Për trupin e njeriut, si dhe për qeniet e tjera të gjalla, nevojitet energji. Pa të, asnjë proces nuk mund të zhvillohet. Në fund të fundit, çdo reaksion biokimik, çdo proces enzimatik ose fazë e metabolizmit ka nevojë për një burim energjie.
Prandaj, rëndësia e substancave që i japin trupit forcë për jetën është shumë e madhe dhe e rëndësishme. Cilat janë këto substanca? Karbohidratet, proteinat, yndyrnat. Struktura e secilit prej tyre është e ndryshme, ato i përkasin klasave krejtësisht të ndryshme të përbërjeve kimike, por një nga funksionet e tyre është i ngjashëm - sigurimi i trupit me energjinë e nevojshme për jetën. Konsideroni një grup të substancave të listuara - karbohidratet.
Klasifikimi i karbohidrateve
Përbërja dhe struktura e karbohidrateve që nga zbulimi i tyre u përcaktua nga emri i tyre. Në të vërtetë, sipas burimeve të hershme, besohej se ky është një grup përbërësish në strukturën e të cilave ka atome karboni që lidhen me molekulat e ujit.
Një analizë më e plotë, si dhe informacioni i grumbulluar në lidhje me shumëllojshmërinë e këtyre substancave, bëri të mundur të vërtetohej se jo të gjithë përfaqësuesit kanë vetëm një përbërje të tillë. Megjithatëkjo veçori është ende një nga ato që përcakton strukturën e karbohidrateve.
Klasifikimi modern i këtij grupi përbërjesh është si më poshtë:
- Monosakaride (ribozë, fruktozë, glukozë, etj.).
- Oligosakaridet (bioza, trioza).
- Polisakaridet (niseshte, celulozë).
Gjithashtu, të gjitha karbohidratet mund të ndahen në dy grupet e mëposhtme të mëdha:
- rivendosje;
- jo restaurues.
Struktura e molekulave të karbohidrateve të secilit grup do të konsiderohet më në detaje.
Monosakaride: karakteristika
Kjo kategori përfshin të gjitha karbohidratet e thjeshta që përmbajnë një grup aldehid (aldoza) ose keton (ketoza) dhe jo më shumë se 10 atome karboni në strukturën e zinxhirit. Nëse shikoni numrin e atomeve në zinxhirin kryesor, atëherë monosakaridet mund të ndahen në:
- trioza (gliceraldehid);
- tetroza (eritrolozë, eritrozë);
- pentoza (ribozë dhe deoksiribozë);
- heksoza (glukozë, fruktozë).
Të gjithë përfaqësuesit e tjerë nuk janë aq të rëndësishëm për trupin sa ata të listuar.
Veçoritë e strukturës së molekulave
Sipas strukturës së tyre, monozat mund të paraqiten si në formën e një zinxhiri ashtu edhe në formën e një karbohidrati ciklik. Si ndodh kjo? Gjë është se atomi qendror i karbonit në përbërje është një qendër asimetrike rreth së cilës molekula në tretësirë është në gjendje të rrotullohet. Kështu formohen izomerët optikë të monosakarideve të formës L dhe D. kuformula e glukozës, e shkruar në formën e një zinxhiri të drejtë, mund të kapet mendërisht nga grupi aldehid (ose ketoni) dhe të rrotullohet në një top. Do të merret formula përkatëse ciklike.
Struktura kimike e karbohidrateve të serisë monoz është mjaft e thjeshtë: një numër atomesh karboni që formojnë një zinxhir ose cikël, nga secila prej të cilave grupet hidroksil dhe atomet e hidrogjenit ndodhen në të ndryshme ose në të njëjtën anë. Nëse të gjitha strukturat me të njëjtin emër janë në njërën anë, atëherë formohet një izomer D, nëse ato janë të ndryshme me alternim të njëra-tjetrës, atëherë formohet një L-izomer. Nëse shkruajmë formulën e përgjithshme të përfaqësuesit më të zakonshëm të monosakarideve të glukozës në formë molekulare, atëherë do të duket si: . Për më tepër, ky rekord pasqyron gjithashtu strukturën e fruktozës. Në fund të fundit, kimikisht, këto dy monoza janë izomerë strukturorë. Glukoza është një alkool aldehid, fruktoza është një alkool keto.
Struktura dhe vetitë e karbohidrateve të një numri monosakaridesh janë të ndërlidhura ngushtë. Në të vërtetë, për shkak të pranisë së grupeve aldehide dhe ketonike në përbërjen e strukturës, ato i përkasin aldehideve dhe alkooleve keto, gjë që përcakton natyrën e tyre kimike dhe reaksionet në të cilat mund të hyjnë.
Kështu, glukoza shfaq vetitë kimike të mëposhtme:
1. Reaksionet për shkak të pranisë së një grupi karbonil:
- oksidimi - reagimi "pasqyrë argjendi";
- me hidroksid bakri (II) të sapoprecipituar - acid aldonik;
- agjentët oksidues të fortë janë në gjendje të formojnë acide dybazike (aldarike), duke shndërruar jo vetëm aldehidin, por edhe një grup hidroksil;
- rikuperim - i konvertuar në alkoole polihidrike.
2. Molekula gjithashtu përmban grupe hidroksil, të cilat pasqyrojnë strukturën. Karakteristikat e karbohidrateve ndikohen nga grupimi i të dhënave:
- aftësia për të alkiluar - formimi i etereve;
- acilimi - formimi i estereve;
- reaksion cilësor për hidroksidin e bakrit (II).
3. Karakteristikat shumë specifike të glukozës:
- butirik;
- alkool;
- fermentimi i acidit laktik.
Funksionet e kryera në trup
Struktura dhe funksioni i karbohidrateve të serisë monoses janë të lidhura ngushtë. Këto të fundit konsistojnë, para së gjithash, në pjesëmarrjen në reaksionet biokimike të organizmave të gjallë. Çfarë roli luajnë monosakaridet në këtë?
- Bazë për prodhimin e oligo- dhe polisaharideve.
- Pentozat (riboza dhe deoksiriboza) janë molekulat më të rëndësishme të përfshira në formimin e ATP, ARN, ADN. Dhe ata, nga ana tjetër, janë furnizuesit kryesorë të materialit trashëgues, energjisë dhe proteinave.
- Përqendrimi i glukozës në gjakun e njeriut është një tregues i vërtetë i presionit osmotik dhe ndryshimeve të tij.
Oligosakaridet: struktura
Struktura e karbohidrateve të këtij grupi reduktohet në praninë e dy (diozave) ose tre (triozave) molekulave të monosakarideve në përbërje. Ka edhe nga ato që përfshijnë 4, 5 ose më shumë struktura (deri në 10), por më të zakonshmet janë disakaridet. Domethënë gjatë hidrolizëskomponimet shpërbëhen për të formuar glukozë, fruktozë, pentozë, etj. Cilat komponime bëjnë pjesë në këtë kategori? Një shembull tipik është saharoza (sheqeri i zakonshëm i kallamit), laktoza (përbërësi kryesor i qumështit), m altoza, laktuloza, izom altoza.
Struktura kimike e karbohidrateve të kësaj serie ka këto karakteristika:
- Formula e përgjithshme e specieve molekulare: C12H22O11.
- Dy mbetje monoze identike ose të ndryshme në strukturën e disakarideve janë të lidhura me njëra-tjetrën duke përdorur një urë glikozidike. Natyra e këtij përbërësi do të përcaktojë aftësinë reduktuese të sheqerit.
- Reduktimi i disakarideve. Struktura e karbohidrateve të këtij lloji konsiston në formimin e një ure glikozidike midis hidroksilit të grupeve aldehide dhe hidroksil të molekulave të ndryshme mono. Këto përfshijnë: m altozë, laktozë, e kështu me radhë.
- Jo-reduktues - një shembull tipik i saharozës - kur krijohet një urë ndërmjet hidroksileve të vetëm grupeve përkatëse, pa pjesëmarrjen e strukturës aldehide.
Kështu, struktura e karbohidrateve mund të përfaqësohet shkurtimisht si një formulë molekulare. Nëse nevojitet një strukturë e detajuar e detajuar, atëherë ajo mund të përshkruhet duke përdorur projeksionet grafike të Fisher ose formulat e Haworth. Në mënyrë të veçantë, dy monomere ciklike (monoza) janë ose të ndryshëm ose identikë (në varësi të oligosakaridit), të ndërlidhur nga një urë glikozidike. Gjatë ndërtimit, duhet të merret parasysh aftësia e rivendosjes për të shfaqur saktë lidhjen.
Shembuj të molekulave disakaride
Nëse detyra është në formën: "Vini re veçoritë strukturore të karbohidrateve", atëherë për disakaridet është mirë që fillimisht të tregoni se nga cilat mbetje monoze përbëhet. Llojet më të zakonshme janë:
- saharozë - e ndërtuar nga alfa-glukoza dhe beta-fruktoza;
- m altozë - nga mbetjet e glukozës;
- celobioza - përbëhet nga dy mbetje beta-glukozë të formës D;
- laktozë - galaktozë + glukozë;
- laktulozë - galaktozë + fruktozë e kështu me radhë.
Më pas, sipas mbetjeve të disponueshme, duhet të hartohet një formulë strukturore me një tregues të qartë të llojit të urës glikozidike.
Rëndësia për organizmat e gjallë
Roli i disaharideve është gjithashtu shumë i rëndësishëm, jo vetëm struktura është e rëndësishme. Funksionet e karbohidrateve dhe yndyrave janë përgjithësisht të ngjashme. Baza është komponenti i energjisë. Megjithatë, për disa disakaride individuale, duhet dhënë kuptimi i tyre specifik.
- Saharoza është burimi kryesor i glukozës në trupin e njeriut.
- Laktoza gjendet në qumështin e gjirit të gjitarëve, duke përfshirë deri në 8% në qumështin e grave.
- Lactulose merret në një laborator për përdorim mjekësor dhe shtohet në produktet e qumështit.
Çdo disakarid, trisakarid e kështu me radhë në trupin e njeriut dhe krijesat e tjera i nënshtrohet hidrolizës së menjëhershme për të formuar monoza. Është kjo veçori që qëndron në themel të përdorimit të kësaj klase të karbohidrateve nga njerëzit në formën e tyre të papërpunuar, të pandryshuar (panxhar ose sheqer kallami).
Polisakaridet: veçoritë e molekulave
Funksionet, përbërja dhe struktura e karbohidrateve të kësaj serie janë të një rëndësie të madhe për organizmat e qenieve të gjalla, si dhe për aktivitetin ekonomik njerëzor. Së pari, duhet të kuptoni se cilat karbohidrate janë polisaharide.
Ka shumë prej tyre:
- niseshte;
- glikogjen;
- murein;
- glucomannan;
- celulozë;
- dekstrin;
- galaktomanan;
- muromin;
- substanca pektike;
- amilozë;
- chitin.
Kjo nuk është një listë e plotë, por vetëm më e rëndësishmja për kafshët dhe bimët. Nëse kryeni detyrën "Shënoni veçoritë strukturore të karbohidrateve të një numri polisaharidesh", atëherë para së gjithash duhet t'i kushtoni vëmendje strukturës së tyre hapësinore. Këto janë molekula shumë voluminoze, gjigante, të përbëra nga qindra njësi monomere të ndërlidhura nga lidhje kimike glikozidike. Shpesh struktura e molekulave të karbohidrateve polisakaride është një përbërje e shtresuar.
Ekziston një klasifikim i caktuar i molekulave të tilla.
- Homopolisakaridet - përbëhen nga të njëjtat njësi të përsëritura të përsëritura të monosakarideve. Në varësi të monozave, ato mund të jenë heksoze, pentoza, e kështu me radhë (glukanet, mananet, galaktanet).
- Heteropolisakaridet - të formuara nga njësi të ndryshme monomere.
Përbërjet me një strukturë hapësinore lineare duhet të përfshijnë, për shembull, celulozën. Shumica e polisaharideve kanë një strukturë të degëzuar - niseshte, glikogjen, kitinë e kështu me radhë.
Roli në trupin e qenieve të gjalla
Struktura dhe funksionet e këtij grupi të karbohidrateve janë të lidhura ngushtë me aktivitetin jetësor të të gjitha krijesave. Kështu, për shembull, bimët në formën e një lëndë ushqyese rezervë grumbullojnë niseshte në pjesë të ndryshme të kërcellit ose rrënjës. Burimi kryesor i energjisë për kafshët janë përsëri polisaharidet, zbërthimi i të cilave prodhon mjaft energji.
Karbohidratet luajnë një rol shumë domethënës në strukturën e qelizës. Mbulesa e shumë insekteve dhe krustaceve përbëhet nga kitina, mureina është një përbërës i murit qelizor bakterial, celuloza është baza e bimëve.
Lëndë ushqyese rezervë me origjinë shtazore janë molekulat e glikogjenit, ose, siç quhet më shpesh, yndyra shtazore. Ai ruhet në pjesë të veçanta të trupit dhe kryen jo vetëm një energji, por edhe një funksion mbrojtës ndaj ndikimeve mekanike.
Për shumicën e organizmave, struktura e karbohidrateve ka një rëndësi të madhe. Biologjia e çdo kafshe dhe bime është e tillë që kërkon një burim të vazhdueshëm energjie, të pashtershme. Dhe vetëm ata mund ta japin këtë, dhe mbi të gjitha në formën e polisaharideve. Pra, zbërthimi i plotë i 1 g karbohidrate si rezultat i proceseve metabolike çon në çlirimin e 4.1 kcal energji! Ky është maksimumi, nuk ka më lidhje. Kjo është arsyeja pse karbohidratet duhet të jenë të pranishme në dietën e çdo personi dhe kafshe. Bimët, nga ana tjetër, kujdesen për veten: në procesin e fotosintezës, ato formojnë niseshte brenda vetes dhe e ruajnë atë.
Vetitë e përgjithshme të karbohidrateve
Struktura e yndyrave, proteinave dhe karbohidratevepërgjithësisht të ngjashme. Në fund të fundit, ato janë të gjitha makromolekula. Madje disa nga funksionet e tyre janë të një natyre të përbashkët. Roli dhe rëndësia e të gjitha karbohidrateve në jetën e biomasës së planetit duhet të përmblidhet.
- Përbërja dhe struktura e karbohidrateve nënkupton përdorimin e tyre si material ndërtimor për guaskën e qelizave bimore, membranat shtazore dhe bakteriale, si dhe formimin e organeleve ndërqelizore.
- Funksion mbrojtës. Është karakteristikë e organizmave bimorë dhe shfaqet në formimin e gjembave, gjembave etj.
- Roli plastik - formimi i molekulave vitale (ADN, ARN, ATP dhe të tjera).
- Funksioni i receptorit. Polisakaridet dhe oligosakaridet janë pjesëmarrës aktivë në transferimet e transportit përmes membranës qelizore, "roje" që kapin efektet.
- Roli i energjisë është më i rëndësishmi. Ofron energji maksimale për të gjitha proceset ndërqelizore, si dhe punën e të gjithë organizmit në tërësi.
- Rregullimi i presionit osmotik - glukoza e kontrollon këtë.
- Disa polisaharide bëhen një lëndë ushqyese rezervë, një burim energjie për krijesat shtazore.
Kështu, është e qartë se struktura e yndyrave, proteinave dhe karbohidrateve, funksionet dhe roli i tyre në organizmat e sistemeve të gjalla janë të një rëndësie vendimtare dhe vendimtare. Këto molekula janë krijuesit e jetës, ato gjithashtu e ruajnë dhe e mbështesin atë.
Karbohidratet me komponime të tjera makromolekulare
Njihet gjithashtu roli i karbohidrateve jo në formën e tyre të pastër, por në kombinim me molekula të tjera. Këto përfshijnë më të zakonshmetsi:
- glikozaminoglikane ose mukopolisakaride;
- glikoproteina.
Struktura dhe vetitë e karbohidrateve të këtij lloji janë mjaft komplekse, sepse një sërë grupesh funksionale kombinohen në një kompleks. Roli kryesor i molekulave të këtij lloji është pjesëmarrja në shumë procese jetësore të organizmave. Përfaqësues janë: acidi hialuronik, sulfati kondroitin, heparani, sulfati keratan dhe të tjerë.
Ekzistojnë gjithashtu komplekse polisaharidesh me molekula të tjera biologjikisht aktive. Për shembull, glikoproteinat ose lipopolisakaridet. Ekzistenca e tyre është e rëndësishme në formimin e reaksioneve imunologjike të organizmit, pasi ato janë pjesë e qelizave të sistemit limfatik.
