Файл: Углеводы и их роль в живой природе.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Реферат

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.12.2023

Просмотров: 853

Скачиваний: 11

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
РЕФЕРАТ

на тему: «Углеводы и их роль в живой природе»

СодержаниеВведение1. Понятие углеводов. Их биологическая роль2. Классификация углеводов3. Углеводы в организме человекаЗаключениеСписок использованных источниковВведениеЛюбой современный человек, несомненно, знаком с термином «углеводы». Ведь среди многочисленных веществ, составляющих окружающий нас мир, углеводы и их производные занимают исключительное место в жизни человека, обеспечивая его пищей, одеждой, жилищем.Успехи бурно развивающихся отраслей химии, пограничных с биологией, дали возможность оценить подлинную роль углеводов и в самом процессе жизнедеятельности. Углеводы в виде разнообразных производных входят в состав клеток любого живого организма, выполняя здесь роль конструкционного материала, поставщика энергии, субстратов и регуляторов специфических биохимических процессов. Соединяясь с нуклеиновыми кислотами, белками и липидами, углеводы составляют сложные высокомолекулярные комплексы, которые лежат в основе субклеточных структур и представляют собой основу живой материи1, в том числе и человека.Каждому из нас, а посвятившим свою жизнь физической культуре и спорту – в особенности, необходимы определенные знания о том, каковы составляющие нашего организма, и какие процессы в нем происходят. Чем полнее и глубже эти знания, тем эффективнее деятельность по спортивному совершенствованию, тем выше спортивный результат.Целью настоящего реферата является получение более полного, всестороннего представления об углеводах и их роли в организме человека. Для достижения указанной цели необходимо было решить ряд задач:

  • уточнить понятие углеводов;

  • выяснить их биологическую роль;

  • на основании химического состава и строения углеводов провести их классификацию;

  • определить, каково содержание углеводов в организме человека;

  • выяснить, как проходит процесс пищеварения углеводов, какие ферменты в нем участвуют, каковы условия их действия в различных отделах пищеварительного тракта; как регулируется уровень глюкозы в крови;

  • сделать выводы о правильном потреблении углеводов.

В соответствии с поставленными задачами построена и структура настоящего реферата. Он состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников.

Основу реферата составляют материалы учебной, научно-популярной литературы, интернет-ресурсы.


  1. Понятие углеводов. Их биологическая роль
углевод пищеварение ферментУглеводы (сахариды) – общее название обширного класса природных органических соединений. Как почти любому классу органических соединений с развитой химией, углеводам трудно дать вполне строгое определение, т.е. такое, которое включало бы всё, не входящее в этот класс1. С точки зрения химии, углеводы являются органическими веществами, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу, а также несколько гидроксильных групп.Впервые термин «углеводы» был предложен профессором Дерптского (ныне Тартуского) университета К.Г. Шмидтом в 1844 г. В то время предполагали, что все углеводы имеют общую формулу: Cm(H2O)n ,то есть углевод + воды, отсюда и название – углеводы. В 1927 г. Международная комиссия по реформе химической номенклатуры предложила термин «углеводы» заменить термином «глициды», однако старое название «углеводы» укоренилось и является общепризнанным.Огромное практическое и научное значение углеводов с давних времен привлекало к ним внимание исследователей. У самых истоков цивилизации лежит первое практическое знакомство человека с углеводами. Обработка древесины, изготовление бумаги, хлопчатобумажных и льняных тканей, хлебопечение, брожение – все эти процессы, известные еще с глубокой древности, непосредственно связаны с переработкой углеводсодержащего сырья. Тростниковый сахар был, по-видимому, первым органическим веществом, полученным человеком в химически чистом виде2.Становление химии как науки во второй половине 18 века неразрывно связано с первыми работами в области химии углеводов. Вслед за тростниковым сахаром были выделены первые индивидуальные моносахариды – фруктоза (Ловиц, 1772), глюкоза (Пру, 1802). В 1811 году Кирхгоф получил глюкозу при обработке крахмала кислотой, проведя таким образом первый химический гидролиз полисахарида, а в 1814 году провел ферментолиз того же сахарида.В 1861 г. A.M. Бутлеров осуществил свой исторический синтез углеводов (вне организма), получив при обработке водного раствора формальдегида (муравьиный альдегид) известковой водой смесь сахаров (метиленитан), содержащую и некоторые природные моносахариды. Это был первый синтез представителей одного из трех основных классов веществ (белки, липиды, углеводы), входящих в состав живых организмов.
Химическая структура простейших углеводов была открыта в конце 19 века в результате фундаментальных исследований Э. Фишера.Значительный вклад в изучение углеводов внесли отечественные ученые А.А. Колли, П.П. Шорыгин, Н.К. Кочетков. В 20-е годы нынешнего столетия работами английского исследователя У. Хеуорса были заложены основы структурной химии полисахаридов. Со второй половины XX в. происходит стремительное развитие химии и биохимии углеводов, базирующееся на современной теории органической химии и новейшей технике эксперимента, и обусловленное их важным биологическим значением.Биологическая роль углеводов чрезвычайно многообразна1.Энергетическая. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50-60% суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость - до 70%. При окислении 1 г углеводов выделяется 17 кДж энергии (4,1ккал). В качестве основного энергетического источника используется свободная глюкоза или запасы углеводов в виде гликогена.Пластическая. Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и т.д.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.Резервная. Углеводы запасаются в скелетных мышцах, печени и других тканях в виде гликогена. Его запасы зависят от массы тела, функционального состояния организма, характера питания. При мышечной деятельности запасы гликогена существенно снижаются, а в период отдыха после работы восстанавливаются. Систематическая мышечная деятельность приводит к увеличению запасов гликогена, что повышает энергетические возможности организма.Защитная. Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, покрывающих поверхность сосудов, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий, вирусов, а также от механических повреждений.Специфическая. Отдельные углеводы участвуют в обеспечении специфичности групп крови, играют роль антикоагулянтов, являются рецепторами ряда гормонов или фармакологических веществ, оказывают противоопухолевое действие.
Регуляторная. Клетчатка пищи не расщепляется в кишечнике, но активирует перистальтику кишечника, ферменты пищеварительного тракта, усвоение питательных веществ.

  1. Классификация углеводов
Все углеводы можно классифицировать по различным основаниям.Например, если классифицировать углеводы по количеству заместителей в карбонильной группе, то их можно поделить на альдегидные (один заместитель) и кетонные (два заместителя). По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы: простые и сложные. В зависимости от строения все углеводы классифицируются на три основных класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.Последняя классификация в настоящее время является общепризнанной.К моносахаридам относятся простые углеводы, которые при гидролизе не распадаются на более простые молекулы. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахариды делятся на триозы (С3Н6О3), тетрозы (С4Н8О4), пентозы (С5Н10О5), гексозы (С6Н12О6) и гептозы (С7Н14О7). Другие моносахариды в природе не встречаются, но могут быть получены синтетически. Моносахариды, содержащие 5-членный цикл, называются фуранозами, 6-членный – пиранозами.Моносахариды входят в состав сложных углеводов (гликозиды, олигосахариды, полисахариды) и смешанных углеводсодержащих биополимеров (гликопротеиды, гликолипиды). При этом моносахариды связаны друг с другом и с неуглеводной частью молекулы гликозидными связями. При гидролизе под действием кислот или ферментов эти связи могут рваться с высвобождением моносахаридов. Биосинтез моносахаридов из углекислого газа и воды происходит в растениях (фотосинтез); с участием активированных производных моносахаридов – нуклеозиддифосфатсахаров – происходит, как правило, биосинтез сложных углеводов. Распад моносахаридов в организме (например, спиртовое брожение, гликолиз) сопровождается выделением энергии.Моносахариды - белые, кристаллические вещества, сладкие на вкус, легко растворимые в воде.Наиболее важную роль в организме человека выполняют представители гексоз – глюкоза и фруктоза, пентоз – рибоза и дезоксирибоза и триоз – глицериновый альдегид и диоксиацетон. Это основные энергетические субстраты организма человека. Они имеют одинаковый молекулярный состав (С6Н12О6), но разную структуру молекул, так как различаются функциональными группами. Глюкоза содержит альдегидную группу и относится к альдегидоспиртам (альдозам), а фруктоза содержит в своем составе кетогруппу и относится к кетоспиртам (кетозам). По положению карбонильной группы они являются изомерами.
Для моносахаридов характерна также пространственная изомерия или стереоизомерия, поскольку они содержат асимметрические атомы углерода, которые связаны с четырьмя различными атомами или группами атомов. Выделяют D - форму и L -форму изомеров моносахаридов. Принадлежность к D - или L - ряду определяется ориентацией Н и ОН - групп при атоме углерода, соседнем с концевым углеродом, содержащим спиртовую (гидроксильную) группу. Если ОН- группа расположена справа - сахар принадлежит к D - ряду, если ОН- группа слева , то сахар принадлежит к L - ряду.Большинство моносахаридов у млекопитающих имеет D - конфигурацию - именно к ней специфичны ферменты, ответственные за их метаболизм и поэтому, организм человека может усваивать только D-форму моносахаридов.В водной среде глюкоза и фруктоза находятся в основном в циклической форме. Циклизация молекулы происходит за счет внутримолекулярного взаимодействия альдегидной группы в молекуле глюкозы и кетогруппы в молекуле фруктозы с одной гидроксильной группой этого же моносахарида.Для более удобного изображения циклической формы фруктозы используем правило Хеуорса: атомы водорода и гидроксильные группы, которые располагаются справа от цепочки атомов углерода, пишутся под плоскостью; атомы водорода и гидроксильные группы, которые располагаются слева от цепочки атомов углерода, пишутся над плоскостью:Аналогично происходит образование циклической формы молекулы глюкозы. При этом кольцевая структура глюкозы является полуацетальной, так как образована в результате взаимодействия альдегидной и спиртовой групп.Таким образом, циклические формы моносахаридов приобретают биологически реактивную гидроксильную группу при С1 или С2 атоме углерода, которая называется гликозидным гидроксилом. Она играет важную роль в химических превращениях этих моносахаридов, в частности, участвует в образовании ди- и полисахаридов и фосфорных эфиров.Рассмотрим в качестве примера образование циклической формы молекулы фруктозы:α-D- фруктофуранозаИзображение молекулы фруктозы по правилу Хеуорса

Смотрите также файлы