מהן פחמימות תפקיד הפחמימות בגוף האדם

התכונות הכימיות של התאים המרכיבים את היצורים החיים תלויים בעיקר על מספר אטומי פחמן המהוות עד 50% לפי משקל יבש. אטומי פחמן הם חומרים אורגניים העיקריים: חלבונים, חומצות גרעין, שומנים ופחמימות. הקבוצה השנייה כוללת קרבוניל מתחם ומים מתאימים הנוסחא (CH ₂ O) _n, כאשר n הוא שווה או גדול משלושה. מלבד פחמן, מימן ו חמצון, במולקולה יכול לכלול זרחן, חנקן, גופרית. במאמר זה, נבחן את התפקיד של פחמימות בגוף האדם, כמו גם את המאפיינים של המבנה, התכונות והפונקציות שלהם.

סיווג

קבוצה זו של תרכובות בביוכימיה מתחלקות לשלושה סוגים: סוכרים פשוטים (מונוסכרידים), תרכובות פולימריות עם הצמדה glycosidic - אוליגוסכרידים ו biopolymers של משקל מולקולרי גבוה - סוכרים. השיעורים הנ"ל של חומר המצוי סוגי תאים שונים. לדוגמה, יש גלוקוז ועמילן במבנים צמח, גליקוגן - ב hepatocytes האנושי, ואת קירות התא של פטריות, כיטין - ב לפרוקי-הרגליים השלד החיצוני. כל החומרים הנ"ל - הם פחמימות. תפקידו של פחמימות בגוף הוא אוניברסלי. הם - הספקית העיקרית של אנרגיה לתהליכים חיוניים של תאי צמח, חיידקים, חיות ובני אדם.

מונוסכרידים

יש את _n כללי הנוסחה C _n H ₂ O _n ו- מחולקים לקבוצות בהתאם למספר של אטומי פחמן במולקולה: trioses, tetroses, pentoses, וכן הלאה. כחלק האברונים התא הציטופלסמה של סוכרים פשוטים יש שתי תצורות מרחביות: ליניאריות מעגלית. במקרה הראשון, אטומי הפחמן קשורים זה לזה באמצעות סיגמא קשרים קוולנטיים וצורת לולאות סגורה, במקרה השני שלד פחמן אינו סגור וייתכן הסתעפות. כדי לקבוע מהו תפקידו של פחמימות בגוף, לשקול את הנפוצים ביותר מהם - פנטוז ו hexose.

איזומרים: גלוקוז ופרוקטוז

יש להם את אותה נוסחא מולקולרית ₁₂ C ₆ H O _6, אבל סוגים שונים של מולקולות מבניות. קראנו בעבר את התפקיד העיקרי של הפחמימות אורגניזמים חיים - האנרגיה. החומרים הנ"ל מפורקים על ידי התא. התוצאה היא שחרור של אנרגיה (17.6 kJ של גרם אחד של גלוקוז). יתר על כן, 36 מולקולות של ATP מסונתז. פירוק גלוקוז מתרחש על המיטוכונדריה ממברנות (cristae) ומייצג שרשרת של תגובות אנזימטיות - מחזור קרבס. הוא מהווה חלק חשוב של dissimilation זורם בכל התאים של אורגניזמים איקריוטיים heterotrophic.

גלוקוז גם נוצר מיוציטים ביונקים עקב פיצול ב הגליקוגן בשריר. בעתיד, הוא משמש כחומר פריק בקלות כמו מתן תאים עם אנרגיה - זהו התפקיד העיקרי של פחמימות בגוף. צמחים הם phototrophs ובאופן עצמאי ליצור גלוקוז במהלך הפוטוסינתזה. תגובות אלה נקראות מחזור קלווין. חומר המוצא הוא פחמן דו חמצני ו acceptor - ribolozodifosfat. סינתזה של גלוקוז מתרחשת מטריקס הכלורופלסט. פרוקטוז, נתקל באותה נוסחה מולקולרית כמו גלוקוז, מכיל במולקולה קבוצה פונקציונלית של קטונים. היא מתוקה יותר גלוקוז, והוא הדבש ואת מיץ פירות יער ופירות. לפיכך, התפקיד הביולוגי של פחמימות בגוף טמון בעיקר בשימוש שלו כמקור מהיר של אנרגיה.

התפקיד של התורשה של פנטוז

הבה נבחן בקבוצה אחרת של מונוסכרידים - ריבוז ו deoxyribose. ייחודם הוא בכך שהם חלק הפולימרים - חומצות גרעין. במשך כל האורגניזמים, כולל צורות חיים בלתי תאיות, DNA ו- RNA הן הנושאות העיקריות של מידע תורשתי. ריבוז שהוא כלול מולקולת רנ"א ונוקלאוטידים deoxyribose הכלול DNA. כתוצאה מכך, התפקיד הביולוגי של פחמימות בגוף האדם הוא שהם מעורבים ההיווצרות של יחידות תורשה - הגנים בכרומוזומים.

פנטוז למופת המכיל קבוצה אלדהיד ונפוצה בממלכת הצמח הוא קסילוז (כלול נובע וזרעים), אלפא-arabinose (מאוחסן החניכיים של עצי פרי אבן). לפיכך, החלוקה ואת התפקיד הביולוגי של פחמימות בגוף של צמחים גבוהים יותר הם גדולות מספיק.

מהו אוליגוסכרידים

אם שאריות של מולקולות של מונוסכרידים, כגון גלוקוז או פרוקטוז, המקושרים באמצעות קשרים קוולנטיים, את אוליגוסכרידים נוצר - פחמימות פולימריים. תפקידיו של פחמימות בגוף שני הצמחים ובעלי החיים מגוונים. הדבר נכון במיוחד של disaccharides. הנפוצים ביותר בקרב אותם הם סוכרוז, לקטוז, מלטוז ו trehalose. לפיכך, סוכרוז, הידוע גם בשם מקל או סלק סוכר, כלול הצמחים כפתרון ומאוחסן לתוך השורשים שלהם או נובעת. הידרוליזה של המולקולה יצרה של גלוקוז ופרוקטוז. סוכר חלב, לקטוז הוא מן החי. עבור אנשים מסוימים, קיימת אי סבילות לחומר זה קשור hyposecretion האנזים לקטאז, אשר מפרק את גלקטוז חלב סוכר וגלוקוז. תפקידיו של החיים של פחמימות המגוונות האורגניזם. לדוגמא, trehalose סכרידיות, מורכב משתי שאריות גלוקוז, חלק hemolymph של סרטנים, עכבישים, חרקים. זה קורה גם בתאים של פטריות וכמה אצות.

סכרידיות נוספת - מלטוז, או מאלט סוכר, הכלול caryopses של שעורה או שיפון ב הנביטה שלהם, הוא מולקולה המורכבת משתי שאריות גלוקוז. הוא נוצר על ידי הדעיכה של עמילן צמחי או מן החי. במעי הדק של בני אדם ויונקים ביקע מלטוז ידי האנזים - maltase. בהיעדרו במיץ הלבלב מופיע שנגרמו פתולוגיה ידי אי סבילות למוצרי גליקוגן או ירקות עמילן מזון. במקרה זה, דיאטה מיוחדת מתווספת הדיאטה של האנזים עצמו.

פחמימות מורכבות בטבע

הם מאוד נפוצים, במיוחד בעולם הירקות, הם biopolymers ויש להם משקל מולקולרי גבוה. לדוגמא, העמילן הוא 800 000, ובסופו של העיסה - 1 600 000. הסוכרים נבדלים בהרכב של מונומרים, תואר פילמור, ואורכי שרשרת. בניגוד סוכרים פשוטים אוליגוסכרידים אשר מסיסים בקלות במים ויש להם טעם מתוק, סוכרים הידרופובי וחסר טעם. קח למשל את התפקיד של פחמימות בגוף האדם כדוגמא גליקוגן - העמילן מן החי. הוא מסונתז מ הגלוקוז השמורה ב hepatocytes ותאי שריר שלד, שבו התוכן שלה הוא פי שניים גבוה יותר מאשר בכבד. כתוצאה מהיווצרותם של גליקוגן הם גם מסוגלים שומן תת עורי, neurocytes ו מקרופאגים. עוד פוליסכריד - עמילן צמחי הוא תוצר של הפוטוסינתזה והוא מיוצר plastids של ירוק.

מההתחלה של תרבות אנושית, הספקים העיקריים של עמילן היו יבולים יקרים: אורז, תפוחי אדמה, תירס. הם עדיין הבסיס של הדיאטה של הרוב המכריע של אנשים על פני כדור הארץ. זו הסיבה שזה כל כך פחמימות יקרות. תפקידו של פחמימות בגוף הוא, כפי שראינו, ביישום שלהם בתור רעב-כוח לעיכול במהירות חומר אורגני.

ישנה קבוצה של סוכרים אשר הם מונומרים שאריות חומצה היאלורונית. הם נקראים פקטינים והם חומרי בניין של תאי הצמח. עשיר במיוחד אותם תפוחים וקליפות, עיסת סלק. פקטינים חומרים סלולר לווסת את הלחץ תאי - turgor. בתעשיית הממתקים, הם משמשים כסוכנים gelling ולעיבוי בייצור המרשמלו זנים איכותיים וריבה. דיאטות משמשים כחומרים פעילים ביולוגית גם הוא והסיק רעלים מן המעי הגס.

מהו glycolipids

זוהי קבוצה מעניינת של תרכובות מורכבות של פחמימות ושומנים הנמצאים ברקמות העצבות. זה מורכב של המוח ואת חוט השדרה של יונקים. Glycolipids נמצאים גם בהרכב של קרום התא. לדוגמא, חיידקים מעורבים במגעים בין תאים. חלקם של תרכובות אלה הוא אנטיגנים (חומרים המזהים מערכת קבוצת דם Landsteiner AB0). בתאים של בעלי חיים, צמחים ובני אדם, למעט glycolipids, הם מולקולות שומן בהווה ברורות. הם לבצע פונקצית אנרגיה בעיקר. עם המחשוף של גרם אחד של שומן 38.9 kJ של אנרגיה משתחרר. פונקצית מבנה (חלק ממברנת התא) שומנים גם מאופיינת. לפיכך, פונקציות אלה מבוצעות על ידי פחמימות ושומנים. התפקיד שלהם בגוף הוא גבוה מאוד.

תפקידו של פחמימות ושומנים בגוף

בתאים של בני אדם וחיות ניתן לצפות interconversions של סוכרים ושומנים המתרחשים כתוצאה חילוף החומרים. מדענים ותזונאים מצאו כי צריכת יתר של מזונות עמילניים גורמת להצטברות שומן. אם לאדם יש הפרעות של הלבלב מבחינת בידוד או עמילאז מובילה אורח חיים בלתי פעיל, המשקל עשוי להיות גדול מאוד. כדאי לזכור כי המזון עשיר בפחמימות מתפרק בעיקר בתריסריון לגלוקוז. היא ספגה את הנימים של villi של המעי הדק שהופקדה בכבד ובשרירים כמו הגליקוגן. חילופי אינטנסיבי יותר של חומרים בגוף, וככל שהוא מחולק גלוקוז. אז זה משמש תאים ראשוניים, חומר אנרגטי. מידע זה מספק תשובה לשאלת התפקיד שמלא פחמימות, הגוף האנושי.

כלומר של גליקופרוטאינים

תרכובות של קבוצה זו של חומרים המיוצגים על ידי פחמימות + חלבונים מורכבים. הם נקראים glycoconjugates. מבנה נוגדנים, הורמונים, קרום זה. מחקרים ביוכימיים אחרונות הקימו שאם גליקופרוטאינים להתחיל לשנות המקורית שלו מבנה (טבעי), זה מוביל להתפתחות של מחלות מורכבות אלה כגון אסטמה, דלקת פרקים שגרונית, סרטן. תפקידו של glycoconjugates במטבוליזם של התא הוא גבוה. לדוגמה, אינטרפרונים לעכב את הכפל של וירוסים, אימונוגלובולינים להגן על הגוף מפני פתוגנים. חלבוני בדם גם שייכים לקבוצה זו של חומרים. הם מספקים תכונות הגנת חציצה. כל הפונקציות לעיל יאושר על ידי העובדה כי התפקיד הפיזיולוגי של פחמימות בגוף הוא מגוון מאוד חשוב.

איפה ואיך פחמימות נוצרות

ספקים עיקריים של סוכרים פשוטים ומורכבים - צמח ירוק: אצות, נבג גבוה, חשופי זרע ואת פריחתה. הם מכילים את כל תאי כלורופיל הפיגמנט. הוא מהווה חלק תילקואיד - המבנים של כלורופלסטים. מדען רוסי KA Timiryazev למד את תהליך הפוטוסינתזה, וכתוצאה מכך את פחמימות ההיווצרות. תפקידו של פחמימות בגוף של הצמח הוא הצטברות של עמילן בפרי, זרעים פקעות, כלומר, את איברי צמח. מנגנון פוטוסינתזה הוא די מסובך מורכב מסדרה של תגובות אנזימטיות המתרחשות הם את האור בחושך. גלוקוז הוא מסונתז מ פחמן דו חמצני תחת הפעולה של אנזימים. אורגניזמים heterotrophic להשתמש בצמחים ירוקים כמקור מזון ואנרגיה. לכן, זה צמחים הם החוליה הראשונה בכל רשתות המזון , והם נקראים מפיקים.

התאים של פחמימות אורגניזמים heterotrophic מסונתזות בערוצים חלקים (agranular) reticulum endoplasmic. אחר כך הם משמשים כחומר אנרגיה בבניין. בתאי צמח גם פחמימות נוצרו גולגי, ולאחר מכן ללכת להרכיב דופן תא מתאית. בתהליך של חוליות חית מתחם עיכול עשירות בפחמימות, בחלוקה חלקית בפה ובקיבה. תגובות באותו dissimilation הראשי להתרחש בתריסריון. כפי שהדברים נראים מיץ הלבלב המכיל האנזים עמילאז המסלקת עמילן גלוקוז. כפי שכבר נאמר קודם לכן, גלוקוז נספג לתוך הדם במעי הדק, והוא משתרע על פני כל התאים. הנה זה משמש כמקור אנרגית חומר מבני. זה מסביר את התפקיד כי פחמימות לשחק בגוף.

Nadmembrannye מתחמי תאי heterotrophic

הם מאפיין של חיות ופטריות. ההרכב הכימי והארגון מולקולרי של מבנים אלה מיוצגים על ידי תרכובות כגון שומנים, חלבונים ופחמימות. תפקידו של פחמימות בגוף - היא מעורבת במטבוליזם האנרגיה ממברנות ובנייה. בתאים של בני אדם וחיות יש מרכיב מבני מסוים קרא glycocalyx. שכבת פני השטח דק זה מורכב glycolipids ו גליקופרוטאינים הקשורים קרום ציטופלסמית. הוא מספק קישור ישיר עם החלק החיצוני של תאים. הנה באה תפיסת גירויים ועיכול תאי. בשל תאי מעטפת הפחמימות שלהם להיצמד זה לזה ויוצר את המרקם. תופעה זו נקראת הדבקה. אנחנו גם להוסיף כי "הזנבות" של מולקולות פחמימות נמצאים על פני התא מופנים ב נוזל ביניים.

קבוצה נוספת של אורגניזמים heterotrophic - מנגנון פטריות גם משטח, כינה את דופן התא. הוא כולל סוכרים מורכבים - כיטין, גליקוגן. סוגים מסוימים של פטריות מכילים גם פחמימות מסיסות כגון trehalose, שנקראו סוכר פטריות.

אצל בעלי חיים unicellular כגון הריסניות, שכבת פני השטח - קרומית מכיל גם מתחמי oligosaccharide עם חלבונים ושומנים. חלק קרומי פשוט רזה מספיק ואינו למנוע שינוי צורת גוף. אבל אצל אחרים זה מתעבה והופך חזק כמו שריון, נושאת תפקיד הגנתי.

דופן תא צמח

הוא מכיל גם כמויות גדולות של פחמימות, בעיקר תאית שנאסף כמו צרורות של סיבים. מבנים אלה מהווים את המסגרת, שקוע מטריצה קולואידים. הוא מורכב בעיקר של אוליגוסכרידים ורב-סוכרים. את דופן התא של תאי ירקות יכול lignificated. במקרה זה, את החללים בין הקורות מלאים ופחמימות אחרות תאיות - ליגנין. זה משפר את תפקוד התומכות של קרום התא. לעתים קרובות, במיוחד צמחים רבים שנים עֵצִי, השכבה החיצונית המורכבת תאי מצופית חומר דמוי שומן - שַׁעֲמָן. זה מונע חדירת המים לתוך רקמת הצמח, כך התא הבסיסי במהירות למות ו מכוסה בשכבה של פקק.

לסיכום, אנו רואים כי בקיר תא הצמח מתקיים קשר הדוק פחמימות ושומנים. תפקידם בגוף phototrophs לזלזל מאז מתחמי glycolipid לספק פונקציה תמיכה ומגוננת. אנחנו נלמד מגוון של פחמימות, ספציפית הממלכה של אורגניזמים Monera. זה כולל פרוקריוטים, כגון חיידקים. דופן התא שלהם מכילה פחמימות - murein. בהתאם למבנה השטח של מנגנון מחולק חיידקים גראם-חיוביים גראם שליליים.

מבנה הקבוצה השנייה מורכב יותר. יש חיידקים אלה שתי שכבות: פלסטיק קשיח. הראשון מכיל mucopolysaccharides, למשל, murein. המולקולות שלו יש צורה של מבני רשת גדולים, ויצרה קפסולה סביב תא החיידק. השכבה השנייה מורכבת פפטידוגליקן - סוכרים מורכבים וחלבונים.

lipopolysaccharides דופן התא לאפשר לחיידקים להיצמד היטב לתשתיות השונות, כגון אמייל השן או קרום התא איקריוטיים. בנוסף, glycolipids לקדם הדבקה של תאים חיידקיים זה לזה. לפיכך נוצר על ידי, למשל: staphylococci אשכול שרשרת סטרפטוקוקוס, יתר על כן, כמה מינים של פרוקריוטים יש רירית נוספת - peplos. הוא מכיל בהרכבו הסוכרים והשמיד בקלות על ידי קרינה קשה או על ידי מגע עם חומרים כימיים מסוימים כגון אנטיביוטיקה.