Обмен углеводов

Углеводы входят в состав всех клеточных структур. Они делятся на 3 основные группы: моносахариды (альдозы и кетозы), олигосахариды (дисахариды, трисахариды и т.д.) и полисахариды (гомо и гетерополисахариды). В организме человека на долю углеводов приходится около 2% сухой массы, однако, они выполняют многие важные функции.

• Энергетическая функция. Углеводы участвуют во многих метаболических процессах, но прежде всего они являются основными поставщиками энергии. Окисление глюкозы обеспечивает половину суточной потребности организма в энергии.

• Пластическая функция. Гликопротеинами являются многие белки, играющие роль в организме (рецепторы, гормоны, иммуноглобулины, факторы свертывания крови, структурные белки). Например, различия в строении олигосахаридных фрагментов клеточной оболочки эритроцитов обеспечивают групповую принадлежность крови. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот и коферментов. Гликозамингликаны представляют собой основной компонент межклеточного матрикса. Из углеводов в 0процессе метаболизма образуется большое число органических соединений, которые служат исходными субстратами для синтеза липидов, аминокислот, нуклеотидов. Например, продукты катаболизма глюкозы являются субстратами для синтеза триацилглицеролов, холестерола и некоторых аминокислот.

• Защитная функция. Глюкуроновая кислота участвует в обезвреживании токсичных и чужеродных соединений, а гепарин играет важную роль в противосвертывающей системе крови.

Углеводы могут быть синтезированы в организме с использованием других метаболитов: некоторых аминокислот, глицерина, молочной кислоты. Углеводы нельзя считать незаменимыми компонентами пищи. Однако если исключить углеводы из диеты, то следствием может быть гипогликемия.

Таким образом, углеводы - обязательные пищевые компоненты, потому что помимо их основной энергетической функции, углеводы участвуют во многих метаболических клеточных процессах.

СТРОЕНИЕ УГЛЕВОДОВ

Общая формула всех углеводов C_m(H₂O)_n. Углеводы можно разделить на 3 основные группы в зависимости от количества составляющих их мономеров: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды - производные многоатомных спиртов, содержащие карбонильную группу. В зависимости от положения в молекуле карбонильной группы моносахариды подразделяют на альдозы и кетозы.

Альдозы содержат функциональную альдегидную группу - НС=О, тогда как кетозы содержат кетонную группу - С=О. Название моносахарида зависит от числа составляющих его углеродных атомов, например альдотриозы, кетотриозы, альдогексозы, кетогексозы и т.д.

Моносахариды по строению можно отнести к простым углеводам, так как они не гидролизуются при переваривании, в отличие от сложных, которые при гидролизе распадаются с образованием простых углеводов. В пище человека (фрукты, мёд, соки) содержится в основном глюкоза и фруктоза.

Глюкоза является альдогексозой. Она может существовать в линейной и циклической формах. Циклическая форма глюкозы, предпочтительная в термодинамическом всех клеточных структур, важные из которых D- и L-глюкоза. Эти типы изомеров зеркально отображают друг друга.

D- и L-изомеры глюкозы.

Расположение Н- и ОН-групп относительно пятого углеродного атома определяет принадлежность глюкозы к D- или L-ряду. В организме млекопитающих моносахариды находятся в D-конфигурации, так как к этой форме глюкозы специфичны ферменты, катализирующие её превращения. В растворе при образовании циклической формы моносахарида образуются ещё 2 изомера (α- и β-изомеры), называемые аномерами, обозначающие определённую конформацию Н- и ОН-групп относительно С. У α-D-глюкозы ОН-группа располагается ниже плоскости кольца, а у β-D-глюкозы, наоборот, над плоскостью кольца.

α- и β-аномеры D-глюкозы.

Фруктоза является кетогексозой (кетогругша находится у второго углеродного атома). Фруктоза так же, как и глюкоза, существует в циклической форме, образуя α- и β-аномеры

.

α- и β-аномеры D-фруктозы.