structura

Tipuri de carbohidrați și structură

Carbohidrații sunt compuși chimici care conțin elementele carbon, hidrogen și oxigen. De aceea, uneori sunt numiți „carbohidrați” (din „carbon” și „apă”). Conform compoziției lor, glucidele sunt împărțite în simple (monozaharide) și complexe (polizaharide).

Cele simple au denumirea comună „zaharuri”. De fapt, acestea sunt monozaharide și dizaharide. Monozaharidele au formula generală C6 H12 O6. Acestea sunt glucoza (zahărul din struguri) și fructoza (zahărul din fructe). Dizaharidele sunt zaharoza (zahărul sfeclei) și lactoza (zahărul din lapte). Glucidele complexe sunt formate din multe monozaharide (sute, chiar mii). Polizaharidele sunt amidonul și celuloza. Mai multe despre carbohidrați ca macronutrienți, consultați aici.

Monozaharide

Monozaharide au un număr de grupări alcoolice și o grupă aldehidă sau cetonică, în funcție de care sunt împărțite în aldoză și cetoză. În plus, în funcție de numărul atomilor lor de carbon, acestea sunt împărțite în trioze (3 C), tetroze (4 C), pentoze (5 C), hexoze (6 C) și altele.

Cu toate acestea, cele mai importante pentru noi, ca cunoaștere și concentrare, pentozele sunt două: riboză și dezoxiriboză. Sunt implicați în structura acizilor ribonucleici (ARN) și respectiv dezoxiribonucleici (ADN). Iar cele mai frecvente hexoze sunt glucoza, fructoza, manoza și galactoza. Din formulele lor este clar că au aceeași compoziție chimică: C6H1206, dar au o structură și o structură chimice diferite. Astfel, glucoza are o grupare aldehidă la primul său atom de carbon și, prin urmare, este aldohexoză.

Fructoza este cetohexoză - are un grup ceto la al doilea său atom de carbon. Acest lucru duce, de asemenea, la diferențe semnificative în proprietățile lor. Trebuie să menționez că, în toate hexozele, grupul alcoolic de la atomul lor de carbon trebuie să aibă o configurație stângă.

Cu toate acestea, în corp, hexozele menționate funcționează în configurațiile lor. În plus, adesea ca esteri de fosfat ai altor compuși derivați. Aminarea C2 duce la noi derivați - în exemplul meu glucozamina (cunoscută ca un jucător major într-un produs articular și ligamentar, sub forma unui supliment alimentar) și galactozamină:

După cum se va vedea mai jos, glucoza este ușor convertită în fructoză! Aceasta se face prin reducerea unei grupări aldehide (cu participarea NADP.H2 și a enzimei alcosoreductază) și se obține un sorbitol alcoolic cu 6 atomi, care după oxidarea grupei sale alcoolice la C2 la cetonă, este transformat în fructoză.

Dizaharide

Dizaharidele sunt două monozaharide legate printr-o punte de oxigen. Această legătură se numește o legătură glicozidică. Lactoza se mai numește zahăr din lapte deoarece se găsește numai în lapte (laptele de vacă conține aproximativ 3,5% lactoză). Zaharoza este folosită zilnic de noi - acesta este zahărul obișnuit. Nu are proprietăți reducătoare, deoarece este un glucozid-fructozid obținut prin legarea grupurilor reducătoare.

Polizaharide

Polizaharidele, în special cele compuse doar din reziduuri de glucoză, sunt în principal de 3 tipuri:

  • celuloză
  • amidon
  • glicogen

Celuloza este un polimer liniar (neramificat) de glucoză, are o structură fibrilară (filamentoasă) și datorită particularității punților de oxigen care leagă reziduurile individuale de glucoză, nu este digerată de enzimele intestinale umane. Celuloza se găsește în alimentele vegetale. Beneficiul său este că reglează activitatea peristaltică a intestinului, precum și că adsorbe anumite substanțe (cum ar fi colesterolul), reducând astfel absorbția lor. Alimentele bogate în celuloză sunt tărâțele de ovăz, cerealele în general, leguminoasele, salata verde, varza și fructele.

Amidonul (amilul) este cel mai abundent carbohidrat din dieta noastră. Este conținut ca ingredient principal în făină (pâine, paste). Astfel, în medie, aproximativ 45% din greutatea pâinii cade pe amidon. Amidonul este o polizaharidă formată din sute de molecule de glucoză legate fie în polimeri liniari (amiloză), fie în polimeri ramificați (amilopectină), dar ambele au aceeași valoare nutritivă.

Glicogenul nu este o polizaharidă dietetică. Se găsește în celulele vii, în principal în ficat și mușchi. Cantitatea sa ajunge la 4-6% pentru ficat și 1-2% pentru mușchi. Glicogenul este un polimer de rezervă al glucozei de dimensiuni gigantice - cu o masă moleculară de până la câteva milioane și compus din zeci de mii de molecule de glucoză.

Moleculele de glicogen, după cum puteți vedea din imagine, sunt eterogene - mai mari și mai mici, adunate în interiorul celulelor sub formă de picături de glicogen sau boabe, așa cum le numesc eu. Structura polimerului glicogen este foarte ramificată - cu sute sau chiar mii de ramuri. Motivul pentru aceasta este acesta: atunci când este necesar un aflux rapid de glucoză, toate capetele moleculei încep să secrete mii de molecule de glucoză simultan pentru a satisface nevoile actuale de energie. Dacă molecula de glicogen ar fi liniară (neramificată), ar elibera o singură moleculă de glucoză la un capăt. În cadrul lanțurilor, legăturile sunt glucozide C1-C4, iar la ramuri sunt glicozidice C1-C6.

Heteropolizaharide

Polizaharidele menționate mai sus sunt compuse din monozaharide identice. Cu toate acestea, toate sunt pentru polizaharide. Heteropolizaharide sunt, de asemenea, compuse din multe monozaharide, dar diferite în sine. Din diferite combinații de două unități monozaharidice. În majoritatea cazurilor cu un grup chimic suplimentar.

Astfel, glicozaminoglicanii conțin combinații alternative de dizaharide de acid glucuronic și N-acetilgalactozamină, i. glucozamină cu grupare amino acetilată. Aceasta este structura acidului hialuronic, cu o greutate moleculară de peste 1 milion. Sulfatul de condroitină conține o combinație dizaharidică de acid glucuronic și N-acetilgalactozamină, aceasta din urmă fiind sulfatată.

Acizii sialici sunt derivați N-acetil ai acidului neuraminic. Acestea sunt răspândite în țesuturi ca mucoproteine ​​sau asociate cu acizi grași superiori, cum ar fi glicolipidele (gangliozide) și altele. Derivații acidului N-acetilneuraminic se găsesc în mucus, precum și în membranele unui număr de tipuri de celule, chiar și bacterii și viruși (de exemplu, virusuri gripale). Heparina (un anticoagulant utilizat pe scară largă) este alcătuită dintr-o combinație de glucozamină și acid iduronic.

Funcția biologică a carbohidraților

Funcția energetică

Carbohidrații, ca sursă de hrană, sunt un furnizor major de energie. 1 gram de carbohidrați furnizează 4,4 kcal de energie în timpul oxidării, iar aportul zilnic de carbohidrați este de aproximativ 250 de grame pe zi. Acesta ajunge până la 350 de grame, în funcție de greutatea unei persoane. Ponderea energiei livrate se ridică la aproximativ 55% (în timp ce pentru proteinele și grăsimile luate împreună, acestea furnizează restul de 45%).

Funcția de rezervă

Funcția de rezervă a carbohidraților este realizată de glicogen. principalele depozite (rezervoare) de glicogen sunt mușchii (300 până la 600 grame) și ficatul (80 până la 150-200 grame). În timp ce glicogenul muscular este utilizat numai în interiorul mușchilor în timpul exercițiilor, de exemplu, glicogenul hepatic este un furnizor de glucoză, care ajunge la toate organele prin fluxul sanguin, în special la creier. Adică - Creierul se hrănește cu glucoză din glicogenul hepatic!

Funcția plastică (constructivă)

Carbohidrații sunt implicați în construirea tuturor celulelor și a organelor celulare. De exemplu: riboză și dezoxiriboză sunt implicate în structurile ARN și ADN - moleculele eredității. În diferite membrane celulare, carbohidrații sunt implicați și încorporați ca glicolipide. Principala substanță intercelulară care alcătuiește cartilajul și țesutul osos conține diferite tipuri de sulfat de condroitină. Împreună cu acidul hialuronic, acestea alcătuiesc vitrosul ochiului. Glicozaminoglicanii participă la compoziția diferitelor tipuri de secreții de protecție (mucus), care sunt secretate de glandele membranei mucoase ale mai multor organe: gură, esofag, stomac, intestine, bronhii și altele. Glicozaminoglicanii sunt, de asemenea, implicați în compoziția diferiților lubrifianți - lubrifianți. Din acest motiv, produsele care conțin glucozamină și condroitină sunt și vor fi utilizate pe scară largă în aplicarea problemelor articulare și ale cartilajului la om.

Funcția de protecție

Un număr de oligozaharide sub formă de lanțuri ramificate scurte sunt încorporate în membranele celulare, astfel încât acestea să iasă deasupra suprafeței lor. În acest fel, ele servesc ca mărci de identificare chimică (antigene), prin care celulele din același organism se cunosc sau detectează rapid celule străine care au pătruns din exterior - de exemplu, infecții bacteriene.