Назовите основные функции углеводов какие клетки и почему наиболее богаты углеводами кратко

Обновлено: 08.07.2024

Вопрос 1. Какие химические соединения называют углеводами?
Углеводы - большая группа органических соединений, входящих в состав живых клеток. Термин "углеводы" введен впервые отечественным ученым К.Шмидтом в середине прошлого столетия (1844 г.). В нем отражены представления о группе веществ, молекула которых отвечает общей формуле: Сn(Н₂О)n -углерод и вода.
Углеводы принято делить на 3 группы: моносахариды (например, глюкоза, фруктоза, манноза), олигосахариды (включают от 2 до 10 остатков моносахаридов: сахароза, лактоза), полисахариды (высокомолекулярные соединения, например, гликоген, крахмал).
Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Например, целлюлоза образует стенки растительных клеток: сложный полисахарид хитин — главный структурный компонент наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполняет и у грибов. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается
17,6 кДж энергии. Крахмал у растенийй и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служит энергетическим резервом.
Именно углеводы древних живых существ (прокариотов и растений) стали основой для образования ископаемого топлива — нефти, газа, угля.

Вопрос 2. Что такое моно- и дисахариды? Приведите примеры.
Моносахариды — это углеводы, количество атомов углерода (n) в которых относительно невелико (от 3 до 6—10). Моносахариды обычно существуют в циклической форме; наиболее важны среди них гексозы
(n = 6) и пентозы (n = 5). К гексозам относится глюкоза, кото¬nрая является важнейшим продуктом фотосинтеза растений и одним из основных источников энергии для животных; широко распространена также фруктоза — фруктовый сахар, придающий сладкий вкус плодам и меду. Пентозы рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот. Тетрозы содержат 4 (n = 4), а триозы, соответственно, 3(n =3) атомов углерода. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение называют дисахаридом. Составные части (мономеры) дисахарида могут быть одинаковыми либо разными. Так, две глюкозы образуют мальтозу, а глюкоза и фруктоза — сахарозу. Мальтоза является промежуточным продуктом переваривания крахмала; Сахароза — тем самым сахаром, который можно купить в магазине.
Все они хорошо растворимы в воде и растворимость их значительно увеличивается с повышением температуры.

Вопрос 3. Какой простой углевод служит мономером крахмала, гликогена, целлюлозы?
Моносахариды, соединяясь друг с другом, могут образовывать полисахариды. Наиболее распространенные полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) представляют собой длинные цепи особым образом соединенных молекул глюкозы. Глюкоза является гексозой (химическая формула С6Н12О6) и обладает несколькими —ОН - группами. За счет установления связей между ними отдельные молекулы глюкозы способны формировать линейные (целлюлоза) либо ветвящиеся (крахмал, гликоген) полимеры. Средний размер такого полимера — несколько тысяч молекул глюкозы.

Вопрос 4.Из каких органических соединений состоят белки?
Белки - высокомолекулярные полимерные органические вещества, определяющие структуру и жизнедеятельность клетки и организма в целом. Структурной единицей, мономером их биополимерной молекулы является аминокислота. В образовании белков принимают участие 20 аминокислот. В состав молекулы каждого белка входят определенные аминокислоты в свойственном этому белку количественном соотношении и порядке расположения в полипептидной цепи. Аминокислоты — органические молекулы, имеющие общий план строения: атом углерода, соединенный с водородом, кислотной группой (—СООН), аминогруппой
(—NН₂) и радикалом. Разные аминокислоты (каждая имеет свое название) различаются лишь строением радикала. Аминокислоты - амфотерные соединения, соединяющиеся друг с другом в молекуле белка с помощью пептидных связей. Этим обусловлена их способность взаимодействовать друг с другом. Две аминокислоты соединяются в одну молекулу путем установления связи между углеродом кислотной и азотом основной групп (— NH — СО —) с выделением молекулы воды. Связь между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной группой другой ковалентная. В данном случае она называется пептидной связью.
Соединение двух аминокислот называется дипептидом, трех — трипептидом и т. д., а соединение, состоящее из 20 аминокислотных остатков и более, — полипептидом.
Белки, входящие в состав живых организмов, включают сотни и тысячи аминокислот. Порядок их соединения в молекулах белков самый разнообразный, чем и определяется различие их свойств.

Вопрос 5. Как образуются вторичная и третичная структуры белка?
Порядок, количество и качество аминокислот, входящих в состав молекулы белка, определяют его первичную структуру (например, инсулин). Белки первичной структуры могут с помощью водородных связей соединяться в спираль и образовывать вторичную структуру (например, кератин). Многие белки, например коллаген, функционируют в форме закрученной спирали. Полипептидные цепи, скручиваясь определенным образом в компактную структуру, образуют глобулу (шар), представляющую собой третичную структуру белка. Замена даже одной аминокислоты в полипептидной цепочке может привести к изменению конфигурации белка и к снижению или утрате способности к участию в биохимических реакциях. Большинство белков имеют третичную структуру. Аминокислоты активны только на поверхности глобулы.

Вопрос 6. Назовите известные вам функции белков.
Белки выполняют следующие функции:
• ферментативную (например, амилаза, расщепляет углеводы). Ферменты выполняют функцию катализаторов химических реакций и участвуют во всех биологических процессах.
• структурную (например, входят в состав мембран клетки). Структурные белки участвуют в образовании мембран и органоидов клетки. Белок коллаген входит в состав межклеточного вещества костной и соединительной ткани, а кератин является основным компонентом волос, ногтей, перьев.
• рецепторную (например, родопсин, способствует лучшему зрению).
• транспортную (например, гемоглобин, переносит кислород или диоксид углерода).
• защитную (например, иммуноглобулины, участвуют в образовании иммунитета).
• двигательную (например, актин, миозин, участвуют в сокращении мышечных волокон). Сократительная функция белков обеспечивает организму возможность двигаться посредством сокращения мышц.
• гормональную (например, инсулин, превращает глюкозу в гликоген). Белки-гормоны обеспечивают регуляторную функцию. Белковую природу имеет гормон роста (его избыток у ребенка приводит к гигантизму), гормоны, регулирующие работу почек, и др.
• энергетическую (при расщеплении 1 г белка выделяется 4,2 ккал энергии). Энергетическую функцию белки начинают выполнять при их избытке в пище либо, напротив, при сильном истощении клеток. Чаще мы наблюдаем, как пищевой белок, перевариваясь, расщепляется до аминокислот, из которых затем создаются белки, необходимые организму.

Углеводы — это природные органические соединения, содержащиеся во всех клетках живых организмов и выполняющие важные функции.

Молекулы углеводов состоят из атомов трёх элементов — углерода, водорода и кислорода. Состав большинства углеводов можно выразить формулой: C n ( H 2 O ) m . В состав производных углеводов могут входить и другие элементы. Так, в хитине содержатся ещё и атомы азота.

Олигосахариды содержат в молекулах от двух до десяти остатков моносахаридов. Молекулы дисахаридов образуются в результате соединения двух молекул моносахаридов. По свойствам они похожи на моносахариды: хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус.

Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы. В растениях это вещество является растворимым запасным углеводом, а также продуктом фотосинтеза, который транспортируется от листьев к другим органам. Знакома всем как сахар (свекловичный или тростниковый).

Мальтоза (солодовый сахар) состоит из глюкозы. Образуется из крахмала при прорастании семян, является источником энергии для процесса прорастания.

Молекулы полисахаридов состоят из большого числа остатков моносахаридов. Эти вещества не имеют вкуса и не растворяются в воде.

Крахмал — запасной углевод растений. Его молекулы образованы остатками глюкозы, соединёнными в линейные или разветвлённые цепи.

Целлюлоза входит в состав клеточных стенок грибов и растений и придаёт им прочность. Молекулы целлюлозы тоже образованы остатками глюкозы, но они намного длиннее молекул крахмала. Целлюлоза не растворяется в воде и других растворителях.

1. Энергетическая функция углеводов заключается в том, что под влиянием ферментов происходит их расщепление и окисление с выделением энергии. Важно, что углеводы могут расщепляться как в присутствии кислорода, так и без него. Продуктами полного окисления этих веществ являются углекислый газ и вода.

2. Запасающая функция проявляется в накоплении излишков углеводов в клетках: у растений — крахмала, у животных и грибов — гликогена. При необходимости запасные углеводы расщепляются до глюкозы и используются клеткой для получения энергии.

3. Строительная функция заключается в том, что углеводы служат строительным материалом: целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, а хитин образует клеточные стенки грибов и кутикулу членистоногих. Эти же углеводы выполняют защитную функцию.

4. Сигнальная (рецепторная) функция состоит в том, что гликопротеины (комплексные соединения углеводов и белков), расположенные на поверхности клетки, воспринимают и передают в клетку сигналы из внешней среды.

В последнее время такие темы, как низкоуглеводные диеты, подсчет КБЖУ и рациональное питание, имеют особую популярность. По мнению многих людей, нужно сводить к минимуму употребление продуктов, которые богаты углеводами. Однако такое утверждение нельзя назвать полностью правильным, потому что данные органические вещества представлены несколькими видами, которые, в свою очередь, имеют разные свойства. Углеводы являются неотъемлемой частью любого рациона и ежедневно присутствуют в питании людей, в том числе и тех, кто занимается спортом и придерживается здорового образа жизни. Чтобы разобраться, полезны ли быстрые углеводы, продукты с какими органическими веществами можно употреблять во время похудения или в рамках рационального питания, стоит узнать о видах и свойствах данных органических веществ.

Виды углеводов

Простые. К данной категории относятся соединения:

лактоза (содержится только в молочных продуктах),
глюкоза,
сахароза,
фруктоза.

Сложные. В отличие от предыдущей категории данные органические вещества, наоборот, медленно перерабатываются и усваиваются организмом, за счет чего питают мышцы энергией на протяжении длительного времени. К сложным углеводам относят:

пищевую клетчатку,
крахмал,
гликоген.

Из продуктов это прежде всего цельнозерновые крупы, макаронные изделия из твердых сортов пшеницы, различные бобовые (в том числе и фасоль) и зеленые овощи.

Синтез глюкозы из полисахаридов

Организм может получать из сложных углеводов простые. В этом процессе одна из важных энергетических единиц – глюкоза. Она синтезируется организмом самостоятельно из полисахаридов. К резервным относятся:

гликоген – вещество, которое накапливается в клетках и мышцах печени. Мы получаем гликоген из сладостей, мучных изделий и фруктов;
крахмал – он является базовым источником, используемым для синтеза глюкозы. Для многих не секрет, что данный полисахарид в большом количестве содержится в картофеле и крупах.

К структурным полисахаридам относятся:

пектин – это еще один источник глюкозы, а также очиститель организма. В мармеладе и подобных кондитерских изделиях пектин содержится в высокой концентрации. В пищевой промышленности такое вещество используют в качестве загустителя и маркируют как Е440;
целлюлоза – специфический вид углеводов, который не переваривается, но может обеспечивать очищение организма и нормальное пищеварение. Целлюлоза (клетчатка или пищевые волокна) содержится в овощах, фруктах, отрубях и зерновых продуктах.

Быстрые углеводы: употреблять или нет

Узнав более подробно о таких органических веществах, можно уже тщательнее спланировать свой сбалансированный рацион. Целиком и полностью отказываться от простых углеводов не стоит. В противном случае человек может чувствовать себя уставшим, появится слабость, раздражительность и плохое настроение, а это совсем ни к чему. Если вы хотите похудеть, то тогда следует ограничить употребление сладкого, мучного и сахара. Один из вариантов для контроля – регулярный подсчет калорий либо заранее составленный дневной или еженедельный план питания на основе подходящего для вас КБЖУ. Если вы занимаетесь спортом, то после интенсивной тренировки можно съесть небольшой батончик или печенье во время углеводного окна, то есть практически сразу после физической нагрузки.

БЖУ и их особенности преобразования в энергию

Зачем учитывать гликемический индекс продуктов

Какие продукты от Herbalife Nutrition можно использовать для поддержания пищеварительной системы и похудения

В основном люди ограничивают себя в употреблении углеводов для того, чтобы снизить вес и улучшить обмен веществ. Вместе с рациональным питанием и спортивной нагрузкой продукты от Herbalife Nutrition могут помочь достичь желаемого результата быстрее.

Вы задавались вопросом: углеводы – враги или друзья для человека? Если да, то, ознакомившись с фактами об этих органических веществах, можно сделать вывод: при разумном подходе к питанию и образу жизни углеводы не доставляют проблем, а, наоборот, служат хорошим источником энергии.

Углеводы в клетке или сахара представляют одну из наиболее важных групп органических веществ в живых организмах. Это первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза прочих веществ у растений (аминокислот, органических кислот). Углеводы можно найти и в клетках других организмов.

Больше всего углеводов в растительных клетках: здесь их количество может достигать 85-90% от массы сухого вещества. В клетках животных углеводов всего 1-2%.

Структура углеводов такова, что в составе углеводов есть углеводород, кислород, водород. Интересно, что почти все углеводы имеют такое же соотношение водорода и кислорода, что и молекула воды. Именно это и дало им название.

Что касается производных углеводов, то они могут содержать и другие элементы.

По своему строению все углеводы делятся на простые и сложные или моносахариды и полисахариды. Функции простых углеводов в клетке и сложных разные.

Количество атомов углеводорода определяет такие варианты моносахаридов как:

триозы (3С — три атома углерода в цепи);
тетрозы (4С);
пентозы;
гексозы;
гептозы.

Многие функции моносахаридов определены тем, что они могут включать 5 и более атомов углеводорода, растворяясь в воде, и приобретать кольцевую структуру.

В естественных условиях наиболее распространены пентозы, среди которых рибоза, рибулёза и дезоксирибоза, и гексозы — фруктоза, глюкоза и галактоза.

Составными частями АТФ и нуклеиновых кислот являются рибоза и дезоксирибоза. Глюкоза — универсальный источник энергии.

За счет превращений моносахаридов клетки получают необходимую энергию, происходит биосинтез большинства органических веществ, обеспечивается обезвреживание и выведение из организма ядовитых веществ.

К слову, ядовитые вещества могут образовываться в процессе метаболизма (обмена веществ) и в процессе распада белков.

Образование дисахаридов и полисахаридов связано с соединением двух и более моносахаридов вроде глюкозы, ксилозы, галактозы, арабинозы или манозы.

В результате соединения двух молекул моносахаридов происходит образование молекулы дисахарида и выделение воды. Среди представителей этой группу можно выделить сахарозу (тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар) и мальтоза (солодовый сахар).

Дисахариды и моносахариды по своим функциям и свойствам довольно схожи. Они отлично растворяются в воде и отличаются сладковатым вкусом. Чем больше мономеров, тем меньше растворимость полисахаридов и менее сладкий вкус. Среди полисахаридов выделяются крахмал, целлюлоза, инулин, хитин, гликоген.

Полисахариды, такие как целлюлоза, гликоген и крахмал, строятся на глюкозных мономерах, однако имеют разные связи в молекулах. Характер ветвления полимерных цепей тоже различается. Для цепей целлюлозы не характерно ветвление, а для цепей гликогена — да, при этом, сильнее, чем у крахмала.

Значение углеводов

Поговорим о биологическом значении углеводов с учетом строения и функций углеводов.

Ценность заключается в энергетической функции углеводов.

Ферментативное расщепление и окисление — свойства углеводов, которые приводят к высвобождению энергии, используемой клеткой.

Говоря о функциях полисахаридов (основных функциях углеводов) стоит отметить, что они выступают в качестве легко мобилизуемых запасных продуктов и источников энергии (к примеру, гликоген и крахмал), а также строительного материала (вроде хитина и целлюлозы).

Перечислим функции углеводов.

Полисахариды являются удобными запасными веществами по нескольким причинам (биологические функции углеводов):

они не оказывают на клетку осмотического или химического воздействия благодаря своей нерастворимости в воде, что позволяет им дольше храниться в живой клетке;
твердое обезвоженное состояние полисахаридов способствует увеличению полезной массы запасных веществ — благодаря экономии их объема. Это так называемая строительная функция углеводов;
уменьшается вероятность использования этих продуктов разнообразными микроорганизмами и грибами. Они не могут заглатывать пищу, а всасывают питательные вещества всей поверхностью тела;
запасные полисахариды легко превращаются в простые сахара путем гидролиза.

В клетках и в организме углеводам отводится ряд функций. Во-первых, они накапливаются в качестве запасных питательных веществ. Гликоген накапливается в клетках печени и мышцах, а крахмал — в клубнях и корневищах растений.

Также отметим энергетическую функцию углеводов в клетках, поскольку при окислении молекул углеводов освобождается энергия: 1 грамм углеводов дает 17,6 кДж энергии.

Каково значение углеводов в клетках растений? Структурная функция подразумевает наличие в растительных клетках целлюлозной оболочки, выполняющей роль внешнего скелета.

В животных клетках углеводы входят в состав гликокаликса.

Целлюлоза и хитин

Важнейший структурный компонент клеточных стенок отдельных протистов, грибов и растений — целлюлоза.

В среднем она составляет от 26 до 40% материала клеточной стенки. Однако есть примеры, где целлюлоза — единственная составляющая: это хлопчатник.

Некоторые бактерии, животные и грибы употребляют целлюлозу в пищу. Тем не менее в желудочно-кишечном тракте большинства животных и у всех людей отсутствует фермент целлюлаза, который может расщепить целлюлозу до глюкозы. Поэтому целлюлозу они не усваивают.

При этом, свою роль в питании целлюлоза все же играет, являясь элементом, который придает пище объем и грубую консистенцию, что положительно сказывается на стимуляции перистальтики кишечника.

В кишечнике жвачных животных целлюлоза перерабатывается при помощи бактерий и простейших.

Хитин — составляющий элемент клеточной стенки некоторых протистов и грибов. Ему отводится опорная функция. Некоторые животные, в частности, членистоногие, обладают внешним скелетом, в состав которого входит и хитин.

Это основная информация на тему строения углеводов, а также функций углеводов в клетке.

Читайте также: