คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวและเชิงซ้อน: การจำแนกประเภท, ประโยชน์, GI, อัตราการบริโภค โครงสร้างและการจำแนกประเภทของคาร์โบไฮเดรต

บทบาททางชีวภาพของคาร์โบไฮเดรต

การย่อยและการดูดซึม

การสังเคราะห์และการละลายไกลโคเจน

งานส่วนบุคคล

นักศึกษาชีววิทยา

กลุ่ม 4120-2(ข)

เมนาเดฟ รามาซาน อิสเมโตวิช

ซาโปริเซีย 2012

เนื้อหา
1. ข้อมูลโดยย่อเกี่ยวกับคาร์โบไฮเดรต
2. การจำแนกประเภทของคาร์โบไฮเดรต
3. คุณสมบัติโครงสร้างและการทำงานของการจัดโมโนและไดแซ็กคาไรด์: โครงสร้าง; อยู่ในธรรมชาติ รับ; ลักษณะเฉพาะ ตัวแทนรายบุคคล
4. บทบาททางชีวภาพของโพลีเมอร์ชีวภาพ - โพลีแซ็กคาไรด์
5. คุณสมบัติทางเคมีคาร์โบไฮเดรต
6. การย่อยและการดูดซึม

7. การสังเคราะห์และการสลายไกลโคเจน
8. ข้อสรุป

9. รายการข้อมูลอ้างอิง

การแนะนำ

สารประกอบอินทรีย์ประกอบขึ้นโดยเฉลี่ย 20-30% ของมวลเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึงโพลีเมอร์ชีวภาพ: โปรตีน กรดนิวคลีอิก คาร์โบไฮเดรต รวมถึงไขมัน และโมเลกุลขนาดเล็กจำนวนหนึ่ง เช่น ฮอร์โมน เม็ดสี ATP เป็นต้น เซลล์ประเภทต่างๆ มีสารประกอบอินทรีย์ในปริมาณที่แตกต่างกัน คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน-โพลีแซ็กคาไรด์มีอยู่ในเซลล์พืช ในขณะที่เซลล์สัตว์มีโปรตีนและไขมันมากกว่า อย่างไรก็ตาม สารอินทรีย์แต่ละกลุ่มในเซลล์ประเภทใดก็ตามมีหน้าที่คล้ายกัน กล่าวคือ ให้พลังงานและเป็นวัสดุก่อสร้าง

ข้อมูลโดยย่อเกี่ยวกับคาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรต - สารประกอบอินทรีย์ประกอบด้วยน้ำตาลเชิงเดี่ยวหนึ่งหรือหลายโมเลกุล มวลโมลาร์ของคาร์โบไฮเดรตอยู่ระหว่าง 100 ถึง 1,000,000 Da (มวลดาลตันประมาณ เท่ากับมวลไฮโดรเจนหนึ่งอะตอม) โดยทั่วไปสูตรทั่วไปจะเขียนเป็น Cn (H2O) n (โดยที่ n คืออย่างน้อยสาม) เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2387 คำนี้ถูกนำมาใช้โดยนักวิทยาศาสตร์ในประเทศ K. Schmid (พ.ศ. 2365-2437) ชื่อ "คาร์โบไฮเดรต" เกิดขึ้นจากการวิเคราะห์ตัวแทนที่รู้จักกลุ่มแรกของสารประกอบกลุ่มนี้ ปรากฎว่าสารเหล่านี้ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน และอัตราส่วนของจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนในพวกมันจะเหมือนกับในน้ำ: สำหรับไฮโดรเจนสองอะตอม - ออกซิเจนหนึ่งอะตอม ดังนั้นจึงถือเป็นสารประกอบของคาร์บอนและน้ำ ต่อมามีการรู้จักคาร์โบไฮเดรตจำนวนมากที่ไม่ตรงตามเงื่อนไขนี้ แต่ชื่อ "คาร์โบไฮเดรต" ยังคงเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป ในเซลล์สัตว์พบคาร์โบไฮเดรตในปริมาณไม่เกิน 2-5% เซลล์พืชมีคาร์โบไฮเดรตมากที่สุด ซึ่งในบางกรณีมีปริมาณถึง 90% ของน้ำหนักแห้ง (เช่น ในหัวมันฝรั่ง เมล็ดพืช)

การจำแนกประเภทของคาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรตมีสามกลุ่ม: โมโนแซ็กคาไรด์หรือน้ำตาลเชิงเดี่ยว (กลูโคส, ฟรุกโตส); โอลิโกแซ็กคาไรด์ - สารประกอบที่ประกอบด้วยน้ำตาลเชิงเดี่ยว 2-10 โมเลกุลที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม (ซูโครส, มอลโตส) โพลีแซ็กคาไรด์ รวมถึงน้ำตาลมากกว่า 10 โมเลกุล (แป้ง เซลลูโลส)

3. คุณสมบัติโครงสร้างและหน้าที่ขององค์กรของโมโนและไดแซ็กคาไรด์: โครงสร้าง; อยู่ในธรรมชาติ ใบเสร็จ. ลักษณะของตัวแทนรายบุคคล

โมโนแซ็กคาไรด์เป็นอนุพันธ์ของคีโตนหรืออัลดีไฮด์ โพลีไฮดริกแอลกอฮอล์. อะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนที่ประกอบกันมีอัตราส่วน 1:2:1 สูตรทั่วไปสำหรับน้ำตาลอย่างง่ายคือ (CH2O) n ขึ้นอยู่กับความยาวของโครงกระดูกคาร์บอน (จำนวนอะตอมของคาร์บอน) พวกมันแบ่งออกเป็น: trioses-C3, tetroses-C4, pentoses-C5, hexoses-C6 เป็นต้น นอกจากนี้น้ำตาลยังแบ่งออกเป็น: - อัลโดสซึ่ง มีหมู่อัลดีไฮด์ - C=O ซึ่งรวมถึง | ยังไม่มีข้อความกลูโคส:

เอช เอช เอช
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
โอ้โอ้โอ้โอ้โอ้

คีโตสที่มีหมู่คีโตนคือ C- ตัวอย่างเช่น || หมายถึงฟรุกโตส ในสารละลาย น้ำตาลทั้งหมด เริ่มต้นด้วยเพนโทส จะมีรูปแบบเป็นวงจร ในรูปแบบเชิงเส้นจะมีเพียงไทรโอสและเทโทรสเท่านั้น เมื่อเกิดรูปแบบไซคลิก อะตอมออกซิเจนของหมู่อัลดีไฮด์จะถูกพันธะด้วยพันธะโควาเลนต์กับอะตอมคาร์บอนที่อยู่ถัดจากโซ่ ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเฮมิอะซีตัล (ในกรณีของอัลโดส) และเฮมิเคตัล (ในกรณีของคีโตส ).

ลักษณะของโมโนแซ็กคาไรด์ ตัวแทนที่ได้รับการคัดเลือก

ในบรรดาเทโทรสนั้น อีรีโทรสเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการเผาผลาญ น้ำตาลนี้เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของการสังเคราะห์ด้วยแสง เพนโทสมีอยู่ใน สภาพธรรมชาติโดยส่วนใหญ่เป็นส่วนประกอบของโมเลกุลของสารที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น สารโพลีแซ็กคาไรด์เชิงซ้อนที่เรียกว่าเพนโตซาน เช่นเดียวกับเหงือกพืช เพนโทสพบได้ในปริมาณมาก (10-15%) ในไม้และฟาง อะราบิโนสพบได้ในธรรมชาติเป็นส่วนใหญ่ พบได้ในกาวเชอร์รี่ หัวบีท และหมากฝรั่งอารบิกซึ่งได้มาจาก น้ำตาลและดีออกซีไรโบสมีอยู่ทั่วไปในสัตว์และ พฤกษาเหล่านี้เป็นน้ำตาลที่เป็นส่วนหนึ่งของโมโนเมอร์ของกรดนิวคลีอิก RNA และ DNA น้ำตาลถูกเตรียมโดยการเอพิเมอไรเซชันของอาราบิโนส ไซโลสเกิดจากการไฮโดรไลซิสของโพลีแซ็กคาไรด์ไซโลซานที่มีอยู่ในฟาง รำข้าว ไม้ และแกลบทานตะวัน ผลิตภัณฑ์จากการหมักไซโลสประเภทต่างๆ ได้แก่ กรดแลคติค อะซิติก ซิตริก ซัคซินิก และกรดอื่นๆ ไซโลสถูกดูดซึมได้ไม่ดีจากร่างกายมนุษย์ ไฮโดรไลเสตที่มีไซโลสใช้ในการปลูกยีสต์บางชนิดและใช้เป็นแหล่งโปรตีนสำหรับเลี้ยงสัตว์ในฟาร์ม เมื่อไซโลสลดลงจะได้ไซลิทอลมาใช้แทนน้ำตาลสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวาน ไซลิทอลใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารเพิ่มความชื้นและพลาสติไซเซอร์ (ในอุตสาหกรรมกระดาษ การผลิตน้ำหอม และกระดาษแก้ว) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักในการผลิตสารลดแรงตึงผิว วาร์นิช และกาวหลายชนิด เฮกโซสที่พบบ่อยที่สุดคือกลูโคส ฟรุกโตส และกาแลคโตส สูตรทั่วไปของพวกมันคือ C6H12O6 กลูโคส (น้ำตาลองุ่น เดกซ์โทรส) พบได้ในน้ำองุ่นและผลไม้รสหวานอื่นๆ และพบได้ในปริมาณเล็กน้อยในสัตว์และมนุษย์ กลูโคสเป็นส่วนหนึ่งของไดแซ็กคาไรด์ที่สำคัญที่สุด - น้ำตาลอ้อยและองุ่น พอลิแซ็กคาไรด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง เช่น แป้ง ไกลโคเจน (แป้งจากสัตว์) และเส้นใย ถูกสร้างขึ้นทั้งหมดจากซากโมเลกุลกลูโคสที่เชื่อมต่อถึงกันในรูปแบบต่างๆ กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับเซลล์ เลือดมนุษย์มีกลูโคส 0.1-0.12% การลดลงของระดับทำให้การทำงานของเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อหยุดชะงักบางครั้งก็มีอาการชักหรือเป็นลม ระดับน้ำตาลในเลือดถูกควบคุมโดยกลไกที่ซับซ้อน ระบบประสาทและต่อมไร้ท่อ หนึ่งในโรคต่อมไร้ท่อที่รุนแรงที่สุดที่พบบ่อยที่สุด - เบาหวาน - มีความสัมพันธ์กับภาวะ hypofunction ของโซนเกาะเล็ก ๆ ของตับอ่อน พร้อมกับการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการซึมผ่านของกล้ามเนื้อและเยื่อหุ้มเซลล์ไขมันเป็นกลูโคสซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของระดับกลูโคสในเลือดและปัสสาวะ กลูโคสเพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ได้มาจากการทำให้บริสุทธิ์ - การตกผลึกซ้ำ - ของกลูโคสทางเทคนิคจากสารละลายที่เป็นน้ำหรือแอลกอฮอล์ กลูโคสใช้ในการผลิตสิ่งทอและในอุตสาหกรรมอื่นๆ บางชนิดในฐานะตัวรีดิวซ์ ในทางการแพทย์ กลูโคสบริสุทธิ์ใช้ในรูปแบบของสารละลายสำหรับฉีดเข้ากระแสเลือดสำหรับโรคต่างๆ และในรูปแบบของยาเม็ด ได้รับวิตามินซีจากมัน กาแลคโตสร่วมกับกลูโคสเป็นส่วนหนึ่งของไกลโคไซด์และโพลีแซ็กคาไรด์บางชนิด สารตกค้างของโมเลกุลกาแลคโตสเป็นส่วนหนึ่งของไบโอโพลีเมอร์ที่ซับซ้อนที่สุด - gangliosides หรือ glycosphingolipids พบได้ในปมประสาทของมนุษย์และสัตว์ และยังพบในเนื้อเยื่อสมอง ในม้าม ในเซลล์เม็ดเลือดแดง กาแลคโตสได้มาจากการไฮโดรไลซิสของน้ำตาลในนมเป็นหลัก ฟรุกโตส (น้ำตาลผลไม้) พบได้ในผลไม้และน้ำผึ้งในสถานะอิสระ เป็นส่วนประกอบของน้ำตาลเชิงซ้อนหลายชนิด เช่น น้ำตาลอ้อย ซึ่งได้จากกระบวนการไฮโดรไลซิส อินนูลินซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์โมเลกุลสูงที่สร้างขึ้นอย่างซับซ้อนพบได้ในพืชบางชนิด ฟรุกโตสยังได้รับจากอินนูลิน ฟรุกโตสเป็นน้ำตาลในอาหารที่มีคุณค่า มีความหวานมากกว่าซูโครส 1.5 เท่า และหวานกว่ากลูโคส 3 เท่า ร่างกายดูดซึมได้ดี เมื่อฟรุกโตสลดลง จะเกิดซอร์บิทอลและแมนนิทอลขึ้น ซอร์บิทอลใช้แทนน้ำตาลในอาหารของผู้ป่วยโรคเบาหวาน นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตกรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) เมื่อออกซิไดซ์ ฟรุกโตสจะผลิตกรดทาร์ทาริกและกรดออกซาลิก

ไดแซ็กคาไรด์เป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีลักษณะคล้ายน้ำตาลทั่วไป เหล่านี้เป็นของแข็งหรือน้ำเชื่อมที่ไม่ตกผลึก ละลายได้ดีในน้ำ ไดแซ็กคาไรด์ทั้งอสัณฐานและแบบผลึกมักจะละลายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดและตามกฎแล้วจะละลายตามการสลายตัว ไดแซ็กคาไรด์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการควบแน่นระหว่างโมโนแซ็กคาไรด์ 2 ชนิด ซึ่งมักเป็นเฮกโซส พันธะระหว่างโมโนแซ็กคาไรด์สองชนิดเรียกว่าพันธะไกลโคซิดิก โดยปกติจะเกิดขึ้นระหว่างอะตอมคาร์บอนตัวแรกและตัวที่สี่ของหน่วยโมโนแซ็กคาไรด์ที่อยู่ติดกัน (พันธะ 1,4-ไกลโคซิดิก) กระบวนการนี้สามารถทำซ้ำได้นับครั้งไม่ถ้วน ส่งผลให้เกิดโมเลกุลโพลีแซ็กคาไรด์ขนาดยักษ์ เมื่อหน่วยโมโนแซ็กคาไรด์รวมกันจะเรียกว่าสารตกค้าง ดังนั้นมอลโตสจึงประกอบด้วยกลูโคสสองตัวที่ตกค้าง ในบรรดาไดแซ็กคาไรด์ที่แพร่หลายมากที่สุด ได้แก่ มอลโตส (กลูโคส + กลูโคส) แลคโตส (กลูโคส + กาแลคโตส) และซูโครส (กลูโคส + ฟรุกโตส)

ตัวแทนที่ได้รับการคัดเลือกของไดแซ็กคาไรด์

มอลโตส (น้ำตาลมอลต์) มีสูตร C12H22O11 ชื่อนี้เกิดขึ้นจากวิธีการผลิตมอลโตส: ได้มาจากแป้งภายใต้อิทธิพลของมอลต์ (Latin maltum - malt) จากการไฮโดรไลซิส มอลโตสจะถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลกลูโคส 2 โมเลกุล:

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

น้ำตาลมอลต์เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการไฮโดรไลซิสของแป้ง และมีการกระจายอย่างกว้างขวางในสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์ น้ำตาลมอลต์มีความหวานน้อยกว่าน้ำตาลอ้อยอย่างมาก (0.6 เท่าที่ความเข้มข้นเท่ากัน) แลคโตส (น้ำตาลนม) ชื่อของไดแซ็กคาไรด์นี้เกิดจากการผลิตจากนม (จากภาษาละตินแลคตัม - นม) ในระหว่างการไฮโดรไลซิส แลคโตสจะถูกแบ่งออกเป็นกลูโคสและกาแลคโตส:

แลคโตสได้มาจากนม: นมวัวมี 4-5.5%, นมมนุษย์มี 5.5-8.4% แลคโตสแตกต่างจากน้ำตาลอื่นๆ ตรงที่มันไม่ดูดความชื้น แต่ก็ไม่ทำให้ชื้น น้ำตาลนมใช้เป็นยาและอาหารสำหรับทารก แลคโตสมีความหวานน้อยกว่าซูโครส 4 หรือ 5 เท่า ซูโครส (น้ำตาลอ้อยหรือบีท) ชื่อนี้เกิดขึ้นจากการสกัดจากหัวบีทหรืออ้อย น้ำตาลอ้อยเป็นที่รู้จักมานานหลายศตวรรษก่อนคริสต์ศักราช เฉพาะช่วงกลางศตวรรษที่ 18 เท่านั้น ไดแซ็กคาไรด์นี้พบได้ในซูการ์บีตและในเท่านั้น ต้น XIXวี. ได้มาภายใต้เงื่อนไขการผลิต ซูโครสเป็นเรื่องธรรมดามากในโลกของพืช ใบและเมล็ดมักมีซูโครสในปริมาณเล็กน้อยเสมอ นอกจากนี้ยังพบได้ในผลไม้ (แอปริคอต, พีช, ลูกแพร์, สับปะรด) มีมากในน้ำเมเปิ้ล น้ำปาล์ม และข้าวโพด นี่คือน้ำตาลที่มีชื่อเสียงและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เมื่อไฮโดรไลซิสจะเกิดกลูโคสและฟรุกโตส:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

ส่วนผสมของกลูโคสและฟรุกโตสในปริมาณเท่ากันซึ่งเกิดจากการผกผันของน้ำตาลอ้อย (เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการไฮโดรไลซิสจากการหมุนขวาของสารละลายไปทางซ้าย) เรียกว่าน้ำตาลกลับ (การผกผันของการหมุน) น้ำตาลอินเวิร์ตธรรมชาติคือน้ำผึ้งซึ่งประกอบด้วยกลูโคสและฟรุกโตสเป็นส่วนใหญ่ ซูโครสได้มาจาก ปริมาณมหาศาล. หัวบีทน้ำตาลมีซูโครส 16-20% อ้อย - 14-26% หัวผักกาดที่ล้างแล้วจะถูกบดและสกัดซูโครสซ้ำ ๆ ในเครื่องด้วยน้ำที่อุณหภูมิประมาณ 80 องศา ของเหลวที่เกิดขึ้นซึ่งประกอบด้วยสารเจือปนต่าง ๆ จำนวนมากนอกเหนือจากซูโครสยังได้รับการบำบัดด้วยมะนาว มะนาวทำให้เกิดการตกตะกอนของกรดอินทรีย์จำนวนหนึ่ง เช่นเดียวกับโปรตีนและสารอื่นๆ ในรูปของเกลือแคลเซียม ส่วนหนึ่งของมะนาวจะมีน้ำตาลอ้อยละลายอยู่ น้ำเย็นแคลเซียมแซ็กคาเรตซึ่งถูกทำลายโดยการบำบัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์

ตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนตจะถูกแยกออกโดยการกรอง และหลังจากการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมแล้ว สารกรองจะถูกระเหยในสุญญากาศจนกระทั่งได้มวลที่มีลักษณะเป็นเนื้อครีม ผลึกซูโครสที่ปล่อยออกมาจะถูกแยกออกโดยใช้เครื่องหมุนเหวี่ยง นี่คือวิธีการได้รับน้ำตาลทรายดิบซึ่งมีสีเหลือง เหล้าแม่ที่มีสีน้ำตาล และน้ำเชื่อมที่ไม่ตกผลึก (กากน้ำตาลบีทหรือกากน้ำตาล) น้ำตาลทรายบริสุทธิ์ (กลั่น) และได้รับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

คาร์โบไฮเดรตหรือน้ำตาล - เหล่านี้เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีอยู่ในโมเลกุลพร้อมกัน คาร์บอนิล (อัลดีไฮด์หรือคีโตน) และกลุ่มไฮดรอกซิล (แอลกอฮอล์) หลายกลุ่ม. กล่าวอีกนัยหนึ่งคาร์โบไฮเดรตคืออัลดีไฮด์แอลกอฮอล์ (โพลีออกซีอัลดีไฮด์) หรือคีโตนแอลกอฮอล์ (โพลีออกซีคีโตน) คาร์โบไฮเดรตเป็นส่วนประกอบสำคัญของเซลล์และเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ซึ่งเป็นตัวแทนของพืชและสัตว์โลก ซึ่งประกอบขึ้นเป็น (ตามน้ำหนัก) เป็นส่วนหลัก อินทรียฺวัตถุบนพื้น. แหล่งที่มาของคาร์โบไฮเดรตสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดคือ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง, ดำเนินการโดยพืช คาร์โบไฮเดรตมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต และเป็นสารที่พบได้มากที่สุดในโลกของพืช โดยคิดเป็นสัดส่วนมากถึง 80% ของมวลแห้งของพืช คาร์โบไฮเดรตยังมีความสำคัญต่ออุตสาหกรรม เนื่องจากมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในไม้ในการก่อสร้าง การผลิตกระดาษ เฟอร์นิเจอร์ และสินค้าอื่นๆ

ฟังก์ชั่นหลัก :

• พลังงาน.เมื่อคาร์โบไฮเดรตสลายตัว พลังงานที่ปล่อยออกมาจะกระจายไปเป็นความร้อนหรือสะสมอยู่ในโมเลกุล ATP คาร์โบไฮเดรตให้พลังงานประมาณ 50–60% ของการใช้พลังงานในแต่ละวันของร่างกาย และมากถึง 70% ในระหว่างกิจกรรมเพื่อความทนทานของกล้ามเนื้อ
• พลาสติก.คาร์โบไฮเดรต (ไรโบส, ดีออกซีไรโบส) ใช้ในการสร้าง ATP, ADP และนิวคลีโอไทด์อื่นๆ รวมถึงกรดนิวคลีอิก เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์บางชนิด คาร์โบไฮเดรตส่วนบุคคลเป็นส่วนประกอบโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ คาร์โบไฮเดรตสะสม (สะสม) ในกล้ามเนื้อโครงร่าง ตับ และเนื้อเยื่ออื่น ๆ ในรูปของไกลโคเจน
• เฉพาะเจาะจง.คาร์โบไฮเดรตบางชนิดมีส่วนร่วมในการรับประกันความจำเพาะของกลุ่มเลือด มีบทบาทในการต้านการแข็งตัวของเลือด (ทำให้เกิดการแข็งตัว) เป็นตัวรับสายโซ่ของฮอร์โมนหรือสารทางเภสัชวิทยาซึ่งมีฤทธิ์ต้านมะเร็ง
• ป้องกัน. คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนเป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกัน mucopolysaccharides พบได้ในสารเมือกที่ปกคลุมพื้นผิวของหลอดเลือดของจมูก, หลอดลม, ทางเดินอาหารและทางเดินปัสสาวะและป้องกันการแทรกซึมของแบคทีเรียและไวรัสตลอดจนความเสียหายทางกล
• กฎระเบียบ. ใยอาหารในอาหารไม่เป็นไปตามการสลายในลำไส้ แต่กระตุ้นการบีบตัวของลำไส้ ลำไส้,เอนไซม์ที่ใช้ในระบบทางเดินอาหารทำให้การย่อยและการดูดซึมดีขึ้น สารอาหาร.

การจำแนกประเภทของคาร์โบไฮเดรต . คาร์โบไฮเดรตทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่:

• คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว (โมโนแซ็กคาไรด์หรือโมโนแซ็กคาไรด์)
• คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน (โพลีแซ็กคาไรด์หรือโปลิโอ)

คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวไม่ต้องผ่านการไฮโดรไลซิสเพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว เมื่อโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์ถูกทำลาย จะสามารถรับโมเลกุลของคลาสอื่นได้เท่านั้น สารประกอบเคมี. ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุล tetroses (สี่อะตอม), เพนโตส (ห้าอะตอม), เฮกโซส (หกอะตอม) ฯลฯ มีความโดดเด่น หากโมโนแซ็กคาไรด์มีหมู่อัลดีไฮด์ แสดงว่าพวกมันอยู่ในกลุ่มของอัลโดส (อัลดีไฮด์แอลกอฮอล์) ถ้ามีหมู่คีโตน พวกมันก็จะอยู่ในประเภทของคีโตส (คีโตนแอลกอฮอล์)

คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนหรือโพลีแซ็กคาไรด์ในระหว่างการไฮโดรไลซิสพวกมันจะแตกตัวเป็นโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว ในทางกลับกัน คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน แบ่งออกเป็น:

• โอลิโกแซ็กคาไรด์,
• โพลีแซ็กคาไรด์

โอลิโกแซ็กคาไรด์- เป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ละลายได้ในน้ำและมีรสหวาน โพลีแซ็กคาไรด์- เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง เกิดจากโมโนแซ็กคาไรด์ตกค้างมากกว่า 20 ชนิด ไม่ละลายในน้ำและไม่มีรสหวาน

ขึ้นอยู่กับ จากองค์ประกอบคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

• โฮโมโพลีแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยสารตกค้างของโมโนแซ็กคาไรด์ชนิดเดียวกัน
• เฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งประกอบด้วยสารตกค้างของโมโนแซ็กคาไรด์ต่างๆ

โมโนแซ็กคาไรด์ สูตรทั่วไปของโมโนแซ็กคาไรด์คือ SpN2nOp ชื่อของโมโนแซ็กคาไรด์นั้นเกิดจากเลขกรีก ซึ่งสอดคล้องกับจำนวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลที่กำหนด และลงท้ายด้วย -ose ส่วนใหญ่มักพบในธรรมชาติคือโมโนแซ็กคาไรด์ที่มีอะตอมของคาร์บอนห้าและหกอะตอม - เพนโตสและเฮกโซส ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของกลุ่มคาร์บอนิลที่รวมอยู่ในโมโนแซ็กคาไรด์ (อัลดีไฮด์หรือคีโตน) โมโนแซ็กคาไรด์จะถูกแบ่งออกเป็น:

• อัลโดส (อัลดีไฮด์แอลกอฮอล์)
• คีโตส (คีโตนแอลกอฮอล์)

เฮกโซสที่พบบ่อยที่สุดคือกลูโคส (น้ำตาลองุ่น) และฟรุกโตส (น้ำตาลผลไม้) กลูโคสเป็นตัวแทนของอัลโดสและฟรุกโตสเป็นตัวแทนของคีโตส กลูโคสและฟรุกโตสนั้น ไอโซเมอร์, เช่น. มีองค์ประกอบอะตอมเหมือนกันและมีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน (C6H12O6) อย่างไรก็ตาม โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลแตกต่างกัน:
CH2OH-CHON-CHON-CHON-CHON-CHO กลูโคส (อัลโดเฮกโซส)

CH2OH-CHON-CHON-CHON-CO-CH2OH ฟรุกโตส (คีโตเฮกโซส)

อี. ฟิชเชอร์พัฒนาขึ้น สูตรเชิงพื้นที่ตั้งชื่อตามเขา ในสูตรเหล่านี้ อะตอมของคาร์บอนจะถูกกำหนดหมายเลขจากปลายสายโซ่ซึ่งมีหมู่คาร์บอนิลอยู่ใกล้ที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในอัลโดส หมายเลขแรกถูกกำหนดให้กับคาร์บอนของหมู่อัลดีไฮด์
อย่างไรก็ตาม โมโนแซ็กคาไรด์ไม่เพียงมีอยู่ในรูปแบบเปิดเท่านั้น แต่ยังอยู่ในรูปแบบของวัฏจักรด้วย ทั้งสองรูปแบบนี้ - แบบลูกโซ่และแบบวงกลม - เป็นเทาโทเมอร์และสามารถแปรสภาพเป็นอีกแบบหนึ่งได้เองตามธรรมชาติ สารละลายที่เป็นน้ำ. ตัวแทนของโมโนแซ็กคาไรด์:

• D-ribose เป็นส่วนประกอบของ RNA และโคเอ็นไซม์ที่มีลักษณะเป็นนิวคลีโอไทด์
• ดี-กลูโคส (น้ำตาลองุ่น) เป็นสารผลึกสีขาว ละลายได้ดีในน้ำ จุดหลอมเหลวอยู่ที่ 146°C กลูโคสโพลีเมอร์เป็นหลัก
• D-galactose เป็นสารที่เป็นผลึก ส่วนประกอบน้ำตาลนมซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของอาหาร ละลายน้ำได้ค่อนข้างดี มีรสหวาน และมีจุดหลอมเหลว 165°C นอกเหนือจาก D-mannose แล้ว โมโนแซ็กคาไรด์นี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของไกลโคลิปิดและไกลโคโปรตีนหลายชนิด
• ดี-มานโนส เป็นสารผลึก มีรสหวาน ละลายได้ดีในน้ำ มีจุดหลอมเหลว 132°C มันเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบของโพลีแซ็กคาไรด์ - แมนแนนซึ่งสามารถได้รับจากการไฮโดรไลซิส
• ดีฟรุคโตส (น้ำตาลผลไม้) เป็นสารผลึก จุดหลอมเหลวคือ 132°C ละลายน้ำได้สูง มีรสหวาน มีความหวานมากกว่าซูโครสถึง 2 เท่า พบในรูปแบบอิสระในน้ำผลไม้ (น้ำตาลผลไม้) และน้ำผึ้ง ใน แบบฟอร์มที่เกี่ยวข้องฟรุกโตสมีอยู่ในซูโครสและโพลีแซ็กคาไรด์จากพืช (เช่น อินนูลิน)

ออกซิเดชันของอัลโดสทำให้เกิดกรดสามประเภท ได้แก่ อัลโดนิก อัลดาริก และอัลดูโรนิก

ที่สำคัญที่สุด โพลีแซ็กคาไรด์มีดังต่อไปนี้:

• เซลลูโลส- โพลีแซ็กคาไรด์เชิงเส้นประกอบด้วยสายโซ่ขนานตรงหลายเส้นที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน แต่ละสายโซ่ถูกสร้างขึ้นโดยเรซิดิวของβ-D-กลูโคส โครงสร้างนี้ป้องกันการซึมผ่านของน้ำและมีแรงดึงสูงซึ่งทำให้เยื่อหุ้มเซลล์พืชมีความเสถียรซึ่งมีเซลลูโลส 26-40% เซลลูโลสทำหน้าที่เป็นอาหารของสัตว์ แบคทีเรีย และเชื้อราหลายชนิด อย่างไรก็ตาม สัตว์ส่วนใหญ่รวมทั้งมนุษย์ ไม่สามารถย่อยเซลลูโลสได้เนื่องจากระบบทางเดินอาหารของพวกมันขาดเอนไซม์เซลลูเลส ซึ่งสลายเซลลูโลสให้เป็นกลูโคส ในเวลาเดียวกัน เส้นใยเซลลูโลสมีบทบาทสำคัญในด้านโภชนาการ เนื่องจากเส้นใยเซลลูโลสช่วยให้อาหารมีความคงตัวเป็นก้อนและหยาบ และกระตุ้นการเคลื่อนไหวของลำไส้
• แป้งและไกลโคเจนโพลีแซ็กคาไรด์เหล่านี้เป็นรูปแบบหลักของการเก็บกลูโคสในพืช (แป้ง) สัตว์ มนุษย์ และเชื้อรา (ไกลโคเจน) เมื่อพวกมันถูกไฮโดรไลซ์ กลูโคสจะเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการสำคัญ
• ไคตินเกิดขึ้นจากโมเลกุลเบต้า-กลูโคส ซึ่งกลุ่มแอลกอฮอล์ที่อะตอมของคาร์บอนที่สองจะถูกแทนที่ด้วยกลุ่มที่มีไนโตรเจน NHCOCH3 สายโซ่ยาวขนานกันเหมือนสายโซ่เซลลูโลส ถูกรวบรวมไว้เป็นมัด ไคตินเป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของจำนวนสัตว์ขาปล้องและผนังเซลล์ของเชื้อรา

ขึ้นอยู่กับความสามารถในการไฮโดรไลซ์คาร์โบไฮเดรตจะถูกแบ่งออกเป็นแบบง่าย - โมโนแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์เชิงซ้อน โมโนแซ็กคาไรด์จะไม่ไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว โพลีแซ็กคาไรด์ที่มีความสามารถในการไฮโดรไลซิสถือได้ว่าเป็นผลิตภัณฑ์โพลีคอนเดนเซชันของโมโนแซ็กคาไรด์ โพลีแซ็กคาไรด์เป็นสารประกอบโมเลกุลสูงซึ่งโมเลกุลขนาดใหญ่มีโมโนแซ็กคาไรด์ตกค้างนับร้อยนับพัน ในหมู่พวกเขามีกลุ่มของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างเล็กและมีโมโนแซ็กคาไรด์ตกค้างตั้งแต่ 2 ถึง 10 ตัว

คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว

ซึ่งรวมถึงกลูโคส กาแลคโตส และฟรุคโตส (โมโนแซ็กคาไรด์) เช่นเดียวกับซูโครส แลคโตส และมอลโตส (ไดแซ็กคาไรด์)
กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับสมอง พบในผลไม้และผลเบอร์รี่ และจำเป็นสำหรับการจัดหาพลังงานและการสร้างไกลโคเจนในตับ

ฟรุคโตสแทบไม่ต้องการฮอร์โมนอินซูลินในการดูดซึม ซึ่งช่วยให้นำไปใช้ได้ โรคเบาหวานแต่ในปริมาณที่พอเหมาะ

ไม่พบกาแลคโตสในรูปแบบอิสระในผลิตภัณฑ์ เกิดจากการสลายแลคโตส

ซูโครสพบได้ในน้ำตาลและขนมหวาน เมื่อเข้าสู่ร่างกายจะแบ่งออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ มากขึ้น ได้แก่ กลูโคสและฟรุกโตส

แลคโตสเป็นคาร์โบไฮเดรตที่พบในผลิตภัณฑ์นม ด้วยการขาดเอนไซม์แลคเตสในลำไส้ที่มีมาแต่กำเนิดหรือได้มา การสลายตัวของแลคโตสเป็นกลูโคสและกาแลคโตสจะลดลง ซึ่งเรียกว่าการแพ้นม ผลิตภัณฑ์นมหมักมีแลคโตสน้อยกว่านม เนื่องจากเมื่อหมักนม กรดแลคติคจะถูกสร้างขึ้นจากแลคโตส

มอลโตสเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของการสลายแป้งโดยเอนไซม์ย่อยอาหาร มอลโตสจะถูกย่อยเป็นกลูโคสในเวลาต่อมา พบในรูปแบบอิสระในน้ำผึ้ง มอลต์ (จึงมีชื่อที่สองว่า น้ำตาลมอลต์) และเบียร์

คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน

ซึ่งรวมถึงแป้งและไกลโคเจน (คาร์โบไฮเดรตที่ย่อยได้) ตลอดจนเส้นใย เพคติน และเฮมิเซลลูโลส

แป้งคิดเป็น 80% ของคาร์โบไฮเดรตทั้งหมดในอาหาร แหล่งที่มาหลักคือขนมปังและขนมอบ ซีเรียล พืชตระกูลถั่ว ข้าว และมันฝรั่ง แป้งจะถูกย่อยค่อนข้างช้าและแตกตัวเป็นกลูโคส

ไกลโคเจนหรือที่เรียกว่า "แป้งสัตว์" เป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสที่มีกิ่งก้านสูง พบในปริมาณเล็กน้อยในผลิตภัณฑ์จากสัตว์ (ในตับ 2-10% และในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ - 0.3-1%)

ไฟเบอร์เป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์พืช ในร่างกายเส้นใยจะไม่ถูกย่อยในทางปฏิบัติ มีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นที่สามารถได้รับอิทธิพลจากจุลินทรีย์ในลำไส้

ไฟเบอร์ร่วมกับเพคติน ลิกนิน และเฮมิเซลลูโลส เรียกว่าสารอับเฉา พวกเขาปรับปรุงประสิทธิภาพ ระบบทางเดินอาหารเป็นการป้องกันโรคต่างๆ เพคตินและเฮมิเซลลูโลสมีคุณสมบัติในการดูดความชื้นซึ่งช่วยให้พวกมันดูดซับและนำพาคอเลสเตอรอลส่วนเกิน แอมโมเนีย เม็ดสีน้ำดี และสารอันตรายอื่น ๆ ติดตัวไปด้วย ประโยชน์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของใยอาหารคือช่วยป้องกันโรคอ้วน โดยไม่ต้องมีความสูง ค่าพลังงาน, ผักเนื่องจากมีเส้นใยอาหารจำนวนมาก ส่งผลให้รู้สึกอิ่มตั้งแต่เนิ่นๆ

ใน ปริมาณมากใยอาหารพบได้ในขนมปังโฮลวีต รำข้าว ผักและผลไม้

โมโนแซ็กคาไรด์ (โมโนแซ็กคาไรด์)

พวกมันเป็นสารประกอบเฮเทอโรฟังก์ชัน โมเลกุลของพวกมันประกอบด้วยคาร์บอนิล (อัลดีไฮด์หรือคีโตน) และกลุ่มไฮดรอกซิลหลายกลุ่มพร้อมกัน เช่น โมโนแซ็กคาไรด์เป็นสารประกอบโพลีไฮดรอกซีคาร์บอนิล - โพลีไฮดรอกซีอัลดีไฮด์และโพลีไฮดรอกซีคีโตน มีลักษณะพิเศษคือการมีโซ่คาร์บอนที่ไม่มีการแยกส่วน

จากการใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ พบว่าโครงสร้างที่มีรูปทรงเก้าอี้ทั้งสองของวงแหวนไพราโนสใน D-กลูโคปาราโนส เป็นโครงสร้างที่องค์ประกอบแทนที่ที่มีขนาดใหญ่กว่าทั้งหมด เช่น หมู่แอลกอฮอล์ปฐมภูมิและหมู่ไฮดรอกซิล ครอบครองตำแหน่งเส้นศูนย์สูตร . ในกรณีนี้ หมู่เฮมิอะซีทัลในเบตาอะโนเมอร์อยู่ในตำแหน่งเส้นศูนย์สูตร และในอัลฟาอะโนเมอร์อยู่ในตำแหน่งแนวแกน ดังนั้น ในเบตาอะโนเมอร์ หมู่แทนที่ทั้งหมดอยู่ในตำแหน่งเส้นศูนย์สูตรที่ดีกว่า และด้วยเหตุนี้จึงมีอิทธิพลเหนือส่วนผสมของเทาโทเมอร์ D-กลูโคส อะโนเมอร์ไม่ได้ก่อตัวขึ้นในปริมาณที่เท่ากัน แต่ด้วยความเด่นของไดแอสเทอรีโอเมอร์ที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า การตั้งค่าสำหรับการก่อตัวของอะโนเมอร์ตัวใดตัวหนึ่งนั้นถูกกำหนดโดยโครงสร้างโครงสร้างของพวกมันเป็นส่วนใหญ่ โครงสร้างโครงสร้างของ D-glucopyranose ให้ความกระจ่างถึงความเป็นเอกลักษณ์ของโมโนแซ็กคาไรด์นี้ Beta-D-glucopyranose เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ที่มีการจัดเรียงองค์ประกอบทดแทนในเส้นศูนย์สูตรที่สมบูรณ์ ความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ที่สูงส่งผลให้เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ในธรรมชาติอย่างกว้างขวาง ในแลคโตไพราโนส หมู่ OH ที่ C-4 อยู่ในตำแหน่งแนวแกน อัตราส่วนของอะโนเมอร์อัลฟ่าและเบต้ามีค่าใกล้เคียงกับของกลูโคปาราโนสโดยประมาณ

ไกลโคไซด์

เมื่อโมโนแซ็กคาไรด์ทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่มีไฮดรอกซิล (แอลกอฮอล์, ฟีนอล ฯลฯ ) ภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของกรด อนุพันธ์ของรูปแบบไซคลิกจะเกิดขึ้นที่กลุ่มไกลโคซิดิก OH เท่านั้น - อะซีทัลแบบไซคลิกเรียกว่าไกลโคไซด์ วิธีที่สะดวกในการรับไกลโคไซด์คือการส่งก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ (ตัวเร่งปฏิกิริยา) ผ่านสารละลายของโมโนแซ็กคาไรด์ในแอลกอฮอล์ เช่น เอทานอล เมทานอล ฯลฯ ซึ่งจะทำให้เกิดเอทิลหรือเมทิลไกลโคไซด์ตามลำดับ ชื่อของไกลโคไซด์จะระบุชื่อของอนุมูลที่นำมาใช้ก่อน จากนั้นจึงระบุโครงร่างของศูนย์กลางอะโนเมอร์และชื่อของคาร์โบไฮเดรตที่ตกค้างด้วยคำต่อท้าย -โอไซด์ เช่นเดียวกับอะซีตัลอื่นๆ ไกลโคไซด์จะถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่ายด้วยกรดเจือจาง แต่มีความทนทานต่อการไฮโดรไลซิสในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเล็กน้อย สำหรับการสลายไกลโคไซด์แบบไฮโดรไลติกนั้นมีการใช้เอนไซม์ไฮโดรไลซิสอย่างกว้างขวางซึ่งมีข้อดีคือความจำเพาะของมัน ตัวอย่างเช่น เอนไซม์อัลฟา-กลูโคซิเดสจากยีสต์จะแยกเฉพาะพันธะอัลฟา-กลูโคซิดิกเท่านั้น เบต้ากลูโคซิเดสจากอัลมอนด์ - การเชื่อมโยงเบต้ากลูโคซิดิกเท่านั้น บนพื้นฐานนี้ การไฮโดรไลซิสของเอนไซม์มักใช้เพื่อกำหนดโครงร่างของอะตอมคาร์บอนอะโนเมอร์ การไฮโดรไลซิสไกลโคไซด์รองรับการสลายโพลีแซ็กคาไรด์แบบไฮโดรไลติกในร่างกาย และยังใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายประเภทอีกด้วย โมเลกุลไกลโคไซด์สามารถแสดงได้อย่างเป็นทางการว่าประกอบด้วยสองส่วน: คาร์โบไฮเดรตและอะไกลโคน โมโนแซ็กคาไรด์เองก็สามารถทำหน้าที่เป็นอะไกลโคนที่มีไฮดรอกไซด์ได้ ไกลโคไซด์ที่เกิดขึ้นจากอะไกลโคนที่มี OH เรียกว่า O-ไกลโคไซด์ ในทางกลับกัน ไกลโคไซด์ที่เกิดขึ้นจากอะไกลโคนที่มี NH (เช่น เอมีน) เรียกว่า N-ไกลโคไซด์ ซึ่งรวมถึงนิวคลีโอไซด์ซึ่งมีความสำคัญในทางเคมีของกรดนิวคลีอิก ตัวอย่างของ S-glycosides (thioglycosides) เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว เช่น sinigrin ที่มีอยู่ในมัสตาร์ด การไฮโดรไลซิสซึ่งผลิตน้ำมันมัสตาร์ด (สารออกฤทธิ์ของพลาสเตอร์มัสตาร์ด)



>> เคมี: คาร์โบไฮเดรต การจำแนกประเภทและความสำคัญ

สูตรทั่วไปของคาร์โบไฮเดรตคือ C n (H 2 O) m นั่นคือ ดูเหมือนว่าพวกมันจะประกอบด้วยคาร์บอนและน้ำ จึงเป็นชื่อของคลาสซึ่งมีรากฐานมาจากประวัติศาสตร์ ปรากฏตามการวิเคราะห์คาร์โบไฮเดรตชนิดแรกที่รู้จัก ต่อมาพบว่ามีคาร์โบไฮเดรตอยู่ในโมเลกุลซึ่งไม่ได้สังเกตอัตราส่วนที่ระบุ (2:1) เช่น ดีออกซีไรโบส - C5H10O4 เป็นที่ทราบกันว่าสารประกอบอินทรีย์ซึ่งมีองค์ประกอบที่สอดคล้องกับสูตรทั่วไปที่ให้ไว้ แต่ไม่ได้อยู่ในกลุ่มคาร์โบไฮเดรต ซึ่งรวมถึงฟอร์มาลดีไฮด์ CH20 และกรดอะซิติก CH3COOH ที่เป็นที่รู้จักอยู่แล้ว

อย่างไรก็ตาม ชื่อ "คาร์โบไฮเดรต" ได้หยั่งรากลึกและปัจจุบันเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปสำหรับสารเหล่านี้

คาร์โบไฮเดรตตามความสามารถในการไฮโดรไลซ์สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก: โมโน - ได - และโพลีแซ็กคาไรด์

โมโนแซ็กคาไรด์เป็นคาร์โบไฮเดรตที่ไม่ไฮโดรไลซ์ (ไม่สลายตัวด้วยน้ำ) ในทางกลับกันขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์บอน โมโนแซ็กคาไรด์จะถูกแบ่งออกเป็นไตรโอส (โมเลกุลที่มีอะตอมของคาร์บอนสามอะตอม), เทโทรส (อะตอมของคาร์บอนสี่อะตอม), เพนโตส (ห้า), เฮกโซส (หก) เป็นต้น ง.

ในธรรมชาติ โมโนแซ็กคาไรด์จะแสดงโดยเพนโทสและเฮกโซสเป็นส่วนใหญ่

เพนโทสรวมถึงไรโบส - C5H10O5 และดีออกซีไรโบส (น้ำตาลซึ่งอะตอมออกซิเจนถูก "กำจัด") - C5H10O4 พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของ RNA และ DNA และกำหนดส่วนแรกของชื่อของกรดนิวคลีอิก

เพื่อ hexoses ที่มีร่วมกัน สูตรโมเลกุล C6H1206 รวมถึง ตัวอย่างเช่น กลูโคส, ฟรุกโตส, กาแลคโตส

ไดแซ็กคาไรด์เป็นคาร์โบไฮเดรตที่ไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์ 2 โมเลกุล เช่น เฮกโซส สูตรทั่วไปการรับไดแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่ไม่ใช่เรื่องยาก: คุณต้อง "เพิ่ม" สูตรเฮกโซสสองสูตรและ "ลบ" โมเลกุลของน้ำ - C12H22O11 - จากสูตรผลลัพธ์ ดังนั้นเราจึงสามารถเขียนสมการไฮโดรไลซิสทั่วไปได้:

С12Н22O11 + Н2O -> 2С6Н12O6

เฮกโซสไดแซ็กคาไรด์

ไดแซ็กคาไรด์ได้แก่:

ซูโครส (น้ำตาลทรายทั่วไป) ซึ่งเมื่อไฮโดรไลซ์จะผลิตกลูโคสหนึ่งโมเลกุลและฟรุกโตสหนึ่งโมเลกุล พบในปริมาณมากในชูการ์บีท อ้อย (จึงได้ชื่อว่าบีทหรือน้ำตาลอ้อย) เมเปิ้ล (น้ำตาลเมเปิ้ลที่บุกเบิกโดยผู้บุกเบิกชาวแคนาดา) ต้นตาล ข้าวโพด ฯลฯ;

มอลโตส (น้ำตาลมอลต์) ซึ่งไฮโดรไลซ์เป็นโมเลกุลกลูโคส 2 โมเลกุล มอลโตสสามารถหาได้โดยการไฮโดรไลซิสของแป้งภายใต้การกระทำของเอนไซม์ที่มีอยู่ในมอลต์ - เมล็ดข้าวบาร์เลย์แตกหน่อแห้งและบด

แลคโตส (น้ำตาลนม) ซึ่งไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างโมเลกุลกลูโคสและกาแลคโตส พบในนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (มากถึง 4-6%) มีความหวานต่ำ และใช้เป็นสารตัวเติมใน Dragees และยาเม็ด

รสหวานของโมโนและไดแซ็กคาไรด์ต่างกันจะแตกต่างกัน ดังนั้นโมโนแซ็กคาไรด์ที่หวานที่สุด - ฟรุกโตส - จึงมีความหวานมากกว่ากลูโคสถึงหนึ่งเท่าครึ่งซึ่งถือเป็นมาตรฐาน ในทางกลับกัน ซูโครส (ไดแซ็กคาไรด์) มีความหวานมากกว่ากลูโคส 2 เท่า และหวานกว่าแลคโตส 4-5 เท่า ซึ่งแทบไม่มีรสเลย

โพลีแซ็กคาไรด์ - แป้ง ไกลโคเจน เดกซ์ทริน เซลลูโลส... - คาร์โบไฮเดรตที่ถูกไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์จำนวนมาก ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นกลูโคส

เพื่อให้ได้สูตรโพลีแซ็กคาไรด์ คุณต้อง "ลบ" โมเลกุลของน้ำออกจากโมเลกุลกลูโคสและเขียนนิพจน์ด้วยดัชนี n: (C6H10O5)n - ท้ายที่สุดแล้ว สาเหตุมาจากการกำจัดโมเลกุลของน้ำที่ได- และโพลีแซ็กคาไรด์ก็เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

บทบาทของคาร์โบไฮเดรตในธรรมชาติและความสำคัญของคาร์โบไฮเดรตต่อชีวิตมนุษย์นั้นยิ่งใหญ่มาก สร้างขึ้นในเซลล์พืชอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเซลล์สัตว์ สิ่งนี้ใช้กับกลูโคสเป็นหลัก

คาร์โบไฮเดรตจำนวนมาก (แป้ง, ไกลโคเจน, ซูโครส) ทำหน้าที่กักเก็บซึ่งมีบทบาทในการสำรองสารอาหาร

กรด RNA และ DNA ซึ่งมีคาร์โบไฮเดรตบางชนิด (เพนโตส - ไรโบสและดีออกซีไรโบส) ทำหน้าที่ส่งข้อมูลทางพันธุกรรม

เซลลูโลสซึ่งเป็นวัสดุก่อสร้างของเซลล์พืช มีบทบาทเป็นโครงร่างสำหรับเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้ พอลิแซ็กคาไรด์อีกชนิดหนึ่ง - ไคติน - มีบทบาทคล้ายกันในเซลล์ของสัตว์บางชนิด - เป็นโครงกระดูกภายนอกของสัตว์ขาปล้อง (กุ้งกุลาดำ) แมลงและแมง

คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่เป็นแหล่งโภชนาการของเราในท้ายที่สุด เราบริโภคธัญพืชซึ่งมีแป้ง หรือให้อาหารสัตว์ โดยแป้งในร่างกายจะถูกเปลี่ยนเป็นโปรตีนและไขมัน เสื้อผ้าที่ถูกสุขลักษณะที่สุดของเราทำจากเซลลูโลสหรือผลิตภัณฑ์ที่มีเซลลูโลสเป็นหลัก: ผ้าฝ้ายและผ้าลินิน เส้นใยวิสโคส ไหมอะซิเตต บ้านและเฟอร์นิเจอร์ไม้สร้างจากเซลลูโลสชนิดเดียวกับที่ทำเป็นไม้ การผลิตฟิล์มถ่ายรูปและฟิล์มใช้เซลลูโลสชนิดเดียวกัน หนังสือ หนังสือพิมพ์ จดหมาย ธนบัตรล้วนเป็นผลิตภัณฑ์ของอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ ซึ่งหมายความว่าคาร์โบไฮเดรตให้ทุกสิ่งที่จำเป็นสำหรับชีวิตแก่เรา เช่น อาหาร เสื้อผ้า ที่พักอาศัย

นอกจากนี้คาร์โบไฮเดรตยังเกี่ยวข้องกับการสร้างโปรตีนที่ซับซ้อน เอนไซม์ และฮอร์โมนอีกด้วย คาร์โบไฮเดรตยังรวมถึงสารสำคัญเช่นเฮปาริน (มีบทบาทสำคัญในการป้องกันการแข็งตัวของเลือด), วุ้น (ได้มาจากสาหร่ายทะเลและใช้ในอุตสาหกรรมจุลชีววิทยาและขนมหวาน - จำเค้กนมนกที่มีชื่อเสียง)

ต้องเน้นย้ำว่าแหล่งพลังงานแห่งเดียวในโลก (นอกเหนือจากพลังงานนิวเคลียร์แน่นอน) คือพลังงานของดวงอาทิตย์และวิธีเดียวที่จะสะสมมันเพื่อให้แน่ใจว่าชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดคือกระบวนการสังเคราะห์แสงที่เกิดขึ้น ในเซลล์ของพืชที่มีชีวิตและนำไปสู่การสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากน้ำและ คาร์บอนไดออกไซด์. อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงนี้เองที่ออกซิเจนเกิดขึ้น หากปราศจากชีวิตบนโลกของเราคงเป็นไปไม่ได้

การสังเคราะห์ด้วยแสง
6С02 + 6Н20 ------> С6Н1206 + 602

เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมเทคโนโลยีเชิงโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การทดสอบตัวเอง เวิร์คช็อป การฝึกอบรม กรณีศึกษา ภารกิจ การบ้าน การอภิปราย คำถาม คำถามวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพ กราฟิก ตาราง แผนภาพ อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก การ์ตูน อุปมา คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความ เคล็ดลับสำหรับเปล ตำราเรียนขั้นพื้นฐาน และพจนานุกรมคำศัพท์เพิ่มเติมอื่นๆ การปรับปรุงตำราเรียนและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนอัปเดตชิ้นส่วนในตำราเรียน องค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียน แทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบ แผนปฏิทินเป็นเวลาหนึ่งปี แนวทางโปรแกรมการอภิปราย บทเรียนบูรณาการ

คาร์โบไฮเดรตมีบทบาทสำคัญในการให้พลังงานแก่ร่างกายและมีส่วนร่วมในการเผาผลาญสารอาหารทั้งหมด เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งพลังงานหลักของร่างกายเนื่องจากความพร้อมใช้งานและความเร็วของการดูดซึม

คาร์โบไฮเดรตสามารถเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้จากอาหาร (ธัญพืช ผัก พืชตระกูลถั่ว ผลไม้ ฯลฯ) และยังสามารถผลิตจากไขมันและกรดอะมิโนบางชนิดได้อีกด้วย

การจำแนกประเภทของคาร์โบไฮเดรต

โครงสร้างคาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้:

คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว. ซึ่งรวมถึงกลูโคส กาแลคโตส และฟรุคโตส (โมโนแซ็กคาไรด์) เช่นเดียวกับซูโครส แลคโตส และมอลโตส (ไดแซ็กคาไรด์)

กลูโคส– แหล่งพลังงานหลักสำหรับสมอง พบในผลไม้และผลเบอร์รี่ และจำเป็นสำหรับการจัดหาพลังงานและการสร้างไกลโคเจนในตับ

ฟรุกโตสแทบไม่ต้องใช้ฮอร์โมนอินซูลินในการดูดซึม ซึ่งช่วยให้สามารถใช้รักษาโรคเบาหวานได้ แต่ในปริมาณที่พอเหมาะ

กาแลคโตสไม่พบในรูปแบบอิสระในผลิตภัณฑ์ เกิดจากการสลายแลคโตส

ซูโครสพบได้ในน้ำตาลและขนมหวาน เมื่อเข้าสู่ร่างกายจะแบ่งออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ มากขึ้น ได้แก่ กลูโคสและฟรุกโตส

แลคโตส– คาร์โบไฮเดรตที่พบในผลิตภัณฑ์นม ภาวะขาดเอนไซม์แลคโตสในลำไส้โดยกำเนิดหรือได้มา จะทำให้การย่อยแลคโตสเป็นกลูโคสและกาแลคโตสบกพร่อง ซึ่งเรียกว่าการแพ้นม ผลิตภัณฑ์นมหมักมีแลคโตสน้อยกว่านม เนื่องจากเมื่อหมักนม กรดแลคติคจะถูกสร้างขึ้นจากแลคโตส

มอลโตส- ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของการสลายแป้งโดยเอนไซม์ย่อยอาหาร มอลโตสจะถูกย่อยเป็นกลูโคสในเวลาต่อมา พบในรูปแบบอิสระในน้ำผึ้ง มอลต์ (จึงมีชื่อที่สองว่า น้ำตาลมอลต์) และเบียร์

คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน. ซึ่งรวมถึงแป้งและไกลโคเจน (คาร์โบไฮเดรตที่ย่อยได้) ตลอดจนเส้นใย เพคติน และเฮมิเซลลูโลส

แป้ง– มีคาร์โบไฮเดรตถึง 80% ของคาร์โบไฮเดรตทั้งหมดในอาหาร แหล่งที่มาหลักคือขนมปังและขนมอบ ซีเรียล พืชตระกูลถั่ว ข้าว และมันฝรั่ง แป้งจะถูกย่อยค่อนข้างช้าและแตกตัวเป็นกลูโคส

ไกลโคเจนหรือที่เรียกว่า "แป้งสัตว์" เป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสที่มีกิ่งก้านสาขาสูง พบในปริมาณเล็กน้อยในผลิตภัณฑ์จากสัตว์ (ในตับ 2-10% และในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ - 0.3-1%)

เซลลูโลสเป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์พืช ในร่างกายเส้นใยจะไม่ถูกย่อยในทางปฏิบัติ มีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นที่สามารถได้รับอิทธิพลจากจุลินทรีย์ในลำไส้

ไฟเบอร์ร่วมกับเพคติน ลิกนิน และเฮมิเซลลูโลส เรียกว่าสารอับเฉา ช่วยปรับปรุงการทำงานของระบบย่อยอาหารป้องกันโรคต่างๆ เพคตินและเฮมิเซลลูโลสมีคุณสมบัติในการดูดความชื้นซึ่งช่วยให้พวกมันดูดซับและนำพาคอเลสเตอรอลส่วนเกิน แอมโมเนีย เม็ดสีน้ำดี และสารอันตรายอื่น ๆ ติดตัวไปด้วย ประโยชน์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของใยอาหารคือช่วยป้องกันโรคอ้วน แม้ว่าผักเหล่านี้จะไม่มีคุณค่าทางพลังงานสูง แต่ผักเนื่องจากมีเส้นใยอาหารจำนวนมาก จึงทำให้รู้สึกอิ่มได้ตั้งแต่เนิ่นๆ

ใยอาหารพบได้ในปริมาณมากในขนมปังโฮลวีต รำข้าว ผักและผลไม้

ดัชนีน้ำตาล

คาร์โบไฮเดรตบางชนิด (เชิงเดี่ยว) จะถูกร่างกายดูดซึมเกือบจะในทันที ซึ่งทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่คาร์โบไฮเดรตอื่นๆ (เชิงซ้อน) จะถูกดูดซึมอย่างช้าๆ และไม่ทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากการดูดซึมช้า การรับประทานอาหารที่มีคาร์โบไฮเดรตดังกล่าวจึงทำให้รู้สึกอิ่มนานขึ้น คุณสมบัตินี้ใช้ในการควบคุมอาหารสำหรับการลดน้ำหนัก

และเพื่อประเมินอัตราของผลิตภัณฑ์เฉพาะที่ถูกทำลายลงในร่างกาย จะใช้ดัชนีน้ำตาลในเลือด (GI) ตัวบ่งชี้นี้จะกำหนดความเร็วที่ผลิตภัณฑ์ถูกทำลายลงในร่างกายและเปลี่ยนเป็นกลูโคส ยิ่งผลิตภัณฑ์สลายตัวเร็วเท่าใด ดัชนีน้ำตาลในเลือด (GI) ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น กลูโคสซึ่งมีดัชนีน้ำตาลในเลือด (GI) เท่ากับ 100 ถูกนำมาใช้เป็นมาตรฐาน ตัวบ่งชี้อื่น ๆ ทั้งหมดจะถูกเปรียบเทียบกับดัชนีระดับน้ำตาลในเลือด (GI) ของกลูโคส ค่า GI ทั้งหมดในอาหารต่างๆ สามารถดูได้ในตารางพิเศษของดัชนีระดับน้ำตาลในเลือดของอาหาร

หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตในร่างกาย

ในร่างกาย คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่ดังต่อไปนี้:

เป็นแหล่งพลังงานหลักในร่างกาย

ให้พลังงานแก่สมองทั้งหมด (สมองดูดซับประมาณ 70% ของกลูโคสที่ปล่อยออกมาจากตับ)

มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โมเลกุล ATP, DNA และ RNA

ควบคุมการเผาผลาญโปรตีนและไขมัน

เมื่อรวมกับโปรตีน จะก่อให้เกิดเอนไซม์และฮอร์โมน การหลั่งของน้ำลายและต่อมที่สร้างเมือกอื่นๆ รวมถึงสารประกอบอื่นๆ

ใยอาหารช่วยเพิ่มการทำงานของระบบย่อยอาหารและกำจัดสารที่เป็นอันตรายออกจากร่างกาย เพคตินกระตุ้นการย่อยอาหาร

ไขมัน- สารประกอบอินทรีย์คล้ายไขมัน ไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้สูงในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว (อีเทอร์ น้ำมันเบนซิน เบนซิน คลอโรฟอร์ม ฯลฯ) สัตว์ป่าอยู่ในโมเลกุลทางชีววิทยาที่ง่ายที่สุด

ในทางเคมี ไขมันส่วนใหญ่เป็นเอสเทอร์ที่สูงกว่า กรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์จำนวนหนึ่ง ที่มีชื่อเสียงที่สุดในหมู่พวกเขา ไขมัน. โมเลกุลไขมันแต่ละโมเลกุลถูกสร้างขึ้นโดยโมเลกุลของกลีเซอรอลไตรอะตอมแอลกอฮอล์และพันธะเอสเทอร์ของกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงกว่าสามโมเลกุลที่ติดอยู่ ตามระบบการตั้งชื่อที่ยอมรับ เรียกว่าไขมัน ไตรเอซิลกลีเซอรอล.

เมื่อไขมันถูกไฮโดรไลซ์ (นั่นคือ สลายตัวโดยการนำ H + และ OH ไปเป็นพันธะเอสเทอร์) ไขมันจะแตกตัวเป็นกลีเซอรอลและปลดปล่อยกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงขึ้นออกมา โดยแต่ละอะตอมจะมีอะตอมของคาร์บอนเป็นจำนวนคู่

อะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลของกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงกว่าสามารถเชื่อมต่อกันได้ด้วยพันธะเดี่ยวและพันธะคู่ ในบรรดากรดคาร์บอกซิลิกที่อิ่มตัว (อิ่มตัว) สูงกว่าซึ่งมักพบในไขมัน ได้แก่:

Palmitic CH 3 - (CH 2) 14 - COOH หรือ C 15 H 31 COOH;

สเตียริก CH 3 - (CH 2) 16 - COOH หรือ C 17 H 35 COOH;

อาราชินี CH 3 - (CH 2) 18 - COOH หรือ C 19 H 39 COOH;

ท่ามกลางไม่จำกัด:

โอเลอิก CH 3 - (CH 2) 7 - CH = CH - (CH 2) 7 - COOH หรือ C 17 H 33 COOH;

ไลโนเลอิก CH 3 - (CH 2) 4 - CH = CH - CH 2 - CH - (CH 2) 7 - COOH หรือ C 17 H 31 COOH;

ไลโนเลนิก CH 3 - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - (CH 2) 7 - COOH หรือ C 17 H 29 COOH

ระดับความไม่อิ่มตัวและความยาวของสายโซ่ของกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงขึ้น (เช่น จำนวนอะตอมของคาร์บอน) จะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของไขมันชนิดใดชนิดหนึ่ง

ไขมันที่มีสายโซ่กรดสั้นและไม่อิ่มตัวจะมีจุดหลอมเหลวต่ำ ที่อุณหภูมิห้อง สารเหล่านี้ได้แก่ของเหลว (น้ำมัน) หรือสารคล้ายขี้ผึ้ง ในทางกลับกัน ไขมันที่มีสายโซ่ยาวและอิ่มตัวของกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงกว่าจะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง นี่คือสาเหตุว่าทำไมเมื่อการเติมไฮโดรเจน (ความอิ่มตัวของสายโซ่กรดที่มีอะตอมไฮโดรเจนที่พันธะคู่) เช่น เนยถั่วเหลว กลายเป็นเนยถั่วที่เป็นเนื้อเดียวกันและแพร่กระจายได้ และน้ำมันดอกทานตะวันเป็นมาการีน ร่างกายของสัตว์ที่อาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็น เช่น ปลาจากทะเลอาร์กติก มักจะมีไตรเอซิลกลีเซอรอลที่ไม่อิ่มตัวมากกว่าสัตว์ที่อาศัยอยู่ในละติจูดทางใต้ ด้วยเหตุนี้ร่างกายของพวกเขาจึงยังคงยืดหยุ่นได้แม้ในอุณหภูมิต่ำ

มี:

ฟอสโฟไลปิด- สารประกอบแอมฟิฟิลิก ได้แก่ มีหัวมีขั้วและหางไม่มีขั้ว กลุ่มที่ก่อตัวเป็นกลุ่มหัวมีขั้วคือกลุ่มที่ชอบน้ำ (ละลายในน้ำ) ในขณะที่กลุ่มหางที่ไม่มีขั้วจะไม่ชอบน้ำ (ไม่ละลายในน้ำ)

ลักษณะที่เป็นคู่ของไขมันเหล่านี้กำหนดบทบาทสำคัญในการจัดระเบียบของเยื่อหุ้มชีวภาพ

ขี้ผึ้ง- เอสเทอร์ของ adnoatomic (มีกลุ่มไฮดรอกซิลหนึ่งกลุ่ม) แอลกอฮอล์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (มีโครงกระดูกคาร์บอนยาว) และกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงขึ้น

ไขมันอีกกลุ่มหนึ่งประกอบด้วย สเตียรอยด์. สารเหล่านี้ขึ้นอยู่กับโคเลสเตอรอลแอลกอฮอล์ สเตียรอยด์ละลายได้ในน้ำได้ไม่ดีนักและไม่มีกรดคาร์บอกซิลิกสูงกว่า

ซึ่งรวมถึงกรดน้ำดี คอเลสเตอรอล ฮอร์โมนเพศ วิตามินดี ฯลฯ

ใกล้สเตียรอยด์ เทอร์พีน(สารเจริญเติบโตของพืช - จิบเบอเรลลินส์, ไฟทอลซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์, แคโรทีนอยด์ - เม็ดสีสังเคราะห์แสง, น้ำมันหอมระเหยจากพืช - เมนทอล, การบูร ฯลฯ )

ไขมันสามารถก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนกับโมเลกุลทางชีววิทยาอื่นๆ

ไลโปโปรตีน- การก่อตัวที่ซับซ้อนที่ประกอบด้วยไตรอะซิลกลีเซอรอล, โคเลสเตอรอลและโปรตีน, อย่างหลังไม่มีพันธะโควาเลนต์กับไขมัน

ไกลโคลิพิดเป็นกลุ่มของไขมันที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของแอลกอฮอล์สฟิงโกซีน และประกอบด้วยโมเลกุลน้ำตาลตั้งแต่หนึ่งโมเลกุลขึ้นไป (ส่วนใหญ่มักเป็นกลูโคสหรือกาแลคโตส) นอกเหนือจากสารตกค้างของกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงกว่า

หน้าที่ของลิพิด

โครงสร้าง. ฟอสโฟไลปิดร่วมกับโปรตีนจะสร้างเยื่อหุ้มชีวภาพ เมมเบรนยังมีสเตอรอลอยู่ด้วย

พลังงาน. เมื่อไขมัน 1 กรัมถูกออกซิไดซ์ พลังงาน 38.9 กิโลจูลจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของ ATP พลังงานสำรองส่วนสำคัญของร่างกายจะถูกเก็บไว้ในรูปของไขมัน ซึ่งจะถูกนำไปใช้เมื่อขาดสารอาหาร สัตว์และพืชที่จำศีลจะสะสมไขมันและน้ำมันและใช้เพื่อรักษากระบวนการที่สำคัญ ปริมาณไขมันในเมล็ดพืชสูงจะให้พลังงานสำหรับการพัฒนาของตัวอ่อนและต้นกล้าจนกระทั่งมันเริ่มกินอาหารเอง เมล็ดพืชหลายชนิด (ต้นมะพร้าว ละหุ่ง ทานตะวัน ถั่วเหลือง เรพซีด ฯลฯ) ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตน้ำมันในอุตสาหกรรม

ฉนวนกันความร้อนและการป้องกัน. ชั้นไขมันสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อไขมันใต้ผิวหนังและรอบอวัยวะบางส่วน (ไต ลำไส้) ช่วยปกป้องร่างกายจากความเสียหายทางกล นอกจากนี้ เนื่องจากการนำความร้อนต่ำ ชั้นไขมันใต้ผิวหนังจึงช่วยกักเก็บความร้อน ซึ่งช่วยให้สัตว์หลายชนิดสามารถอาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็นได้ นอกจากนี้ในปลาวาฬยังมีบทบาทอีกประการหนึ่งคือส่งเสริมการลอยตัว

สารหล่อลื่นและกันน้ำ. แว็กซ์ปกคลุมผิวหนัง ขน ขนนก ทำให้ยืดหยุ่นมากขึ้นและปกป้องจากความชื้น ใบและผลของพืชถูกเคลือบด้วยขี้ผึ้ง ผึ้งใช้ขี้ผึ้งในการสร้างรวงผึ้ง

กฎระเบียบ. ฮอร์โมนหลายชนิดเป็นอนุพันธ์ของคอเลสเตอรอล เช่น ฮอร์โมนเพศ (เทสโทสเตอโรนในผู้ชายและโปรเจสเตอโรนในผู้หญิง) และคอร์ติโคสเตียรอยด์ (อัลโดสเตอโรน)

เมแทบอลิซึม. อนุพันธ์ของคอเลสเตอรอล วิตามินดี มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญแคลเซียมและฟอสฟอรัส กรดน้ำดีมีส่วนร่วมในกระบวนการย่อยอาหาร (อิมัลชันของไขมัน) และการดูดซึมกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงขึ้น

ไขมันเป็นแหล่งของน้ำเมตาบอลิซึม ออกซิเดชันของไขมันทำให้เกิดน้ำประมาณ 105 กรัม น้ำนี้มีความสำคัญมากสำหรับชาวทะเลทรายโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอูฐ ซึ่งสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้น้ำเป็นเวลา 10-12 วัน โดยไขมันที่สะสมอยู่ในโคกจะถูกใช้เพื่อจุดประสงค์นี้โดยเฉพาะ หมี มาร์มอต และสัตว์จำศีลอื่นๆ ได้รับน้ำที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตอันเป็นผลมาจากการออกซิเดชันของไขมัน

องค์ประกอบทางเคมี

ผนังเซลล์ของเซลล์พืชประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์เป็นส่วนใหญ่ ส่วนประกอบทั้งหมดที่ประกอบเป็นผนังเซลล์สามารถแบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม:

โครงสร้างส่วนประกอบที่แสดงโดยเซลลูโลสในพืชออโตโทรฟิคส่วนใหญ่

ส่วนประกอบ เมทริกซ์,ได้แก่สารหลัก สารตัวเติมในเปลือก - เฮมิเซลลูโลส โปรตีน ลิพิด

ส่วนประกอบ ที่ห่อหุ้มผนังเซลล์ (เช่น ฝากและซับจากด้านใน) - ลิกนินและซูเบริน

ส่วนประกอบ ที่น่าอึดอัดใจผนังเช่น วางอยู่บนพื้นผิว - คัทติน, แว็กซ์

ส่วนประกอบโครงสร้างหลักของเปลือกคือ เซลลูโลสแสดงโดยโมเลกุลโพลีเมอร์ที่ไม่มีการแยกส่วนซึ่งประกอบด้วยสารตกค้าง 1,000-11,000 - กลูโคส D ซึ่งเชื่อมต่อถึงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก การมีอยู่ของพันธะไกลโคซิดิกทำให้เกิดความเป็นไปได้ในการก่อตัวของการเชื่อมโยงข้าม ด้วยเหตุนี้โมเลกุลเซลลูโลสที่ยาวและบางจึงรวมกันเป็นไฟบริลหรือไมเซลล์เบื้องต้น ไมเซลล์แต่ละตัวประกอบด้วยสายโซ่เซลลูโลสขนานกัน 60-100 เส้น ไมเซลล์หลายร้อยตัวถูกจัดกลุ่มเป็นแถวไมเซลล์และก่อตัวเป็นไมโครไฟบริลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-15 นาโนเมตร เซลลูโลสมีคุณสมบัติเป็นผลึกเนื่องจากการจัดเรียงไมเซลล์ในไมโครไฟบริลตามลำดับ ในทางกลับกัน ไมโครไฟบริลจะพันกันเหมือนเกลียวเชือกและรวมกันเป็นมาโครไฟบริล Macrofibrils มีความหนาประมาณ 0.5 µm และมีความยาวได้ถึง 4 ไมครอน เซลลูโลสไม่มีคุณสมบัติเป็นกรดหรือด่าง ค่อนข้างทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นและสามารถให้ความร้อนได้โดยไม่สลายตัวถึงอุณหภูมิ 200 o C หลายชนิด คุณสมบัติที่สำคัญเซลลูโลสมีสาเหตุมาจากความต้านทานสูงต่อเอนไซม์และรีเอเจนต์สารเคมี ไม่ละลายในน้ำ แอลกอฮอล์ อีเทอร์ และตัวทำละลายที่เป็นกลางอื่นๆ ไม่ละลายในกรดและด่าง เซลลูโลสอาจเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ของสารอินทรีย์ที่พบมากที่สุดในโลก

ไมโครไฟบริลของเปลือกถูกแช่อยู่ในเจล - เมทริกซ์พลาสติกอสัณฐาน เมทริกซ์คือสารตัวเติมของเปลือก เมทริกซ์ของเปลือกพืชประกอบด้วยกลุ่มโพลีแซ็กคาไรด์ที่แตกต่างกันเรียกว่าเฮมิเซลลูโลสและสารเพคติน

เฮมิเซลลูโลส เป็นการแตกแขนงโซ่โพลีเมอร์ซึ่งประกอบด้วยเฮกโซสตกค้างต่างๆ (D-กลูโคส, D-กาแลคโตส, มานโนส)

เพนโตส (แอล-ไซโลส, แอล-อาราบิโนส) และกรดยูริก (กลูโคโรนิกและกาแลกตูโรนิก) ส่วนประกอบของเฮมิเซลลูโลสเหล่านี้รวมเข้าด้วยกันในอัตราส่วนเชิงปริมาณที่แตกต่างกันและก่อตัวเป็นส่วนผสมต่างๆ

สายเฮมิเซลลูโลสประกอบด้วยโมเลกุลโมโนเมอร์ 150-300 โมเลกุล พวกมันสั้นกว่ามาก นอกจากนี้โซ่จะไม่ตกผลึกและไม่ก่อให้เกิดไฟบริลเบื้องต้น

นั่นคือสาเหตุที่เฮมิเซลลูโลสมักถูกเรียกว่ากึ่งไฟเบอร์ คิดเป็นประมาณ 30-40% ของน้ำหนักแห้งของผนังเซลล์

เมื่อเทียบกับสารเคมีรีเอเจนต์ เฮมิเซลลูโลสมีความทนทานน้อยกว่าเซลลูโลสมาก โดยละลายในด่างอ่อนๆ โดยไม่ได้รับความร้อน ไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างน้ำตาลในสารละลายกรดอ่อน กึ่งไฟเบอร์ยังละลายในกลีเซอรีนที่อุณหภูมิ 300 o C

เฮมิเซลลูโลสมีบทบาทในร่างกายพืช:

บทบาททางกล ร่วมกับเซลลูโลสและสารอื่นๆ ในการสร้างผนังเซลล์

บทบาทของสารสำรองที่สะสมและบริโภคแล้ว ในกรณีนี้ การทำงานของวัสดุสำรองส่วนใหญ่จะดำเนินการโดยเฮกโซส และเฮมิเซลลูโลสที่มีฟังก์ชันเชิงกลมักประกอบด้วยเพนโตส เฮมิเซลลูโลสยังสะสมอยู่ในเมล็ดพืชหลายชนิดเพื่อเป็นสารอาหารสำรอง

สารเพคติกค่อนข้างซับซ้อน องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้าง นี่คือกลุ่มที่ต่างกันซึ่งรวมถึงโพลีเมอร์ที่มีกิ่งก้านซึ่งมีประจุลบเนื่องจากมีกรดกาแลคโตโรนิกตกค้างอยู่จำนวนมาก คุณลักษณะเฉพาะ: สารเพคตินจะพองตัวอย่างรุนแรงในน้ำและบางชนิดก็ละลายในน้ำ พวกมันถูกทำลายได้ง่ายโดยการกระทำของด่างและกรด

ผนังเซลล์ทั้งหมดในระยะแรกของการพัฒนาประกอบด้วยสารเพคตินเกือบทั้งหมด สารระหว่างเซลล์ของแผ่นกลางราวกับประสานเปลือกของผนังที่อยู่ติดกันก็ประกอบด้วยสารเหล่านี้ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแคลเซียมเพคเตต สารเพกติกถึงแม้จะมีปริมาณน้อย แต่ก็มีความหนาหลักของเซลล์ที่โตเต็มวัย

นอกจากส่วนประกอบของคาร์โบไฮเดรตแล้ว เมทริกซ์ผนังเซลล์ยังมีโปรตีนที่มีโครงสร้างเรียกว่าเอ็กซ์เทนซินอีกด้วย มันคือไกลโคโปรตีนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคาร์โบไฮเดรตซึ่งแสดงโดยน้ำตาลอะราบิโนสที่ตกค้าง

การจำแนกประเภทของวิตามินขึ้นอยู่กับหลักการละลายในน้ำและไขมัน

วิตามินที่ละลายน้ำได้: B1 (ไทอามีน), B2 (ไรโบฟลาวิน), PP (กรดนิโคตินิก), B3 (กรดแพนโทธีนิก), B6 ​​(ไพริดอกซิ), B12 (ซินโคบาลามิน), Bc (กรดโฟลิก), H (ไบโอติน), N (กรดไลโปอิก) , P (ไบโอฟลาโวนอยด์), C (วิตามินซี) - มีส่วนร่วมในโครงสร้างและการทำงานของเอนไซม์

วิตามินที่ละลายในไขมัน: A (เรตินอล), โพรวิตามิน A (แคโรทีน), D (calceferols), E (โทโคฟีรอล), K (phylloquinones)

วิตามินที่ละลายในไขมันจะรวมอยู่ในโครงสร้างของระบบเมมเบรนเพื่อให้มั่นใจว่ามีสถานะการทำงานที่เหมาะสมที่สุด

นอกจากนี้ยังมี สารคล้ายวิตามิน: B13 (กรดโอโรติก), B15 (กรดแพนกามิก), B4 (โคลีน), B8 (อิโนซิทอล), B (คาร์นิทีน), H1 (กรดพารามินเบนโซอิก), F (อิ่มตัวเชิงซ้อน กรดไขมัน), U (S=เมทิลเมไทโอนีน ซัลเฟต คลอไรด์)