Классификация углеводов

Для студентов 2-го курса лечебного, педиатрического, стоматологического и медико-профилактического факультетов

Новосибирск - 2012

Cычева И.М., Хидирова Л.Д.

Обмен углеводов – Изд. испр. доп.- Новосибирск, 2012.- 60с.

В настоящем учебно-методическом пособии рассмотрены особенности строения, функции, метаболизма углеводов. Включает лекционно-теоретический материал по углеводному обмену с кратким описанием патологии обмена.

Пособие предназначено для студентов 2 курса лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов для подготовки к практическим занятиям, коллоквиумам, экзамену по биологической химии.

Рецензенты:

О.Р. Грек, д.м.н., профессор, заведующий кафедрой фармакологии НГМУ,

А.А. Зубахин, д.м.н., профессор кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии НГМУ

Переработанное пособие утверждено на заседании кафедры медицинской химии,

протокол № 8 от 14.11.2011г.

Утверждено и рекомендовано к печати ЦМК по физиологии

(протокол № 2 от 18 января 2012г.)

© Сычева И.М., Хидирова Л.Д.

© Новосибирский государственный

медицинский университет, 2012 г.

Предисловие

Биологическая химия, наука, изучающая состав организмов, структуру, свойства и локализацию обнаруживаемых в них соединений, пути и закономерности их образования, последовательность и механизмы превращений, а также их биологическая и физиологическая роль. Цель этого методического пособия состоит в том, чтобы представить накопленную информацию в наиболее упрощенной форме. В данном пособии даны основные сведения темы: «Обмен углеводов» в объеме университетского курса, т.е. рассмотренные вопросы включены в типовые и рабочие программы по биологической химии, на основании которых ведется подготовка специалистов в ГОУ ВПО Новосибирском государственном медицинском университете по всем специальностям. Дополнением учебно-методического пособия является наличие приложения в виде таблиц, рисунков, схем, ситуационных тестовых задач с эталонами ответов для самоконтроля, что существенно повышает возможности усвоения представленного материала

Настоящее пособие предназначено для самостоятельной подготовки студентов к практическим занятиям по биохимии для студентов 2 курсов всех факультетов по теме «Обмен углеводов», и подготовки к коллоквиуму и экзамену по курсу биохимии, выполнению контрольных работ.

Для углубленного представления о роли углеводного обмена можно использовать литературу, представленную в конце пособия.

Углеводы

Углеводы (сахара) — группа природных полигидроксиальдегидов и полигидроксикетонов с общей формулой (CH₂O)_n. Группа включает простые сахара (моносахариды) и их высокомолекулярные аналоги, олигосахариды и полисахариды.

В пище человека в основном содержатся по­лисахариды — крахмал, целлюлоза растений, в меньшем количестве - гликоген животных. Источником сахарозы служат растения, особенно сахарная свёкла, сахарный тростник.Лактоза поступает с молоком млекопитающих (в коровьем мо­локе до 5% лактозы, в женском мо­локе — до 8%). Фрукты, мёд, соки содер­жат небольшое количество глюкозы и фруктозы. Мальтозаесть в солоде, пиве.
Углеводы пищи являются для организма человека в основном источником моносахаридов, преимущественно глюкозы. Некоторые полисахариды: целлюлоза, пектиновые вещества, декстраны, у человека практически не перевариваются, в ЖКТ они выполняют функцию сорбента (выводят холестерин, желчные кислоты, токсины и д.р.), необходимы для стимуляции перистальтики кишечника и формирования нормальной микрофлоры.
Углево­ды — обязательный компонент пищи, они составляют 75% массы пищевого рациона и дают более 50% необходимых калорий. У взрослого человека суточная потребность в углеводах 400г/сут, в целлюлозе и пектине до 10-15 г/сут. Рекомендуется употреблять в пищу больше сложных полисахаридов и меньше моносахаров.

Классификация углеводов

По классификации, углеводы подразделяются на три основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды как производные многоатомных спиртов, содержащие карбонильную (альдегидную или кетонную) группу. Если карбонильная группа находится в конце цепи, то моносахарид представляет собой альдегид и называется альдозой; при любом другом положении этой группы моносахарид является кетоном и называется кетозой.

Простейшие представители моносахаридов – триозы: глицеральдегид и диоксиацетон. При окислении первичной спиртовой группы трехатомного спирта – глицерола – образуется глицеральдегид (альдоза), а окисление вторичной спиртовой группы приводит к образованию диоксиацетона (кетоза).

Олигосахариды– углеводы, молекулы которых содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. В соответствии с этим различают дисахариды, трисахариды и т.д.

Дисахариды – сложные сахара, каждая молекула которых при гидролизе распадается на две молекулы моносахаридов. Дисахариды наряду с полисахаридами являются одними из основных источников углеводов в пище человека и животных. По строению дисахариды – это гликозиды, в которых 2 молекулы моносахаридов соединены гликозидной связью.

Среди дисахаридов наиболее широко известны мальтоза, лактоза и сахароза. Мальтоза, являющаяся α-глюкопиранозил-(1–>4)-α-глюкопиранозой, образуется как промежуточный продукт при действии амилаз на крахмал (или гликоген), содержит 2 остатка α-D-глюкозы (название сахара, полуацетальный гидроксил которого участвует в образовании гликозидной связи, оканчивается на «ил»).

В молекуле мальтозы у второго остатка глюкозы имеется свободный полуацетальный гидроксил. Такие дисахариды обладают восстанавливающими свойствами.

Одним из наиболее распространенных дисахаридов является сахароза – обычный пищевой сахар. Молекула сахарозы состоит из одного остатка D-глюкозы и одного остатка D-фруктозы. Следовательно, это α-глюкопиранозил-(1–>2)-β-фруктофуранозид:

В отличие от большинства дисахаридов сахароза не имеет свободного полуацетального гидроксила и не обладает восстанавливающими свойствами. Гидролиз сахарозы приводит к образованию смеси, которую называют инвертированным сахаром. В этой смеси преобладает сильно левовращающая фруктоза, которая инвертирует (меняет на обратный) знак вращения правовращающего раствора исходной сахарозы.

Среди природных трисахаридов наиболее известна рафиноза, содержащая остатки фруктозы, глюкозы и галактозы. Рафиноза в больших количествах содержится в сахарной свекле и во многих других растениях. В целом олигосахариды, присутствующие в растительных тканях, разнообразнее по своему составу, чем олигосахариды животных тканей.

Полисахари́ды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов.

Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Они являются одним из основных источников энергии, образующейся в результате обмена веществ организма. Они принимают участие в иммунных процессах, обеспечивают сцепление клеток в тканях, являются основной массой органического вещества в биосфере.