Введение

Целью данной работы является систематизация, накопление и закрепление знаний о углеводах и их роли в живой природе.

Любой организм живой природы состоит из клеток. Клетка — основная структурная единица всех живых организмов, элементарная живая целостная система, которая обладает рядом свойств: воспроизведение, синтез (анаболизм), катаболизм, производство энергии, поглощение, выделение, специфические функции. В клетках организма помимо неорганических веществ содержаться органические вещества, которые необходимы клетке для построения ее структур и обеспечения нормальной жизнедеятельности не только отдельно взятой клетки, но и всего организма. Данные органические вещества многообразны, многие имеют сложное молекулярное строение.

Основные и наиболее важные группы органических соединений клетки:

• 
  белки
  
• 
  жиры
  
• 
  углеводы
  
• 
  нуклеиновые кислоты
  

Каждая группа выполняет свою функцию в жизнедеятельности клетки.

Углеводы – это наиболее распространённый на Земле класс органических природных соединений, играющих ключевую роль в жизнедеятельности человека, животных, растений и микроорганизмов. Углеводы являются основными продуктами фотосинтеза, в углеродном цикле они служат своего рода мостом, соединяющим органические и неорганические соединения.

Углеводы, а также их производные во всех живых клетках играют роль пластического и структурного материала, поставщика энергии, субстратов и регуляторов для определенных биохимических реакций. Эти питательные вещества являются важным компонентом клеток и тканей всех живых организмов, представителей растительного и животного мира, составляющих по массе основную часть органического вещества на Земле.

Углеводы, не используемые в данный момент организмом в качестве источника энергии, а также для роста и восстановления тканей, хранятся для будущего использования в виде гликогена в мышцах и печени животных, а также в растениях, крахмале и целлюлозе.

Углеводы участвуют в синтезе заменимых аминокислот, являются материалом для роста клеток и питанием для мозга. В организме углеводы преобразуются в глюкозу, которая необходима для адекватной работы всего организма и особенно мозга. Углеводы являются мгновенным источником энергии.

---

Источником углеводов для всех живых организмов является процесс фотосинтеза, осуществляемый растениями.

Источниками углеводов в питании служат главным образом продукты растительного происхождения - хлеб, крупы, картофель, овощи, фрукты, ягоды. Из продуктов животного происхождения углеводы содержаться в молоке (молочный сахар).

Понятие углеводов

Углеводами называют класс соединений, отвечающих общей формуле C_n(H₂O)_m. Т.е. эти вещества содержат карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Другими словами, углеводы – это органические вещества, в состав которых входят углерод, водород и кислород. Эти элементы соединены в молекуле углевода таким образом, что углеводы способны активно взаимодействовать в организме с белками, липидами (жирами или похожими на них веществами) и даже друг с другом.

Известны также некоторые вещества, проявляющие свойства углеводов, но формально не отвечающие общей формуле.

Название «углеводы» — историческое. Первые из изученных представителей этого класса соединений соответствовали формуле Cn(H2O)m и формально рассматривались как гидраты углерода. Хотя данная формула справедлива для многих представителей углеводов, их строение не соответствует «гидратам углерода». Название класса соединений происходит от слов «гидраты углерода», оно было впервые предложено К. Шмидтом в 1844 году. Появление такого названия связано с тем, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой C_n(H₂O)_m, формально являясь соединениями углерода и воды.

Углеводы — весьма обширный класс органических соединений, среди них встречаются вещества с сильно различающимися свойствами. Это позволяет углеводам выполнять разнообразные функции в живых организмах. Соединения этого класса составляют около 80 % сухой массы растений и 2—3 % массы животных

Углеводы широко распространены в природе и играют важную роль в жизни человека, животных и растений. Они являются одним из основных продуктов питания.

Группы углеводов

По количеству структурных «звеньев» в молекуле углеводы делят на:

• 
  моносахариды, или простые сахара;
  
• 
  олигосахариды (греч. oligos — немногочисленный) — соединения, состоящие из 2—10 последовательно соединенных молекул простых Сахаров;
  
• 
  полисахариды, состоящие более чем из 10 молекул простых Сахаров или их производных.
  

От количества простых фрагментов углевода зависит, как усваивается углевод в пищеварительной системе человека и какую роль играет в работе всего организма и отдельных органов.

---

Простые углеводы, или сахара

Это сладкие, хорошо растворимые в воде вещества, относятся к моно- и дисахаридам.

- фруктоза, глюкоза, галактоза – самые простые сахара.

- сахароза, мальтоза, лактоза – состоят из химически связанных по двое самых простых сахаров. В кишечнике человека углеводы расщепляются до моносахаридов и всасываются в кровь.

Сложные углеводы

Это полимеры – вещества с длинными молекулами. Состоят из химически связанных в цепочку моносахаридов. Их можно разделить на перевариваемые и неперевариваемые человеком.

• Перевариваемые: например, крахмал, мальтодекстрин, гликоген. Расщепляются в организме медленно, дают плавное увеличение уровня глюкозы в крови, в отличие от простых углеводов

• Неперевариваемые: относятся к пищевым волокнам. Некоторые из них растворяются в воде: инулин, альгинаты, пектины, камеди. Они питают полезных бактерий в кишечнике.Другие не растворяются в воде: целлюлоза. Они помогают пище продвигаться по кишечнику, уносят с собой токсины и ускоряют наступление сытости.

Углеводы могут быть растворимыми в воде и нерастворимыми.

Растворимые в воде углеводы.

Моносахариды:

глюкоза— основной источник энергии для клеточного дыхания;

фруктоза — составная часть нектара цветов и фруктовых соков;

рибоза и дезоксирибоза — структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК;

Дисахариды :

сахароза (глюкоза + фруктоза) — основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях;

лактоза (глюкоза-Н галактоза)— входит в состав молока млекопитающих;

мальтоза (глюкоза + глюкоза) — источник энергии в прорастающих семенах.

Не растворимые в воде углеводы:

- крахмал - смесь двух полимеров: амилозы и амилопектина. Разветвленная спирализованная молекула, служащая запасным веществом в тканях растений;

- целлюлоза (клетчатка) — полимер, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток;

- хитин — основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов;

- гликоген — запасное вещество животной клетки. Мономером является а-глюкоза.

---

Метаболизм углеводов

После всасывания в кровь углеводы превращаются в производные фруктозы и глюкозы, потом расходуются в реакциях, дающих энергию организму. Эти превращения углеводов, происходящие в организме человека, называются «метаболизм углеводов».

Фазы метаболизма:

• Переваривание (расщепление) углеводов. Всасывание их в кровь клетками пищеварительного тракта. Переваривание углеводов начинается во рту, продолжается в кишечнике. В процессе переваривания углеводы расщепляются до моносахаридов. Чаще всего это глюкоза, фруктоза и галактоза, причем среди этих трех сахаров больше всего глюкозы

• Транспорт глюкозы, фруктозы и галактозы в печень и другие ткани и органы. В крови поддерживается постоянный уровень глюкозы, все сверх него идет в печень.

• Создание углеводного запаса в печени.

• Клетки печени превращают глюкозу в гликоген. Это сложный углевод, похожий на крахмал. Он запасается, чтобы быстро выровнять уровень глюкозы в крови при его снижении.Печень способна превращать фруктозу и галактозу в глюкозу.

• Получение энергии из сахаров в других тканях тела.Там глюкоза после серии превращений окисляется. Эти реакции, протекающие в организме, приводят к выделению энергии. Энергия расходуется, например, для работы мышц.

• Получение других полисахаридов, которые связываются, например, с белками, встроены в молекулы, хранящие и использующие наследственную информацию. Пример такого соединения - ДНК.

Хотя человек в принципе может обходиться практически без углеводов в пище какое-то время, он станет себя хуже чувствовать, если сахара отсутствуют. Ведь именно сахара являются источником «быстрой» энергии. Если снижается уровень глюкозы крови ниже нормы, первыми реагируют на это клетки головного мозга, которые очень нуждаются в энергии глюкозы. Именно поэтому, когда нет возможности нормально пообедать, надо всегда иметь с собой кусочек сахара, шоколада или обычного белого хлеба, чтобы быстро восстановить силы и не испытывать слабость. Жиры тоже служат источником энергии. Каждый грамм жира при расщеплении дает в 2 раза больше энергии по сравнению с углеводами, но эта энергия «медленная», т.к. жиры перевариваются долго и трудно. Энергия – это самое главное, что требует живой организм, поэтому в случае нехватки углеводов и жиров, которые являются основными источниками энергии, даже белки начинают выполнять энергетическую функцию. В этом случае страдают мышцы человека, которые стремительно уменьшаются в объеме, т.к. энергия добывается в первую очередь из мышечных белков. Если с едой поступает мало пищевых волокон, то страдает микрофлора кишечника, а, значит, кишечник не способен нормально работать, снижается иммунитет.

---

Роль углеводов в организме

• 
  Поступающие с пищей углеводы - главный и наиболее удобный источник энергии. Основные пути получения энергии у всех живых организмов рассчитаны на использование глюкозы и фруктозы. Сложные углеводы (полисахариды) расщепляются ферментами человека и превращаются в глюкозу. Окисление глюкозы дает энергию для всех жизненных процессов. Распад грамма углеводов даёт 17,6 кДж энергии. Углеводы обеспечивают до 70 % потребности организма в энергии.
  
• 
  Углеводы и их производные входят в самые важные молекулы человека: ДНК и РНК, антитела, интерфероны, некоторые гормоны и вещества на поверхности клеток, по которым организм узнает: клетка «своя» или «чужая». Они участвуют в пластическом обмене – входят в состав ДНК, РНК, АТФ. Некоторые полисахариды входят в состав клеточных мембран и служат рецепторами, обеспечивая узнавание клетками друг друга и их взаимодействие.
  
• 
  Углеводы являются первичными продуктами фотосинтеза, на основе их углеродного скелета образуются практически все другие вещества в клетках автотрофов. Гетеротрофы потребляют эти вещества в качестве пищи.
  
• 
  Полисахариды создают энергетический резерв в организме. Важнейшие резервные углеводы — крахмал (у растений) и гликоген (у животных и грибов). Они являются временным хранилищем глюкозы. И при необходимости используются организмом в качестве источника энергии. Усиленное расщепление углеводов в клетках можно наблюдать, например, при прорастании семян, интенсивной мышечной работе, длительном голодании.
  
• 
  В форме углеводов осуществляется основной транспорт веществ в многоклеточных организмах, например в крови животных (глюкоза) или в флоэме высших растений (сахароза).
  
• 
  Остатки олигосахаридов, находящиеся на поверхности клеток в составе гликопротеинов и гликолипидов, играют важную роль в межклеточном взаимодействии и адгезии — организации клеток в ткани.
  
• 
  Углеводы используются в качестве строительного материала. Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, хитин – грибов и членистоногих, муреин – бактерий. Благодаря особому строению целлюлоза нерастворима в воде и обладает высокой прочностью. В среднем 20-40 % материала клеточных стенок растений составляет целлюлоза, а волокна хлопка - почти чистая целлюлоза, и именно поэтому они используются для изготовления тканей. Известны также сложные полисахариды, состоящие из двух типов простых Сахаров, которые регулярно чередуются в длинных цепях. Такие полисахариды выполняют структурные функции в опорных тканях животных. Они входят в состав межклеточного вещества кожи, сухожилий, хрящей, придавая им прочность и эластичность.
  
• 
  Углеводы выполняют защитную функцию. Например, камеди (смолы, выделяющиеся при повреждении стволов и веток растений), препятствующие проникновению в раны болезнетворных микроорганизмов, являются производными моносахаридов. Слизи, выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными (например, гликопротеинами). Они предохраняют пищевод, кишечник, желудок, бронхи от механических повреждений, препятствуют проникновению в организм бактерий и вирусов. Гепарин предотвращает свертывание крови у животных и человека.
  
• 
  Олигосахаридные фрагменты гликопротеинов и гликолипидов клеточных стенок выполняют рецепторную функцию.
  
• 
  Не усваиваемые человеком сложные углеводы помогают кишечнику хорошо работать и «кормят» полезную микрофлору в нем – это пищевые волокна.
  

---

Смотрите также файлы

• Направление 38. 03. 04.docx

• 3 Существуют три модели педагогической деятельности педагогика принуждения (авторитарная педагогика) педагогика полной свободы (попустительская педагогика) педагогика сотрудничества (демократическая педагогика).doc

• Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа 6.ppt

• Восточносибирский государственный университет технологий и управления.docx

• Билеты для проверки знаний газодымозашитников 78 псч 12 псо после изучения Приказа мчс россии от 27 июня 2022 г. N 640 "Об утверждении Правил использования средств .docx