Классификация углеводов

Трегалоза — грибной сахар

Трегалоза состоит из остатков двух молекул глюкозы. Содержится в высших грибах (отсюда и второе его название — микоза), водорослях, лишайниках, некоторых червях и насекомых. Считается, что накопление трегалозы является одним из условий повышенной устойчивости клеток к высыханию. В человеческом организме не усваивается, однако большое ее поступление в кровь может вызвать интоксикацию.

Дисахариды широко распространены в природе — в тканях и клетках растений, грибов, животных, бактерий. Они входят в структуру сложных молекулярных комплексов, встречаются и в свободном состоянии. Некоторые из них (лактоза, сахароза) являются энергетическим субстратом для живых организмов, другие (целлобиоза) — выполняют структурную функцию.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Автор статьи:

Тедеева Мадина Елкановна

Специальность: терапевт, врач-рентгенолог.

Общий стаж: 20 лет.

Место работы: ООО “СЛ Медикал Груп” г. Майкоп.

Образование: 1990-1996, Северо-Осетинская государственная медицинская академия.

Повышение квалификации:

1. В 2016 году в Российской медицинской академией последипломного образования прошла повышение квалификации по дополнительной профессиональной программе «Терапия» и была допущена к осуществлению медицинской или фармацевтической деятельности по специальности терапия.

2. В 2017 году решением экзаменационной комиссии при частном учреждении дополнительного профессионального образования «Институт повышения квалификации медицинских кадров» допущена к осуществлению медицинской или фармацевтической деятельности по специальности рентгенология.

Опыт работы: терапевт – 18 лет, врач-рентгенолог – 2 года.

Другие статьи автора

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками:

Общая характеристика

Название «моносахариды» с греческого переводится как «одиночный сахар». Эти простые углеводы состоят из одного элемента и не могут быть разбиты на более мелкие блоки. Моносахариды являют собой самую простую форму углеводов, но они могут объединяться, образовывая более сложные соединения. Например, 2 моносахарида создают дисахариды, соединение от 3 до 10 элементов – это уже олигосахариды, а 11 больше моносахаридов, связанных воедино, образуют полисахариды.

Исследователям впервые удалось получить глюкозу в 1811 году: русский ученый Константин Сигизмунд гидролизовал это вещество из крахмала, а через 33 года другой русский ученый К. Шмидт придумал углеводам их название.

В пище моносахариды представлены 3 веществами: глюкозой, фруктозой, галактозой.

В природе простейшие углеводы обычно представлены в форме глюкозы.

Все они обладают общей формулой – С₆Н₁₂О₆. И поскольку каждый из них имеет в составе 6 атомов углерода, принадлежат к гексозной группе. Меж тем, несмотря на общую молекулярную формулу, расположение атомов в каждом из этих веществ отличается. Это позволяет называть их структурными изомерами.

Роль гликогена в физической активности

Гликоген запасается вместе с водой в соотношении 1 г углеводов к 3 г воды. Во время выполнения физических упражнений он расщепляется до глюкозы, которая вместе с жиром обеспечивает мышцы энергией.

Во время кратковременной высокоинтенсивной нагрузки (анаэробной) при спринте или поднятии весов, резко возникает потребность в огромном количестве энергии. В этих случаях гликоген выступает основным топливом для организма поскольку только он может расщепляться достаточно быстро, жир расходуется в небольших количествах.

Во время более длительных низкоинтенсивных упражнений (аэробных), например, езды на велосипеде, плавания или бега на длинные дистанции, гликоген также выступает в роли главного энергоресурса, но по мере того как иссякает его запас, расходуется больше жира. Жир недостаточно быстро расщепляется для того, чтобы непрерывно удовлетворять высокие затраты энергии и поэтому способность организма выдерживать длительные нагрузки связана с его запасами гликогена. Признаком его истощения в работающих мышцах является усталость.

Высокий уровень гликогена в начале упражнения способен избавить от быстрого утомления. Таким образом, количество употребляемых в пищу углеводов определяет количество накопленного гликогена, что в свою очередь существенно влияет на нашу производительность. Когда мы съедаем что-то вроде фруктов, каш или хлеба, глюкоза быстро попадает в кровоток, готовая незамедлительно обеспечивать энергией, нуждающиеся в ней, мозг, мышцы или другие ткани организма.

Низкоуглеводная диета менее эффективна с точки зрения пополнения запасов гликогена в теле. Особенно остро его утечка заметна при отсутствии перерыва между тренировками. Это может вызывать ощущение вялости и потерю интереса к занятиям. В таком случае, необходимо взять перерыв в несколько дней, чтобы организм смог восполнить свои ресурсы.

Запасы гликогена обновляются за счет потребления большого количества углеводной пищи. Хорошим источником углеводов являются:

• бананы;
• хлеб;
• крупы;
• картофель;
• рис;
• макаронные изделия.

Отдавая предпочтение цельным вариантам этих продуктов, вы также увеличиваете в своем рационе количество пищевых волокон (клетчатки). После тренировки необходимо пополнять запасы гликогена, в противном случае провести на максимуме следующую тренировку будет просто невозможно. На это может потребоваться до 48 часов, а в случае соблюдения низкоуглеводной диеты еще больше. Поэтому рекомендуется чередовать тяжелые и более легкие тренировки, чтобы запасы мышечного гликогена могли правильно восстанавливаться.

Иными словами, функции углеводов в организме человека заключаются в эффективном пополнении запасов гликогена в мышцах и печени. Гликоген необходим для сокращения мышц. Если организм не получает достаточное количество углеводов или отдыха, уровень гликогена неумолимо снижается, наваливается усталость и снижается способность работать эффективно.

Характеристика пищевых моносахаров

Глюкоза

Название этого моносахарида с древнегреческого обозначает «сладкий», а в химии глюкоза известна также под названием «виноградный сахар». Содержится в виноградном соке, фруктах, а также есть в крови. Это вещество с формулой С₆Н₁₂О₆ представляет собой сладкие белые кристаллы, которые довольно легко растворяются в воде.

Этот вид моносахара считается наиболее важным в природе. Глюкоза – составляющий элемент дисахаридов и полисахаридов. В природных условиях образуется в результате фотосинтеза. Также производится из полисахаридов, таких как целлюлоза и крахмал, в результате гидролиза и ферментирования. В процессе ферментирования глюкозы образовываются диоксид углерода и этиловый спирт. И эта способность характерна для всех углеводов, так как в результате позволяет крови транспортировать сахара ко всем клеткам организма. В человеческом организме играет роль поставщика энергии. Является важнейшим веществом для работы мышц.

Фруктоза

Главное отличие фруктозы от глюкозы – в неустойчивости к щелочным и кислым растворам. Активно применяется для производства мороженого, как вещество, предотвращающее песчанистость. Употребляемая в больших количествах, вызывает расстройство пищеварения. А также увеличивает концентрацию липидов в крови, что, как полагают, является фактором риска развития кардиологических болезней.

Галактоза

Как правило, она, не встречается в природе, но гидролизуется из лактозы, которая содержится в молоке. Хотя галактоза не так активно растворяется в воде и является менее сладким веществом, чем глюкоза, она имеет ряд других преимуществ. В частности, образует гликолипиды и гликопротеины, которые содержатся во многих тканях.

Моносахарид галактоза представлен сразу в двух формах: циклической и ациклической. Содержится в тканях растений, а также является элементом некоторых полисахаридов, в том числе и бактериальных. Посему нередко становится участником процессов брожения и трансформации в так называемые лактозные дрожжи. В человеческом организме представлена в составе лактозы (молочный сахар) и некоторых других веществ. В результате химических реакций легко трансформируется в глюкозу, что помогает более легкому усваиванию углерода. Также при определенных обстоятельствах способна переходить в галактуроновую или . В женском организме галактоза может воспроизводиться из глюкозы, чтобы дальше трансформироваться в лактозу, содержащуюся в молочных железах.

Наличие галактозы обнаружено в молоке, помидорах и многих других овощах и фруктах. В пищевой промышленности галактоза активно используется в качестве активного ингредиента энергетических напитков.

Галактоза обладает разными уникальными свойствами. В частности, она способствует более быстрой потери и затем удержанию веса, служит профилактическим средством против диабета у взрослых. Также является стабильным источником энергии для спортсменов и работающих физически.

Учитывая уникальные возможности галактозы, исследователи все чаще называют ее «сахаром новой эпохи», хотя и признаются, что многое о свойствах этого вещества пока не знают.

Потребность в моносахаридах

Лучшие материалы месяца

• Почему нельзя самостоятельно садиться на диету
• 21 совет, как не купить несвежий продукт
• Как сохранить свежесть овощей и фруктов: простые уловки
• Чем перебить тягу к сладкому: 7 неожиданных продуктов
• Ученые заявили, что молодость можно продлить

Обычно более всего в достаточном потреблении моносахаридов нуждаются люди работающие тяжело физически или умственно, а также спортсмены. Дети, в период интенсивного роста, люди с психическими нарушениями, депрессиями, болезнями пищеварительного тракта, слишком малым весом и во время интоксикации также нуждаются в «сладеньком».

А вот кому стоит более тщательно считать калории и потребление углеводов в сутки, так это лицам с ожирением разных стадий, гипертоникам, пожилым, а также ведущим малоподвижную жизнь.

Кроме того, моносахариды необходимы людям с дефицитом и витамина С, так как эти углеводы помогают усвоению названых полезных веществ.

Понять, что организм испытывает нехватку моносахаридов можно по сниженном сахаре в крови, резкому похудению, депрессивных состояниях, а также не покидающему чувству голода. Наоборот, сигналом к уменьшению сладких порций служат дистрофия печени, признаки гипертонии и кислотно-щелочной дисбаланс. Также не стоит злоупотреблять сахарами людям с непереносимостью молочного.

Моносахариды – важная часть нашего ежедневного питания. Они необходимы человеку для пополнения жизненных сил, хорошего настроения и правильной работы мозга. Так позаботьтесь о том, чтобы эти вещества присутствовали в вашем рационе.

Реакция «серебряного зеркала»:

Открытая форма целлобиозы

2Ag+ 3NH₃+H₂O+

Целлобионовой
кислоты соль аммония

(,D–глюкопиранозил–1,4–D–глюконат
аммония)

Для невосстанавливающих дисахаридовтакие реакции неосуществимы, так как в
их структуре отсутствует свободный
полуацетальный гидроксил; они не способны
переходить в открытую таутомерную
форму; не мутаротируют в свежеприготовленных
водных растворах.

Например,
сахароза – содержится в сахарном
тростнике (до 20 %), сахарной свекле
(16–21 %), различных фруктах, ягодах,
овощах. Молекула сахарозы образована
из остатков,D–глюкопиранозы
и,D–фруктофуранозы,
соединенных между собой
1,2–гликозидо-гликозидной связью:

,D– глюкопираноза,D–фруктофураноза

,D–глюкопиранозил-1,2-,D-фруктофуранозид

В молекуле сахарозы оба гликозидных
гидроксила моносахаридных звеньев
участвуют в образовании
1,2–гликозидо-гликозидной связи. Таким
образом, сахароза не способна к
цикло-цепной таутомерии; растворы
сахарозы не мутаротируют. Сахароза –
невосстанавливающий дисахарид.

Как гликозид сахароза способна к
кислотному гидролизус образованиемD–глюкозы иD–фруктозы
(см. лабораторную работу). В результате
кислотного гидролиза удельное вращение
раствора сахарозы (+66,6°) меняет свой
знак на противоположный (отрицательный)
из-за относительно большей величины
удельного вращения фруктозы:

_D20= +
52,5° дляD-глюкозы; – 92,0°
дляD–фруктозы.

Смесь продуктов гидролиза сахарозы
называется инвертным сахаром (от лат.
inversia– переворачивание);
содержится в искусственном меде.
Натуральный пчелиный мед также содержит
свободнуюD-глюкозу иD-фруктозу (до 37%), но состав
меда несравненно более разнообразный.
Мед содержит еще и мальтозу, сахарозу,
белки (в том числе и ферменты), органические
кислоты (яблочную, лимонную, глюконовую),
витамины и микроэлементы, алкалоиды и
красящие вещества.

Химические свойства сахарозы. Химические реакции (уравнения) сахарозы:

Основные химические реакции сахарозы следующие:

1. 1. реакция сахарозы с водой (гидролиз сахарозы):

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂O₆ + С₆Н₁₂O₆ (tо, kat = H₂SO₄, HCl).

При гидролизе (при нагревании в присутствии ионов водорода) сахароза расщепляется на составляющие ее моносахариды за счёт разрыва гликозидных связей между ними. Данная реакция является обратной процессу образования сахарозы из моносахаридов.

Аналогичная реакция происходит в кишечнике у живых организмов при попадании в него сахарозы. В кишечнике сахароза под действием ферментов быстро гидролизуется на глюкозу и фруктозу.

1. 2. качественная реакция на сахарозу (реакция сахарозы с гидроксидом меди): 

2С₁₂Н₂₂О₁₁ + Cu(OH)₂ → Cu(C₁₂H₂₁O₁₁)₂ + 2Н₂О, или

2C₁₂H₂₀O₉(OH)₂+Cu(OH)₂ → Cu(C₁₂H₂₀O₉(O)(OH))₂+2H₂O.

В молекуле сахарозы имеется несколько гидроксильных групп. Для подтверждения их наличия используют реакцию с гидроксидами металлов, например, с гидроксидом меди.

Для этого к раствору сахарозы добавляют гидроксид меди. В результате образуется сахарат меди, а раствор окрашивается в ярко-синий цвет.

1. 3. не дает реакцию «серебряного зеркала» и при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I):

Альдегидной группы в сахарозе нет. Поэтому она при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра не дает реакцию «серебряного зеркала», т.к. сахароза не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу.

Кроме того, при нагревании с гидроксидом меди (II) сахароза не образует красного оксида меди (I).

Реакция «серебряного зеркала» и реакция с гидроксидом меди (II) с образованием красного оксида меди (I) характерны для лактозы и мальтозы.

Поэтому сахарозу еще именуют невосстанавливающим дисахаридом, т.к. она не восстанавливает Ag₂O и Cu(OH)₂.

Углеводы

Углеводы (сахара) — органические вещества, имеющие сходное строение и свойства, состав большинства которых отражает формула C_x(H₂O)_y,

где x, y ≥ 3.

Общеизвестные представители: глюкоза (виноградный сахар) С₆Н₁₂О₆, сахароза (тростниковый, свекловичный сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁, мальтоза (солодовый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁, лактоза (молочный сахар) С₁₂H₂₂O₁₁, крахмал и целлюлоза (С₆Н₁₀О_5)n.

Учебный фильм «Углеводы»

Известны также соединения, относящиеся к углеводам, состав которых не соответствует общей формуле, например, сахар рамноза С₆Н₁₂О₅

В то же время есть вещества, соответствующее общей формуле углеводов, но не проявляющие их свойства (например, природный шестиатомный спирт инозит С₆Н₁₂О₆).

Углеводы объединяют разнообразные соединения – от низкомолекулярных, состоящих из некоторых атомов (х=3), до полимеров [С_xН₂О_y]_n с молекулярной массой в несколько миллионов (n=10000).

Биологическая роль углеводов

Углеводы содержатся в клетках растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле. Эти соединения образуются растениями в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды и при участии хлорофилла.

Животные организмы не способны синтезировать углеводы и получают их с растительной пищей. Углеводы составляют значительную долю пищи млекопитающих.

Фотосинтез можно рассматривать как процесс восстановления СО₂ с использованием солнечной энергии:

В процессе дыхания происходит окисление углеводов, в результате чего выделяется энергия, необходимая для функционирования живых организмов:

Видеофильм «Механизм фотосинтеза»

Содержание углеводов в растениях составляет до 80% массы сухого вещества, в организмах человека и животных – до 20%. Они играют важную роль в физиологических процессах. Пища человека состоит примерно на 70% из углеводов.

Функции углеводов в живых организмах разнообразны.

Они служат источником запасной энергии (в растениях – крахмал, в животных организмах – гликоген). В растительных организмах углеводы являются основой клеточных мембран. В качестве одного из структурных компонентов остатки углеводов входят в состав нуклеиновых кислот.

Классификация углеводов

Все углеводы по числу входящих в их молекулы структурных единиц (остатков простейших углеводов) и способности к гидролизу можно разделить на две группы: простые углеводы, или моносахариды, и сложные углеводы (олигосахариды и полисахариды).

Простые углеводы (моносахариды) – это простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов.

Сложные углеводы (олигосахариды и полисахариды) – это углеводы, молекулы которых состоят из двух или большего числа остатков моносахаридов и разлагаются на эти моносахариды при гидролизе.

Моносахариды по числу атомов углерода подразделяют на тетрозы (С₄Н₈О₄), пентозы (С₅Н₁₀О₅),  и гексозы (С₆Н₁₂О₆). Важнейшие пентозы —  ри­бо­за и дез­ок­си­ри­бо­за, гексозы – глюкоза и фруктоза.

Олигосахариды (продукты конденсации двух или нескольких молекул моносахаридов). Среди олигосахаридов наибольшее значение имеют дисахариды (диозы) – продукты конденсации двух молекул моносахаридов (например, сахароза — С₁₂Н₂₂О₁₁, при гид­ро­ли­зе пре­вра­ща­ет­ся в смесь глю­ко­зы и фрук­то­зы).

Полисахариды (крахмал, целлюлоза) образованы большим числом молекул моносахаридов.

Олиго- и полисахариды расщепляются при гидролизе до моносахаридов. В молекулах олигосахаридов содержится от 2 до 10 моносахаридных остатков, в полисахаридах — от 10 до 3000—5000.

Раффиноза – содержится в сахарной свекле.

Гликоген – животный крахмал.

Номенклатура углеводов

Для большинства углеводов приняты тривиальные названия с суффиксом –оза (глюкоза, рибоза, сахароза, целлюлоза и т.п.).

Рубрики: Углеводы Теги: Углеводы

Моносахариды

Это простые сахара, одна из важнейших групп углеводов. В зависимости от функциональных групп моносахариды делятся на два класса: 

• альдозы с альдегидной группой;
• кетозы с кетонной группой. 

Углеводородная цепь может иметь 3 или более атомов углерода (триоза, тетроз, пентоза, гексоза, гептоза и т. д.). Существуют ациклические и циклические формы моносахаридов (фуранозы или пиранозы). Наиболее распространенными моносахаридами являются D-глюкоза, D-галактоза, D-фруктоза, D-ксилоза, L-арабиноза. 

• Фруктоза — это изомер глюкозы, также состоящий из 6 атомов углерода, но с другой структурой. Фруктозу также называют фруктовым сахаром, потому что она содержится во фруктах, овощах и меде. Растворим в воде. Слаще глюкозы. Он входит в состав дисахарида сахарозы и многих полисахаридов.
• Галактоза — это альдогексоза, D- и L-анантиомеры которой встречаются в природе. D-галактоза входит в состав дисахаридов лактозы и галактолипидов. Галактоза — это продукт переваривания лактозы в тонком кишечнике. Он классифицируется как быстро метаболизирующийся моносахарид. В тканях человека и других млекопитающих он используется тканями как энергосодержащее соединение или как соединение, необходимое для синтеза гликоконъюгатов (протеогликанов, гликопротеинов, гликолипидов). Как энергетическое соединение, метаболизм галактозы происходит по так называемому пути Лелуара. Превращение галактозы в глюкозо-1-фосфат осуществляется 3 ферментами — галактокиназой, галактозо-1-фосфатуридилтрансферазой и UDP-глюкозо-4-эпимеразой. Снижение активности этих ферментов является причиной патологии, известной как галактоземия.

Помимо карбонильных и гидроксильных моносахаридов, молекула может иметь атом водорода вместо группы -ОН (дезоксисахарид), аминогруппу (аминосахарид), меркаптогруппу -SH (тиосахарид), -COOH. (уроновые кислоты) и др. 

В природе свободные моносахариды редки (за исключением D-глюкозы и D-фруктозы). Они, как мономеры, входят в состав олиго- и полисахаридов, смешанных биополимеров (гликопротеинов, гликолипидов), связываясь друг с другом или с другими молекулами гликозидными связями. 

Природные мукополисахариды активно участвуют в клеточном метаболизме. Моносахариды, участвуя в различных биохимических превращениях, снабжают клетки высокоэнергетическими соединениями, участвуют в процессах детоксикации и высвобождения токсичных веществ, в синтезе аминокислот и сложных биополимеров. 

В живых клетках центральным путем биосинтеза моносахаридов является глюконеогенез. В гетеротрофных клетках источником глюкозы могут быть продукты превращения аминокислот, молочной кислоты и других соединений. При нарушении метаболизма определенного моносахарида его концентрация увеличивается в биологических жидкостях организма. Это важный диагностический признак для определения галактоземии, диабета, мелитурии, фруктоземии.

Моносахариды. Примеры

Теперь рассмотрим такой важный вопрос: где же содержатся данные вещества? Основные источники энергии и хорошего самочувствия — это моносахариды. Примеры продуктов, которые содержат большое количество данных веществ:

• Зерновые культуры. Если вы их употребляете с добавлением сахара, то они содержат и фруктозу, и глюкозу. Что это может быть? Хлебобулочные изделия, мюсли, каши, макароны и так далее.
• Фрукты и ягоды. При этом в данную категорию попадает даже кетчуп, так как помидор — это ягода. Сюда же отнесем и любые замороженные овощи и фрукты, джемы, сиропы, компоты, варенья и другие продукты.
• Молочные продукты. Они содержат глюкозу и лактозу, сюда отнесем молоко, йогурт, сливочный сыр, мороженое и так далее.
• Мед.
• Сладости.
• Сиропы.
• Вина.

Это далеко не весь перечень продуктов, которые содержат углеводы моносахариды. Также они содержатся в различных энергетиках, которые очень вредны для человека. Стоит отдавать предпочтение натуральным продуктам.

Функции

Функция	Характеристика
Энергетическая	Основной источник энергии. Расщепляются до моносахаридов с последующим окислением до СО2 и Н2О. При расщеплении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии.
Структурная	Входят в состав оболочек клеток и некоторых органелл. У растений полисахариды выполняют опорную функцию.
Запасающая	Накапливаются в тканях растений (крахмал) и животных (гликоген). Используются при возникновении потребности в энергии.
Защитная	Секреты, выделяющиеся разными железами, обогащены углеводами, например глюкопротеидами, защищающими стенки полых органов (пищевод, желудок, бронхи) от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов.

Свойства

Пищевые полисахариды — основные источники энергии. Многие микроорганизмы легко разлагают до глюкозы крахмал, но большинство микроорганизмов не могут переварить целлюлозу или другие полисахариды, такие как хитин и арабиноксиланы. Эти углеводы могут усваиваться некоторыми бактериями и протистами. Жвачные животные и термиты, к примеру, используют микроорганизмы для переваривания целлюлозы.

Даже при том, что эти сложные углеводы не очень легко усваиваемы, они важны для питания. Их называют пищевыми волокнами, эти углеводы улучшают пищеварение среди прочей пользы. Основная функция пищевых волокон — это изменение природного содержимого желудочно-кишечного тракта, и изменение всасывания других нутриентов и химических веществ. Растворимые волокна связываются с жёлчными кислотами в тонком кишечнике, растворяя их для лучшего усвоения; это в свою очередь понижает уровень холестерина в крови. Растворимые волокна также замедляют всасывание сахара и уменьшают ответную реакцию на него после еды, нормализуют уровень содержания липидов в крови, и после ферментации в толстой кишке синтезируются в короткоцепочные жирные кислоты в качестве побочных продуктов с широким спектром физиологической активности (пояснение ниже). Хотя нерастворимые волокна и уменьшают риск диабета, механизм их действия до сих пор не изучен.

Пищевые волокна считаются важными составляющими питания, и во многих развитых странах рекомендуется увеличивать их потребление.

Дефицит лактазы (ДЛ).

ДЛ или гиполактазия возникает только на уровне тонкой кишки.
Полное отсутствие лактазы встречается редко и в основном только у новорожденных. Гиполактазия обычно первична. У значительной части населения России секреция лактазы сохраняется и после прекращения кормления ребенка молоком матери, а у некоторых народностей (якуты, буряты, калмыкы и др.) нередко имеет место лактазная недостаточностьВторичный ДЛ может быть обусловлен вовлечением в патологический процесс слизистой оболочки (вирусный, бактериальный, паразитарный гастроэнтерит и др.). В результате купирования процесса и исчезает ДЛ. Наряду с гиполактазией может иметь место непереносимость белка.
В норме лактоза под влиянием кишечной лактазы расщепляется на глюкозу и галактозу, кторые быстро всасываются.
Нерасщепленная лактоза при микробной ферментации в толстой кишке вызывает осмотическую диарею и выраженное газообразование. Непереваренные нутриенты в просвете кишки благоприятствуют размножению микрофлоры.  Особенно активно размножаются бактерии, потребляющие неусвоенный сахар. В результате этого развивается дисбактериоз.

Диагностика.
Клиника гиполактазии характеризуется появлением поноса после употребления молока и некоторых молочных продуктов.
Обычно через 1-2 часа после их употребления у больных появляются боли в животе, вздутие, урчание, понос с выделением водянистых пенистых фекалий, увеличенного обьема и кислой реакции, содержащих органические кислоты и лактозу в повышенном количестве. Отмечается водный и электролитный дисбаланс.

При исключении из пищи цельного молока больные чувствуют себя лучше. Иногда после приема небольших количеств молочных продуктов острых расстройств не бывает, но возникают умеренные выраженные нарушения пищеварения – вздутие живота, послабление стула.

Диагноз болезни устанавливают на основании анамнеза (плохая переносимость молока), исследования содержания лактазы в гомогенатах слизистой оболочки тонкой кишки (аспирационная биопсия), изучения характера гликемической кривой после нагрузки лактозой по сравнению с кривой при нагрузке глюкозой или галактозой. При дефиците лактазы в кишке прием внутрь 50г молочного сахара (в отличие от мономахаридов и сахарозы) не вызывает повышения содержания сахара в крови, а при отсутствии дефицита лактазы нагрузка лактозой ведет к такому же увеличению уровня сахара в крови, как и применение моносахарида.При  биопсии слизистой оболочки тонкой кишки гистологические изменения у этих больных обычно отсутствуют. Диагноз ДЛ подтверждается также с помощью водно-лактозного дыхательного теста.

Лечение лактозной мальабсорбции состоит в исключении из пищевого рациона молока и жидких молочных продуктов.
Иногда возможен прием масла и твердого сыра, в которых содержится очень малое количество лактозы.

Олигосахариды

Олигосахариды (от греч. олигос – маленький). Это полимеры – ди-, три- и тетрасахариды. Наиболее распространенными являются дисахариды, которые образуются путем соединения двух моносахаридов ковалентной (гликозидной) связью с выделение молекулы воды (реакция конденсации). Дисахариды сладкие на вкус, хорошо растворяются в воде и кристаллизируются.

Различают такие дисахариды: сахароза (сахарный, или тростниковый сахар) состоит из остатков глюкозы и фруктозы, эмпирическая формула – С₁₂Н₂₂О₁₁; лактоза (молочный сахар) – из остатков глюкозы и галактозы, является основным источником энергии для детенышей млекопитающих; мальтоза (солодовый сахар) из остатков глюкозы и пр.

Углеводы, моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Функции углеводов | Биология

Углеводы, моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Функции углеводов

Углеводы, моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Функции углеводов

Количество углеводов разное в различных типах клеток. У растений их много: в клубнях картофеля – до 90 %, в листьях, семенах, плодах – почти 70 %. В животных клетках их количество незначительно –почти 1 %, иногда до 5 % сухой массы. Углеводы разделяют на три класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды или простые сахара (монозы)

Имеют общую структурную формулу СnН2nОn, где n –число от 3 и больше, и не гидролизируются.

По количеству атомов углерода их разделяют на: триозы, имеющие 3 атома, тетрозы –4 атома, пентозы –5 атомов… декозы, имеющие 10 атомов. Могут существовать в двух формах: линейной и циклической.

Циклические –это молекулы моносахаридов с пятью и большим количеством атомов, заключенных в кольцо. Все моносахариды имеют гидроксильные

(-ОН) и прочие полярные группы, поэтому растворяются в воде.

Из триоз в живых организмах имеет значение глицерин и его производные (молочная кислота, пировиноградная кислота).

В природе наиболее распространенными являются гексозы (6 атомов углерода), а именно глюкоза и фруктоза. Глюкоза (виноградный сахар) есть во всех организмах. Она – главный поставщик энергии в клетках, один из регуляторов осмоса. Ее уровень в крови постоянный (около 0,12 %), поддерживается гормонами инсулином и глюкагоном.

Фруктоза (плодовый сахар) есть в сахарной свекле, фруктах, меде и т. п. Галактоза – это пространственный изомер глюкозы. Входит в состав молочного сахара. В состав нуклеиновых кислот и АТФ входят пентозы (5 атомов): рибоза и дезоксирибоза. Моносахариды сладкие на вкус, хорошо растворяются в воде и хорошо кристаллизируются.

Олигосахариды

Олигосахариды (от греч. олигос – маленький). Это полимеры – ди-, три- и тетрасахариды. Наиболее распространенными являются дисахариды, которые образуются путем соединения двух моносахаридов ковалентной (гликозидной) связью с выделение молекулы воды (реакция конденсации). Дисахариды сладкие на вкус, хорошо растворяются в воде и кристаллизируются.

Различают такие дисахариды: сахароза (сахарный, или тростниковый сахар) состоит из остатков глюкозы и фруктозы, эмпирическая формула – С12Н22О11; лактоза (молочный сахар) – из остатков глюкозы и галактозы, является основным источником энергии для детенышей млекопитающих; мальтоза (солодовый сахар) из остатков глюкозы и пр.

Функции углеводов

Энергетическая. Углеводы являются основным источником энергии для организма. При окислении 1 г глюкозы освобождается 17,6 кДж энергии.

Структурная. Входят в состав оболочек растительных клеток, надмембранного комплекса животных клеток. В растениях выполняют также защитную функцию.

Запасание веществ. Запасаются в виде крахмала у растений и гликогена у животных и грибов. При полноценном питании в печени может накапливаться до 10 % гликогена, количество которого при неблагоприятных условиях может снижаться до 0,2 % массы печени.

Защитная функция. Вяжущие секреты – слизи, которые выделяются разными железами, богаты углеводами и их производными (например, глюкопротеидами). Они защищают стенки полых органов (пищевода, желудка, бронхов) от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов.

Молекулярный уровеньУровни организации живого

Основное отличие — моносахариды против дисахаридов против полисахаридов

Углеводы являются основными компонентами всех живых организмов. Все углеводы состоят из атомов углерода (C), водорода (H) и кислорода (O) в различных сочетаниях. Сахар — это углеводы. Основные типы сахаров включают моносахариды и дисахариды. Полисахариды являются сложными углеводами. Основное различие между моносахаридами дисахаридами и полисахаридами заключается в том, что Моносахариды — это мономеры сахаров, а дисахариды состоят из двух мономеров, тогда как полисахариды состоят из большого количества мономеров.

Ключевые области покрыты

1. Что такое моносахарид      – Определение, свойства, примеры2. Что такое дисахарид      — определение, свойства, примеры3. Что такое полисахарид      — определение, свойства, примеры4. Каковы сходства между дисахаридами моносахаридов и полисахаридами      — Краткое описание общих черт 5. В чем разница между моносахаридами дисахаридами и полисахаридами      — Сравнение основных различий

Ключевые термины: Альдозы, углеводы, дисахариды, клетчатка, кетозы, моносахариды, полисахариды, крахмал, сахара

Химические свойства дисахаридов:

Основные химические реакции дисахаридов следующие:

1. реакция гидролиза дисахаридов:

При гидролизе дисахариды расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва гликозидных связей между ними. Данная реакция является обратной процессу образования дисахаридов из моносахаридов.

Гидролиз протекает в кислой среде и (или) при нагревании.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2C₆H₁₂O₆ (to, Н+).

В результате гидролиза α-мальтозы образуются две молекулы глюкозы.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ (to, Н+).

В результате гидролиза лактозы образуются глюкоза и галактоза.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ (to, Н+).

В результате гидролиза сахарозы образуются глюкоза и фруктоза.

2. восстанавливающие дисахариды – мальтоза, лактоза и целлобиоза – реагируют с аммиачным раствором оксида серебра:

C₁₂H₂₂O₁₁ + Ag₂O → C₁₂H₂₂O₁₂ + 2Ag (в аммиачном растворе (NH₃)).

В результате реакции образуется среди прочего чистое серебро. Если реакция проводится в сосуде с чистыми и гладкими стенками, то серебро осаждается на них в виде тонкой плёнки, образуя зеркальную поверхность. При наличии малейших загрязнений серебро выделяется в виде серого рыхлого осадка.

3. восстанавливающие дисахариды – мальтоза, лактоза и целлобиоза – могут восстанавливать гидроксид меди (II) до оксида меди (I):

C₁₂H₂₂O₁₁ + 2Cu(OH)₂ → C₁₂H₂₂O₁₂ + Cu₂O + 2H₂O.

В результате реакции образуются среди прочего оксида меди (I) и вода.

4. невосстанавливающие дисахариды не реагируют с аммиачным раствором оксида серебра и не восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I), т.к. не содержат полуацетальные гидроксилы.