводы имеют ту же основную формулу (CH ₂ O) _n

Углеводы классифицируются в зависимости от их размера и
сложность

Сахар простой

Они являются строительными блоками всех других углеводов.
молекулы. Это мономеры: более мелкие молекулы, которые соединяются вместе, образуя
длинные цепи, называемые полимерами.

Наиболее распространенные моносахариды имеют формулу C ₆ H ₁₂ O _6. Три самых распространенных
моносахариды:

• Глюкоза: единственный сахар, который живые организмы могут использовать для
  энергия
• Фруктоза: сахар, содержащийся во фруктах
• Галактоза: сахар, содержащийся в молоке. Это зеркальное отображение глюкозы

Эти три молекулы являются изомерами. У них одинаковая химическая формула, но очень
разные конструкции. Потому что у них есть
по той же формуле, их можно легко преобразовать из одной формы в другую.

Их структуры:

Глюкоза Фруктоза Галактоза

HHHH Дисахариды

Дисахариды — это двойные сахара.Они образуются, когда соединяются два моносахарида.
вместе. Когда двое
моносахариды связываются, при этом выделяется вода. Это называется конденсацией или обезвоживанием.
синтез. Они изомеры как
хорошо. Потеря молекулы воды дает
все дисахариды имеют формулу C ₁₂ H ₂₂ O _11. Для обратного синтеза дегидратации и нарушения
дисахарид на отдельные моносахариды, просто добавьте воду в
молекула. Этот процесс называется
гидролиз.

Три распространенных дисахарида:

• Мальтоза: глюкоза + глюкоза
• Солод
  сахар
• Б / у
  в производстве пива, конфет и шоколадного солода

• Сахароза: глюкоза + фруктоза
• Стол
  сахар
• Мост
  распространенными источниками являются сахарный тростник, свекла и кукуруза

• Лактоза: глюкоза + галактоза
• Молоко
  сахар
• А
  человек с непереносимостью лактозы не может переваривать
  этот сахар
• О компании
  60% американцев не переносят лактозу

галактоза глюкоза

Глюкоза + Глюкоза

Мальтоза

Длинные цепочки моносахаридов

Существует много разных полисахаридов, но самые
общие:

• амилоза
  (крахмал): длинная цепь глюкозы
  молекулы
• Произведено
  по растениям в процессе фотосинтеза
• первичный источник глюкозы как у растений, так и у животных
• Это
  не сладкий

• Гликоген: длинная цепь молекул глюкозы
• Сделано
  животными
• Это
  производится в печени, и это единственный способ, которым животное может накапливать дополнительные
  глюкоза
• гликоген
  хранится в печени и мышечных клетках
• Когда
  организму нужна глюкоза, гликоген расщепляется на индивидуальную глюкозу
  молекулы

• Целлюлоза: длинная цепь молекул глюкозы
• Найдено
  в клеточных стенках растений
• Люди
  и многие другие животные не могут переваривать целлюлозу
• Есть
  источник клетчатки в нашем рационе

• Хитин: цепь глюкозы
• марок
  экзоскелеты (панцири) насекомых и моллюсков

Белок

Белки обеспечивают структурную поддержку живых существ и
они создают и восстанавливают повреждения, нанесенные клеткам и тканям.

Волосы, кожа, ногти и мышцы состоят из белка.

Аминокислоты — строительные блоки белков. Все белковые молекулы представляют собой свернутые цепочки из
аминокислоты.

• An
  развернутая цепь аминокислот называется полипептидом.
• форма белка определяет его функцию. Если форма белка изменилась,
  это повлияет на его функцию.

Структура белка

Все белки имеют следующие элементы своей структуры

• Первичный
  структура: порядок амино
  кислоты в полипептидной цепи
• Определяет
  идентичность белка точно так же, как порядок букв определяет
  значение слова.БЫВШИЙ. СОБАКА и БОГ. Те же буквы, очень разные значения.
• Вторичный
  структура: первая складка в
  полипептид
• Высшее
  структура: вторая складка в
  белок

Аминокислотная структура

Все аминокислоты имеют одинаковую базовую структуру:

Группа

R — единственная часть молекулы аминокислоты, которая может
изменить

Обратите внимание на единственное различие между этими двумя аминокислотами:
что скреплено по месту нахождения группы R:

Глицин Изолейцин

Аминокислоты связываются вместе с образованием дисахаридов (цепочки из 2
аминокислоты) и полисахариды (цепи многих аминокислот).Они также связываются с помощью дегидратационного синтеза.
потому что они высвобождают молекулу воды в процессе, а полисахариды могут
быть разбитым на отдельные аминокислоты путем добавления воды при гидролизе.

Связь, которая удерживает аминокислоты вместе в
полипептид белка называется пептидной связью и встречается только в
белки.

Дегидратационный синтез аминокислот

Ферменты

Ферменты — это белки, которые действуют как катализаторы

катализаторы оборотов
химическую реакцию, либо уменьшив количество энергии, необходимое для начала
реакции (энергии активации) или понижением температуры
температура, при которой протекает реакция.

катализаторы не участвуют в реакции, поэтому
они не изменяются и не расходуются в реакции

ферменты многоразовые

Форма фермента очень важна. Каждый фермент предназначен для работы с одним
специфическая молекула (называемая субстратом ).

Фермент и его субстрат составляют субстратов.
специфический . Фермент и его
подложки имеют такую ​​форму, что они подходят друг к другу, как замок и ключ (или два
кусочки в пазл).Если форма
фермент изменен (денатурирован) он больше не будет соответствовать его субстрату
и не будет катализировать реакцию.

Место, где фермент связывается со своим субстратом.
называется активным сайтом .
Денатурация фермента либо изменяет форму активного центра, либо его
такое расположение, чтобы фермент и его субстрат физически не могли связываться.

Ферменты получили свои названия от своих субстратов.Название каждого фермента (кроме одного)
оканчивается суффиксом -ase.

Пример:
1. Мальтаза расщепляет мальтозу до
две молекулы глюкозы

2. Амилаза расщепляет крахмал до мальтозы.
молекулы

3. Пептидаза расщепляет полипептиды на дипептиды и амино.
кислоты

Исключением из этого правила является фермент
пепсин. Расщепляет белок.

Поскольку ферменты являются белками, они денатурируются.
теми же вещами, которые денатурируют другие белки:

высокая температура

низкий (кислотный) pH

Если фермент денатурируется, он разрушается
постоянно.Он больше не сможет
чтобы катализировать реакцию, которую он должен был катализировать, так что реакция не будет
происходить. Если слишком много реакций
остановленный денатурирующими ферментами организм погибнет.

Липиды

Липиды накапливают энергию, изолируют и защищают тело
органы

Липиды состоят из углерода, водорода и кислорода

Липиды — единственные органические молекулы, которые
не растворим в воде

Липиды делятся на две группы:

триглицериды: 1 трехуглеродная молекула глицерина, связанная с
три цепи жирных кислот.Каждый лишний
потребляемая молекула глюкозы распадается на две молекулы глицерина и
таким образом образует две молекулы жира.

триглицериды можно разделить на три группы:

жиры

происходят от животных

твердое при комнатной температуре

масла

происходят из растений

жидкость при комнатной температуре

воск

производится, когда группа алкоголя связывается с жирным
кислоты

содержится как в растениях, так и в животных и может быть
рукотворный

Это структура базового
триглицерид:

Завод по производству продуктов животноводства
товар

Обратите внимание, что единственная разница
между насыщенным и ненасыщенным жиром — наличие двойной связи
углерод в жирных кислотах ненасыщенных жиров.Наличие углерода с двойной связью
облегчает переваривание ненасыщенных жиров.

стероиды:
молекула, состоящая из двух взаимосвязанных четырех углеродных колец

также нерастворим в воде

один из самых распространенных стероидов — холестерин
который может быть образован из триглицеридов

холестерин бывает двух типов:

ЛПВП:
хороший холестерин. Помогает
поддерживать мембраны наших клеток

ЛПНП плохой холестерин.Несут в нашей крови. Образует отложения внутри кровеносных сосудов
и может в конечном итоге закупорить сосуды, что приведет к сердечному приступу или инсульту.

Это основная структура молекулы стероида:

Обратите внимание, что именно углеводы в нашем рационе
образуют жировые отложения в нашем теле.Диетическое
жир превращается в холестерин.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты состоят из углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора.
Эти элементы организованы в небольшие единицы, называемые нуклеотидами . Нуклеотиды — это строительные блоки
нуклеиновые кислоты

Есть два типа нуклеиновых кислот:

ДНК: дезоксирибонуклеиновая
кислота.Он находится в ядре клетки. Он контролирует
деятельность всех ячеек

РНК: рибонуклеиновая
кислота. Он находится в камерах
цитоплазма. Он производит белок.

3.4 Углеводы — Биология человека

Создано: CK-12 / Адаптировано Кристин Миллер

Создано: CK-12 / Адаптировано Кристин Миллер

Рисунок 3.4.1 Джинсы изготовлены из хлопка, а хлопок — из целлюлозы.

Где бы мы были без джинсов? На протяжении десятилетий они были популярными штанами для многих людей, и они по-прежнему популярны как никогда.Джинсы изготовлены из джинсовой ткани, разновидности хлопчатобумажной ткани. Хлопок — это мягкое пушистое волокно, которое растет в защитном футляре вокруг семян хлопчатника. Волокно — почти чистая целлюлоза. Целлюлоза — это самое распространенное биохимическое соединение, которое содержится в живых организмах Земли, и это один из нескольких типов углеводов.

Углеводы — наиболее распространенный класс биохимических соединений. В их состав входят сахара и крахмалы. Углеводы используются, помимо прочего, для обеспечения или хранения энергии.Как и большинство биохимических соединений, углеводы состоят из небольших повторяющихся звеньев или мономеров, которые образуют связи друг с другом, образуя более крупные молекулы, называемые полимерами. В случае углеводов небольшие повторяющиеся единицы известны как моносахариды . Каждый моносахарид состоит из шести атомов углерода, как показано в модели моносахарида глюкозы, показанной на рисунке 3.4.2.

Рис. 3.4.2 Модель моносахарида глюкозы.

Сахар — общее название сладких растворимых углеводов с короткой цепью, которые содержатся во многих продуктах питания.Их функция в живых существах — давать энергию. Простейшие сахара состоят из одного моносахарида. Они включают глюкозу, фруктозу и галактозу. Глюкоза — простой сахар, который используется клетками живых существ для получения энергии. Фруктоза — это простой сахар, содержащийся во фруктах, а галактоза — это простой сахар, содержащийся в молоке. Их химическая структура показана на рисунке 3.4.3. Все моносахариды имеют формулу C ₆ H ₁₂ O ₆ .

Рисунок 3.4.3. Пять важных моносахаридов.

Другие сахара содержат две молекулы моносахаридов и называются дисахаридами . К ним относятся сахароза (столовый сахар), мальтоза и лактоза. Сахароза состоит из одной молекулы фруктозы и одной молекулы глюкозы, мальтоза состоит из двух молекул глюкозы, а лактоза состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы галактозы. Лактоза естественным образом содержится в молоке. У некоторых людей непереносимость лактозы, потому что они не могут переваривать лактозу.Если они пьют молоко, это вызывает газы, судороги и другие неприятные симптомы, если молоко не было обработано для удаления лактозы.

Некоторые углеводы состоят из сотен или даже тысяч! — моносахаридов, связанных вместе в длинные цепи. Эти углеводы называются полисахаридами , («многие сахариды»). Полисахариды также называют комплексными углеводами . Сложные углеводы, которые содержатся в живых существах, включают крахмал, гликоген, целлюлозу и хитин.Каждый тип сложных углеводов выполняет разные функции в живых организмах, но обычно они либо накапливают энергию, либо образуют определенные структуры в живых существах.

Крахмал

Рис. 3.4.4 Картофель хранит глюкозу, полученную в результате фотосинтеза, в виде крахмала.

Крахмал — это сложный углевод, который вырабатывается растениями для хранения энергии. Например, картофель, изображенный на рис. 3.4.4, наполнен крахмалом, который состоит в основном из повторяющихся единиц глюкозы и других простых сахаров.Листья картофеля производят сахар путем фотосинтеза, и сахар переносится в подземные клубни, где они хранятся в виде крахмала. Когда мы едим крахмалистые продукты, такие как картофель, наша пищеварительная система расщепляет крахмал на сахара, которые обеспечивают наши клетки энергией. Крахмал легко и быстро переваривается с помощью пищеварительных ферментов, таких как амилаза, которая содержится в слюне. Если вы будете жевать крахмалистый соленый крекер в течение нескольких минут, вы можете почувствовать вкус сахара, выделяемого при переваривании крахмала.

Гликоген

Животные не хранят энергию в виде крахмала. Вместо этого животные накапливают дополнительную энергию в виде сложного углеводного гликогена. Гликоген — полисахарид глюкозы. Он служит формой хранения энергии у грибов (а также животных) и является основной формой хранения глюкозы в организме человека. У человека гликоген вырабатывается и хранится в основном в клетках печени и мышц. Когда энергия необходима из любой области хранения, гликоген расщепляется на глюкозу для использования клетками.Мышечный гликоген превращается в глюкозу для использования мышечными клетками, а гликоген печени превращается в глюкозу для использования во всем остальном теле. Гликоген образует запас энергии, который можно быстро мобилизовать для удовлетворения внезапной потребности в глюкозе, но он менее компактен, чем запасы энергии липидов, которые являются основной формой хранения энергии у животных.

Гликоген играет важную роль в гомеостазе уровня глюкозы в крови. Когда уровень глюкозы в крови повышается слишком высоко, избыток глюкозы может накапливаться в печени, превращая ее в гликоген.Когда уровень глюкозы в крови падает слишком низко, гликоген в печени может расщепляться до глюкозы и попадать в кровь.

Рис. 3.4.5 Ваша печень играет важную роль в балансировании уровня сахара в крови. Гликоген в печени может либо собирать глюкозу из кровотока, чтобы снизить уровень сахара в крови, либо выпускать глюкозу в кровоток для повышения уровня сахара в крови.

Целлюлоза

Рис. 3.4.6 Хлопковые волокна представляют собой чистейшую природную форму целлюлозы, содержащую более 90 процентов этого полисахарида.

Целлюлоза представляет собой полисахарид, состоящий из линейной цепи, состоящей из нескольких сотен и многих тысяч связанных единиц глюкозы. Целлюлоза — важный структурный компонент клеточных стенок растений и многих водорослей. Человечество использует целлюлозу для производства картона и бумаги, которые в основном состоят из целлюлозы из дерева и хлопка. Изображенные хлопковые волокна на 90 процентов состоят из целлюлозы.

Некоторые животные, включая термитов и жвачных, таких как коровы, могут переваривать целлюлозу с помощью микроорганизмов, обитающих в их кишечнике.Люди не могут переваривать целлюлозу, но, тем не менее, она играет важную роль в нашем рационе. Он действует как притягивающий воду агент для фекалий в пищеварительном тракте и часто упоминается как «диетическая клетчатка». Проще говоря, это помогает вам какать.

Хитин

Рис. 3.4.7. Хитин — важный структурный компонент клеточных стенок грибов и экзоскелетов насекомых.

Хитин представляет собой длинноцепочечный полимер производного глюкозы. Он содержится во многих живых существах.Например, он входит в состав клеточных стенок грибов; экзоскелеты членистоногих, например ракообразных и насекомых; а также клювы и внутренние оболочки животных, таких как кальмары и осьминоги. По структуре хитин похож на целлюлозу.

На рис. 3.4.7 и экзоскелет божьей коровки, и клеточные стенки гриба частично состоят из сложного углеводного хитина.

Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин производятся из мономера глюкозы.Так чем же они все такие разные? Их различие в структуре и функциях связано с , как они связаны между собой. Крахмал связан в длинные цепи с небольшим количеством разветвлений, гликоген связан во множестве разветвленных цепей, а хитин и целлюлоза образуют длинные одиночные цепи, которые плотно упаковываются вместе. Каждый из этих вариантов связывания одного и того же мономера, глюкозы, вместе создает разные способы использования молекулы. Как показано на диаграмме на рис. 3.4.8, крахмал и гликоген имеют много открытых «концов» своих цепей.Это области, где молекула глюкозы может быть легко удалена для использования в качестве энергии, а целлюлоза — нет. По этой причине гликоген и крахмал хорошо подходят для хранения энергии в организмах, а целлюлоза — нет. И наоборот, целлюлоза объединяет множество мономеров в своего рода очень прочную сетку — вот почему это отличный вариант для создания прочных клеточных стенок.

Рис. 3.4.8 Крахмал, гликоген и целлюлоза состоят из множества связанных мономеров глюкозы. Форма и связь этих мономеров влияет на функцию молекулы.

Вы, наверное, знаете, что должны есть много клетчатки, но знаете ли вы, сколько клетчатки вам нужно, как клетчатка способствует хорошему здоровью или какие продукты являются хорошими источниками клетчатки? Пищевые волокна состоят в основном из целлюлозы, поэтому они содержатся в основном в продуктах растительного происхождения, включая фрукты, овощи, цельнозерновые и бобовые. Пищевые волокна не расщепляются и не усваиваются пищеварительной системой. Вместо этого он проходит через желудочно-кишечный тракт в относительно неизменном виде и выводится с калом (также известный как фекалии).Вот как это помогает сохранять здоровье.

Рис. 3.4.9 Бобы — отличный источник как растворимой, так и нерастворимой клетчатки.

Пищевые волокна обычно подразделяются на растворимые и нерастворимые.

• Растворимая клетчатка растворяется в воде с образованием гелеобразного вещества при прохождении через желудочно-кишечный тракт. Он снижает уровень холестерина и глюкозы в крови, что полезно для вашего здоровья. Хорошие источники растворимой клетчатки включают цельный овес, горох, фасоль и яблоки.
• Нерастворимая клетчатка не растворяется в воде. Этот тип клетчатки увеличивает объем фекалий в толстой кишке и помогает удерживать пищевые отходы, что может помочь предотвратить или исправить запор. Хорошие источники нерастворимой клетчатки — это цельная пшеница, пшеничные отруби, бобы и картофель.

Сколько клетчатки вам нужно для хорошего здоровья? Это зависит от вашего возраста и пола. Институт медицины рекомендует взрослым ежедневное потребление клетчатки, указанное в таблице 3.4.1 ниже. Большинство диетологов также рекомендуют ежедневно составлять примерно три части нерастворимой клетчатки на одну часть растворимой клетчатки. Большинство продуктов, богатых клетчаткой, содержат оба типа клетчатки, поэтому обычно нет необходимости отслеживать эти два типа клетчатки, если общее количество потребляемой клетчатки является достаточным.

Таблица 3.4.1

Рекомендуемое суточное потребление клетчатки для мужчин и женщин

Рекомендуемое суточное потребление клетчатки для мужчин и женщин
Пол	Возраст 50 и младше	Возраст 51 и старше
Мужской	38 граммов	30 граммов
Женский	25 граммов	21 грамм

Используйте этикетки с пищевыми продуктами, как показано на Рисунке 3 ниже.4.10 и онлайн-счетчики клетчатки, чтобы узнать, сколько всего клетчатки вы едите в течение обычного дня. Достаточно ли вы потребляете клетчатки для хорошего здоровья? Если нет, подумайте, как увеличить потребление этого важного вещества. Например, замените очищенные зерна цельными злаками, ешьте больше бобовых (например, бобов) и старайтесь употреблять не менее пяти порций фруктов и овощей каждый день.

Рис. 3.4.10 Вы можете определить, сколько пищевых волокон содержится в вашей пище, прочитав этикетку с питанием.

Таблица 3.4.2

Углеводы в сравнении

Имя	Класс	Функция	Расположение
Глюкоза	Моносахарид	Энергия для клеток	Ячейки
Крахмал	Полисахарид	Накопитель энергии	Растительные клетки
Гликоген	Полисахарид	Накопитель энергии	Клетки животных
Целлюлоза	Полисахарид	Структурный компонент клеточных стенок	Растительные клетки
Хитин	Полисахарид	Структурный компонент клеточных стенок и экзоскелетов	Грибы и членистоногие

• Углеводы — наиболее распространенный класс биохимических соединений.Основным строительным блоком углеводов является моносахарид, состоящий из шести атомов углерода.
• Сахар — это сладкие, растворимые углеводы с короткой цепью, которые содержатся во многих продуктах питания и снабжают нас энергией. Простые сахара, такие как глюкоза, состоят всего из одного моносахарида. Некоторые сахара, такие как сахароза (или столовый сахар), состоят из двух моносахаридов. Их называют дисахаридами.
• Сложные углеводы или полисахариды состоят из сотен или даже тысяч моносахаридов.Они включают крахмал, гликоген, целлюлозу и хитин. Обычно они либо накапливают энергию, либо образуют структуры, такие как клеточные стенки, в живых существах.
• Крахмал — это сложный углевод, который вырабатывается растениями для хранения энергии. Картофель является хорошим источником диетического крахмала, который в процессе пищеварения легко расщепляется на составляющие его сахара.
• Гликоген — это сложный углевод, который вырабатывается животными и грибами для хранения энергии. Гликоген играет важную роль в гомеостазе уровня глюкозы в крови человека.
• Целлюлоза — это наиболее часто встречающееся биохимическое соединение живых существ. Он образует клеточные стенки растений и некоторых водорослей. Как и большинство других животных, люди не могут переваривать целлюлозу, но она составляет большую часть важнейших пищевых волокон в рационе человека.
• Хитин представляет собой сложный углевод, похожий на целлюлозу, который составляет органические структуры, такие как клеточные стенки грибов и экзоскелеты насекомых и других членистоногих.

1. Что такое углеводы? Опишите их структуру.
2. Сравните и сопоставьте сахара и сложные углеводы.
4. Если вы пережевываете крахмалистую пищу (например, соленый крекер) в течение нескольких минут, она может стать сладкой. Объяснить, почему.
5. Верно или неверно: Глюкоза в основном хранится в липидах в организме человека.
7. Назовите три углевода, которые содержат глюкозу в качестве мономера.
8. Джинсы изготовлены из плотного прочного хлопка. Основываясь на том, что вы знаете о структуре углеводов, объясните, как, по вашему мнению, эта ткань проявляет свои жесткие качества.
9. Как вы думаете, что переваривается быстрее — простой сахар или сложные углеводы? Поясните свой ответ.
10. Верно или неверно: Целлюлоза расщепляется в пищеварительной системе человека на молекулы глюкозы.
11. ___________ клетчатка растворяется в воде, __________ клетчатка не растворяется в воде.
12. В чем сходство и различие между мышечным гликогеном и гликогеном печени?
13. Какой углевод непосредственно используется клетками живых существ для получения энергии?
14. Что из следующего не является сложным углеводом?
    • Хитин
    • Крахмал
    • Дисахарид
    • Ничего из вышеперечисленного

Как углеводы влияют на ваше здоровье? — Ричард Дж.Дерево, TED-Ed, 2016

Почему хлопок во всем? — Майкл Р. Стифф, TED-Ed, 2020

Атрибуции

Рисунок 3.4.1

Pile of Jeans Марко Верча на Flickr используется по лицензии CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/).

Рисунок 3.4.2

e-from-xtal-1979-Alpha-D-глюкоза-from-xtal-1979-3D-balls от Бена Миллса [Benjah-bmm27] на Wikimedia Commons опубликовано в открытом доступе (https: // en.wikipedia.org/wiki/Public_domain) .

Рисунок 3.4.3

Monosasccharides от OpenStax College на Wikimedia Commons используется по лицензии CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).

Рисунок 3.4.4

Potatoes от Жана Бофорта на Public Domain Pictures.net используется в соответствии с лицензией CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/).

Рисунок 3.4,6

Cotton от Дэвида Нэнса для Службы сельскохозяйственных исследований, исследовательского агентства Министерства сельского хозяйства США, на Wikimedia Commons, опубликовано в открытом доступе (https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain) .

Рисунок 3.4.7

Божья коровка на грибе / Грибки в лесу Бенджамина Балаша на Unsplash используется в соответствии с лицензией Unsplash (https://unsplash.com/license).

Рисунок 3.4.8

Сравнение структуры углеводов [три важных полисахарида] от OpenStax College опубликовано на Wikimedia Commons и используется в соответствии с CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) лицензии.

Рисунок 3.4.9

Beans от Milada Vigerova на Unsplash используется в соответствии с лицензией Unsplash (https://unsplash.com/license).

Рисунок 3.4.10

Этикетка FDA Nutrition Facts Label 2014, выданная Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, на Wikimedia Commons опубликована в открытом доступе (https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain) .

Таблица 3.4.1

Рекомендуемое суточное потребление клетчатки для мужчин и женщин от OpenStax, используется в соответствии с CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) лицензия ..

Таблица 3.4.2

Carbohydrate Comparison — из OpenStax. используется по лицензии CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).

Список литературы

Беттс, Дж. Г., Янг, КА, Уайз, Дж. А., Джонсон, Э., По, Б., Круз, Д. Х., Корол, О., Джонсон, Дж. Э., Уомбл, М., Дезе, П. (2013, 25 апреля ). Рисунок 2.18. Пять важных моносахаридов [изображение]. В Анатомия и физиология .OpenStax. https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/1-introduction

Беттс, Дж. Г., Янг, КА, Уайз, Дж. А., Джонсон, Э., По, Б., Круз, Д. Х., Корол, О., Джонсон, Дж. Э., Уомбл, М., Дезе, П. (2013, 25 апреля ). Рисунок 2.20. Три важных полисахарида [изображение]. В Анатомия и физиология . OpenStax. https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/1-introduction

Клиника Мэйо. (нет данных). Непереносимость лактозы [онлайн-статья]. Фонд Мэйо медицинского образования и исследований (MFMER).https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/lactose-intolerance/symptoms-causes/syc-20374232

TED-Ed. (2016, 11 января). Как углеводы влияют на ваше здоровье? — Ричард Дж. Вуд. YouTube. https://youtu.be/wxzc_2c6GMg

TED-Ed. (2020, 23 января). Почему во всем хлопок? — Майкл Р. Стифф. https://www.youtube.com/watch?v=tKLJ6KQAcjI

Определение и примеры моносахаридов — Биологический онлайн-словарь

Моносахарид — определение

Определение

существительное
множественное число: моносахариды
mon · o · sac · cha · ride, ˈmɒ.nəʊˈsæk.ə.ɹaɪd
( biochemistry ) Простой сахар, который составляет строительные блоки более сложной формы сахаров, таких как олигосахариды и полисахариды; примерами являются фруктоза , глюкоза и рибоза

Терминология

Этимологически термин моносахарид означает одиночный сахарид . Сахарид относится к структуре единиц углеводов. Таким образом, моносахарид — это углевод, состоящий только из одной сахаридной единицы.
Термин «сахар » может относиться как к моносахаридам , так и к дисахаридам . Моносахариды также называют простыми сахарами , поскольку они являются самым основным типом сахара. Термин столовый сахар или сахар-песок на самом деле относится к сахарозе, которая представляет собой дисахарид, состоящий из двух моносахаридов: глюкозы и фруктозы. Этимология: Древнегреческий μόνος ( mónos , что означает «один, один») + сахарид. Синонимы: простой сахар; моносахароза. Сравните: дисахарид, полисахарид.

Обзор

Углеводы — это органические соединения, состоящие из углерода , водорода и кислорода , обычно в соотношении 1: 2: 1. Они являются одним из основных классов биомолекул. Они являются важным источником энергии. Они также служат конструктивными элементами. Как питательные вещества их можно разделить на две основные группы: простых углеводов и сложных углеводов .Простые углеводы, иногда называемые просто , сахар , легко усваиваются и служат быстрым источником энергии. Сложные углеводы (такие как целлюлоза, крахмал и гликоген) — это те углеводы, которым требуется больше времени для переваривания и метаболизма. Они часто богаты клетчаткой и, в отличие от простых углеводов, с меньшей вероятностью вызывают скачки сахара в крови.

Характеристики моносахарида

Самый фундаментальный тип — это простые сахара, называемые моносахаридами.Это означает, что они не могут больше расщепляться на более простые сахара путем гидролиза. Тем не менее, моносахариды могут сочетаться друг с другом, образуя более сложные типы. Гликозидные связи (также называемые гликозидными связями) — это ковалентные связи, соединяющие моносахариды. Комбинация двух простых сахаров называется дисахаридом, тогда как углеводы, состоящие из трех-десяти простых сахаров, называются олигосахаридами, а углеводы с большим количеством моносахаридных единиц — полисахаридами.Химический процесс соединения моносахаридных звеньев называется дегидратационным синтезом , поскольку он приводит к выделению воды в качестве побочного продукта. Однако процесс обратимый. Сложные углеводы могут быть расщеплены на простые сахара, например, при гликогенолизе , где запасенный гликоген расщепляется на единицы глюкозы, которые могут использоваться в энергетическом обмене.

Моносахарид имеет общую химическую формулу C _n H _2n O _n и его химическая структура H (CHOH) nC = O (CHOH) mH.Отношение атомов водорода к атомам кислорода часто составляет 2: 1. Исключением является дезоксирибоза, тип моносахаридов, обнаруженный в ДНК. Из-за этого правила химической формулы моносахариды и другие углеводы называются гидратами углерода .
Моносахариды часто бывают бесцветными, кристаллическими твердыми частицами и имеют сладкий вкус. Они могут быть растворены в воде и представлены в виде сиропов или жидкого сахара. Как и другие углеводы, моносахариды являются органическими соединениями. Они содержат углерод, ковалентно связанный с другими атомами, особенно углерод-углерод (C-C) и углерод-водород (C-H).

Классификация моносахаридов

Моносахариды можно классифицировать по количеству содержащихся в них атомов углерода. Группы следующие:

• Триоза представляет собой трехуглеродный моносахарид. Примером является глицеральдегид-3-фосфат (C ₃ H ₇ O ₆ P). Это триоза, которая служит промежуточным звеном в различных метаболических путях углеводов.
• Тетроза представляет собой моносахарид с четырьмя атомами углерода.Некоторые из встречающихся в природе тетроз — это D -эритроза, D -реоза и D -эритрулоза. Эритроза , C ₄ H ₈ O ₄ , представляет собой тетрозу с одной альдегидной группой. Впервые он был выделен французским фармацевтом Луи Фе Жозефом Гаро в 1849 году. Эритрозо-4-фосфат является метаболитом в цикле Кальвина и пентозофосфатном пути. Треоза представляет собой тетрозу и энантиомер эритрозы. Другой энантиомер — эритрулоза.Имеет ту же химическую формулу: C ₄ H ₈ O ₄ . Тем не менее, эритрулоза представляет собой кетотетрозу из-за наличия кетонной группы в своей структуре.
• Пентоза представляет собой пятиуглеродный моносахарид. Примерами пентоз являются рибоза , дезоксирибоза , арабиноза , ликсоза , ксилоза , рибулоза и ксилулоза . Рибоза (химическая формула C ₅ H ₁₀ O ₅ ) и дезоксирибоза (химическая формула C ₅ H ₁₀ O ₄ ) являются составными частями нуклеотидов и нуклеиновых кислот.В частности, рибоза представляет собой пентозный сахарный компонент нуклеотидов РНК, тогда как дезоксирибоза является сахарным компонентом нуклеотидов ДНК.
• A гексоза представляет собой шестиуглеродный моносахарид. Примерами гексоз являются глюкоза, манноза, галактоза, гулоза, идоза, талоза, аллоза, альтроза, фруктоза, пискоза, сорбоза и тагатоза. Глюкоза, в частности, является наиболее распространенной гексозой, которая служит промежуточным звеном метаболизма клеточного дыхания . Избыток глюкозы хранится в виде гликогена у животных и в виде крахмала у растений.
• Гептоза представляет собой семиуглеродный моносахарид. Примерами встречающихся в природе гептозов являются L-глицеро-D-манногептоза и седогептулоза . Их химическая формула: C ₇ H ₁₄ O ₇ . Они являются ранними промежуточными продуктами биосинтеза липида А.
• Октоза представляет собой восьмиуглеродный моносахарид. Осьминоги имеют химическую формулу C ₈ H ₁₆ O ₈ . Примером является метилтиолинкозамид , т.е.е. сахарный фрагмент антимикробного агента линкомицина A.
• A nonose представляет собой девятиуглеродный моносахарид. Примерами нонозов являются нейраминовая кислота , сиаловая кислота , легионаминовая кислота и псудаминовая кислота . Нейраминовая кислота (химическая формула C ₉ H ₁₇ NO ₈ ), в частности, является синтетическим нонозом.
• Следует отметить, что эти термины (например, триоза , тетроза , пентоза , и т. Д. .) отличаются от терминов трисахарид , тетрасахарид , пентасахарид и так далее, поскольку последние термины соответственно означают количество моносахаридных единиц в полимере, то есть три моносахарида, четыре моносахарида, пять моносахаридов и так далее.
• Моносахариды также можно классифицировать по типу карбонильной группы, которую они содержат: (1) Альдоза, , -CHO (альдегид) и (2) Кетоза, , C = O (кетон). Альдоза — это моносахарид, который содержит альдегидную группу (-CHO), тогда как кетоза — это тот, который содержит кетон (C = O).

Общие моносахариды

Фруктоза, глюкоза и галактоза считаются диетическими моносахаридами, поскольку они легко всасываются в тонком кишечнике. Это гексозы с химической формулой: C ₆ H ₁₂ O ₆ . Глюкоза и галактоза — это альдозы, а фруктоза — кетоза. Глюкоза — это моносахарид, который встречается в природе и встречается повсеместно. Он может соединяться с другими моносахаридными единицами с образованием дисахаридов: мальтоза (т.е.е. две молекулы глюкозы), лактозы (т.е. молекулы глюкозы и галактозы) и сахарозы (т.е. молекулы глюкозы и фруктозы). Глюкоза — один из продуктов фотосинтеза растений и других фотосинтезирующих организмов. В растениях молекулы глюкозы хранятся в виде повторяющихся единиц сахара (например, крахмала). Он также является важным компонентом амилопектина и целлюлозы . Таким образом, он в больших количествах содержится во фруктах, соках растений и многих других органах растений.Он также служит важным промежуточным звеном в метаболизме клеточного дыхания и основным источником энергии (посредством аэробного или анаэробного дыхания). У животных он циркулирует в крови и обозначается как уровень сахара в крови . Избыток глюкозы у животных хранится в виде гликогена. Галактоза похожа на глюкозу по химической структуре. Однако ориентации H и OH на углероде 4 меняются. В отличие от глюкозы, галактоза обычно не находится в свободном состоянии.Обычно он входит в состав сложных биомолекул. Например, галактоза вместе с глюкозой образует лактозу (молочный сахар), которая является дисахаридом. Лактоза, дисахарид молока, состоит из галактозы, соединенной с глюкозой гликозидной связью — (1-4). Соединение галактозы и глюкозы катализируется ферментами лактаза и β-галактозидаза . Катаболизм галактозы (где глюкоза превращается в глюкозу) осуществляется посредством пути Лелуара . В период лактации у человека одним из источников лактозы в грудном молоке является синтез галактозы и глюкозы посредством гексонеогенеза.В таких растениях, как Axlewood ( Anogeissus latifolia ) и деревья акации, мономеры галактозы связываются вместе и образуют полисахарид, называемый галактаном. Фруктоза считается самым сладким природным углеводом. Некоторые из естественных источников фруктозы — это меда , фруктов и сахарного тростника . Это кетоновый моносахарид, поскольку он имеет восстанавливающую группу (карбонил) на углероде 2. Это контрастирует с глюкозой (которая является альдозой), которая имеет свою карбонильную группу на углероде 1.В естественных условиях фруктоза содержится в растениях, особенно во фруктах, корнеплодах и т. Д. Она находится в свободном состоянии или связана с глюкозой с образованием сахарозы. Сахароза (обычный столовый сахар) представляет собой невосстанавливающий дисахарид, который образуется, когда глюкоза и фруктоза связаны вместе альфа-связью между углеродом 1 глюкозы и углеродом 2 фруктозы. Когда он присутствует в составе диетической сахарозы, фермент инвертаза в тонком кишечнике расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу. Однако слишком много фруктозы может привести к нарушению всасывания в тонком кишечнике.Когда это происходит, неабсорбированная фруктоза, транспортируемая в толстую кишку, может быть использована в ферментации флорой толстого кишечника. Это может вызвать желудочно-кишечные боли, диарею, метеоризм или вздутие живота.

Биологические функции

Моносахариды выполняют жизненно важные биологические функции. Одна из их основных функций — служить структурной единицей для разнообразных биологических соединений. Посредством гликозидных связей они соединяются вместе с образованием олигосахаридов и полимеров (например, целлюлозы, крахмала и гликогена).Они также могут служить в качестве предшественников или компонентов других соединений, таких как галактозамин, глюкозамин, сиаловая кислота, N-ацетилглюкозамин, сульфохиновоза, аскорбиновая кислота, маннитол, глюкуроновая кислота и т. Д. Многие из этих соединений имеют моносахаридный компонент, который участвует в различных биологических функциях.

Моносахариды, как и другие углеводы, являются важным источником питания. Моносахариды содержатся во фруктах, овощах и многих других диетических источниках. Они потребляются и метаболизируются для получения метаболической энергии (например,грамм. АТФ), который поддерживает различные виды биологической активности. АТФ — это химическая энергия, синтезируемая биологическим путем посредством аэробного и анаэробного дыхания. Глюкоза является наиболее распространенной формой моносахарида, которую клетка использует для синтеза АТФ посредством фосфорилирования на уровне субстрата (гликолиза) и / или окислительного фосфорилирования (включая окислительно-восстановительные реакции и хемиосмос).

Моносахариды, которые еще не нужны, хранятся в виде богатых энергией полисахаридов. В растениях они производят глюкозу и другие моносахариды путем фотосинтеза, а затем хранят их в виде крахмала в различных органах растений, особенно в плодах , семенах , корневищах и клубнях .Животные хранят их в виде гликогена в клетках печени и мышц.

Метаболические пути с участием моносахаридов

Моносахариды участвуют во многих важных метаболических путях. Вот некоторые из этих метаболических путей:

• Гликолиз — превращение моносахарида в пируват с сопутствующим образованием высокоэнергетических биомолекул
• Пентозофосфатный путь — альтернативный метаболический путь расщепления глюкозы
• Глюконеогенез — преобразование неуглеводных предшественников в моносахарид
• Гликогенолиз — расщепление накопленного гликогена на моносахаридные единицы
• Гликогенез — преобразование глюкозы в гликогенез
• метаболизм фруктозы, где метаболизм фруктозы вместо глюкозы входит в гликолитический путь
• Метаболизм галактозы — где галактоза входит в гликолитический путь, сначала фосфорилируясь, а затем превращаясь в глюкозо-6-фосфат

См. также

Примечания

Дополнительная информация, касающаяся углеводов гидраты и их роль в нашем рационе можно найти в учебнике по биологии развития, посвященном изучению сбалансированного питания. Сбалансированная диета — углеводы и жиры

---

© Biology Online. Контент предоставлен и модерируется Biology Online Editors

---

Глава 5. Углеводы 1

Глава 5. Углеводы 1

---

---

1. ВВЕДЕНИЕ
2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХИМИЯ
3. УГЛЕВОДНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ
В РЫБЕ
4. ССЫЛКИ

---

K. W. Chow
Продовольственная и сельскохозяйственная организация
Рим, Италия

Дж.Э. Халвер
Вашингтонский университет
Сиэтл, Вашингтон

^1/ Лекция прочитала Дж. Э. Халвер

Углеводы представляют собой широкую группу веществ, в которую входят сахара, крахмалы, камеди и целлюлозы. Общие свойства углеводов заключаются в том, что они содержат только элементы углерод, водород и кислород, и при их сгорании образуется диоксид углерода плюс одна или несколько молекул воды.

Самыми простыми углеводами являются трехуглеродные сахара, которые играют важную роль в промежуточном метаболизме, а самыми сложными являются встречающиеся в природе полисахариды, в основном растительного происхождения.В рационе животных и рыбы значимы два класса полисахаридов:

(а) структурные полисахариды, которые усваиваются травоядными видами: целлюлоза, лигнин, декстраны, маннаны, инулин, пентозаны, пектиновые кислоты, альгиновые кислоты, агар и хитин; а также

(б) универсально усвояемые полисахариды — в основном крахмал.

Углеводы составляют три четверти биомассы растений, но присутствуют в организме животных лишь в небольших количествах в виде гликогена, сахаров и их производных.Гликоген часто называют животным крахмалом, потому что он отсутствует в растениях. Производные моносахариды, такие как сахарные кислоты, аминосахары и дезоксисахары, являются составными частями всех живых организмов.

---

2.1 Пентозы
2.2 Гексозы
2.3 Дисахариды
2.4 Олигосахариды
2.5 Полисахариды

---

Углеводы обычно классифицируются по степени сложности. Следовательно, свободные сахара, такие как глюкоза и фруктоза, называются моносахаридами; сахароза и мальтоза, дисахариды; а также крахмалы и целлюлозы, полисахариды.Углеводы с короткими цепями, такие как рафиноза, стахиоза и вербаскоза, которые представляют собой три, четыре и пять полимеров сахаров соответственно, классифицируются как олигосахариды.

2.1 Пентозы

Пентозы — это пятиуглеродные сахара, редко встречающиеся в природе в свободном состоянии. В растениях они встречаются в полимерных формах и все вместе известны как пентозаны. Таким образом, ксилоза и арабиноза входят в состав пентозанов, присутствующих в растительных волокнах и растительных камедях, соответственно. Поскольку сахарные фрагменты в нуклеиновых кислотах и ​​рибофлавине, рибоза и дезоксирибоза являются незаменимыми составляющими жизненного процесса.D-рибоза имеет следующую химическую структуру:

D-рибоза

2,2 Гексозы

Гексозы составляют большую группу сахаров. Основные из них: глюкоза, фруктоза, галактоза и манноза. В то время как глюкоза и фруктоза в природе свободны, галактоза и манноза встречаются только в комбинированной форме. Гексозы делятся на альдозы и кетозы в зависимости от того, имеют ли они альдегидные или кетоновые группы.Таким образом, глюкоза является альдо-сахаром, а фруктоза — кетосахаром. Наличие асимметричных центров во всех сахарах с тремя или более атомами углерода приводит к стереоизомерам. Галактоза и манноза представляют собой стереоизомеры глюкозы, которая теоретически является только одним из 16 стереоизомеров. Поскольку кетогексозы имеют только три асимметричных центра, фруктоза является одним из восьми стереоизомеров. Химические конфигурации четырех упомянутых гексоз следующие:

D-глюкоза	D-галактоза	D-манноза	D-фруктоза

Общее явление, известное как мутаротация, наблюдается в различных пентозах и гексозах, а также в некоторых дисахаридах.Например, было установлено, что существуют два изомера D-глюкозы, следовательно, требуется дополнительный асимметричный центр в этом сахаре. Стало очевидно, что D-глюкоза и большинство других сахаров имеют циклическую структуру. Положение гидроксильной группы по отношению к кольцевому кислороду характеризует эту дополнительную конфигурацию модификации. По соглашению, расположение гидроксильной группы на атоме углерода 1 на той же стороне структуры, что и кислородное кольцо, описывает -модификацию; и расположение той же гидроксильной группы на противоположной стороне кольцевого кислорода описывает b-модификацию.

a -D-глюкоза	b -D-глюкоза

Карбогидразы, которые катализируют гидролиз гликозидных связей простых гликозидов, олигосахаридов и полисахаридов, часто проявляют специфичность в отношении конфигурации субстрата. Как мы увидим позже, специфичность ферментативного гидролиза некоторых олигосахаридов помогает объяснить плохое использование этого класса углеводов в питании рыб.

Сахара, содержащие альдо- или кетогруппу, способны восстанавливать медь в щелочных растворах (раствор Фелинга), создавая кирпично-красный цвет ионов одновалентной меди. Эти сахара называются восстанавливающими сахарами, и эта реакция, хотя и не специфична для восстанавливающих сахаров, может использоваться как для качественного, так и для количественного определения.

Глюкоза в небольших количествах широко распространена во фруктах, растительных соках и меде. Его получают в промышленных масштабах путем кислотного или ферментативного гидролиза зерновых и корневых крахмалов.Глюкоза представляет особый интерес для питания, поскольку она является конечным продуктом переваривания углеводов у всех нежвачных животных, включая рыбу.

Фруктоза — единственная важная кетогексоза, которая находится в свободном состоянии вместе с глюкозой в созревающих фруктах и ​​меде. В сочетании с глюкозой образует сахарозу. Фруктоза несколько слаще, чем сахароза, и ее в промышленных масштабах производят в возрастающих количествах в качестве подсластителя.

Галактоза содержится в молоке в сочетании с глюкозой.Он также присутствует в олигосахаридах растительного происхождения в сочетании с глюкозой и фруктозой.

Манноза присутствует в некоторых полисахаридах растений, которые собирательно называются маннанами.

2.3 Дисахариды

Дисахариды — это продукты конденсации двух молекул моносахаридов. Сахароза является преобладающим дисахаридом в свободной форме и основным веществом сахарного тростника и сахарной свеклы. Также он образуется при прорастании семян бобовых.Другими распространенными дисахаридами являются мальтоза и лактоза. Мальтоза — это димер глюкозы, а лактоза — сополимер галактозы и глюкозы. Две молекулы глюкозы в мальтозе удерживаются вместе гликозидной связью a -1,4, тогда как две гексозные составляющие галактозы связаны в положении b -1,4. В сахарозе глюкоза и фруктоза объединены в связь -1,2. Сокращенное название сахарозы — D-Glu- (a, 1® 2) -D-Fru.

a -Мальтоза

b -Лактоза

Сахароза

2.4 Олигосахариды

Олигосахариды рафиноза, стахиоза и вербаскоза присутствуют в значительных количествах в семенах бобовых. Рафиноза, которая является наиболее распространенной из трех, состоит из одной молекулы глюкозы, связанной с молекулой сахарозы в положении a -1,6. Его сокращенное химическое название — a -D-Gal (1® 6) -a — D -Glu — (1® 2) — b -D-Fru. Дальнейшее удлинение цепи на конце галактозы с другой молекулой галактозы приведет к образованию стахиозы. Все эти связи галактоза-галактоза находятся в положении a-l, 6, и переваривание этих олигосахаридов животными требует высокоспецифичного фермента, вырабатываемого не самими животными, а некоторыми бактериями, присутствующими в кишечнике животных.Постепенное исчезновение олигосахаридов из котелидонов семян бобовых во время прорастания является частью сложного процесса, начинающегося с поглощения воды семенами. Это поглощение влаги высвобождает гибберелловую кислоту, которая, в свою очередь, активирует ДНК в семенах, тем самым запуская жизненный цикл растения. ДНК направляет производство -галактозидазы, которая необходима для гидролиза этих олигосахаридов. Любое вмешательство в процесс транскрипции ДНК блокирует производство ферментов и будет подтверждаться продолжающимся старением семян и сохранением олигосахаридов в котелидонах семян.

2,5 Полисахариды

Полисахариды представляют собой большую группу сложных углеводов, которые являются продуктами конденсации неопределенного числа молекул сахара. Различные подгруппы довольно плохо определены, и нет согласия по их классификации. Большинство полисахаридов нерастворимы в воде. При гидролизе кислотами или ферментами они в конечном итоге дают составляющие их моносахариды.

Крахмал представляет собой высокомолекулярный полимер D-глюкозы и является основным резервным углеводом в растениях.Большинство крахмалов состоят из смеси двух типов полимеров, а именно; амилоза и амилопектин. Соотношение амилозы и амилопектина обычно составляет одну часть амилозы и три части амилопектина. Ферменты, способные катализировать гидролиз крахмала , присутствуют в пищеварительном секрете животных и рыб внутри их клеток. Α-амилазы, которые присутствуют практически во всех живых клетках, случайным образом расщепляют связи a -D- (1® 4) и в конечном итоге вызывают полное превращение молекулы крахмала в восстанавливающие сахара.Основные α-амилазы животного происхождения вырабатываются слюнной железой и поджелудочной железой. Крахмал нерастворим в воде и окрашивается йодом в синий цвет.

Гликоген — единственный сложный углевод животного происхождения. Он существует в ограниченных количествах в печени и мышцах и действует как легкодоступный источник энергии.

Декстрины — это промежуточные соединения, образующиеся в результате неполного гидролиза или переваривания крахмала. Присутствие -D- (1® 6) связей в амилопектине и неспособность -амилазы расщеплять эти связи приводят к образованию низкомолекулярных углеводных сегментов, называемых предельными декстринами.На эти остатки действуют в первую очередь ацидофильные бактерии пищеварительного тракта.

Целлюлоза состоит из длинных цепей глюкозных единиц, удерживаемых вместе связями b -D- (1® 4). Ферменты, которые расщепляют эти связи, обычно не присутствуют в пищеварительном секрете животных и рыб, хотя считается, что некоторые виды моллюсков вырабатывают целлюлазу, фермент, катализирующий гидролиз целлюлозы. Микроорганизмы, продуцирующие целлюлазу, присутствующие в кишечнике травоядных животных и рыб, придают своим животным-хозяевам способность использовать в качестве пищи трудноусвояемую целлюлозу.

Другими широко распространенными сложными полисахаридами являются гемицеллюлозы и пентозаны. Гемицеллюлоза представляет собой группу углеводов, включая арабан, ксилан, некоторые гексозаны и полиурониды. Эти вещества обычно менее устойчивы к химической обработке и подвергаются некоторой степени ферментативному гидролизу во время нормальных пищеварительных процессов. Пентозаны представляют собой полимеры ксилозы или арабинозы в качестве компонентов структурного материала растений и растительных камедей соответственно.

---

3.1 Пищеварение, абсорбция
и хранение
3.2 Прочие факторы
Влияние на метаболизм
3.3 Преобразование энергии

---

Большая часть углеводов, которые входят в рацион животных, включая рыбу, имеют растительное происхождение. Поэтому хищные рыбы, такие как атлантический лосось и желтохвост японская, имеют мало углеводов. Действительно, эксперименты показали, что эти виды плохо приспособлены для обработки значительных количеств сырых углеводов в своем рационе.С другой стороны, всеядные животные, такие как карп и канальный сом, способны переваривать изрядное количество углеводов в своем рационе. Белый амур, травоядное животное, питается в основном вегетарианской диетой.

3.1 Пищеварение, абсорбция и хранение

Способность животных усваивать крахмал зависит от их способности вырабатывать амилазу. Было показано, что все виды рыб секретируют -амилазу. Также было продемонстрировано, что активность этого фермента была наибольшей у травоядных животных.У плотоядных, таких как радужная форель и морской окунь, амилаза в основном имеет панкреатическое происхождение, тогда как у травоядных фермент широко распространен по всему пищеварительному тракту. В Tilapia mossambica было показано, что поджелудочная железа является местом наибольшей активности амилазы, за которым следует верхний отдел кишечника. Хотя было показано, что переваривание крахмала и декстрина плотоядной радужной форелью постепенно снижается по мере того, как уровни углеводов превышают 20-процентный уровень, рыба может эффективно использовать до 60 процентов глюкозы, сахарозы или лактозы в рационе.Это демонстрирует, что вопреки более раннему мнению, плотоядные рыбы способны эффективно использовать простые углеводы в качестве основного источника энергии.

Кристаллическая структура крахмала, по-видимому, также влияет на его атаку амилазой, о чем свидетельствует двукратное увеличение содержания метаболизируемой энергии в полностью приготовленной (желатинизированной) кукурузе при испытаниях кормления канальным сомом. Также было показано, что радужная форель имеет более высокую толерантность к углеводам (присутствующим в виде пшеничного крахмала) в рационе, когда она была приготовлена.Процесс желатинизации включает в себя тепло и воду. Если водную суспензию крахмала нагреть, гранулы не изменят внешний вид до тех пор, пока не будет достигнута определенная критическая температура. В этот момент некоторые гранулы крахмала набухают и одновременно теряют свою кристалличность. Критическая температура — это температура, при которой водородные связи молекулы крахмала ослабляются, чтобы обеспечить полную гидратацию, что приводит к явлению, известному как «набухание».

Альфа-амилаза способствует более или менее случайной фрагментации молекулы крахмала путем гидролиза по глюкозидным связям a -D- (l® 4) во внутренней и внешней цепях соединения.Результатом полного гидролиза амилозного компонента являются мальтоза и D-глюкоза, в то время как амилопектиновый компонент восстанавливается до мальтозы, D-глюкозы и разветвленных предельных декстринов. Вследствие этих паттернов действия -амилазы на крахмал необходимы другие ферменты для полного гидролиза крахмала до D-глюкозы у рыб. В связи с этим было продемонстрировано, что даже плотоядный морской лещ обладает способностью переваривать мальтозу. С другой стороны, не было показано, что целлюлаза и -галактозидаза секретируются рыбами, хотя целлюлаза бактериального происхождения присутствует в кишечнике большинства видов карпов.Отсутствие α-галактозидазы может частично объяснить слабую реакцию рыбы на диетический соевый шрот, который содержит значительные уровни галактозидных олигосахаридов рафинозы и стахиозы. Как указывалось ранее, эти олигосахариды действительно подвергаются ферментативному гидролизу в процессе прорастания с образованием галактозы и сахарозы. Следовательно, может показаться, что пищевая ценность соевого шрота будет увеличена, если сначала преобразовать основную часть этого неперевариваемого крахмала. Этого можно достичь, замачивая бобы на 48 часов перед переработкой для производства муки.Следует также отметить, что питательная ценность зернобобовых и других семян бобовых также может быть улучшена для рыбы, поскольку олигосахариды составляют большую часть углеводов в семенах бобовых.

Данные о всасывании глюкозы рыбами немногочисленны. Работа с золотыми рыбками показала, что активный транспорт глюкозы сочетается с транспортом Na ⁺ , как у большинства млекопитающих. Обычно считается, что абсорбция происходит на поверхности слизистой оболочки кишечных клеток. Моносахариды, образующиеся в результате переваривания углеводов, состоят в основном из глюкозы, фруктозы, галактозы, маннозы, ксилозы и арабинозы.Хотя скорость поглощения этих сахаров была определена для многих наземных млекопитающих, аналогичная информация для рыб отсутствует.

Глюкоза, по-видимому, не является лучшим источником энергии для рыбы по сравнению с белком или жиром, хотя легкоусвояемые углеводы экономят белок для наращивания тканей. Кроме того, в отличие от млекопитающих, гликоген не является значительным хранилищем энергии, несмотря на свидетельства активного и обратимого пути Эмдена-Мейерхоффа у рыб. Более эффективный метаболизм аминокислот по сравнению с глюкозой для получения энергии может быть связан со способностью рыб выводить азотистые отходы в виде аммиака из своих жабр без высоких затрат энергии на преобразование отходов в мочевину.

3.2 Другие факторы, влияющие на метаболизм

Помимо генетической адаптации, климатические факторы также играют важную роль в углеводном обмене у рыб. Акклиматизация рыб, по сути, отражает акклиматизацию ферментов, поскольку способность животного выживать во многом зависит от его способности выполнять нормальные метаболические функции. Некоторые ферменты метаболической акклиматизации хорошо компенсируются, а другие — нет. Ферменты, связанные с высвобождением энергии (ферменты гликолиза, пентозного шунта, цикла трикарбоновых кислот, транспорта электронов и окисления жирных кислот), демонстрируют температурную компенсацию, тогда как те ферменты, которые в основном имеют дело с деградацией продуктов метаболизма, показывают плохую или обратную компенсацию (см. Таблицу 1) .

Таблица 1 Ферменты, подлежащие метаболической акклиматизации ^1/

Ферменты с компенсацией	Ферменты с обратной компенсацией или без нее
фосфофруктокиназа	каталаза
альдолаза	пероксидаза
молочная дегидрогеназа	кислая фосфатаза
6-фосфоглюконатдегидрогеназа	оксидаза D-аминокислот
янтарная дегидрогеназа	Mg-ATP азе
яблочная дегидрогеназа	холинацетилтрансфераза
цитохромоксидаза	ацетилхолинэстераза
сукцинат-цитохром С редуктаза	щелочная фосфатаза
НАД-цитохром С редуктаза	аллантоиназа
аминоацилтрансфераза	уриказа
Na-K-АТФаза	амилаза
протеаза	липаза
	яблочный фермент
	глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа

^1/ Адаптировано из: Сравнительная физиология животных, под редакцией К.Л. Проссер, 1973

Интересно отметить, что два ключевых фермента, участвующих в метаболизме углеводов, амилаза и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, вместе с ферментом, участвующим в переваривании жиров, липазой, не имеют температурной компенсации. Неясно, связано ли это каким-либо образом с прекращением кормления рыб при низких температурах. Молекулярный механизм термической акклиматизации не совсем понятен и может состоять из изменений в синтезе или количествах данного фермента.Различия в кинетике, изменения в пропорции изоферментов, подходящих для определенных температур, и изменения кофакторов, таких как липиды, коферменты, или других факторов, таких как pH и ионы, могут быть важны для адаптации животного к изменениям температуры.

3.3 Преобразование энергии

Несмотря на межвидовые различия в переносимости пищевых углеводов, обычно считается, что основной конечный продукт переваривания углеводов, глюкоза, метаболизируется способом, преобладающим во всех клетках, т.е.е., через обратимый путь Эмдена-Мейерхоффа. На этом пути глюкоза имеет только одну главную судьбу: фосфорилирование до глюкозо-6-фосфата. Основные метаболические преобразования изображены следующим образом:

Обратимые стрелки показывают стадию или стадии реакции, катализируемые теми же ферментами в
в обоих направлениях.

Пунктирные стрелки показывают реакции на многих промежуточных этапах.

Парные сплошные стрелки показывают разные ферменты, участвующие в двух направлениях.
реакции.

(по материалам: Principles of Biochemistry, A. White, et al., , , al. ., 1978)

Все преобразования происходят с потерей свободной энергии. Таким образом, образование двух молей лактата из глюкозо-6-фосфата происходит при изменении свободной энергии D G ^o = -22000 кал / моль. Конечный результат — образование четырех молекул АТФ. Функциональное обращение этой трансформации может происходить только через другой последовательности, требующей ввода шести молекул АТФ на моль извлеченного глюкозо-6-фосфата.

Клетки не хранят глюкозу или глюкозо-6-фосфат. Легко доступная форма хранения — это гликоген, который производится из глюкозо-1-фосфата одним путем и возвращается другим. Хотя в клетках млекопитающих глюкозо-6-фосфат трансформируется в жирные кислоты, такое превращение, по-видимому, не происходит у рыб. Исследования с карпом показывают, что предшественником липогенеза является цитрат, образующийся, когда аминокислоты активно метаболизируются в цикле трикарбоновых кислот.

Основной формой полезной энергии во всех клетках является АТФ. В большинстве клеток эта валюта энергии генерируется окислением НАДН митохондриальными системами переноса электронов. Восстановители NAD ⁺ для этого процесса представляют собой промежуточные продукты, полученные из цикла TCA и жирных кислот. Энергетический выход глюкозы в дыхательной системе можно суммировать в следующей последовательности реакций:

Реакция		Выход АТФ
1.глюкоза® фруктозо-1,6-дифосфат		-2
2. 2-триозофосфат® 2,3-фосфоглицериновый кислота		+2
3. 2 NAD + ® 2 NADH® 2 NAD +		+6
4.2 фосфоенолпируват® 2 пировиноградная кислота		+2
5. 2 пировиноградная кислота® 2 ацетил-КоА + 2 CO 2
	2 НАД + ® 2 НАДН® 2 NAD 2	+6
6.2 Ацетил CoA® 4 CO 2		+24
Всего:
	C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ® 6 CO 2 + 6 H 2 O	+38

Проссер, К.Л. (ред.), 1973 г. Сравнительная физиология животных. Филадельфия, W.B. Компания Saunders, 1011 стр. 3-е изд.

White, A., et al., , , al. ., 1978 г., Принципы биохимии. Нью-Йорк, McGraw-Hill Book Company, 1492 стр. 6-е изд.

---

.