ÓÃËÅÂÎÄÛ

1. Îáùèå ñâîéñòâà óãëåâîäîâ

Óãëåâîäû — ãðóïïà îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ îáùåé ôîðìóëû — Cm H₂n On. Ôîðìàëüíî Cm(H₂O) n — ñîåäèíåíèå óãëåðîäà è âîäû. Îòñþäà è íàçâàíèå: óãëåâîäû.

Îñíîâíûå ôóíêöèè óãëåâîäîâ:

1) ýíåðãåòè÷åñêàÿ (ïðè îêèñëåíèè ïðîñòûõ ñàõàðîâ, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ãëþêîçû îðãàíèçì ïîëó÷àåò îñíîâíóþ ÷àñòü íåîáõîäèìîé åìó ýíåðãèè) ;

2) çàïàñàþùàÿ (òàêèå ïîëèñàõàðèäû, êàê êðàõìàë è ãëþêîãåí, èãðàþò ðîëü èñòî÷íèêîâ ãëþêîçû, âûñâîáîæäàÿ åå ïî ìåðå íåîáõîäèìîñòè) ;

3) îïîðíî-ñòðîèòåëüíàÿ (èç õèòèíà, íàïðèìåð, ïîñòðîåí ïàíöèðü íàñåêîìûõ).

Óãëåâîäû äåëÿò íà ïðîñòûå èëè ìîíîñàõàðèäû, íå ñïîñîáíûå ê ãèäðîëèçó, è ñëîæíûå óãëåâîäû, ãèäðîëèçóþùèåñÿ íà ðÿä ïðîñòûõ. Ïî ÷èñëó àòîìîâ óãëåðîäà óãëåâîäû äåëÿò íà òåòðîçû, ïåíòîçû, ãåêñîçû è ò.ä., à ïî õèìè÷åñêîìó ñòðîåíèþ — ýòî ìíîãîàòîìíûå àëüäåãèäî — è êåòîíîñïèðòû — àëüäîçû è êåòîçû. Íàèáîëüøåå çíà÷åíèå äëÿ ïèòàíèÿ èìåþò ãåêçîçû. Ñëîæíûå óãëåâîäû ïî êîëè÷åñòâó ïîëó÷àþùèõñÿ ïðè ãèäðîëèçàöèè ïðîñòûõ óãëåâîäîâ äåëÿò íà äèñàõàðèäû, òðèñàõàðèäû è ò.ä. è ïîëèñàõàðèäû, äàþùèå ïðè ãèäðîëèçå ìíîãî àòîìîâ ïðîñòûõ óãëåâîäîâ. Ïîëèñàõàðèäû äåëÿò íà ãîìîïîëèñàõàðèäû, êîòîðûå äàþò ïðè ãèäðîëèçå îäèí âèä ïðîñòûõ óãëåâîäîâ è ãåòåðîñàõàðèäû, êîòîðûå äàþò ïðè ãèäðîëèçå ñìåñü ïðîñòûõ óãëåâîäîâ è èõ ïðîèçâîäíûõ.

2. Ñâîéñòâà ìîíîñàõàðèäîâ.

Ìîíîñàõàðèäû — áåñöâåòíûå êðèñòàëëè÷åñêèå âåùåñòâà, õîðîøî ðñòâîðèìûå â âîäå, ïëîõî — â ñïèðòå, íåðàñòâîðèìûå â ýôèðå. Ìîíîñàõàðèäû — îñíîâíîé èñòî÷íèê ýíåðãèè â îðãàíèçìå ÷åëîâåêà.

Ñàìûé âàæíûé ìîíîñàõàðèä — ãëþêîçà. Íàçâàíèå ïðîèçîøëî îò ãðå÷åñêîãî — glykys — ñëàäêèé. Õèìè÷åñêàÿ ôîðìóëà — C₆H₁₂O₆. Ìîëåêóëû ãëþêîçû âûïîëíÿþò ðîëü áèîëîãè÷åñêîãî òîïëèâà â îäíîì èç âàæíåéøèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â îðãàíèçìå — â ïðîöåññå ãëèêîëèçà.  ïåíòîçíîì öèêëå ãëþêîçà îêèñëÿåòñÿ äî ÑO₂ è âîäû, ãåíåðèðóÿ ýíåðãèþ äëÿ íåêîòîðûõ ðåàêöèé.  ïðèðîäå âñòðå÷àåòñÿ D — ãëþêîçà.

Ãëþêîçà î÷åíü ëåãêî îêèñëÿåòñÿ îêñèäàìè è ãèäðîêñèäàìè òÿæåëûõ ìåòàëëîâ. Ïîëíîå îêèñëåíèå ãëþêîçû èäåò ïî óðàâíåíèþ:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6 H₂O + 686 êêàë.

Çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü âûäåëåííîé ýíåðãèè àêêóìóëèðóåòñÿ â ÀÒÔ. Ïîñòîÿííûé èñòî÷íèê ãëþêîçû â îðãàíèçìå — ãëèêîãåí.  ðàñòâîðàõ ãëþêîçà ñóùåñòâóåò â âèäå ïÿòè òàóòîìåðíûõ ôîðì — a — è b-ãëþêîïðèðàíîç ñ øåñòè÷ëåííûì êîëüöîì, a — è b-ãëþêîôóðàíîç ñ ïÿòè÷ëåííûì êîëüöîì, à òàêæå â âèäå îòêðûòîé ôîðìû ñî ñâîáîäíîé àëüäåãèäíîé ãðóïïîé. a — è b-ôîðìû îòëè÷àþòñÿ ïðîñòðàñòâåííûì ðàñïîëîæåíèåì ïîëóàöåòàëüíîãî ãèäðîêñèäà.

Íåäîñòàòîê ãëþêîçû âûçûâàåò àöèäîç è êåòîç. Èçáûòîê — äèàáåò. Íîðìà ñîäåðæàíèÿ â êðîâè — 0,1 %.

3. Ñâîéñòâà äèñàõàðèäîâ

Îñíîâíûì ïðåäñòàâèòåëåì äèñàõàðèäîâ ÿâëÿåòñÿ ñàõàðîçà. Ìîëåêóëà ñàõàðîçû ñîñòîèò èç îñòàòêîâ ìîëåêóëû D-ãëþêîçû è D-ôðóêòîçû. Õèìè÷åñêàÿ ôîðìóëà — C12H₂2O11. Ñàõàðîçà — îäèí èç ãëàâíûõ óãëåâîäîâ â îðãàíèçìå ÷åëîâåêà, áåñöâåòíîå êðèñòàëëè÷åñêîå âåùåñòâî. Ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 200º C ðàçëàãàåòñÿ ñ îáðàçîâàíèåì òàê íàçûâàåìûõ êàðàìåëåé. Ñàõàðîçà íå ðàñòâîðèìà â íåïîëÿðíûõ îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëÿõ, â àáñîëþòíîì ìåòàíîëå è ýòàíîëå, óìåðåííî ðàñòâîðèìà â àòèëàöåòàòå, àíèëèíå, â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ìåòàíîëà è ýòàíîëà. Õîðîøî ðàñòâîðèìà â âîäå. Ñàõàðîçà íå îáëàäàåò ðåäóöåíòíûìè ñâîéñòâàìè, ïîýòîìó îíà óñòîé÷èâà ê äåéñòâèþ ùåëî÷åé, íî ãèäðàëèçóåòñÿ ïîä âëèÿíèåì êèñëîò è ôåðìåíòîâ ñàõàðàç ñ îáðàçîâàíèåì D — ãëþêîçû è D-ôðóêòîçû. Ñî ùåëî÷íûì ìåòàëëàìè îáðàçóåò ñàõàðàòû. Ñàõàðîçà ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ äèñàõàðèäîâ. Îíà ãèäðîëèçóåòñÿ HCl æåëóäî÷íîãî ñîêà è ñàõàðàçîé ñëèçèñòîé îáîëî÷êîé òîíêîé êèøêè ÷åëîâåêà.

Ñàõàðîçà âõîäèò â ñîñòàâ ñàõàðà (99,75 %), èñïîëüçóåìîãî äëÿ ïðèäàíèÿ ïèùå ñëàäêîãî âêóñà. Ñàõàðîçó òàêæå íàçûâàþò ñâåêëîâè÷íûì ñàõàðîì.

Äðóãîé ïðåäñòàâèòåëü äèñàõàðèäîâ — ëàêòîçà (ìîëî÷íûé ñàõàð). Îíà ñîñòîèò èç îñòàòêîâ ãåëàêòîçû è ãëþêîçû. Ëàêòîçà — âàæíàÿ ñîñòàâíàÿ ÷àñòü ìîëîêà ìëåêîïèòàþùèõ è ÷åëîâåêà. Îáðàçóåòñÿ â ïðîöåññå ëàêòàöèè â ìîëî÷íîé æåëåçå èç ãëþêîçû è ÿâëÿåòñÿ äëÿ íîâîðîæäåííûõ åå èñòî÷íèêîì. Ëàêòîçà îáëåã÷àåò âñàñûâàíèå êàëüöèÿ èõ êèøå÷íèêà. Ñîäåðæàíèå ëàêòîçû â æåíñêîì ìîëîêå — 7 ã/ 100 ìë.  ìîëîêå êîðîâ è êîç — 4,5ã/100 ìë.

4. Ñâîéñòâà ïîëèñàõàðèäîâ

Îñíîâíûì èñòî÷íèêîì ïîëèñàõàðèäîâ ÿâëÿåòñÿ êðàõìàë. Êðàõìàë — îñíîâíîé ðåçåðâíûé ïîëèñàõàðèä ðàñòåíèé. Îáðàçóåòñÿ â êëåòî÷íûõ îðãàíåëëàõ çåëåíûõ ëèñòüåâ â ðåçóëüòàòå ïðîöåññà ôîòîñèíòåçà. Êðàõìàë ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé ÷àñòüþ âàæíåéøèõ ïðîäóêòîâ ïèòàíèÿ. Êîíå÷íûå ïðîäóêòû ôåðìåíòàòèâíîãî ðàñùåïëåíèÿ — ãëþêîçî — îäèí — ôîñôàò — ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âàæíåéøèå ñóáñòðàòû êàê ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà, òàê è ñèíòåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Õèìè÷åñêàÿ ôîðìóëà êðàõìàëà — (C₆H₁₀O₅) n. Ïåðåâàðèâàíèå êðàõìàëà â ïèùåâàðèòåëüíîì òðàêòå îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè ïîìîùè a-àìèëàçû ñëþíû, äèñàõààðèäàç è ãëþêîàìèëàç ùåòî÷íîé êàéìû ñëèçèñòîé îáîëî÷êè òîíêîé êèøêè. Ãëþêîçà, ÿâëÿþùàÿñÿ êîíå÷íûì ïðîäóêòîì ðàñïàäà ïèùåâîãî êðàõìàëà, âñàñûâàåòñÿ â òîíêîé êèøêå. Êàëîðèéíîñòü êðàõìàëà — 4,2 êêàë/ã.

Öåëëþëîçà. Õèìè÷åñêàÿ ôîðìóëà öåëëþëîçû (C₆H₁₀O₅) n, òàêàÿ æå êàê è ó êðàõìàëà. Öåïè öåëëþëîçû ïîñòðîåíû â îñíîâíîì èç ýëåìåíòàðíûõ çâåíüåâ àíãèäðî — D-ãëþêîçû, ñîåäèíåííûõ ìåæäó ñîáîé 1,4 — b-ãëþêîçèäíûìè ñâÿçÿìè. Öåëëþëîçà, ñîäåðæàùàÿñÿ â ïèùå, ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ áàëëàñòíûõ âåùåñòâ, èëè ïèùåâûõ âîëîêîí, èãðàþùèõ ÷ðåçâû÷àéíî âàæíóþ ðîëü â íîðìàëüíîì ïèòàíèè è ïèùåâàðåíèè. Ýòè âîëîêíà íå ïåðåâàðèâàþòñÿ â æåëóäî÷íî-êèøå÷íîì òðàêòå, íî ñïîñîáñòâóþò åãî íîðìàëüíîìó ôóíêöèîíèðîâàíèþ. Îíè àäñîðáèðóþò íà ñåáå íåêîòîðûå òîêñèíû, ïðåïÿòñòâóþò èõ âñàñûâàíèþ â êèøå÷íèê.

5. Óãëåâîäíûé îáìåí

Óãëåâîäíûé îáìåí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü ïðîöåññîâ ïðåâðàùåíèé óãëåâîäîâ â îðãàíèçìå ÷åëîâåêà è æèâîòíûõ.

Ïðîöåññ ïðåâðàùåíèé óãëåâîäîâ íà÷èíàåòñÿ ñ ïåðåâàðèâàíèÿ èõ â ðîòîâîé ïîëîñòè, ãäå ïðîèñõîäèò ÷àñòè÷íîå ðàñùåïëåíèå êðàõìàëà ïîä äåéñòâèåì ôåðìåíòà ñëþíû — àìèëàçû.  îñíîâíîì óãëåâîäû ïåðåâàðèâàþòñÿ è âñàñûâàþòñÿ â òîíêîì êèøå÷íèêå è çàòåì ñ òîêîì êðîâè ðàçíîñÿòñÿ â òêàíè è îðãàíû, à îñíîâíàÿ ÷àñòü èõ, ãëàâíûì îáðàçîì ãëþêîçà, íàêàïëèâàåòñÿ â ïå÷åíè â âèäå ãëèêîãåíà. Ãëþêîçà ñ êðîâüþ ïîñòóïàåò â òå îðãàíû è òêàíè, ãäå âîçíèêàåò ïîòðåáíîñòü â íåé, ïðè÷åì ñêîðîñòü ïðîíèêíîâåíèÿ ãëþêîçû â êëåòêè îïðåäåëÿåòñÿ ïðîíèöàåìîñòüþ êëåòî÷íûõ îáîëî÷åê.  êëåòêè ïå÷åíè ãëþêîçà ïðîíèêàåò ñâîáîäíî, â êëåòêè ìûøå÷íîé òêàíè ïðîíèêíîâåíèå ãëþêîçû ñâÿçàíî ñ çàòðàòîé ýíåðãèè; âî âðåìÿ ìûøå÷íîé ðàáîòû ïðîíèöàåìîñòü êëåòî÷íîé ñòåíêè çíà÷èòåëüíî âîçðàñòàåò.  êëåòêàõ ãëþêîçà ïðåòåðïåâàåò ïðîöåññ ïðåâðàùåíèé íà ìîëåêóëÿðíîì óðîâíå â ïðîöåññå áèîëîãè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ ñ íàêîïëåíèåì ýíåðãèè.

Ïð îêèñëåíèè ãëþêîçû â ïåíòîçíîì (àýðîáíîì) öèêëå îáðàçóåòñÿ âîññòàíîâëåííûé íèêîòèíàìèä-àäåíèííóêëåîòèäôîñôàò, íåîáõîäèìûé äëÿ âîññòàíîâèòåëüíûõ ñèíòåçîâ. Êðîìå òîãî ïðîìåæóòî÷íûå ïðîäóêòû ýòîãî öèêëà ÿâëÿþòñÿ ìàòåðèàëîì äëÿ ñèíòåçà ìíîãèõ âàæíûõ ñîåäèíåíèé.

Ðåãóëÿöèÿ óãëåâîäíîãî îáìåíà â îñíîâíîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ãîðìîíàìè è öåíòðàëüíîé íåðâíîé ñèñòåìîé. Î ñîñòîÿíèè óãëåâîäíîãî îáìåíà ìîæíî ñóäèòü ïî ñîäåðæàíèþ ñàõàðà â êðîâè (â íîðìå 70-120 ìã %). Ïðè ñàõàðíîé íàãðóçêå ýòà âåëè÷èíà âîçðàñòàåò, íî çàòåì áûñòðî äîñòèãàåò íîðìû. Íàðóøåíèÿ óãëåâîäíîãî îáìåíà âîçíèêàþò ïðè ðàçëè÷íûõ çàáîëåâàíèÿõ. Òàê, ïðè íåäîñòàòêå èíñóëèíà íàñòóïàåò ñàõàðíûé äèàáåò, à ïîíèæåíèå àêòèâíîñòè îäíîãî èç ôåðìåíòîâ óãëåâîäíîãî îáìåíà — ìûøå÷íîé ôîñôîðèëàçû — âåäåò ê ìûøå÷íîé äèñòðîôèè.

íà ñàéòå www.eñîsyståmà.ru Ïàíîðàìíûé ôèëüì ïî ýêîëîãèè (VR-360) íà íàøåì Youtube êàíàëå Ïîäåëèòüñÿ/Share: