Az élő szervezetek elsődleges energiaforrása a napfény energiája. A fototrófok - növények és fotoszintetikus mikroorganizmusok - közvetlenül fényenergiát használnak a komplex szintéziséhez szerves anyag(zsírok, fehérjék, szénhidrátok stb.), amelyek másodlagos energiaforrások. A heterotrófok, köztük az állatok is, a növények által szintetizált szerves anyagok oxidációja során felszabaduló kémiai energiát használnak fel.
Bio energiafolyamatok energiatermelési és -felhalmozási folyamatokra, valamint olyan folyamatokra osztható, amelyek során hasznos munkát végeznek tárolt energia felhasználásával (1.1. ábra). A fotoszintézis a legfontosabb bioenergetikai folyamat a Földön. Ez a fotofizikai, fotokémiai és sötét biokémiai folyamatok összetett, többlépcsős rendszere, amelyben a napfény energiája kémiai vagy elektrokémiai energiaformákká alakul. Az első esetben ez az összetett szerves molekulákban rejlő energia, a második esetben pedig a membránokon lévő proton gradiens energiája, amely szintén átalakul kémiai forma. A fotoszintetikus szervezetekben a napfény mennyiségeit a klorofill molekulák elnyelik, és elektronjaikat megnövekedett energiával gerjesztett állapotba juttatják. Pontosan a klorofill molekulákban lévő gerjesztett elektronok energiájának köszönhető, hogy a fototrófok fotoszintetikus rendszere egyszerű molekulákból szén-dioxid a víz pedig glükózt és más szerves molekulákat (aminosavakat, zsírsav, nukleotidok stb.), amelyekből szénhidrátok, fehérjék, zsírok és nukleinsavak épülnek fel a szervezetben. E reakciók terméke a molekuláris oxigén is.
A fotoszintézis fő reakcióinak összefoglaló egyenlete:
6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 (glükóz) + 6 O 2,
Ahol hn - foton energia.
A fotoszintézis globális szerepe rendkívül nagy. A napsugárzás teljesítménye körülbelül 10 26 W. Ebből körülbelül 2 10 17 W éri el a Föld felszínét, és ebből az értékből körülbelül 4 10 13 W-ot használnak fel a fotoszintetikus szervezetek szerves anyagok szintézisére (Samoilov, 2004). Ez az energia támogatja az életet a Földön. Ennek köszönhetően évente mintegy 7510 10 tonna biomassza szintetizálódik (szénre számolva). Ugyanakkor az óceánban mintegy 4 10 10 tonna szenet kötnek meg a fitoplanktonok, a szárazföldön pedig 3 510 10 tonnát a növények és a fotoszintetikus mikroorganizmusok.
Az emberiség a fotoszintézis termékeit élelmiszer formájában fogyasztja, elsősorban növények által termelt vagy másodlagosan növényevő állatok által termelt szerves anyagokat fogyasztva, valamint tüzelőanyag formájában, amelynek 90%-a korábban tárolt fotoszintetikus termékként – olaj és szén – kerül felhasználásra. (a többi energiát atom- és vízerőművek biztosítják).
A fototróf organizmusok által felhalmozott energia kinyerését és későbbi felhasználását a táplálkozási és légzési folyamatokban végzik. Az emésztőrendszeren áthaladva a táplálék összetörik, a sejtek elpusztulnak és a biopolimerek (fehérjék, nukleinsavak, zsírok és szénhidrátok) kis molekulatömegű monomerekre (aminosavak, nukleotidok, zsírsavak és cukrok) bomlanak, amelyek felszívódnak a vér a belekben, és az egész szervezetben szállítódik. Belőlük a sejtek nagy energiájú elektronokat hordozó hidrogénatomokat vonnak ki, amelyek energiája részben adenozin-trifoszfát (ATP) molekulák formájában raktározható. Az ATP egy univerzális energiaforrás, akkumulátorként használják, ahol és amikor teljesíteni kell hasznos munka.
szénhidrátok - fő forrás energia az emberi testben.
A szénhidrátok általános képlete Сn(H2O)m
A szénhidrátok C m H 2p O p összetételű anyagok, amelyek kiemelkedő biokémiai jelentőségűek, elterjedtek az élő természetben és fontos szerepet töltenek be az emberi életben. A szénhidrátok minden növényi és állati szervezet sejtjeinek és szöveteinek részét képezik, és tömegük szerint a Föld szerves anyagának nagy részét alkotják. A szénhidrátok a növények szárazanyagának körülbelül 80%-át, az állatokban pedig körülbelül 20%-át teszik ki. A növények szervetlen vegyületekből - szén-dioxidból és vízből (CO 2 és H 2 O) - szénhidrátokat szintetizálnak.
A szénhidrát tartalékok glikogén formájában az emberi szervezetben körülbelül 500 g. Ennek nagy része (2/3) az izmokban, 1/3-a a májban található. Az étkezések között a glikogén glükózmolekulákra bomlik, ami mérsékli a vércukorszint ingadozását. Szénhidrátok nélkül a glikogénraktárak körülbelül 12-18 óra alatt kimerülnek. Ebben az esetben aktiválódik a fehérje anyagcsere közbenső termékeiből a szénhidrátok képződésének mechanizmusa. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a szénhidrátok létfontosságúak a szövetek, különösen az agy energiaképződéséhez. Az agysejtek elsősorban a glükóz oxidációjával nyernek energiát.
A szénhidrátok fajtái
A szénhidrátok a maguk módján kémiai szerkezete egyszerű szénhidrátokra (monoszacharidokra és diszacharidokra) és összetett szénhidrátokra (poliszacharidokra) oszthatók.
Egyszerű szénhidrátok (cukrok)
A glükóz az összes monoszacharid közül a legfontosabb, mert az szerkezeti egység a legtöbb élelmiszer-di- és poliszacharid. Az anyagcsere folyamata során egyedi monoszacharidmolekulákra bomlanak le, amelyek többlépcsős folyamat során kémiai reakciók más anyagokká alakul át, végül szén-dioxiddá és vízzé oxidálódik – a sejtek „üzemanyagaként” használják. A glükóz a szénhidrát-anyagcsere szükséges összetevője. Ha a vérszintje csökken, vagy koncentrációja magas, és nem használható, mint a cukorbetegségben, álmosság lép fel, és eszméletvesztés léphet fel (hipoglikémiás kóma).
Glükóz benne tiszta forma", mint monoszacharid, megtalálható a zöldségekben és gyümölcsökben. A szőlő különösen gazdag glükózban - 7,8%, cseresznye, cseresznye - 5,5%, málna - 3,9%, eper - 2,7%, szilva - 2,5%, görögdinnye - 2,4%. A zöldségek közül a sütőtökben van a legtöbb glükóz - 2,6%. fehér káposzta– 2,6%, sárgarépában – 2,5%.
A glükóz kevésbé édes, mint a leghíresebb diszacharid, a szacharóz. Ha a szacharóz édességét 100 egységnek vesszük, akkor a glükóz édessége 74 egység.
A fruktóz a gyümölcsökben az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló szénhidrát. A glükóztól eltérően az inzulin részvétele nélkül képes behatolni a vérből a szövetsejtekbe. Emiatt a fruktóz a legbiztonságosabb szénhidrátforrás a cukorbetegek számára. A fruktóz egy része bejut a májsejtekbe, amelyek sokoldalúbb „üzemanyaggá” - glükózzá alakítják, így a fruktóz szintén növelheti a vércukorszintet, bár sokkal kisebb mértékben, mint más egyszerű cukrok. A fruktóz könnyebben alakul zsírrá, mint a glükóz. A fruktóz fő előnye, hogy 2,5-szer édesebb, mint a glükóz, és 1,7-szer édesebb, mint a szacharóz. Használata cukor helyett lehetővé teszi az általános szénhidrátbevitel csökkentését.
Az élelmiszerekben található fruktóz fő forrásai a szőlő - 7,7%, alma - 5,5%, körte - 5,2%, cseresznye - 4,5%, görögdinnye - 4,3%, fekete ribizli - 4,2%, málna - 3,9%, eper - 2,4%, dinnye. – 2,0%. A zöldségekben alacsony a fruktóztartalom – a répa 0,1%-ától a fehér káposzta 1,6%-áig. A méz fruktózt tartalmaz - körülbelül 3,7%. Megbízhatóan bebizonyosodott, hogy a szacharóznál lényegesen édesebb fruktóz nem okoz fogszuvasodást, amit a cukorfogyasztás elősegít.
A galaktóz nem található szabad formában a termékekben. A glükózzal - laktózzal (tejcukorral) - a tej és tejtermékek fő szénhidrátjával diszacharidot képez.
A laktózt lebontják gyomor-bél traktus glükózra és galaktózra a laktáz enzim hatására. Ennek az enzimnek a hiánya egyes embereknél tejintoleranciához vezet. Az emésztetlen laktóz jó tápanyag bél mikroflóra. Ebben az esetben bőséges gázképződés lehetséges, a gyomor „duzzad”. Az erjesztett tejtermékekben a laktóz nagy része tejsavvá fermentálódik, így a laktázhiányos emberek elviselik az erjesztett tejtermékeket anélkül kellemetlen következményekkel jár. Ezenkívül a fermentált tejtermékekben található tejsavbaktériumok elnyomják a bél mikroflóra aktivitását és csökkentik a laktóz káros hatásait.
A laktóz lebontása során keletkező galaktóz a májban glükózzá alakul. A galaktózt glükózzá alakító enzim veleszületett, örökletes hiánya vagy hiánya esetén súlyos betegség alakul ki - galaktozémia, amely mentális retardációhoz vezet.
A szacharóz egy diszacharid, amelyet glükóz és fruktóz molekulák alkotnak. A cukor szacharóztartalma 99,5%. Az édesek szerelmesei is tudják, hogy a cukor a „fehér halál”, mint ahogy a dohányosok is tudják, hogy egy csepp nikotin megöli a lovat. Sajnos mindkét közhely gyakrabban ad okot viccekre, mintsem komoly elmélkedésre és gyakorlati következtetésekre.
A cukor gyorsan lebomlik a gyomor-bélrendszerben, a glükóz és a fruktóz felszívódik a vérbe, és energiaforrásként, valamint a glikogén és zsírok legfontosabb előanyagaként szolgál. Gyakran "fuvarozónak" nevezik üres kalóriák", mivel a cukor tiszta szénhidrát, és nem tartalmaz más tápanyagokat, például vitaminokat, ásványi sók. A növényi termékek közül a legtöbb szacharózt a cékla - 8,6%, az őszibarack - 6,0%, a sárgadinnye - 5,9%, a szilva - 4,8%, a mandarin - 4,5%. Zöldségekben, a répa kivételével, jelentős szacharóztartalom figyelhető meg a sárgarépában - 3,5%. Más zöldségfélékben a szacharóztartalom 0,4 és 0,7% között mozog. A cukor mellett az élelmiszerekben található szacharóz fő forrásai a lekvár, a méz, cukrászda, édes italok, fagylalt.
Amikor két glükózmolekula egyesül, maltóz képződik - malátacukor. Mézet, malátát, sört, melaszt, valamint melasz hozzáadásával készült pék- és édesipari termékeket tartalmaz.
Összetett szénhidrátok
Az emberi élelmiszerekben előforduló összes poliszacharid, ritka kivételektől eltekintve, glükóz polimere.
A keményítő a fő emészthető poliszacharid. Az élelmiszerekben elfogyasztott szénhidrátok akár 80%-át teszi ki.
A keményítő forrása növényi termékek, elsősorban gabonafélék: gabonafélék, liszt, kenyér és burgonya. A legtöbb keményítőt a gabonafélék tartalmazzák: a hajdina (mag) 60%-ától a rizs 70%-áig. A szemek közül a legkevesebb keményítő található benne zabpehelyés feldolgozási termékei: zabpehely, zabpehely"Hercules" - 49%. Tészta 62-68% keményítőt tartalmaz, ebből készült kenyér rozsliszt fajtától függően – 33% és 49% között kenyérés egyéb termékek a búzaliszt– 35-51% keményítő, liszt – 56-tól (rozs) 68%-ig (prémium búza). A hüvelyesekben is sok a keményítő – a lencse 40%-ától a borsó 44%-áig. Emiatt a száraz borsó, bab, lencse és csicseriborsó a hüvelyesek közé tartozik. Külön kiemelkedik a szójabab, amely csak 3,5% keményítőt tartalmaz, és a szójaliszt (10-15,5%). A burgonya magas keményítőtartalma (15-18%) miatt a dietetikában nem a zöldségfélék közé sorolják, ahol a fő szénhidrátok a monoszacharidok és a diszacharidok, hanem a gabonafélék és hüvelyesek mellett keményítőtartalmú élelmiszerek közé.
A csicsókában és néhány más növényben a szénhidrátokat fruktózpolimer - inulin - formájában tárolják. Élelmiszer termékek inulin hozzáadásával cukorbetegség és különösen annak megelőzésére ajánlott (ne feledje, hogy a fruktóz kevésbé terheli meg a hasnyálmirigyet, mint más cukrok).
A glikogén - "állati keményítő" - glükózmolekulák erősen elágazó láncaiból áll. Kis mennyiségben megtalálható az állati termékekben (a májban 2-10%, az izomszövetben - 0,3-1%).
Termékek magas tartalom szénhidrátokat
A leggyakoribb szénhidrátok a glükóz, a fruktóz és a szacharóz, amelyek zöldségekben, gyümölcsökben és mézben találhatók. A laktóz a tej része. A finomított cukor fruktóz és glükóz kombinációja.
A glükóz központi szerepet játszik az anyagcsere folyamatokban. Energiával látja el az olyan szerveket, mint az agy, a vesék, és elősegíti a vörösvértestek képződését.
Az emberi szervezet nem képes túl sok glükóz tárolására, ezért rendszeresen pótolni kell. De ez nem jelenti azt, hogy a glükózt tiszta formájában kell enni. Sokkal egészségesebb összetettebb szénhidrátvegyületek részeként fogyasztani, például keményítőként, amely zöldségekben, gyümölcsökben és gabonákban található. Mindezek a termékek ráadásul a vitaminok, rostok, mikroelemek és egyéb hasznos anyagok igazi tárháza, amelyek segítik a szervezetet számos betegség leküzdésében. A poliszacharidoknak kell lenniük a legtöbb a szervezetünkbe jutó összes szénhidrátból.
Fontos szénhidrátforrások
Az élelmiszerekből származó szénhidrát fő forrásai: kenyér, burgonya, tészta, gabonafélék és édességek. A cukor tiszta szénhidrát. A méz eredetétől függően 70-80% glükózt és fruktózt tartalmaz.
Egy speciális kenyéregységet használnak az élelmiszerben lévő szénhidrátok mennyiségének jelzésére.
Ezenkívül a szénhidrát csoportba tartoznak a rostok és a pektinek is, amelyeket az emberi szervezet rosszul emészt.
A szénhidrátokat a következőképpen használják:
Gyógyszerek,
Füstmentes por (piroxilin) előállításához,
Robbanóanyagok,
Mesterséges szálak (viszkóz).
A cellulóz nagy jelentőséggel bír az etil-alkohol előállításában.
Absztrakt az ökológiáról
A Föld bioszférájának hőegyensúlyát és hőháztartását meghatározó fő energiaforrás a Nap sugárzási energiája.
A nap megvilágítja és felmelegíti a Földet, energiát szolgáltatva, amelyet a zöld növények olyan vegyületek szintetizálására használnak fel, amelyek támogatják az életüket, és szinte minden más élőlény táplálékként fogyasztja. Ezenkívül a napenergia támogatja az alapvető vegyi anyagok körforgását, és az hajtóerőéghajlati és meteorológiai rendszerek, amelyek újraelosztják a hőt és a nedvességet a föld felszínén.
A nap energiája ultraibolya, látható fény, infravörös sugárzás és más sugárzó vagy elektromágneses energia spektrumaként kerül ki az űrbe.
A Föld felszínét főként közeli ultraibolya sugárzás éri el. látható fényés közel infravörös sugárzás. A Föld felszínét elérő Nap sugárzó energiájának mintegy 34%-a azonnal visszaverődik az űrbe a felhők, a por és a légkörben lévő egyéb anyagok, valamint maga a Föld felszíne révén. A fennmaradó 66% túlnyomó többsége a légkör és a talaj fűtésére, a párolgásra és a víz körforgására megy el, és szélenergiává alakul. Ennek az energiának csak egy kis részét (0,5%) veszik fel a zöld növények, és használják fel a fotoszintézis folyamatában az élőlények életének fenntartásához szükséges szerves vegyületek előállítására.
A fő részesedése a káros ionizáló sugárzás Nap. Különösen az ultraibolya sugárzást nyeli el az ózon (O3) molekulák a felső légkörben (sztratoszférában), és a vízgőz az alsó légkörben. E nélkül az árnyékoló hatás nélkül a legtöbb modern életforma nem létezhetne a Földön.
Így a Földön minden élet a nem szennyező és szinte örök napenergia miatt létezik, amelynek mennyisége viszonylag állandó és bőséges.
A növények a Földet érő napfénynek csak 0,5%-át használják fel. Még ha az emberek kizárólag napenergiából élnének is, még kevesebbet használnának fel belőle. Így a Földet elérő napenergia teljesen elegendő az emberiség bármilyen elképzelhető szükségletének kielégítésére. Mivel minden napenergia végső soron hővé alakul, a gazdasági szükségletekre való felhasználásának növelése nem befolyásolhatja a bioszféra dinamikáját. A napenergia abszolút tiszta energia, kimeríthetetlen mennyiségben és változatlan áron (ingyenesen) elérhető. Átvételét nem befolyásolja a politikai embargó és a gazdasági nehézségek. Ugyanakkor túlságosan szétszórt: ahhoz, hogy az emberiséget szolgálja, koncentrálni kell, és ez az akadály igencsak leküzdhető.
Amikor az energiáról beszélünk, szem előtt kell tartani, hogy az energia az a képesség, hogy munkát vagy hőcserét hozzon létre két különböző hőmérsékletű objektum között. Az energia minősége vagy hasznos munkavégzésének képessége változó. Energia minőség hatékonyságának mértéke. Energia Jó minőség nagyfokú rendezettség, vagy koncentráltság jellemzi, és ezért magas a hasznos munkavégzés képessége. Az ilyen energiahordozók példái közé tartozik az elektromosság, szén, benzin, koncentrált napenergia, valamint magas hőmérsékletű hő stb. Alacsony minőségű energia rendetlenség és alacsony hasznos munkavégzési képesség jellemzi. Ilyen energiahordozóra példa a körülöttünk lévő levegőben, folyóban, tóban vagy óceánban lévő alacsony hőmérsékletű hő. Például az Atlanti-óceán teljes hőmennyisége jelentősen meghaladja a szaúd-arábiai olajkutak kiváló minőségű energia mennyiségét. De a hő annyira eloszlik az óceánban, hogy képtelenek vagyunk felhasználni.
Ha az energiáról beszélünk, fel kell idéznünk a természet két törvényét, amelyeknek az energia engedelmeskedik.
A termodinamika első főtétele (energiamegmaradás törvénye): az energia nem keletkezik és nem tűnik el, csak átmegy egyik formából a másikba. A törvény arra utal, hogy az energiaátalakítások eredményeként soha nem lehet belőle többet nyerni, mint amennyit elhasználtunk: a kibocsátott energia mindig egyenlő a bevitt energiával; A semmiből nem lehet kihozni valamit; mindenért fizetni kell.
A termodinamika második főtétele: Az energia bármely átalakulása során egy része hő formájában elvész. Ez az alacsony hőmérsékletű hő általában a környezetbe kerül, és nem képes hasznos munkát végezni.
Kiváló minőségű benzin égetésekor kémiai energia Egy autómotorban körülbelül 1% mechanikai és elektromos energiává alakul, a fennmaradó 99% haszontalan hő formájában eloszlik a környezetben, és végül elveszik a világűrben. izzólámpában 5% elektromos energia hasznos fénysugárzássá alakul, és 95%-a hő formájában disszipálódik a környezetben. A termodinamika első főtétele szerint az energia soha nem merülhet ki, mert nem keletkezik, és nem is semmisülhet meg. De a termodinamika második főtétele szerint az összes forrásból beszerezhető koncentrált, jó minőségű energia összmennyisége folyamatosan csökken, rossz minőségű energiává alakul át. Nemcsak a semmiből nem tudunk kihozni valamit, de az energiaminőség összehangolását sem tudjuk megzavarni.
A földfelszínről vissza nem verődő napsugárzás nagy része a termodinamika második főtételének megfelelően alacsony hőmérsékletűvé alakul hőenergia(a „távoli” IR tartomány sugárzása), és visszasugárzik a világűrbe; Az űrbe hőként visszakerülő energia mennyisége a vízmolekulák, a szén-dioxid, a metán, a nitrogén-monoxid, az ózon és a légkörben lévő részecskék bizonyos formáinak jelenlététől függ. Ezek az anyagok szelektív szűrőként működve lehetővé teszik, hogy a Napból származó sugárzó energia egyes jó minőségű formái a légkörön keresztül a Föld felszínére juthassanak, ugyanakkor megtartsák és elnyeljék (és visszasugározzák) a sugárzás egy részét. az ebből eredő rossz minőségű hősugárzás áramlása a Földről.
Az egyik a legfontosabb jellemzőket a termodinamikai rendszer állapota entrópia (átalakítás – <греч.>) - a rendszerbe bevitt vagy onnan elvezetett hőmennyiség és a termodinamikai hőmérséklet aránya: dS = dQ/T . Azt lehet állítani, hogy az entrópia jellemzi azt az energiamennyiséget egy rendszerben, amely nem áll rendelkezésre a munka elvégzésére, azaz nem használható fel. Alacsony entrópiájú egy rendszer, ha a rendezett energiát folyamatosan disszipálja és egy másik, kevésbé rendezett formává alakítja át, például fény- vagy élelmiszerenergiát hőenergiává alakít. Ezért az entrópiát gyakran a rendszer rendezetlenségének mértékeként határozzák meg. Az organizmusok legfontosabb jellemzője, hogy képesek magas fokú belső rendet, azaz alacsony entrópiás állapotot létrehozni és fenntartani.
Bármely felhevült test, beleértve az élő testet is, addig ad le hőt, amíg hőmérséklete megegyezik a környezeti hőmérséklettel. Végső soron bármely test energiája hő formájában disszipálható, ami után beáll a termodinamikai egyensúly állapota, és az energiafolyamatok lehetetlenné válnak, azaz a rendszer a maximális entrópia vagy a minimális rend állapotába kerül.
Annak érdekében, hogy a test entrópiája ne növekedjen az energia folyamatos disszipációja következtében a formákból való átalakulás révén. magas fokozat rendbe (például az élelmiszer kémiai energiája) termikus formába minimális végzettség rendezettség, a szervezetnek folyamatosan kívülről kell felhalmoznia a rendezett energiát, vagyis mintha kívülről vonná ki a „rendezettséget” vagy a negatív entrópiát.
Az élő szervezetek negatív entrópiát vonnak ki az élelmiszerből, felhasználva annak kémiai energiájának rendezettségét. Ahhoz, hogy az ökológiai rendszerek és a bioszféra egésze lehetőséget kapjon a negatív entrópia kivonására a környezetből, energetikai támogatásra van szükség, amit a valóságban ingyenes napenergia formájában kapnak meg. A növények az autotróf táplálkozás folyamatában - a fotoszintézis során szerves anyagokat hoznak létre megnövekedett szint kémiai kötéseinek rendezettsége, ami az entrópia csökkenését okozza. A növényevők növényeket esznek, amelyeket viszont megesznek a ragadozók stb.
Az alapok következő osztálya kémiai vegyületek testünk - szénhidrátokat. A szénhidrátok mindannyiunk számára jól ismertek a közönséges asztali cukor formájában (kémiailag az szacharóz) vagy keményítő.
A szénhidrátok egyszerű és összetett csoportokra oszthatók. Tól től egyszerű szénhidrátok(monoszacharidok) a legnagyobb jelentőségűek az ember számára glükóz, fruktóz és galaktóz.
A komplex szénhidrátok közé tartozik oligoszacharidok(diszacharidok: szacharóz, laktóz stb.) és nem cukorszerű szénhidrátok - poliszacharidok(keményítő, glikogén, rost stb.).
A monoszacharidok és poliszacharidok a szervezetre gyakorolt fiziológiai hatásukban különböznek egymástól. Használd be diéta A könnyen emészthető mono- és diszacharidok feleslege hozzájárul a vércukorszint gyors emelkedéséhez, ami negatív hatással lehet a diabetes mellitusban (DM) és elhízással küzdő betegekre.
A poliszacharidok sokkal lassabban bomlanak le vékonybél. Ezért a vércukorszint emelkedése fokozatosan történik. E tekintetben előnyösebb a keményítőben gazdag élelmiszerek (kenyér, gabonafélék, burgonya, tészta) fogyasztása.
A keményítővel együtt vitaminok, ásványi anyagok és emészthetetlen élelmi rostok kerülnek a szervezetbe. Ez utóbbiak közé tartozik a rost és a pektin.
Cellulóz(cellulóz) jótékonyan szabályozza a belek és az epeutak működését, megakadályozza a táplálék pangását a gasztrointesztinális traktusban, elősegíti a koleszterin kiürülését. A rostban gazdag élelmiszerek közé tartozik a káposzta, a cékla, a bab, a rozsliszt stb.
Pektin anyagok a gyümölcsök pépében, a levelekben és a szár zöld részeiben találhatók. Képesek adszorbeálni különféle méreganyagokat (beleértve a nehézfémeket is). Nagyon sok pektin található a lekvárokban, lekvárokban, lekvárokban, mályvacukrokban, de ezeknek az anyagoknak a többsége a karotinban (az A-vitamin előfutára) is gazdag sütőtök pépében található.
A legtöbb szénhidrát az emberi szervezet számára gyorsan emészthető energiaforrás. A szénhidrátok azonban nem feltétlenül esszenciális tápanyagok. Néhány közülük, például sejtjeink legfontosabb tüzelőanyaga - a glükóz - meglehetősen könnyen szintetizálható más kémiai vegyületekből, különösen aminosavakból vagy lipidekből.
A szénhidrátok szerepét azonban nem lehet alábecsülni. Az a tény, hogy nem csak képesek gyorsan égni a szervezetben és ellátni azt elegendő mennyiségben energiát, hanem formában tartalékban is tárolják glikogén- a jól ismert növényi keményítőhöz nagyon hasonló anyag. Fő glikogéntartalékaink a májban vagy az izmokban koncentrálódnak. Ha a szervezet energiaszükséglete megnő, például jelentős a fizikai aktivitás, akkor a glikogén tartalékok könnyen mobilizálódnak, a glikogén glükózzá alakul, amit szervezetünk sejtjei, szövetei már energiahordozóként használnak fel.
Az egyszerű szénhidrátok veszélye!
A jeruzsálemi (Izrael) és a Yale-i (USA) egyetem tudósai kísérletsorozat elvégzése után jutottak ezekre a következtetésekre.
A Melanoplus femurrubrum fajba tartozó szöcskék két ketrecbe kerültek, az egyikbe pedig a Pisaurina mira pókokat is szabadon engedték - az ő természetes ellenségei. A cél csak a szöcskék megijesztése volt, hogy nyomon kövessék a ragadozókkal szembeni reakcióikat, ezért a pókokat „pofapofával” látták el úgy, hogy összeragasztották a mandibulát. A szöcskék súlyos stresszt éltek át, aminek következtében szervezetükben az anyagcsere nagymértékben megnövekedett, és „brutális” étvágy jelent meg – hasonlóan azokhoz, akik sok édességet esznek, amikor aggódnak. Szöcskék falták rövid időszak nagy mennyiségű szénhidrát, melynek szénhidrogénjeit a szervezet tökéletesen felszívja.
Ezenkívül kiderült, hogy a túltáplált szöcskék haláluk után károkat okozhatnak az ökoszisztémában. A tudósok ezt úgy fedezték fel, hogy testük maradványait talajmintákba helyezték, ahol a humusz folyamata megtörtént. A tanulmány szerint a talaj mikrobiális aktivitása laboratóriumi körülmények között 62%-kal, szabadföldi körülmények között 19%-kal csökkent.
A kísérlet eredményeinek tesztelésére a tudósok „valós időben” készítettek egy kémiai modellt, amely a valódi szöcskék csontvázát szerves „bábokkal” helyettesítette, amelyek a természetes prototípusokhoz hasonlóan különböző arányban szénhidrátokból, fehérjékből és kitinből állnak. A kísérletek eredményei azt mutatták, hogy minél magasabb a (fehérjékben) található nitrogén százalékos aránya a szöcskék maradványaiban, annál jobbak a talajok szervesanyag-lebontási folyamatai.
Szénhidrát szerves
Szénhidrát
A szerves vegyületek az élő szervezet sejttömegének átlagosan 20-30%-át teszik ki. Ide tartoznak a biológiai polimerek: fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok, valamint zsírok és számos kis molekula – hormonok, pigmentek, ATP stb. A különböző típusú sejtek különböző mennyiségű szerves vegyületeket tartalmaznak. A növényi sejtekben a komplex szénhidrátok-poliszacharidok dominálnak, míg az állati sejtekben több a fehérje és a zsír. Azonban bármely sejttípusban a szerves anyagok mindegyik csoportja hasonló funkciókat lát el: energiát ad és építőanyag.
1. RÖVID INFORMÁCIÓ A SZÉNHIDRÁTOKRÓL
szénhidrátok - szerves vegyületek egy vagy több molekulából áll egyszerű cukrok. Moláris tömeg a szénhidrátok 100 és 1 000 000 Da között vannak (Dalton tömeg, megközelítőleg egy hidrogénatom tömegével egyenlő). Általános képletüket általában Cn(H2O)n-ként írják le (ahol n legalább három). Ezt a kifejezést először 1844-ben a hazai tudós, K. Schmid (1822-1894) vezette be.
A „szénhidrátok” elnevezés e vegyületcsoport első ismert képviselőinek elemzéséből származik. Kiderült, hogy ezek az anyagok szénből, hidrogénből és oxigénből állnak, és a hidrogén- és oxigénatomok számának aránya bennük ugyanaz, mint a vízben: két hidrogénatom esetén egy oxigénatom. Így a szén és a víz vegyületének tekintették őket. Ezt követően sok olyan szénhidrát vált ismertté, amelyek nem feleltek meg ennek a feltételnek, de a „szénhidrátok” elnevezés továbbra is általánosan elfogadott. Egy állati sejtben a szénhidrátok 2-5% -ot meg nem haladó mennyiségben találhatók. A növényi sejtek a leggazdagabbak szénhidrátokban, ahol ezek tartalmuk egyes esetekben eléri a száraz tömeg 90%-át (például burgonyagumóban, magvakban).
2. A SZÉNHIDRÁTOK OSZTÁLYOZÁSA
A szénhidrátoknak három csoportja van: monoszacharidok, vagy egyszerű cukrok (glükóz, fruktóz); oligoszacharidok - 2-10 sorba kapcsolt egyszerű cukrokból álló vegyületek (szacharóz, maltóz); poliszacharidok, köztük több mint 10 cukormolekula (keményítő, cellulóz).
3. A MONO- ÉS DISZACHARIDOK SZERVEZETÉNEK SZERKEZETI ÉS FUNKCIÓS JELLEMZŐI: SZERKEZETE; A TERMÉSZETBEN LÉT; NYUGTA. AZ EGYES KÉPVISELŐK JELLEMZŐI
A monoszacharidok keton- vagy aldehid-származékok többértékű alkoholok. Az őket alkotó szén-, hidrogén- és oxigénatomok aránya 1:2:1. Az egyszerű cukrok általános képlete a (CH2O)n. A szénváz hosszától (a szénatomok számától) függően a következőkre oszthatók: triózok - C3, tetrózok - C4, pentózok - C5, hexózok - C6 stb. Ezen túlmenően a cukrok a következőkre oszthatók:
Az aldehidcsoportot tartalmazó aldózok C=O. Ezek közé tartozik | N glükóz:
H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH
A ketoncsoportot tartalmazó ketózok a C-. Például || fruktózra utal.
Az oldatokban minden cukor, a pentózoktól kezdve, ciklikus formában van; lineáris formában csak triózok és tetrózok vannak jelen. A ciklusos forma kialakulásakor az aldehidcsoport oxigénatomja kovalens kötéssel kötődik a lánc utolsó előtti szénatomjához, aminek eredményeként félacetálok (aldózok esetén) és hemiketálok (ketózok esetén) képződnek. ).
A MONOSZACHARIDOK JELLEMZŐI, VÁLASZTOTT KÉPVISELŐK
A tetrózok közül az eritróz a legfontosabb az anyagcsere folyamatokban. Ez a cukor a fotoszintézis egyik köztes terméke. A pentózok természetes körülmények között főleg összetettebb anyagok molekuláinak komponenseiként találhatók meg, például a pentozánoknak nevezett komplex poliszacharidok, valamint növényi gumik. A pentózok jelentős mennyiségben (10-15%) találhatók a fában és a szalmában. Az arabinóz túlnyomórészt a természetben található. Meggy ragasztóban, répában és gumiarábikában található, ahonnan nyerik. A ribóz és a dezoxiribóz széles körben képviselteti magát az állati és növényi világban, ezek az RNS és a DNS nukleinsavak monomereinek részét képezik. A ribózt arabinóz epimerizációjával nyerik.
A xilóz a szalmában, korpában, fában és napraforgóhéjban található xilozán poliszacharid hidrolízisével keletkezik. Termékek különféle típusok A xilóz fermentálószerei a tejsav, ecetsav, citromsav, borostyánkősav és egyéb savak. A xilózt az emberi szervezet rosszul szívja fel. A xilózt tartalmazó hidrolizátumokat bizonyos élesztőfajták termesztésére használják, fehérjeforrásként használják a haszonállatok takarmányozására. Amikor a xilózt redukálják, xilitet nyernek cukorhelyettesítőként. A xilitet széles körben használják nedvességstabilizátorként és lágyítóként (a papíriparban, az illatszergyártásban és a celofángyártásban). Számos felületaktív anyag, lakk és ragasztó gyártásában az egyik fő alkotóelem.
A leggyakoribb hexózok a glükóz, fruktóz, galaktóz és ezek általános képlet- C6H12O6.
Glükóz (szőlőcukor, szőlőcukor) megtalálható a szőlő és más édes gyümölcsök levében, valamint kis mennyiségben állatokban és emberekben. A glükóz a legfontosabb diszacharidok - nád és glükóz. A nagy molekulatömegű poliszacharidok, azaz a keményítő, a glikogén (állati keményítő) és a rostok teljes egészében egymáshoz kapcsolódó glükózmolekulák maradványaiból épülnek fel különböző utak. A glükóz a sejtek elsődleges energiaforrása.
Az emberi vér 0,1-0,12% glükózt tartalmaz, a szint csökkenése az ideg- és izomsejtek működésének megzavarását okozza, néha görcsökkel, ill ájulás. A vércukorszintet szabályozzák összetett mechanizmus munka idegrendszerés mirigyek belső szekréció. Az egyik masszív nehéz endokrin betegségek - cukorbetegség- a hasnyálmirigy szigetzónáinak hipofunkciójával jár. Kíséret jelentős csökkenés az izom- és zsírsejtek membránjának glükóz permeabilitása, ami a vérben és a vizeletben is a glükózszint emelkedéséhez vezet.
A gyógyászati célra szánt glükózt műszaki glükóz tisztításával - átkristályosításával - nyerik vizes ill. vizes-alkoholos oldatok. A glükózt a textilgyártásban és néhány más iparágban redukálószerként használják. Az orvostudományban a tiszta glükózt vérbe juttatandó oldatok formájában használják számos betegség esetén, valamint tabletták formájában. C-vitamint nyernek belőle.
A galaktóz a glükózzal együtt egyes glikozidok és poliszacharidok része. A galaktózmolekulák maradékai a legösszetettebb biopolimerek - gangliozidok vagy glikoszfingolipidek - részét képezik. ben találhatók idegcsomók emberi és állati ganglionok, és az agyszövetben, a lépben a vörösvérsejtekben is megtalálhatók. A galaktózt főként tejcukor hidrolízisével nyerik.
A fruktóz (gyümölcscukor) szabad állapotban a gyümölcsökben és a mézben található. Számos összetett cukor alkotórésze, mint például a nádcukor, amelyből hidrolízissel nyerhető. Az inulin, egy összetett szerkezetű, nagy molekulájú poliszacharid, megtalálható néhány növényben. A fruktózt az inulinból is nyerik. A fruktóz értékes élelmiszercukor; 1,5-szer édesebb a szacharóznál és 3-szor édesebb a glükóznál. Jól felszívódik a szervezetben. A fruktóz redukálásakor szorbit és mannit képződik. A szorbitot cukorhelyettesítőként használják a cukorbetegek étrendjében; emellett gyártásra is használják C-vitamin(C vitamin). Ha oxidálódik, a fruktóz borkősavat és oxálsavat termel.
A diszacharidok tipikus cukorszerű poliszacharidok. Ez szilárd anyagok, vagy nem kristályosodó szirupok, vízben jól oldódnak. Mind az amorf, mind a kristályos diszacharidok általában megolvadnak egy bizonyos hőmérsékleti tartományon, és általában bomlás közben. A diszacharidok két monoszacharid, általában hexózok közötti kondenzációs reakcióval jönnek létre. A két monoszacharid közötti kötést glikozidos kötésnek nevezzük. Általában a szomszédos monoszacharid egységek első és negyedik szénatomja között képződik (1,4-glikozidos kötés). Ez a folyamat számtalanszor megismételhető, aminek eredményeként óriási poliszacharidmolekulák képződnek. Miután a monoszacharid egységek egyesülnek egymással, maradékoknak nevezzük őket. Így a maltóz két glükózmaradékból áll.
A diszacharidok közül a legelterjedtebb a maltóz (glükóz + glükóz), a laktóz (glükóz + galaktóz) és a szacharóz (glükóz + fruktóz).
A DISACHARIDOK KÜLÖNLEGES KÉPVISELŐI
A maltóz (malátacukor) képlete C12H22O11. Az elnevezés a maltóz előállítási módszerével kapcsolatban keletkezett: maláta hatására keményítőből nyerik (latinul maltum - maláta). A hidrolízis eredményeként a maltóz két glükózmolekulára hasad:
С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6
A malátacukor a keményítő hidrolízisének közbenső terméke, és széles körben elterjedt a növényi és állati szervezetekben. A malátacukor lényegesen kevésbé édes, mint a nádcukor (0,6-szoros azonos koncentrációban).
Laktóz (tejcukor). Ennek a diszacharidnak a neve a tejből történő előállításával kapcsolatban keletkezett (a latin lactum - tejből). A hidrolízis során a laktóz glükózra és galaktózra bomlik:
A laktózt a tejből nyerik: a tehéntej 4-5,5%-ot, az emberi tej 5,5-8,4%-ot tartalmaz. A laktóz abban különbözik a többi cukortól, hogy nem higroszkópos: nem nedvesít. A tejcukrot úgy használják gyógyszerészeti gyógyszerés csecsemők táplálkozása. A laktóz 4-5-ször kevésbé édes, mint a szacharóz.
Szacharóz (nád- vagy répacukor). Az elnevezés a cukorrépából vagy cukornádból történő kitermelése kapcsán merült fel. A nádcukrot Kr.e. sok évszázaddal ismerték. Csak a 18. század közepén. ezt a diszacharidot a cukorrépában és csak a eleje XIX V. gyártási körülmények között került elő. A szacharóz nagyon gyakori a növényvilágban. A levelek és magvak mindig tartalmaznak kis mennyiségű szacharózt. Gyümölcsökben is megtalálható (sárgabarack, őszibarack, körte, ananász). Sok van belőle juhar- és pálmalevekben, kukoricában. Ez a leghíresebb és legszélesebb körben használt cukor. Hidrolizáláskor glükóz és fruktóz képződik belőle:
С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6
A nádcukor inverziójából (az oldat jobbról balra történő hidrolízis folyamatának változása miatt) keletkező, egyenlő mennyiségű glükóz és fruktóz keverékét invertcukornak (a forgás megfordítása) nevezzük. A természetes invertcukor a méz, amely főleg glükózból és fruktózból áll.
A szacharózt innen nyerik hatalmas mennyiségeket. A cukorrépa 16-20% szacharózt tartalmaz, a cukornád 14-26%. A megmosott répát összetörik, és a szacharózt ismételten kivonják gépekben körülbelül 80 fokos vízzel. A kapott folyadékot, amely a szacharózon kívül számos különféle szennyeződést tartalmaz, mésszel kezelik. A mész számos szerves savat, valamint fehérjéket és néhány más anyagot csap ki kalciumsók formájában. A mész egy része a nádcukorral hideg vízben oldódó kalcium-szacharátokat képez, amelyek szén-dioxiddal történő kezelés hatására elpusztulnak.
A kalcium-karbonát csapadékot szűréssel elválasztjuk, a szűrletet további tisztítás után vákuumban bepároljuk, amíg pasztaszerű masszát nem kapunk. A felszabaduló szacharózkristályokat centrifugák segítségével választják el. Így nyerjük a sárgás színű nyers kristálycukrot, barna anyalúgot és nem kristályosodó szirupot (répamelasz, vagy melasz). A granulált cukrot megtisztítják (finomítják), és megkapják a készterméket.
4. A BIOPOLIMEREK BIOLÓGIAI SZEREPE – POLISZACHARIDOK
A poliszacharidok nagy molekulatömegű (akár 1 000 000 Da) polimer vegyületek, amelyek nagyszámú monomerek - cukrok, általános képletük Cx(H2O)y. A poliszacharidok leggyakoribb monomerje a glükóz, galaktóz és egyéb cukrok is megtalálhatók. A poliszacharidok a következőkre oszthatók:
- homopoliszacharidok, amelyek azonos típusú monoszacharid molekulákból állnak (például a keményítő és a cellulóz csak glükózból áll);
- heteropoliszacharidok, amelyek több különböző cukrot tartalmazhatnak monomerként (heparin).
Ha csak 1,4= glikozidos kötés van jelen egy poliszacharidban, lineáris, el nem ágazó polimert (cellulózt) kapunk; ha 1,4= és 1,6= kötés is jelen van, a polimer elágazó láncú lesz (glikogén). A legfontosabb poliszacharidok: cellulóz, keményítő, glikogén, kitin.
A cellulóz vagy rost (a latin cellula - sejt szóból) a sejtfal fő alkotóeleme növényi sejtek. Ez egy lineáris poliszacharid, amely 1,4= kötésekkel összekapcsolt glükózból áll. A rostok a fa 50-70%-át teszik ki. A pamut szinte tiszta rost. A len- és kenderrostok elsősorban rostból állnak. A rost legtisztább példái a tisztított vatta és a szűrőpapír.
A keményítő egy elágazó poliszacharid növényi eredetű, amely glükózból áll. A poliszacharidban a glükózmaradékok 1,4= és 1,6= glikozidos kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Amikor lebomlanak, a növények glükózt kapnak, amelyre életük folyamatában szükség van. Keményítő képződik a fotoszintézis során a zöld levelekben szemek formájában. Ezek a szemcsék különösen könnyen kimutathatók mikroszkóp alatt a mész jóddal történő reakciójával: a keményítőszemcsék kékre vagy kékesfeketére színeződnek.
A keményítőszemcsék felhalmozódása alapján meg lehet ítélni a fotoszintézis intenzitását. A levelekben lévő keményítő monoszacharidokra vagy oligoszacharidokra bomlik, és átkerül a növény más részeibe, például burgonyagumóba vagy gabonaszemekbe. Itt ismét megtörténik a keményítő szemek formájában történő lerakódása. A legmagasabb tartalom keményítő a következő növényekben:
Rizs (gabona) - 62-82%;
- kukorica (gabona) - 65-75%;
- búza (gabona) - 57-75%;
- burgonya (gumó) - 12-24%.
A textiliparban a keményítőt festéksűrítők előállítására használják. A gyufa-, papír-, nyomda- és könyvkötőiparban használják. Az orvostudományban és a farmakológiában a keményítőt porok, paszták (vastag kenőcsök) készítésére használják, és tabletták előállításához is szükséges. A keményítő savas hidrolízisének alávetésével a glükóz tiszta kristályos készítmény vagy melasz - színes, nem kristályosodó szirup - formájában nyerhető.
Megállapították a speciális feldolgozáson átesett, vagy tulajdonságaikat javító adalékanyagokat tartalmazó módosított keményítők előállítását. A módosított keményítőket széles körben használják különféle iparágakban.
A glikogén egy állati eredetű poliszacharid, amely elágazóbb, mint a keményítő, és glükózból áll. Rendkívül fontos szerepet játszik az állati szervezetekben tartalék poliszacharidként: minden életfolyamatban, elsősorban izommunka, a glikogén lebomlása kíséri, felszabadul a benne koncentrált energia. A testszövetekben a glikogénből tejsav képződhet komplex átalakulások sorozata eredményeként.
A glikogén minden állati szövetben megtalálható. Különösen nagy mennyiségben fordul elő a májban (legfeljebb 20%) és az izmokban (legfeljebb 4%). Egyes alacsonyabb rendű növényekben, élesztőgombákban és gombákban is megtalálható, állati szövetek 5-10%-os triklór-ecetsavval történő kezelésével, majd az extrahált glikogén alkohollal történő kicsapásával izolálható. A jódos glikogén oldatok a borvöröstől a vörösesbarnáig terjedő színt adnak, a glikogén eredetétől, az állat típusától és egyéb körülményektől függően. A jód színe eltűnik, amikor forraljuk, és újra megjelenik, amikor lehűtjük.
A kitin szerkezetében és funkciójában nagyon közel áll a cellulózhoz – egyben szerkezeti poliszacharid is. A kitin megtalálható egyes gombákban, ahol rostos szerkezete miatt a sejtfalban támasztó szerepet tölt be, valamint egyes állatcsoportokban (különösen az ízeltlábúakban) is megtalálható. fontos összetevője exoskeletonjuk. A kitin szerkezete hasonló a cellulóz szerkezetéhez, hosszú párhuzamos láncai szintén kötegekben gyűlnek össze.
5. A SZÉNHIDRÁTOK KÉMIAI TULAJDONSÁGAI
Minden monoszacharid és néhány diszacharid, beleértve a maltózt és a laktózt is, a redukáló cukrok csoportjába tartozik. A szacharóz egy nem redukáló cukor. A cukrok redukálóképessége aldózokban az aldehidcsoport aktivitásától, ketózokban pedig mind a ketocsoport, mind a primer alkoholcsoportok aktivitásától függ. A nem redukáló cukrokban ezek a csoportok semmilyen reakcióba nem léphetnek be, mert itt glikozidos kötés kialakításában vesznek részt. A cukrok redukálására szolgáló két általános reakció – a Benedek-reakció és a Fehling-reakció – azon a cukrok azon képességén alapul, hogy a réziont réz(ek)re redukálják. Mindkét reakcióban réz(2)-szulfát (CuSO4) lúgos oldatát alkalmazzák, amelyet oldhatatlan réz(1)-oxiddá (Cu2O) redukálnak. Ionos egyenlet: Cu2+ + e = Cu+ kék oldatot, téglavörös csapadékot ad. Minden poliszacharid nem redukáló hatású.
KÖVETKEZTETÉS
A szénhidrátok fő szerepe az energia funkciójukhoz kapcsolódik. Enzimatikus lebontásuk és oxidációjuk energiát szabadít fel, amelyet a sejt felhasznál. A poliszacharidok elsősorban raktári termékek és könnyen mobilizálható energiaforrások (például keményítő és glikogén) szerepét töltik be, valamint építőanyagként (cellulóz és kitin) is felhasználják.
A poliszacharidok több okból is hasznosak tartalékanyagként: mivel vízben nem oldódnak, nincs ozmotikus vagy kémiai hatásuk a sejtre, ami nagyon fontos, ha hosszú távú tárolásélő sejtben: a poliszacharidok szilárd, dehidratált állapota növeli a raktározási termékek hasznos tömegét a térfogatuk megtakarításával. Ugyanakkor jelentősen csökken ezen termékek fogyasztásának valószínűsége. patogén baktériumok, gombák és más mikroorganizmusok, amelyek, mint ismeretes, nem tudják lenyelni a táplálékot, hanem a test teljes felületén felszívják a tápanyagokat. Szükség esetén a tároló poliszacharidok hidrolízissel könnyen egyszerű cukrokká alakíthatók. Ezenkívül lipidekkel és fehérjékkel kombinálva a szénhidrátok glikolipideket és glikoproteineket vagy kettőt képeznek.
A szénhidrátok az emberi szervezet fő energiaforrásai.
A szénhidrátok általános képlete Cn (H 2O )m
A szénhidrátok C m H 2p O p összetételű anyagok, amelyek kiemelkedő biokémiai jelentőségűek, elterjedtek az élő természetben és fontos szerepet töltenek be az emberi életben. A szénhidrátok minden növényi és állati szervezet sejtjeinek és szöveteinek részét képezik, és tömegük szerint a Föld szerves anyagának nagy részét alkotják. A szénhidrátok a növények szárazanyagának körülbelül 80%-át, az állatokban pedig körülbelül 20%-át teszik ki. A növények szervetlen vegyületekből - szén-dioxidból és vízből (CO 2 és H 2 O) - szénhidrátokat szintetizálnak.
A szénhidrát tartalékok glikogén formájában az emberi szervezetben körülbelül 500 g. Ennek nagy része (2/3) az izmokban, 1/3-a a májban található. Az étkezések között a glikogén glükózmolekulákra bomlik, ami mérsékli a vércukorszint ingadozását. Szénhidrátok nélkül a glikogénraktárak körülbelül 12-18 óra alatt kimerülnek. Ebben az esetben aktiválódik a fehérje anyagcsere közbenső termékeiből a szénhidrátok képződésének mechanizmusa. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a szénhidrátok létfontosságúak a szövetek, különösen az agy energiaképződéséhez. Az agysejtek elsősorban a glükóz oxidációjával nyernek energiát.
A szénhidrátok fajtái
A szénhidrátok kémiai szerkezetük szerint egyszerű szénhidrátokra (monoszacharidokra és diszacharidokra) és összetett szénhidrátokra (poliszacharidokra) oszthatók.
Egyszerű szénhidrátok (cukrok)
A glükóz az összes monoszacharid közül a legfontosabb, mivel a legtöbb di- és poliszacharid szerkezeti egysége. A metabolikus folyamat során egyedi monoszacharidmolekulákká bomlanak le, amelyek többlépcsős kémiai reakciók során más anyagokká alakulnak, és végül szén-dioxiddá és vízzé oxidálódnak – a sejtek „üzemanyagaként” használva. A glükóz a szénhidrát-anyagcsere szükséges összetevője. Ha a vérszintje csökken, vagy koncentrációja magas, és nem használható, mint a cukorbetegségben, álmosság lép fel, és eszméletvesztés léphet fel (hipoglikémiás kóma).
A glükóz „tiszta formájában”, mint monoszacharid, megtalálható a zöldségekben és a gyümölcsökben. A szőlő különösen gazdag glükózban - 7,8%, cseresznye - 5,5%, málna - 3,9%, eper - 2,7%, szilva - 2,5%, görögdinnye - 2,4%. A zöldségfélék közül a sütőtök tartalmazza a legtöbb glükózt - 2,6%, a fehér káposzta - 2,6%, a sárgarépa - 2,5%.
A glükóz kevésbé édes, mint a leghíresebb diszacharid, a szacharóz. Ha a szacharóz édességét 100 egységnek vesszük, akkor a glükóz édessége 74 egység.
A fruktóz a gyümölcsökben az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló szénhidrát. A glükóztól eltérően az inzulin részvétele nélkül képes behatolni a vérből a szövetsejtekbe. Emiatt a fruktóz a legbiztonságosabb szénhidrátforrás a cukorbetegek számára. A fruktóz egy része bejut a májsejtekbe, amelyek sokoldalúbb „üzemanyaggá” - glükózzá alakítják, így a fruktóz szintén növelheti a vércukorszintet, bár sokkal kisebb mértékben, mint más egyszerű cukrok. A fruktóz könnyebben alakul zsírrá, mint a glükóz. A fruktóz fő előnye, hogy 2,5-szer édesebb, mint a glükóz, és 1,7-szer édesebb, mint a szacharóz. Használata cukor helyett lehetővé teszi az általános szénhidrátbevitel csökkentését.
Az élelmiszerekben található fruktóz fő forrásai a szőlő - 7,7%, alma - 5,5%, körte - 5,2%, cseresznye - 4,5%, görögdinnye - 4,3%, fekete ribizli - 4,2%, málna - 3,9%, eper - 2,4%, dinnye. – 2,0%. A zöldségekben alacsony a fruktóztartalom – a répa 0,1%-ától a fehér káposzta 1,6%-áig. A méz fruktózt tartalmaz - körülbelül 3,7%. Megbízhatóan bebizonyosodott, hogy a szacharóznál lényegesen édesebb fruktóz nem okoz fogszuvasodást, amit a cukorfogyasztás elősegít.
A galaktóz nem található szabad formában a termékekben. A glükózzal - laktózzal (tejcukorral) - a tej és tejtermékek fő szénhidrátjával diszacharidot képez.
A laktózt a gyomor-bélrendszerben a laktáz enzim glükózra és galaktózra bontja. Ennek az enzimnek a hiánya egyes embereknél tejintoleranciához vezet. Az emésztetlen laktóz jó tápanyagként szolgál a bél mikroflórájához. Ebben az esetben bőséges gázképződés lehetséges, a gyomor „duzzad”. A fermentált tejtermékekben a laktóz nagy része tejsavvá fermentálódik, így a laktázhiányos emberek kellemetlen következmények nélkül tolerálják az erjesztett tejtermékeket. Ezenkívül a fermentált tejtermékekben található tejsavbaktériumok elnyomják a bél mikroflóra aktivitását és csökkentik a laktóz káros hatásait.
A laktóz lebontása során keletkező galaktóz a májban glükózzá alakul. A galaktózt glükózzá alakító enzim veleszületett, örökletes hiánya vagy hiánya esetén súlyos betegség alakul ki - galaktozémia, amely mentális retardációhoz vezet.
A szacharóz egy diszacharid, amelyet glükóz és fruktóz molekulák alkotnak. A cukor szacharóztartalma 99,5%. Az édesek szerelmesei is tudják, hogy a cukor a „fehér halál”, mint ahogy a dohányosok is tudják, hogy egy csepp nikotin megöli a lovat. Sajnos mindkét közhely gyakrabban ad okot viccekre, mintsem komoly elmélkedésre és gyakorlati következtetésekre.
A cukor gyorsan lebomlik a gyomor-bélrendszerben, a glükóz és a fruktóz felszívódik a vérbe, és energiaforrásként, valamint a glikogén és zsírok legfontosabb előanyagaként szolgál. Gyakran nevezik „üres kalóriák hordozójának”, mivel a cukor tiszta szénhidrát, és nem tartalmaz más tápanyagokat, például vitaminokat és ásványi sókat. A növényi termékek közül a legtöbb szacharózt a cékla - 8,6%, az őszibarack - 6,0%, a sárgadinnye - 5,9%, a szilva - 4,8%, a mandarin - 4,5%. Zöldségekben, a répa kivételével, jelentős szacharóztartalom figyelhető meg a sárgarépában - 3,5%. Más zöldségfélékben a szacharóztartalom 0,4 és 0,7% között mozog. Magán a cukoron kívül az élelmiszerekben található szacharóz fő forrásai a lekvár, a méz, az édességek, az édes italok és a fagylalt.
Amikor két glükózmolekula egyesül, maltóz képződik - malátacukor. Mézet, malátát, sört, melaszt, valamint melasz hozzáadásával készült pék- és édesipari termékeket tartalmaz.
Összetett szénhidrátok
Az emberi élelmiszerekben előforduló összes poliszacharid, ritka kivételektől eltekintve, glükóz polimere.
A keményítő a fő emészthető poliszacharid. Az élelmiszerekben elfogyasztott szénhidrátok akár 80%-át teszi ki.
A keményítő forrása növényi termékek, elsősorban gabonafélék: gabonafélék, liszt, kenyér és burgonya. A legtöbb keményítőt a gabonafélék tartalmazzák: a hajdina (mag) 60%-ától a rizs 70%-áig. A gabonafélék közül a legkevesebb keményítőt a zabpehely és feldolgozott termékei tartalmazzák: zabpehely, Hercules zabpehely - 49%. A tészta 62-68% keményítőt tartalmaz, a rozslisztből készült kenyér típustól függően - 33-49%, a búzakenyér és egyéb búzalisztből készült termékek - 35-51%, a liszt - 56-tól (rozs ) 68%-ra (prémium búza). A hüvelyesekben is sok a keményítő – a lencse 40%-ától a borsó 44%-áig. Emiatt a száraz borsó, bab, lencse és csicseriborsó a hüvelyesek közé tartozik. Külön kiemelkedik a szójabab, amely csak 3,5% keményítőt tartalmaz, és a szójaliszt (10-15,5%). A burgonya magas keményítőtartalma (15-18%) miatt a dietetikában nem a zöldségfélék közé sorolják, ahol a fő szénhidrátok a monoszacharidok és a diszacharidok, hanem a gabonafélék és hüvelyesek mellett keményítőtartalmú élelmiszerek közé.
A csicsókában és néhány más növényben a szénhidrátokat fruktózpolimer - inulin - formájában tárolják. Az inulin tartalmú élelmiszerek cukorbetegség esetén, különösen annak megelőzésére ajánlottak (ne feledje, hogy a fruktóz kevésbé terheli meg a hasnyálmirigyet, mint más cukrok).
A glikogén - "állati keményítő" - glükózmolekulák erősen elágazó láncaiból áll. Kis mennyiségben megtalálható az állati termékekben (a májban 2-10%, az izomszövetben - 0,3-1%).
Magas szénhidráttartalmú ételek
A leggyakoribb szénhidrátok a glükóz, a fruktóz és a szacharóz, amelyek zöldségekben, gyümölcsökben és mézben találhatók. A laktóz a tej része. A finomított cukor fruktóz és glükóz kombinációja.
A glükóz központi szerepet játszik az anyagcsere folyamatokban. Energiával látja el az olyan szerveket, mint az agy, a vesék, és elősegíti a vörösvértestek képződését.
Az emberi szervezet nem képes túl sok glükóz tárolására, ezért rendszeresen pótolni kell. De ez nem jelenti azt, hogy a glükózt tiszta formájában kell enni. Sokkal egészségesebb összetettebb szénhidrátvegyületek részeként fogyasztani, például keményítőként, amely zöldségekben, gyümölcsökben és gabonákban található. Mindezek a termékek ráadásul a vitaminok, rostok, mikroelemek és egyéb hasznos anyagok igazi tárháza, amelyek segítik a szervezetet számos betegség leküzdésében. A poliszacharidoknak kell kitenniük a szervezetünkbe kerülő összes szénhidrát többségét.
Fontos szénhidrátforrások
Az élelmiszerekből származó szénhidrát fő forrásai: kenyér, burgonya, tészta, gabonafélék és édességek. A cukor tiszta szénhidrát. A méz eredetétől függően 70-80% glükózt és fruktózt tartalmaz.
Egy speciális kenyéregységet használnak az élelmiszerben lévő szénhidrátok mennyiségének jelzésére.
Ezenkívül a szénhidrát csoportba tartoznak a rostok és a pektinek is, amelyeket az emberi szervezet rosszul emészt.
A szénhidrátokat a következőképpen használják:
gyógyszerek,
füstmentes por (piroxilin) előállításához,
robbanóanyag,
mesterséges szálak (viszkóz).
A cellulóz nagy jelentőséggel bír az etil-alkohol előállításában
1.Energia
A szénhidrátok fő funkciója, hogy az emberi táplálkozás nélkülözhetetlen alkotóelemei 1 g szénhidrát lebontásakor 17,8 kJ energia szabadul fel.
2. Szerkezeti.
A növények sejtfala cellulóz poliszacharidból áll.
3. Tárolás.
A keményítő és a glikogén a növények és állatok raktározási termékei
|
Szénhidrát csoportok |
A molekula szerkezetének jellemzői |
A szénhidrátok tulajdonságai |
|
Monoszacharidok |
C atomok száma C3-trióz C4-tetrózisok C5-pentózok C6-hexózok |
Színtelen, vízben jól oldódik, édes ízű. |
|
Oligoszacharidok |
Összetett szénhidrátok. 2-10 monoszacharid maradékot tartalmaz |
Vízben jól oldódnak, édes ízűek. |
|
Poliszacharidok |
Komplex szénhidrátok, amelyek nagyszámú monomerből állnak - egyszerű cukrok és származékaik |
A monomer egységek számának növekedésével az oldhatóság csökken, és az édes íz eltűnik. Megjelenik a nyálkásodás és a duzzanat képessége |
Történelmi hivatkozás
A szénhidrátokat ősidők óta használják - a legelső szénhidrát (pontosabban szénhidrátok keveréke), amellyel az ember megismerkedett, a méz volt.
A cukornád Északnyugat-India-Bengálban őshonos. Az európaiak Nagy Sándor i.e. 327-es hadjáratainak köszönhetően ismerték meg a nádcukrot.
A keményítőt az ókori görögök ismerték.
A répacukrot tiszta formájában csak 1747-ben fedezte fel A. Marggraf német kémikus.
Kirchhoff orosz kémikus 1811-ben nyert először glükózt keményítő hidrolízisével.
A glükóz helyes empirikus képletét először J. Bercelius svéd kémikus javasolta 1837-ben. C6H12O6
A szénhidrátok formaldehidből történő szintézisét Ca(OH)2 jelenlétében az A.M. Butlerov 1861-ben
Következtetés
A szénhidrátok fontosságát nehéz túlbecsülni. A glükóz az emberi szervezet fő energiaforrása, számos fontos anyag - glikogén (energiatartalék) - felépítésére használják fel, része a sejtmembránoknak, enzimeknek, glikoproteineknek, glikolipideknek, és részt vesz a legtöbb, a szervezetben lezajló reakcióban. az emberi test. Ugyanakkor a szacharóz a belső környezetbe jutó glükóz fő forrása. Szinte minden növényi táplálékban található szacharóz biztosítja a szükséges energiaellátást és az alapvető anyag - glükóz - ellátást.
A szervezetnek feltétlenül szüksége van szénhidrátokra (az energia több mint 56%-át szénhidrátból nyerjük)
A szénhidrátok lehetnek egyszerűek és összetettek (molekuláik szerkezete miatt nevezik őket)
A szénhidrát minimális mennyisége legalább 50-60 g legyen
Tesztelje tudását:
